PCM编码实验报告1

头验四脉冲编码调制头验pcm

一、实验目的通过本实验,学生应达到以下要求1,了解语音信号pcm编译码的工作原理与实现过程.2,验证pcm编译码原理.3,初步了解pcm专用大规模集成电路的工作原理和应用.4,了解语音信号数字化技术的主要指标,学习并掌握相应的测试方法.

二、实验内容本实验可完成以下实验内容观察测量pcm调制解调的各种时隙信号？观察编译码波形测试动态范围、信噪比和系统频率特性？对系统性能指标进行测试和分析系统输出信噪比特性测量编码动态范围和系统动态范围测量？系统幅频特性测量？空载噪声测量

三、基本原理脉冲编码pcm技术已经在数字通信系统中得到了广泛的应用.十多年来,由于超大规模集成技术的发展,pcm通信设备在缩小体积,减轻重量，降低功耗,简化调试以与方便维护等方面都有了显著的改进.目前,数字电话终端机的关键部件,如编译码器codec和话路滤波器等都实现了集成化.本实验是以这些产品编排的pcm编译码系统实验，以期让实验者了解通信专用大规模集成电路在通信系统中应用的新技术.pcm数字电话终端机的构成原理如图

4.1所示.实验只包括虚线框内的部分，故名pcm编译码实验.发滤波器编码合发混收译码分收voice数字电话终端机的结构示意图由于两个pcm编译码器用同一个时钟信号，因而可以对他们进行同步复接又由于两个编码器输出数据处于不同时隙，故可对pcni-a和pcm-b进行线或本模块中用或门741s32对pcm-a、pcm-b与帧同步信号进行复接在译码之前，不需要对pcm进行分接处理，译码器的时隙同步信号实际上起到了对信号的分路作用在通信工程中，主要用动态范围和频率特性来说明pcm编译码器的性能动态范围的定义是译码器输出信噪比大于25db时允许编码器输入信号幅度的变化范围pcm编译码器的动态范围应大于图11-6所示的ccitt建议框架当编码器输入信号幅度超过其动态范围时，出现过载噪声，故编码输入信号幅度超过大时量化信噪比急剧下降mcl45503编译码系统输入信号的最大幅度为5vo由于采用对数压扩技术，pcm编译码系统可以改善小信号的信噪比，mcl45503可采用a律13折线对信号进行压扩当信号处于某一段时，量化噪声不变，因此在同一段落内量化噪声比随信号幅度减小而下降13折线压扩特性曲线将正负信号分为8段，第1段信号最小，第8段信号最大当信号处于第一，二段时，量化噪声不随信号幅度变化，因此噪声不随信号幅度变化，因此信号太小时，量化信噪比会小于25db,这是动态范围的下限mcl45503编译码系统动态范围内输入信号最小幅度约为

0.025vppo常用Ikhz的正弦信号作为输入信号来测量pcm编译码器的动态范围语音信号的抽样信号频率为8khz,为了不发生频谱混叠，常将语音信号经截止频率为

3.4khz的低通滤波器处理后在进行a/d处理语音信号的最低频率一般为300hzo mcl45503编码器的低通滤波器和高通滤波器决定了编译码系统的频率特性，当输入信号频率超过这两个频率范围时，译码输出信号幅度迅速下降这就是pcm编译码系统频率特性的含义

四、实验步骤

1.实验连线关闭系统电源，进行如下连接3,用示波器观察sta、stb,将其幅度调至2v

4.用示波器观察pcm编码输出信号当采用非集群方式时测量a通道时将示波器chi接sla,ch2接pcm aout,观察编码后的数据与时隙同步信号的关系测量b通道时将示波器chi接sib,ch2接pcm bout,观察编码后的数据与时隙同步信号的关系当采用非集群方式时将示波器chi接slO,ch2分别接sla、pcm aout、sib、pcm bout以与pcm_out,观察编码后的数据所处时隙同步信号的关系以与pcm信号的帧结构开关分别接通sll.sl

2、sl3sl4观察pcm基群帧结构的变化情况

5.用示波器观察pcm译码输出信号示波器的chi接sta,ch2接sra,观察这两个信号波形是否相同（相位差）示波器的chi接stb,ch2接srb,观察这两个信号波形是否相同（相位差）

