1、集成化M編譯碼系統(tǒng)學(xué)院：電氣工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級：電子081姓名：李春猛學(xué)號：20084470116指導(dǎo)老師：陳和目錄一、實驗?zāi)康?二、實驗內(nèi)容3三、基本原理3四、實驗儀器9五、實驗內(nèi)容9六、實驗心得體會15一、實驗?zāi)康?、了解語音信號的AM編碼過程；2、驗證AM的編譯碼原理；3、粗略了解AM編譯碼專用集成電路的基本工作原理、外部電路設(shè)計原則和一般使用方法；4、了解語音信號數(shù)字化技術(shù)的主要指標(biāo)，學(xué)習(xí)指標(biāo)的測試方法。二、實驗內(nèi)容1、觀察測量M編譯碼過程中的各種時隙信號2、觀察限帶濾波、本地譯碼、編碼、譯碼和平滑等波形3、對系統(tǒng)性能指標(biāo)進行測試和分析(1)過載特性的測量：在不同頻率、不同

2、信號幅度情況下分別測量(2)系統(tǒng)輸出信噪比特性測量(3)編碼動態(tài)范圍和系統(tǒng)動態(tài)范圍測量(4)空載噪聲測量(5)系統(tǒng)幅頻特性測量三、基本原理1、系統(tǒng)組成與電路原理系統(tǒng)組成的方框圖如圖所示，它是由定時部分、M編譯碼器及收、發(fā)運放電容濾波器組成的。語音信號語音信號2、電路原理MC3418簡介MC3418是MOTOLOLA公司生產(chǎn)的通信專用集成電路，它是數(shù)字檢測音節(jié)壓擴增量編譯碼器。它由模擬輸入放大器、數(shù)字輸入運算放大器、電壓/電流轉(zhuǎn)換運算放大器、極性開關(guān)、工作選擇開關(guān)和數(shù)字檢測（移位寄存器和邏輯電路）等部分構(gòu)成的。第15腳的工作電平可以控制該片工作于編碼狀態(tài)或譯碼狀態(tài)：當(dāng)?shù)?5腳接高電平（VCC/2

3、）時，該片做編碼器用；當(dāng)?shù)?5腳接低電平（地）時，該片做譯碼器用QO調(diào)制/解調(diào)選擇VCC電源+1514時鐘16當(dāng)單片作為編碼器使用時，15腳接高電平，這時工作開關(guān)使模擬運放與移位寄存器接通。模擬信號由1腳輸入，本地譯碼信號由2腳輸入，運算放大器對它們進行比較并將差值放大。運算放大器輸出經(jīng)電平轉(zhuǎn)換給出數(shù)字信碼。在14腳輸入的時鐘后沿時刻，運算放大器輸出的結(jié)果進入移位寄存器。這一結(jié)果也同時接到9腳和極性開關(guān)，前者作為數(shù)字碼輸出，后者用來控制流入積分器的電流的極性，積分運算放大器與外接的RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成積分器，受極性開關(guān)控制的電流在此積分后累加形成本地譯碼信號。四級移位寄存器和邏輯電路完成檢測功能。當(dāng)有

4、四個連“1”或連“0”碼出現(xiàn)時，從11腳輸出一個負極性的一致脈沖，一致脈沖經(jīng)外接音節(jié)濾波器平滑之后得到量階控制電壓，此電壓反映了前一段時間內(nèi)模擬輸入信號的平均斜率。量階控制電壓加到第3腳。由內(nèi)部V/I轉(zhuǎn)換電路決定4腳的電壓隨3腳的電壓變化。當(dāng)4腳通過外接電阻連接到某一固定電位上，則流入4腳的電流就隨3腳的控制電壓變化，從而將控制電壓的變化轉(zhuǎn)換為控制電流的變化。V/I轉(zhuǎn)換器的輸出電流與4腳的輸入電流相等。此電流經(jīng)極性開關(guān)送到積分器，因此，積分量階的大小就隨著輸入模擬信號的平均斜率而變化。這樣就形成了數(shù)字檢測音節(jié)的壓擴過程。在作譯碼器應(yīng)用時，第15腳通過一只10KQ電阻接地，這時數(shù)字運算放大器與移

