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1、PCM 编解码系统实验一、实验目的1掌握 PCM 编译码原理与系统性能测试；2熟悉 PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法；3学习 PCM 编译码器的硬件实现电路，掌握它的调整测试方法。二、实验仪器1PCM/ADPCM 编译码模块，位号：H2时钟与基带数据产生器模块，位号:G3100M 双踪示波器 1 台4信号连接线 3 根5小平口螺丝刀 1 只三、实验原理脉冲编码调制（PCM）是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号在信道中传输。脉冲编码调制是对模拟信号进行抽样，量化和编码三个过程完成的。PCM 通信系统的实验方框图如图 2-1 所示。TP3057DDS信号
2、源 抽 样 量 化34P0234P0434P0334P01编 码信 道译 码低 通滤 波 再 生工作时钟A/DD/AP03收端功放P14P15图 2-1 PCM 通信系统实验方框图在 PCM 脉冲编码调制中，话音信号经防混叠低通滤波器后进行脉冲抽样，变成时间上离散的 PAM 脉冲序列，然后将幅度连续的 PAM 脉冲序列用类似于 “四舍五入”办法划归为有限种幅度，每一种幅度对应一组代码，因此 PAM 脉冲序列将转换成二进制编码序列。对于电话，CCITT 规定抽样率为 8KHz，每一抽样值编 8 位码（即为 28=256 个量化级），因而每话路 PCM 编码后的标准数码率是 64kB。本实验应用的
3、单路 PCM 编、译码电路是TP3057 芯片（见图 2-1 中的虚线框）。此芯片采用 a 律十三折线编码，它设计应用于PCM 30/32 系统中。它每一帧分 32 个时隙，采用时分复用方式，最多允许接入 30 个用户，每个用户各占据一个时隙，另外两个时隙分別用于同步和标志信号传送，系统码元速率为2.048MB。各用户 PCM 编码数据的发送和接收,受发送时序与接收时序控制,它仅在某一个特定的时隙中被发送和接收，而不同用户占据不同的时隙。若仅有一个用户，在一个 PCM 帧里只能在某一个特定的时隙发送和接收该用户的 PCM 编码数据，在其它时隙没有数据输入或输出。本实验模块中，为了降低对测试示波
4、器的要求，将 PCM 帧的传输速率设置为64Kbit/s 或 128Kbit/s 两种，这样增加了编码数据码元的宽度，便于用示波器观测。此时一个 PCM 帧里，可容纳的 PCM 编码分别为 1 路或 2 路。另外，发送时序 FSX 与接收时序FSR 使用相同的时序，测试点为 34TP01。实验结构框图已在模块上画出了，实验时需用信号连接线连接 34P02 和 34P03 两铆孔，即将编码数据直接送到译码端，传输信道可视为理想信道。另外， TP3057 芯片内部模拟信号的输入端有一个语音带通滤波器，其通带为200HZ 4000HZ，所以输入的模拟信号频率只能在这个范围内有效。四、各测量点的作用3
5、4TP01：发送时序 FSX 和接收时序 FSR 输入测试点，频率为 8KHz 的矩形窄脉冲；34TP02：PCM 线路编码时钟信号的输入测试点；34P01：模拟信号的输入铆孔；34P02：PCM 编码的输出铆孔；34P03：PCM 译码的输入铆孔；34P04：译码输出的模拟信号铆孔，波形应与 34P01 相同。注：一路数字编码输出波形为 8 比特编码(一般为 7 个半码元波形,最后半个码元波形被芯片内部移位寄存器在装载下一路数据前复位时丢失掉)，数据的速率由编码时钟决定，其中第一位为语音信号编码后的符号位，后七位为语音信号编码后的电平值。五、实验内容及步骤1插入有关实验模块在关闭系统电源的条