6.用示波器定性观察pcm编译码器的动态范围将低失真频信号发生器输出的Ikhz正弦信号从sta-in输入到mcl45503编码器示波器的chi接sta,ch2接sra将信号幅度分别调至大于5vpp、等于5vpp,观察过载和满载时的译码输出波形在将信号幅度分别减至10db、20db、30db、40db45db、50db,观察译码输出波形

7.两人通话实验本模块提供两个人的通话信道由于麦克风输出的信号幅度比较小，需放大到2vpp左右再由sta和stb输入到两个编码器译码器输出信号由sra和srb输出，将幅度较大，需衰减到适当值后再送给扬声器在话筒输入放大电路中，可以通过调整可调电阻rl8来改变输出增益在语音输出放大电路中，可以通过调整可调电阻rl2和r22来改变输出音量在实验时，只需将话筒输出信号从mic_out端口连接到sta,再将译码后的语音信号从sra连接到mic_in即可，但需将sta或stb端口的原有连接去除

五、实验记录与分析

1.用示波器观察sta、stb,将其幅度调至2v

2.实验中，从示波器中可以读出，输入编码器的信号频率存在fa二fb,且频率等于Ikhz,幅度等于2vo

3.用示波器观察pcm编码输出信号分析如下slO是pcm基群的时隙同步信号，信号a,b信号插入到相应的时隙，编码输出的位置仍在相应的时隙编码输出总会延迟与输入其中第2个时隙是a信号，2,5,7时隙篇五pcm编码实验报告实验二十三时分复用与解复用实验实验项目一256k时分复用帧信号观测

（1）帧同步码观测用示波器连接复用输出，观测帧头的巴克码

（2）帧内pn序列信号观测用示波器接复用输出，利用储存功能观测3个周期中的第一时隙的信号实验项目二256k时分复用与解复用1）帧内pcm编码信号观测将pcm信号输入din2,观测pcm数据以帧同步为触发分别观测pcni编码数据和复用输出的数据

（2）解复用帧同步信号观测pem对正弦波进行编译码观测复用输出与fsout,观测帧同步上跳沿与帧同步信号的时序关系

（3）解复用pem信号观测对比观测复用前与解复用后的pem序列；对比观测pem编译码前后的正弦波信号复用前与解复用后的pem序列pem编译码前后

（4）将信号源换成耳麦的音频输出，感受语音效果将原来联想•连线做一些相应的修改，将21号模块的话筒输出连接到音频输入，再将音频输出接到耳机输入，之后插上耳机，对着麦克说话，能够很清楚的分辨出语音内容，先比•相比之前在高频课程中的模拟电路，此次实验电路的辨析度更高实验项目三2m时分复用与解复用

（1）以帧同步信号作为触发，用示波器观测2048nl复用输出信号改变7号模块的拨码开关si,观测复用输出中信号变化情况000000000000001100001001000000010000111110101010

（2）在主控菜单中选择“第5时隙加”和“第5时隙减”，观测拨码开关si对应数据在复用输出信号中的所在帧位置变化情况

（3）用示波器对比观测信号源a-out和21号模块音频输出，观测信号的恢复情况

1.实验原理和电路说明pcm编译码系统由定时部分和pcm编译码器构成，电路原理图附于本章后.pcm编译码原理为适应语音信号的动态范围，实用的pcm编译码必须是非线性的.目前，国际上采用.均是折线近似的对数压扩特性.itu-.的建议规定.L段折线近似..律a=

87.

56.15段折线近似的口律u=255作为国际标准..律和u律的量化特性初始段如.

4.和.