5、位寄存器接通。信碼由13腳輸入與12腳的閥電平比較，然后經(jīng)運算放大器整形后送到移位寄存器，經(jīng)再定時的信碼從9腳輸出。其后的工作過程則與編碼器一樣，只是譯碼信號不再送回第2腳而是送往接收低通濾波器。單積分電路MC3418內(nèi)部僅有積分運算放大器，為完成本地譯碼過程，需要外接一個網(wǎng)絡(luò)。用戶可以根據(jù)自己的需要用外接RC網(wǎng)絡(luò)接成單積分、雙積分、丁等電路。本實驗給出一種單積分電路的實例。積分電路對應(yīng)的控制電流壓縮比應(yīng)達到258，相當(dāng)于積分運算放大器的輸入阻抗很高，從極性開關(guān)的量階控制電流幾乎全部進入電阻R和電容Co網(wǎng)絡(luò)的阻抗傳遞函數(shù)可以寫成：H(s)=(V(s)/(I(s)=-(1/(1/R)+SC)經(jīng)整

6、理后得到-(V(s)/(I(s)=(I/C)/(S+1/(RC)=K/(S+WO)(1)其中K=1/C,WO=1/(RC)。一般認為是300Hz。當(dāng)R=10KQ,C=0.1也f時，f0=159Hz。將式(1)寫成時域形式-I=V/R+C(dv)/dt有關(guān)資料指出編碼器約在+12dBm(f=1000Hz)處為臨界過載，另外，輸入信號的最大幅度為4.36V,這時流過積分器的最大電流為ImaxIcmax=C(dv)/dt=0.1x10-6><2兀x1000X4.362.7mA另一方面，由編碼器要求的最小量階電壓可求出當(dāng)采樣率fS=32KHz時，最小控制電流應(yīng)為Imin29.6wA音節(jié)平滑

7、濾波器MC3418只具有數(shù)字檢測功能，為實現(xiàn)壓擴作用還需要一外接網(wǎng)絡(luò)。用戶可根據(jù)需要接成線性壓擴、非線性壓擴、復(fù)雜推遲壓擴等各種形式。本實驗只列舉一種非線性音節(jié)平滑濾波器。音節(jié)平滑濾波器是一個簡單的RC濾波電路，電路形式如圖所示。集成片MC3418的數(shù)字檢測器連碼一致脈沖信號是由一個集電極開路的晶體管從11腳輸出的。所以需要一個外接的集電極負載電阻當(dāng)晶體管與通時，電容器CS通過電阻RS充電；當(dāng)晶體管截止時，電容器CS通過電阻RP放電。充電時間常數(shù)T=CS(RS+RP)O設(shè)G為一致脈沖在一個音節(jié)時間內(nèi)占空比的統(tǒng)計值。設(shè)第3腳電位為VS,11腳電位為V0,當(dāng)G值一定時，電路應(yīng)維持充放電電荷相等。設(shè)

8、充電時間為GT,放電時間為(1-G)T,因此有(VS-V0)/RS)GT=(VCC/2-VS)/(RS+RP)(1-G)T(3)令D=RP/RS,則有VS=(1+D)V0G+(VCC/2)(1-G)/(1+DG)(4)其中，VO為晶體管飽和壓降，約為0.12V。音節(jié)控制電壓為電容CS兩端的電壓，設(shè)它為VCS,因此有VCS=VCC/2-VS即VCS=VCC/2-(1-D)VOG+(VCC/2)(1-G)/(1+DG)(5)由式(5)可以看出，當(dāng)RP>>Rs,即D0時有Vcs(Vcc/2-Vo)G(6)這時控制電壓與G成線性關(guān)系。將Vo=0.12V,(Vcc/2)=6V代入上式，得Vc

9、sh5.98G上圖給出VCS1和VCS2與C的關(guān)系曲線，曲線VCS2的斜率大于曲線VCS1的斜率，這就意味著VCS2的壓擴特性更接近于理想特性。語音音節(jié)包絡(luò)的變化范圍約為5ms到如ms。取r1=5ms,22=20ms,這時r2/r1=4T2/r1=(CS(RS+RP)/(CSRS)=1+DD=3選CS=0.33uF,則RS=15.15KQ,RP=15.15KQ,取RS=15KQ,RP=47KQ得D3.13。在臨界過載時，G達到最小值。對正弦信號可得G=0.436,這時控制電壓Vcs的最大值約為（計算從略）Vmax24.48V此值決定了限流電阻Rx1.5KQ。定時電路MC3418編譯碼器所需的定