6、件下，按照下表放置模块：模块名称 放置位号时钟与基带数据发生模块 GPCM/ADPCM 编译码模块 H对应位号可见底板右上角的“实验模块位置分布表” ，注意模块插头与底板插座的防呆口一致。2信号线连接源端 目的端 连线作用P03（底板）34P01（H）将连续的模拟信号送入 PCM 编码输入端；34P02（H ） 34P03（H）将 PCM 编码输出端数据送入 PCM 译码输入端；32P04（H ） P14（底板）将 PCM 译码还原信号送入接收滤波器及功放输入端。3加电打开系统电源开关，底板的电源指示灯正常显示。若电源指示灯显示不正常，请立即关闭电源，查找异常原因。3PCM 的编码时钟设定“时
7、钟与基带数据发送器模块” 上的拨码器 4SW02 设置“01000” ，则 PCM 的编码时钟为64KHZ（后面将简写为：拨码器 4SW02）。拨码器 4SW02 设置“01001”，则 PCM 的编码时钟为 128KHZ。4将时钟设置为 64KHZ 时，模拟信号为正弦波的 PCM 编码数据观察（1）拨码器 4SW02 设置“01000”，则 PCM 的编码时钟为 64KHZ。（2）双踪示波器探头分别接在测量点 34TP01 和 34P02，观察抽样脉冲及 PCM 编码数据。DDS 信号源设置为正弦波状态(通常频率为 2KHZ)，调节 W01 电位器，改变正弦波幅度，并仔细观察 PCM 编码数
8、据的变化。特别注意观察，当无信号输入时，或信号幅度为 0时，PCM 编码器编码为 11010101 或为 01010101，并不是一般教材所讲授的编全 0 码。因为无信号输入时，或信号幅度为 0 经常出现，编全 0 码容易使系统失步，所以编码时对编码数据奇数位进行了取反操作。注意，本实验时钟为 64KHZ，一帧中只能容纳 1 路信号。若用普通示波器要观察到稳定波形，通常正弦波频率设为 2KHZ 或 1KHZ。（3）双踪示波器探头分别接在 34P01 和 34P04，观察译码后的信号与输入正弦波是否一致。5时钟为 128KHZ，模拟信号为正弦波的 PCM 编码数据观察上述信号连接不变，将拨码器
9、4SW02 设置“01001”，则 PCM 的编码时钟为 128KHZ。双踪示波器探头分别接在测量点 34TP01 和 34P02，观察抽样脉冲及 PCM 编码数据。DDS 信号源设置为正弦波状态(通常频率为 2KHZ)，调节 W01 电位器，改变正弦波幅度，并仔细观察 PCM 编码数据的变化。注意，此时时钟为 128KHZ，一帧中能容纳 2 路信号。本 PCM 编码仅一路信号，故仅占用一帧中的一半时隙。用示波器观察 34P01 和 34P04 两点波形，比较译码后的信号与输入正弦波是否一致。6语音信号 PCM 编码、译码试听将拨码器 4SW02 设置为“01000”，此时 PCM 编码时钟为
10、 64KHZ。用专用导线将 P05（用户电话语音信号发送输出）与 34P01（模拟信号的输入）连接；34P04（译码输出的模拟信号）与 P14 连接，34P02 （编码输出）与 34P03（译码输入）相连。对着用户电话话筒讲话，在扬声器中试听，直观感受 PCM 编码译码的效果（接收滤波器截止频率设为 2.6KHZ）。7关机拆线实验结束，关闭电源，拆除信号连线，并按要求放置好实验模块。六、实验报告要求1当输入的模拟信号的幅度调节为 0 时，画出实验过程中各测量点的波型图，注意对应相位、时序关系。2观察正弦波（通常频率设为 2KHz 或 1KHz，峰峰值 0V4V）的编码波形，读出正弦波的峰峰值及对应的编码数据（每组四个点，至少记录 6-10 组峰峰值及对应的编码数据）；设计表格，记录实验数据并做分析，得出你的结论。3写出本次实验的心得体会，以及对本次实验有何改进意见。思考题: 阅读 TP3057 数据手册，结合本实验回答下面的问题。PCM 编解码芯片 TP3056 上有几个重要的时钟信号 BCLKR/BCLKX，FSR/FSX，它们的作用分别是什么? 它们之间的关系是什么 ? 在实际工作电路这些时钟的频率应该分别是多少 ? 但在本实验中它们的值又是多少?