4.3所示.a律和u律的编译码表分别列于表1和表

2.附本章・后.这种折线近似压扩特性的特点是:各段落间量阶关系都.的累次,在段落内为・均匀分层量化,即等间隔16个分层,这些对于用数字电路实现非线性编码与译码是极为方便的..pcm编译码器简介鉴于我国国内采用的是a律量化特性，因此本实验采用t3067专用大规模P集成电路,.是emos工艺制造的单片pema律编译器,并且片内带输入输出话路滤波器.tp3067的管脚如图

4.4所示，内部组成框图如图

4.5所示.tp3067的管脚定义简述如下lvpo+收端功率放大器的同相输出端.2gnd.模拟地.所有信号都以此管脚为参考.3vpo.收端功放的反相输出端.4vp.收端功放的反相输入端.5vfr.接收部分滤波器模拟输出端.6vc.+5v电压输入.7fsr接收部分帧同步时隙信号,是一个8khz脉冲序列.8dr接收部分pcm码流解码输入端.9bclkr/clksel位时钟bitclock,它使pcm码流随着fsr上升沿逐位移入dr端,位时钟可以为从64khz到2048mhz的任意频率.或者作为一个逻辑输入选择1536mhz,1544nihz或2048mhz,用作同步模式的主时钟.10mclkr/pdn接收部分主时钟，它的频率必须为1536mhz,1544mhz或2048mhz.可以和mcklx异步，但是同步工作时可达到最佳状态,当mclkx接低电平,mclkr被选择为内部时钟，当mclkx接高电平,该芯片进入低功耗状态.llmclkx发送部分主时钟，必须为1536mhz,1544mhz或2048mhz.可以和mclkr异步，但是同步工作时可达到最佳状态.12bclkx发送部分时钟，使pcm码流逐位移入dr端.可以为从64khz到2048mhz的任意频率，但必须和mclkx同步.13dx发送部分pern码流编码输出端.14fsx发送部分帧同步时隙信号，为一个8khz的脉冲序列.15tsx漏极开路输出端,它在编码时隙输出低电平.16anl.模拟反馈输入端.在正常工作状态下必须置成逻辑

0.当置成逻辑1时，发.部分滤波器的输入端并不与发送部分的前置滤波器相连,而是和接收部分功放的vpo+相连.17gsx发送部分输入放大器的模拟基础，用于在外部同轴增益.18vfxi发送部分输入放大器的反相输入端.19vfxi发送部分输入放大器的同乡输入端.20v58接-5v电源vpo+gndavpo-vpivfrovccfsrdrbclkr/clksetmclkr/pdn201918vbbvfxi+vfxi-gsxanlbtsxfsxdxbclkxmclkxtp3067图

4.4tp3067管脚图定时部分tp3067编译码器所需的定时脉冲均由定时部分提供这里只需要主时钟2048khz和帧定时8khz信号为了简化实验内容，本实验系统的编译码部分公用一个定时源以确保发收时隙的同步在实际的pcm数字电话设备中，必须有一个同步系统来保证发收同步的drtsxfsxbclkxbclkr/mclkr/pdnclkset

四、实验仪器可选仪器

五、实验内容

一、电源检查使用万用表检测实验箱的电源接入点和gnd之间是否有短路现象，如果有则禁止继续实验.在实验箱中使用了7805和7905芯片来保护实验板电子元器件，由于稳压器需要一定的电压差,故电路板上+5v,-5V的电源需要由+7v,-7V的电源通过稳压来提供.两组电源的接入点请参考电路板上的印刷文字.在连接电源和实验箱之前，一定要用万用表确认两组电源的电压极性和电压值正确，在确认完全无误之前不允许将实验箱和电源连接.

二、时钟部分本实验箱中所有的时隙都是从频率为4096khz的主振分频得到.4096khz的主振首先经分频后得到2048khz的位定时,再经分频分相后得到8khz的主同步时钟和路时钟.用示波器在测试点⑴观察主振波形,并测量其频率.在测试点2,3和4观测其它时钟信号.

三、pcm编译码器将音频信号发生器输出的音频信号从5⑸输入,其中5为gnd,5为信〜号输入端.输入信号的频率为Ikhz,幅度为2v峰峰值，在测试点6可观察到pcm编码输出的码流,需要指出的是，由于我们只在一个时隙上工作，而标准的基群信号中间包括32个时隙，由于没有在其它时隙进行编码，因此编码器只在一个时隙上有输出，然后慢慢衰竭,这样从表明上看起来pcm输出码流象一个衰减振荡.用连接线连接插孔6一⑺，则在测试点8可观察到经译码和和接收低通滤波器恢复出的音频信号.比较该信号与输入信号的差别.