10、時脈沖均由定時部分提供，為模擬一個實際的時分多路系統(tǒng)的工作狀態(tài),定時部分可給出2048KHZ及8路32KHz的定時，定時部分的時間關(guān)系如圖3-9所示。為確保收、發(fā)同步，本實驗系統(tǒng)的編碼和譯碼部分公用一個定時源，這是有別于實際情況的。G2A512KHzG1J_LJ一_LJ|_J_I廠256KHZA|1|11128KHZBHI164KHZC1|32KHZY0Y1四、實驗儀器雙蹤同步示波器>20MHz1臺直流穩(wěn)壓電源+5V-5V+12V1臺低頻信號發(fā)生器輸出頻率范圍滿足50Hz-8KHz輸出電壓范圍滿足0-5V（峰峰值）1臺失真度測試儀QZ4121測量頻率范圍滿足50Hz-8KHz測量信噪比范

11、圍0-50dB1臺雜音計HF5151A1臺M實驗箱1臺數(shù)字頻率計測量頻率范圍50Hz10MHz1臺萬用表1臺五、實驗內(nèi)容（一）、時鐘部分主振頻率為4096KHz,經(jīng)分頻后得到2048KHz的定時，再經(jīng)分頻分相后得到8路32KHz的定時。用示波器在測試點（1）點觀察主振波形，用頻率計測量其頻率。在（2）、（3）、（4）觀察并測量2048KHz和32KHz定時信號。（二卜發(fā)送濾波器在（5）輸入頻率為1KHz、幅度為2Vp-p的音頻信號。在（5）觀察輸入信號，在（6）觀察經(jīng)發(fā)送濾波器的輸出信號，記下它們的幅度和波形。（三卜AM編碼器在（6）觀察經(jīng)發(fā)送濾波器限帶后輸入編碼器的音頻信號，在（7）觀察本地

12、譯碼信號。在（8）觀察編碼輸出的數(shù)字信號（幅度約為10Vp-p）o以音頻信號作為同步信號，觀察信碼的變化規(guī)律。對應(yīng)正弦波過零處應(yīng)有連“0”或聯(lián)“1”碼型出現(xiàn)；對應(yīng)正弦波的波峰和波谷處應(yīng)有“0”、“1”交替碼型出現(xiàn)。（四卜AM譯碼器用短線連接（8）（9）,即將編碼信號送入譯碼器。在（9）觀察輸入譯碼器的編碼信號，在（10）觀察譯碼器輸出的有鋸齒的模擬信號，并記錄波形。（五卜接收濾波器在（10）觀察濾波器的輸入信號。在（11）觀察譯碼器輸出的有鋸齒的模擬信號經(jīng)濾波器輸出的模擬信號。記下它們的波形和幅度。（六卜系統(tǒng)性能測試系統(tǒng)性能有三項指標(biāo)：動態(tài)范圍、信噪比和頻率特性。1、動態(tài)范圍在滿足一定信噪比（

13、S/N）條件下，編譯碼系統(tǒng)所對應(yīng)于800Hz（或1000Hz）音頻信號的幅度范圍定義為動態(tài)范圍。動態(tài)范圍應(yīng)大于電子工業(yè)部1982年暫定的標(biāo)準(zhǔn)框架（樣板值）。圖示給出了這個樣板。在原理部分已經(jīng)提到，M編譯碼器允許輸入信號的最大幅度為4.36V。為了確保器件的安全使用，本實驗在進行動態(tài)范圍這一指標(biāo)測試時，不再對輸入信號的臨界過載進行驗證。取輸入信號的最大幅度為5Vp-p（注意：信號要由小至大調(diào)節(jié)），測出此時的S/N值。然后以10d間隔衰減輸入信號，將測試數(shù)據(jù)填入下表30dB40dB50dBVin(niv)Fp500015005001505015VbutKNS/N(dB)2、信噪比特性在上一項測試中選擇出最佳編碼電平(S/N最高,推存為2Vp-p)。在此電平下測試不同頻率下的信噪比值。頻率選擇在500Hz/1KHz/2KHz/3KHz,將測試數(shù)據(jù)填入下表。NHz)50010001500200025003000VbutKNS<NdBf)3、頻率特性選一合適的輸入電平(Vin=2VP-P),改變輸入信號的頻率，頻率范圍從500