实验二抽脉冲调制解调实验抽样定理与PAM调制解调实验实验内容1.抽样定理实验2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验一.实验目的1.通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。2．通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。二.实验电路工作原理抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。抽样过程是模拟信号数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。利用抽样脉冲把一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲幅度（PAM）信号。抽样定理指出：一个频带受限信号m（t)，如果它的最高频率为fh，则可以唯一地由频率等于或大于2fh的样值序列所决定。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原始信号的全部信息，并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。在抽样定理实验中，采用标准的8KHz抽样频率，并通过外加各种模拟信号来代替实际语音信号。请同学们在实验开始动手前认真阅读理论教材和实验教材，深入理解实验原理图，以更好掌握好该项实验。（一）电路组成脉冲幅度调制实验系统如图4-1所示，由输入电路、调制电路、脉冲发生电路、解调滤波电路、功放输出电路等五部分组成，如图4-2所示。K601PAM调制电路21PAM确调（低通滤波）放大电路0H1话音输入39抽样脉冲产生电路取样保持电路图4-1脉冲振幅调制电路原理框图13
实验二 抽脉冲调制解调实验 13 取样保持电路 PAM解调（低通滤波） 抽样脉冲产生电路 话音输入 放大电路 PAM调制电路 2 1 3 K601 抽样定理与 PAM 调制解调实验 实验内容 1.抽样定理实验 2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验 一.实验目的 1. 通过脉冲幅度调制实验，使学生能加深理解脉冲幅度调制的特点。 2. 通过对电路组成、波形和所测数据的分析，加深理解这种调制方式的优缺点。 二.实验电路工作原理 抽样定理在通信系统、信息传输理论方面占有十分重要的地位。抽样过程是模拟信号 数字化的第一步，抽样性能的优劣关系到通信设备整个系统的性能指标。利用抽样脉冲把 一个连续信号变为离散时间样值的过程称为抽样，抽样后的信号称为脉冲幅度（PAM）信 号。抽样定理指出：一个频带受限信号 m(t)，如果它的最高频率为 fh,则可以唯一地由频 率等于或大于 2fh 的样值序列所决定。在满足抽样定理的条件下，抽样信号保留了原始信 号的全部信息，并且，从抽样信号中可以无失真地恢复出原始信号。在抽样定理实验中， 采用标准的 8KHz 抽样频率，并通过外加各种模拟信号来代替实际语音信号。请同学们在 实验开始动手前认真阅读理论教材和实验教材，深入理解实验原理图，以更好掌握好该项 实验。 （一）电路组成 脉冲幅度调制实验系统如图 4-1 所示，由输入电路、调制电路、脉冲发生电路、解调 滤波电路、功放输出电路等五部分组成，如图 4-2 所示。 图 4-1 脉冲振幅调制电路原理框图
实验二抽脉冲调制解调实验（二）实验电路工作原理1.输入电路该电路由发送放大电路组成。该电路还用于PCM、增量调制编码电路中。电路电原理图如4-2所示。2.PAM调制电路调制电路见图4-2。它是利用CD4066开关特性完成抽样实验的，抽样输出的信号中不含有直流分量。输出负载端，接有取样保持电路，由R605、C602以及R607等组成，由开关K601来控制，在做调制实验时，K601的2端与3端相连，能观察其取样定理的波形。在做系统实验时，将K601的1端与2端相连，即与解调滤波电路连通。3.脉冲发生电路该部分电路详见图4-2所示，主要有两种抽样脉冲，一种由555及其它元件组成，这是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉宽、频率可调的方波信号，可通过调节电位器W601实现输出脉冲频率的变化，以便用来验证取样定理，另一种由CPLD产生的8KHz抽样脉冲，这两种抽样脉冲通过开关K602来选择。可在TP603处很方便地观测到脉冲频率变化情况和输出的脉冲波形。注意实验时，用8KHz抽样脉冲效果较好，而且便于稳定观察。4.PAM解调与滤波电路解调滤波电路由集成运放电路TL084组成。组成了一个二阶有源低通滤波器，其截止频率设计在3.4KHz左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着系统的工作状态。该电路还用在接收通道电路中。5.功放输出电路功放电路主要用来放大输出信号，提高解调后的音频信号输出功率。该电路选用了常见的小功率运放LM386，配以少量的外围元件来完成。放大后的音频信号由喇叭作为负载输出。喇叭输出时应将K102短接1-2。三.实验内容1.抽样定理实验2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验四.实验步骤及注意事项1.脉冲幅度调制实验步骤14