四、系统性能测试系统性能测试有三项指标，即动态范围,信噪比特性,空载噪声和频率特性.

1.动态范围在满足一定信噪比s/n条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围，如图

4.6所示.在这里我们在音频信号的频率lOOOhz时进行测量.・・动态范围的测试框图如图

4.7所示.302010s/ndb-50图-40-30-20-100dbmo

4.6pcm编译码系统动态范围样板值篇二实验Hpcm编译码实验报告实验报告哈尔滨工程大学教务处制实验Hk pcm编译码实验

一、实验目的.掌握pcm编译码原理1掌握pcm基带信号的形成过程与分接过程

2.掌握语音信号pcm编译码系统的动态范围和频率特性的定义与测量方法

3.

二、实验仪器双踪示波器一.

2.通信原理vi型实验箱一台

3.m3:pcm与adpcm编译码模块和m6数字信号源模.

4.麦克风和扬声器一套

三、实验步骤

1.实验连线关闭系统电源，进行如下连接非集群方式熟悉pern编译码模块，开关kl接通sll,打开电源开关

3.用示波器观察sta stb,将其幅度调至2vo

4.用示波器观察pem编码输出信号当采用非集群方式时测量a通道时将示波器chi接sla（示滤波器扫描周期不超过sla的周期，以便观察到一个完整的帧信号），ch2接pem aout,观察编码后的数据与时隙同步信号的关系测量b通道时将示波器chi接sib,（示滤波器扫描周期不超过sib的周期，以便观察到一个完整的帧信号），ch2接pem bout,观察编码后的数据与时隙同步信号的关系当采用集群方式时将示波器Chl接sio,（示滤波器扫描周期不超过slO的周期，以便观察到一个完整的帧信号）,ch2分别接sla、pem aout slbpem bout以与pcm_out,观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以与pem信号的帧结构（注意本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙，slO.sla与sib的脉冲宽度等于一个时隙宽度）开关s2分别接通sll.sl2sl3sl4,观察pem基群帧结构的变化情况

5.用示波器观察pem译码输出信号示波器的chl接sta,ch2接sra,观察这两个信号波形是否相同（有相位差）

6.用示波器定性观察pem编译码器的动态范围将低失真低频信号发生器输出的Ikhz正弦信号从sta-in输入到mcl45503编码器示波器的chl接sta（编码输入），ch2接sra（译码输出）将信号幅度分别调至大于5vp-p、等于5vp-p,观察过载和满载时的译码输出波形再将信号幅度分别衰减10db、20db、30db、40db、45db,观察译码输出波形篇三

4.pem编译码-通信原理实验报告计算机与信息工程学院验证性实验报告

一、实验目的

1.掌握pem编译码原理

2.掌握pem基带信号的形成过程与分接过程

3.掌握语音信号pem编译码系统的动态范围和频率特性的定义与测量方法

二、实验内容用示波器观察两路音频信号的编码结果，观察pcm基群信号改变音频信号的幅度，观察和测试译码器输出信号的信噪比变化情况

3.改变音频信号的频率，观察和测试译码器输出信号幅度变化情况

三、基本原理

1.点到点pcni多路电话通信原理脉冲编码调制（pcm）技术与增量调制（6m）技术已经在数字通信系统中得到广泛应用当信道噪声比较小时一般用pcm,否则一般用目前速率在155mb以下的准同步数字系歹（pdh）中，国际上存在a解和口律两种pcm编译码标准系列，在155mb以上的同步数字系列（sdh）中，将这两个系列统一起来，在同一个等级上两个系列的码速率相同而6nl在国际上无统一标准，但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性点到点pcm多路电话通信原理可用图9-1表示对于基带通信系统，广义信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波器、收滤波器等点到点pcm多路电话通信原理框图

2.本实验模块可以传输两路话音信号采用tp3057编译器，它包括了图9-1中的收、发低通滤波器与pcm编译码器编码器输入信号可以是本实验模块内部产生的正弦信号，也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号本实验模块中不含电话机和混合电路，广义信道是理想的，即将复接器输出的pcm信号直接送给分接器

