第二次实验_测试第二次实验
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实验二 PCM编译码器系统一、实验原理和电路说明
PCM编译码模块将来自用户接口模块的模拟信号进行PCM编译码，该模块采用MC145540集成电路完成PCM编译码功能。该器件具有多种工作模式和功能，工作前通过显示控制模块将其配置成直接PCM模式（直接将PCM码进行打包传输），使其具有以下功能：
1、对来自接口模块发支路的模拟信号进行PCM编码输出。
2、将输入的PCM码字进行译码（即通话对方的PCM码字），并将译码之后的模拟信号送入用户接口模块。
在通信原理实验平台中，有二套完全一致的PCM编译码模块，这二个模块与相应的电话用户接口模块相连。
本教程仅以第一路PCM编译码原理进行说明，另一个模块原理与第一路模块相同，不再重述。
PCM编译码器模块电路与ADPCM编译码器模块电路完全一样，由语音编译码集成电路U502（MC145540）、运放U501（TL082）、晶振U503（20.48MHz）及相应的跳线开关、电位器组成。
电路工作原理如下：
PCM编译码模块中，由收、发两个支路组成，在发送支路上发送信号经U501A运放后放大后，送入U502的2脚进行PCM编码。编码输出时钟为BCLK（256KHz），编码数据从U502的20脚输出（DT_ADPCM1），FSX为编码抽样时钟（8KHz）。编码之后的数据结果送入后续数据复接模块进行处理，或直接送到对方PCM译码单元。在接收支路中，收数据是来自解数据复接模块的信号（DT_ADPCM_MUX），或是直接来自对方PCM编码单元信号（DT_ADPCM2），在接收帧同步时钟FSX（8KHz）与接收输入时钟BCLK（256KHz）的共同作用下，将接收数据送入U502中进行PCM译码。译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输出，送到用户接口模块中。
PCM编译码模块中的各跳线功能如下（测试点与ADPCM编译码模块相同）：
1、跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置于N（正常）位置时，选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于T（测试）位置时选择测试信号。测试信号主要用于测试PCM的编译码特性。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关KQ01设置在1_2位置（左端）时，选择内部1KHz测试信号；当设置在2_3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。
2、跳线器K502用于设置发送通道的增益选择，当K502置于N（正常）位置时，选择系统平台缺省的增益设置；当K502置于T（调试）位置时可将通过调整电位器W501设置发通道的增益。
3、跳线器K504用于设置PCM译码器的输入数据信号选择，当K504置于MUX（左）时处于正常状态，解码数据来自解数据复接模块的信号；当K504置于ADPCM2（中）时处于正常状态，解码数据来自对方PCM编码单元信号；当K504置于LOOP（右）时PCM单元将处于自环状态。
4、跳线器K503用于设置接收通道增益选择，当K503置于N（正常）时，选择系统平台缺省的增益设置；当K503置于T（调试）时将通过调整电位器W502设置收通道的增益。
该单元的电路框图见图4.2.1。二个模块电路完全相同。在该模块中，各测试点的定义如下：
1、TP501：发送模拟信号测试点
2、TP502：PCM发送码字
3、TP503：PCM编码器输入/输出时钟
4、TP504：PCM编码抽样时钟
5、TP505：PCM接收码字
6、TP506：接收模拟信号测试点 TP501TP502至用户接口N测试信号TK501跳线器··-+ K502·T··N·发PCM码字U502PCM编译K503· T·· N·-+码器··K504跳线器TP5048KHz同步256KHz时钟TP503至用户接口LOOPADPCM2MUXTP506TP505收PCM码字图4.2.1 PCM模块电路组成框图
二、实验仪器
1、JH5001通信原理综合实验系统2、20MHz双踪示波器
3、函数信号发生器
4、音频信道传输损伤测试仪
一台 一台 一台 一台
三、实验目的1、了解语音编码的工作原理，验证PCM编译码原理；
2、熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；
3、了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用；
4、熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法；
四、实验内容
加电后，通过菜单选择“PCM”编码方式。此时，系统将U502设置为PCM模式。
（一）PCM编码器
1.输出时钟和帧同步时隙信号观测
用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。2.抽样时钟信号与PCM编码数据测量
方法一：将跳线开关K501设置在T位置，用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。
用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。
方法二：将输入信号选择开关K501设置在T位置，将交换模块内测试信号选择开关K001设置在内部测试信号1_2位置（左端）。此时由该模块产生一个1KHz的测试信号，送入PCM编码器。
（1）用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与帧同步时隙信号、发送时钟的对应关系。
（2）将发通道增益选择开关K502设置在T位置（右端），通过调整电位器W501改变发通道的信号电平。用示波器观测编码输出数据信号（TP502）随输入信号电平变化的关系。
（二）PCM译码器
将跳线开关K501设置在T位置（右端）、K504设置在LOOP位置（右端）。此时将PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。
1.PCM译码器输出模拟信号观测
（1）用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。（2）将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平，定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。观测信噪比随输入信号电平变化的相关关系。
（3）将测试信号电平固定在2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测解码恢复出的模拟信号质量。观测信噪比与输入信号频率变化的相关关系。
（三）系统性能指标测量
注：如无音频损伤测试仪时，可以用示波器定性的观察模拟信号受量化噪声及电路噪声的影响。1.PCM编译码系统动态范围测量
S/N（dB）302010-50-40-30 –20 –10 0(dBmo)图4.2.4 PCM编译码系统动态范围样板图
动态范围是指在满足一定信噪比的条件下，允许输入信号电平变化的范围。通常规定测试信号的频率为1004Hz，动态范围应满足CCITT建议的框架（样板值），如图4.2.4所示。
测试时将跳线开关K501设置在T位置、K504设置在LOOP位置，此时使PCM编码器和译码器构成自环。
动态范围的测试连接见图4.2.5，该项测量内容视配备的教学仪表来定。测量时，输入信号由小至大调节，测量不同电平时的S/N值，记录测量数据。为确保器件安全，不要求学生对输入信号的临界过载信号进行验证，取输入信号的最大幅度为5Vp-p。2.PCM编译码系统信噪比测量
跳线开关设置同上，测试连接见图4.2.5。
测量时，选择一最佳编码电平（通常为-10dBr），在此电平下测试不同频率下的S/N值。频率选择在300Hz、500Hz、800Hz、1004Hz、2010Hz、3000Hz、3400Hz，直接从音频损伤测试仪上读取数据，记录测量数据。该项测量视配备的教学仪表来定。3.频率特性测量
J005发送音频传输损伤测试仪接收编码器自环译码器TP506图4.2.5 动态范围测试连接图跳线开关设置同上。用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。用示波器（或电平表）测量输出信号端口TP506的电平。改变函数信号发生器输出频率，用点频法测量。测量频率范围：250Hz～4000Hz。
该项测试也可以直接通过音频损伤测试仪测试。4.信道自环增益测量
跳线开关设置同上。用函数信号发生器产生一个频率为1004Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006。用示波器（或电平表）输出信号端口（TP506）的电平。将收发电平的倍数（增益）换算为dB表示。
该项测试也可以直接通过音频损伤测试仪测试。5.PCM编译码系统信道空闲噪声测量
跳线开关设置同上，测试连接见图4.2.5。空闲噪声指标从音频损伤测试仪上直接读取。该项测量视配备的教学仪表来定。
五、实验报告
1、整理实验数据，画出相应的曲线和波形。
2、对PCM和△M系统的系统性能进行比较，总结它们各自的特点。
3、思考在通信系统中PCM接收端应如何获得接收输入时钟和接收帧同步时钟信号？
六．实验结果与分析。