实验二 抽脉冲调制解调实验 14 （二）实验电路工作原理 1.输入电路 该电路由发送放大电路组成。该电路还用于 PCM、增量调制编码电路中。电路电原理 图如 4-2 所示。 2.PAM 调制电路 调制电路见图 4-2。它是利用 CD4066 开关特性完成抽样实验的,抽样输出的信号中不 含有直流分量。 输出负载端，接有取样保持电路，由 R605、C602 以及 R607 等组成，由开关 K601 来 控制，在做调制实验时，K601 的 2 端与 3 端相连，能观察其取样定理的波形。在做系统实 验时，将 K601 的 1 端与 2 端相连，即与解调滤波电路连通。 3.脉冲发生电路 该部分电路详见图 4-2 所示，主要有两种抽样脉冲，一种由 555 及其它元件组成，这 是一个单谐振荡器电路，能产生极性、脉宽、频率可调的方波信号，可通过调节电位器 W601 实现输出脉冲频率的变化，以便用来验证取样定理，另一种由 CPLD 产生的 8KHz 抽样脉冲， 这两种抽样脉冲通过开关 K602 来选择。可在 TP603 处很方便地观测到脉冲频率变化情况 和输出的脉冲波形。注意实验时，用 8KHz 抽样脉冲效果较好，而且便于稳定观察。 4.PAM 解调与滤波电路 解调滤波电路由集成运放电路 TL084 组成。组成了一个二阶有源低通滤波器，其截止 频率设计在 3.4KHz 左右，因为该滤波器有着解调的作用，因此它的质量好坏直接影响着 系统的工作状态。该电路还用在接收通道电路中。 5.功放输出电路 功放电路主要用来放大输出信号，提高解调后的音频信号输出功率。该电路选用了常 见的小功率运放 LM386，配以少量的外围元件来完成。放大后的音频信号由喇叭作为负载 输出。喇叭输出时应将 K102 短接 1-2。 三.实验内容 1.抽样定理实验 2.脉冲幅度调制（PAM）及系统实验 四.实验步骤及注意事项 1.脉冲幅度调制实验步骤
实验二抽脉冲调制解调实验用示波器在TP601处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W108。在TPP603处观察其取样脉冲信号。改变电位器W601，再用示波器观察TP602该点波形。做详细记录、绘图。2.PAM通信系统实验步骤(1)J106选择“同步输入”J104选择“PAMIN”，J105选择”PAM0UT”(2)将K602的2端和3端相连，为CPLD产生的8KHz抽样时钟脉冲，用示波器观测TP601～TP604各点波形，并做详细记录、绘图。(3)将K602的1端和2端相连，然后电位器W601，即改变抽样频率fsr，使f>fsr、f。=2fsrf。<2fsr，在TP603处用示波器观测系统输出波形，以判断和验证取样定理在系统中的正确性，同时做详细记录和绘图，记下在系统通信状态下的奈奎斯特速率。并分析比较。（4）在TP111处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。3.脉冲幅度调制实验注意事项验证取样定理时，有时会产生不同步现象，在示波器中观察不到稳定的信号。此时可适当调整外加信号频率，使之同步，有时需要反复耐心地调整才能观察到。特别当观察f。≤2fsr时，注意判断区别临界状态时的波形及频率，并记下奈氏（Nyquist）速率。五.测量点说明TP601：若外加信号幅度过大，则被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些，一般实验时正弦波的峰峰值调节到1V左右，请同学们一定要注意。方法是：调节通信话路终端发送放大电路中的电位器W108。TP602：抽样脉冲波形输出，其抽样脉冲波形由抽样时钟电路（在TP603处观察)决定，在抽样时钟电路里，可通过调节电位器W601，达到改变时钟的频率，此时跳线K602跳到1-2，为555产生的时钟。。TP603：抽样时钟信号输出，当K602短接1-2时，为555振荡产生的抽样信号，抽样频率可调节电位器W601：另一种抽样时钟为CPLD可编程模块产生的8KHz的固定时钟脉冲，此时开关K602选择短接2-3。TP604：收端PAM调制信号，保持输出，开关K601的1脚与2脚相接。TP111：为PAM解调信号，波形还原的好坏与抽样时钟的频率有关15
实验二 抽脉冲调制解调实验 15 用示波器在 TP601 处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小 外加信号源的输出幅度或调节 W108。在 TPP603 处观察其取样脉冲信号。改变电位器 W601， 再用示波器观察 TP602 该点波形。做详细记录、绘图。 2.PAM 通信系统实验步骤 (1)J106 选择“同步输入”J104 选择“PAM IN”，J105 选择” PAM OUT”. (2)将 K602 的 2 端和 3 端相连，为 CPLD 产生的 8KHz 抽样时钟脉冲，用示波器观测 TP601～ TP604 各点波形，并做详细记录、绘图。 (3)将 K602的 1端和 2端相连，然后电位器 W601，即改变抽样频率 fsr，使 f＞fsr、 fc =2fsr、 fc＜2fsr，在 TP603 处用示波器观测系统输出波形，以判断和验证取样定理在系统中的正确 性，同时做详细记录和绘图，记下在系统通信状态下的奈奎斯特速率。并分析比较。 (4)在 TP111 处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音 信号的传输质量。 3.脉冲幅度调制实验注意事项 验证取样定理时，有时会产生不同步现象，在示波器中观察不到稳定的信号。此时可 适当调整外加信号频率，使之同步，有时需要反复耐心地调整才能观察到。特别当观察 fc 2fsr 时，注意判断区别临界状态时的波形及频率，并记下奈氏（Nyquist）速率。 五.测量点说明 TP601：若外加信号幅度过大，则被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量 小一些，一般实验时正弦波的峰峰值调节到 1V 左右，请同学们一定要注意。 方法是：调节通信话路终端发送放大电路中的电位器 W108。 TP602：抽样脉冲波形输出，其抽样脉冲波形由抽样时钟电路(在 TP603 处观察)决 定，在抽样时钟电路里，可通过调节电位器 W601，达到改变时钟的频率，此 时跳线 K602 跳到 1-2，为 555 产生的时钟。 TP603：抽样时钟信号输出，当 K602 短接 1-2 时，为 555 振荡产生的抽样信号，抽样 频率可调节电位器 W601；另一种抽样时钟为 CPLD 可编程模块产生的 8KHz 的 固定时钟脉冲，此时开关 K602 选择短接 2-3。 TP604：收端 PAM 调制信号，保持输出，开关 K601 的 1 脚与 2 脚相接。 TP111：为 PAM 解调信号，波形还原的好坏与抽样时钟的频率有关
实验二抽脉冲调制解调实验W601IOKoWdTP60R609-orE60210u1P1R60822KR60710KTP602R606R6051001003KNGCINE00A83318体认认筑协保保限E603_E604-10uF+10uF7-K6o3PINE601P10uFK600SWDPSTTP601R603一100-NIWATP60316