3.pcm编译码模块原理本模块的原理方框图图9-2所示，电原理图如图9-3所示（见附录），模块内部使用+5v和-5v电压，其中-5v电压由-12v电源经7905变换得到pcm编译码原理方框图该模块上有以下测试点和输入点bs pcm基群时钟信号（位同步信号）测试点？slOslasib srbstasrastbpcmpcm基群第0个时隙同步信号信号a的抽样信号与时隙同步信号测试点信号b的抽样信号与时隙同步信号测试点信号b译码输出信号测试点输入到编码器a的信号测试点信号a译码输出信号测试点输入到编码器b的信号测试点pcm基群信号测试点pcm-a信号a编码结果测试点？pcm-b信号b编码结果测试点？sta-in外部音频信号a输入点？stb-in外部音频信号b输入点本模块上有三个开关k

5.k6和k8,k

5.k6用来选择两个编码器的输入信号，开关手柄处于左边（sta-in、stb-in）时选择外部信号、处于右边（sta-s、stb-s）时选择模块内部音频正弦信号k8用来选择sib信号为时隙同步信号sll.sl

2.sl

5.S17中的某一个图中各单元与电路板上元器件之间的对应关系如下•晶振u75:非门741s04；cryl:4096khz晶体•分频器1u78:a:u78:d:触发器741s74；u79:计数器741sl93•分频器2u80:计数器741sl93；u78:b:u78:d:触发器741s74•抽样信号产生器u81:单稳741sl23；u76:移位寄存器741sl64•pcm编译码器a u82:pcm编译码集成电路tp3057（cd22357）•pcm编译码器b u83:pcm编译码集成电路tp3057（cd22357）•帧同步信号产生器u77:8位数据产生器74hcl51；u86:a:与门7408•正弦信号源a u87:运放ua741•正弦信号源b u88:运放ua741•复接器u85:或门741s32晶振、分频器L分频器2与抽样信号（时隙同步信号）产生器构成一个定时器，为两个pcm编译码器提供

2.048mhz的时钟信号和8khz的时隙同步信号在实际通信系统中，译码器的时钟信号（即位同步信号）与时隙同步信号（即帧同步信号）应从接收到的数据流中提取，方法如实验五与实验六所述此处将同步器产生的时钟信号与时隙同步信号直接送给译码器由于时钟频率为

2.048mhz,抽样信号频率为8khz,故pcm-a与pcm-b的码速率都是

2.048mb,一帧中有32个时隙，其中1个时隙为pcm编码数据，另外31个时隙都是空时隙pcm信号码速率也是

2.048mb,一帧中的32个时隙中有29个是空时隙，第0时隙为帧同步码（X1110010）时隙，第2时隙为信号a的时隙，第1（或第

5、或第7—由开关k8控制）时隙为信号b的时隙本实验产生的pcm信号类似于pcm基群信号，但第16个时隙没有信令信号，第0时隙中的信号与pcm基群的第0时隙的信号也不完全相同由于两个pcm编译码器用同一个时钟信号，因而可以对它们进行同步复接（即不需要进行码速调整）又由于两个编码器输出数据处于不同时隙，故可对pcm-a和pcm-b进行线或本模块中用或门741s32对pcm-a、pcm-b与帧同步信号进行复接在译码之前，不需要对pcm进行分接处理，译码器的时隙同步信号实际上起到了对信号分路的作用

四、实验步骤熟悉pcm编译码单元工作原理，开关k9接通8khz（即k9置为1000状态），开关k8置为sll（或sl

5.sl7）,开关k

5.k6分别置于sta-s stb-s端,接通实验箱电源sta-s端波形stb-s端波形用示波器观察sta、stb,调节电位器rl9（对应sta）、r20（对应stb）,使正弦信号sta stb波形顶部不失真（峰峰值小于5v）o正弦信号sta stb波形用示波器观察pcm编码输出信号示波器chi接slO,（调整示波器扫描周期以显示至少两个slO脉冲，从而可以观察完整的一帧信号）ch2分别接slapcm-a、slb pcm-b以与pcm,观察编码后的数据所处时隙位置与时隙同步信号的关系以与pcm信号的帧结构（注意本实验的帧结构中有29个时隙是空时隙，slO、sla与sib的脉冲宽度等于一个时隙宽度）sla波形篇四pcm编译码实验报告项目二实验H pcm编译码实验