实验二 抽脉冲调制解调实验 16 VCC6 VCC K600 SW DPST R601 1K D600 LED K602 3PIN K601 3PIN E601 10uF E602 10uF R607 10K R605 3K C602 6800P 1 2 3 图理 PAM-IN PAM-OUT 1 2 3 PAM8K R603 100 R606 100 R609 100 5 6 U602C 74LS04 9 8 U602D 74LS04 1 TP601 1 TP602 1 TP604 1A 1 2A 3 3A 8 4A 11 1CR 13 2CR 5 3CR 6 4CR 12 1B 2 2B 4 3B 9 4B 10 VCC 14 VSS 7 U601 CD4066 R604 10K VCC6 GND 8 1 5 2 4 3 7 6 U603 555 C601 333 W601 10K VCC6 GND R608 22K 1 2 U602A 74LS04 3 4 GND 7 VCC 14 U602B 74LS04 R602 100 XF8 1 TP603 E603 10uF E604 10uF GND VCC6 图 4-2 PAM 抽样定理电原理图
实验二抽脉冲调制解调实验脉冲编码调制PCM实验内容1.用同步的简易信号观察A律PCM八比特编码的实验2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验一。实验目的1.加深对PCM编码过程的理解。2.熟悉PCM编、译码专用集成芯片的功能和使用方法3.了解PCM系统的工作过程。二：实验电路工作原理（一）PCM基本工作原理脉冲调制就是把一个时间连续、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后在信道中传输。脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程。所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在该实验中，抽样速率采用8Kbit/s。所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。PCM的原理如图6-1所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8位码，即共有2=256个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如图6一2所示。在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A律和μ律。A律PCM用于欧洲和我国，μ律用于北美和日本。它们的编码规律如图6-3所示。图中给17
实验二 抽脉冲调制解调实验 17 脉冲编码调制 PCM 实验内容 1.用同步的简易信号观察 A 律 PCM 八比特编码的实验 2.脉冲编码调制（PCM）及系统实验 —. 实验目的 1.加深对 PCM 编码过程的理解。 2.熟悉 PCM 编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。 3.了解 PCM 系统的工作过程。 二. 实验电路工作原理 （一） PCM 基本工作原理 脉冲调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数 字信号后在信道中传输。脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过 程。 所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的 信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原 模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。在该实验中，抽样速率采用 8Kbit/s。 所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬 时抽样值用最接近的电平值来表示。 一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。 所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。然而，实际上 量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作 A/D。 由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。 PCM 的原理如图 6-1 所示。话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成 8KHz 重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅 PAM 信号），然后将幅度连续的 PAM 信号用“四 舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。对于电话，CCITT 规定抽样率为 8KHz，每抽样值编 8 位码，即共有 28 =256 个量化值，因而每话路 PCM 编码 后的标准数码率是 64kb/s。为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际 中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔 小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如图 6—2 所示。 在实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A 律和律。 A 律 PCM 用于欧洲和我国，律用于北美和日本。它们的编码规律如图 6-3 所示。图中 给