一、实验目的掌握pcm编码原理

1.掌握pcm基带信号的形成过程与分接过程

2.掌握语音信号PCIT）编译码系统的动态范围和频率特性的定义与测量方

3.法

二、实验仪器双踪示波器一台

4.通信原理Vi型实验箱一台

5.m3:pcm与adpcm编译码模块和m6数字信号源模块

6.麦克风和扬声器一套

7.

三、实验原理与基本内容点到点pcm多路电话通信原理

1.脉冲编码调制（pcm）技术与增量调制（△m）技术已经在数字通信系统中得到广泛应用当信道噪声较小时一般用pc叫否则一般用△联目前速率在155mb以下的准同步数字系列（pdh）中，国际上存在a律和u律两种编译码标准系列，在155mb以上的同步数字系列（sdh）中，将这两个系列统一起来，在同一个等级上两个系列的码速率相同,而△!!!在国际上无统一标准，但它在通信环境比较恶劣时显示了巨大的优越性点到点pcm多路电路通信原理可用11-1表示对于基带通信系统,广义

2.信道包括传输媒质、收滤波器、发滤波器等对于频带系统，广义信道包括传输媒质、调制器、解调器、发滤波器、收滤波器等本实验模块可以传输两路话音信号采用mcl45503编译器，它包括了图

3.11—1中的收、发低通滤波器与pcm编译码器编码器输入信号可以是本实验系统内部产生的正弦信号，也可以是外部信号源的正弦信号或电话信号本实验模块中不含电话机和混合电路，广义信道时理想的，即将复接器输出的pcm信号直接送给分接器pcm编译模块原理

4.本模块的原理方框图与电路图如图11-2与图11-3所示bs pcm基群时钟信号（位同步）测试点slO pcm基群第0个时隙同步信号sla信号a的抽样信号与时隙同步信号测试点sib信号b的抽样信号与时隙同步信号测试点srb信号b译码输出信号测试点sta输入到编码器a的信号测试点stb输入到编码器b的信号测试点pcm_out pcm基群信号输出点pcm_in pcm基群信号输入点pcm aout信号a编码结果输出点pcm bout信号b编码结果输出点pcm ain信号a编码结果输入点pcm bin信号b编码结果输入点本模块上有s2这个拔码开关，用来选择sib信号为时隙同步信号sll.sl

3.sl

5.sl6中的任一个图11-2各单元与图11-3中的元器件之间的对应关系如下:晶振xl:

4.096mhz晶振分频器1/2ul:741sl93;u6:74hc4060抽样信号产生器u5:74hc73;u2:74hcl64pcm编译器a pcm编ulO:pcm编译码集成电路mcl45503译器b帧同步信号ull:pcm编译码集成电路mcl45503产生器u3:8位数据产生器74hcl51;u4:a:与门7408复接器u9:或门741s32晶振、分频器L分频器2与抽样信号（时隙同步信号）产生器构成一个定时器，为两个pcm编译码提供

2.048mhz的时钟信号和8khz的时隙同步信号在实际通信系统中，译码器的时钟信号（即位同步信号）与时隙信号（即帧同步信号）应从接收到的数据流中提取，方法如实验五与实验六所述此处将同步器产生的时钟信号与时隙同步信号直接送给译码器由于时钟频率为

2.048mhz,抽样频率为8khz,故pcm-a与pcm-b的码速率都是

2.048mb,一帧中有32个时隙，其中一个时隙为pcm编码数据，另外31个时隙都是空时隙pcm信号码速率也是

2.048mb,一帧中的32个时隙有29个是空时隙，第0个时隙为帧同步码（X1110010）时隙，第2个时隙为信号a的时隙，第1（或第

3.第

5.或第6一由拔码开关s2控制）时隙为信号b的时隙本实验产生的pcm信号类似于pcm基群信号，但第16个时隙没有信令信号，第0时隙中的信号与pcm基群的第0时隙的信号也不完全相同。