通信原理实验指导书(3)

图2-1 PCM数字电话终端机的结构示意图

2、 实验原理和电路

PCM编译码系统由定时部分和PCM编译码器构成，电路原理图如图2-2所示。 1、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，国际上采用的均是折线近似的对数压扩特性。CCITT的建议规定以13段折线近似的A律(A=87.56)和15段折线近似的μ律(μ＝255)作为国际标准。A律和μ律的量化特性初始段如图2-3(a)和图2-3(b)所示。A律和μ律的编译码表分别列于表2-1和表2-2。

这种折线近似压扩特性的特点是：各段落间量阶关系都是2的倍数，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。 2、PCM编译码器简介

本实验PCM编译码器采用了TP3067专用大规模集成电路，它是CMOS工艺制造的单片PCM A/μ律编译码器，并且片内带有输入输出话路滤波器。TP3067的管脚如图2-4所示，内部组成框图如图2-5所示。

输出864-7-5-3-120-2-4-6-81357输入(a)

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输出75310-8-6-4-2输入-1-3-5-72468

(b)

图2-3 量化特性

表2-1 A＝8756编译码表

段落码 电平码 S | 0000 000 … 1111 0000 001 … 1111 0000 010 … 1111 0000 011 … 1111 0000 100 … 1111 0000 101 … 1111 0000 110 … 1111 0000 111 … 1111

输入幅度 范围 0-1 … 15-16 16-17 … 31-32 32-34 … 62-64 64-68 … 124-128 128-136 … 248-256 256-272 … 496-512 512-544 … 992-1024 1024-1088 … 1984-2048 量阶 △ 1 1 2 4 8 16 32 64 量化 电平 0 … 15 16 … 31 32 … 47 48 … 63 64 … 79 80 … 95 96 … 111 112 … 127 译码 幅度 0.5 … 15.5 16.5 … 31.5 32 … 63 66 … 126 132 … 252 264 … 504 528 … 1008 1056 … 2016 TP3067的管脚定义简述如下：

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(1) VPO+ 接收功放的同向输出。

(2) GNDA 模拟地。所有信号以这个引脚为参考点。

(3) VPO- 接收功放的反向输出。 (4) VPI 将输入转换到接收功放。 (5) VFRO 接收滤波器的模拟输出。 (6) VCC 正电源引脚。VCC=+5V±5%

(7) FSR 接收部分的8KHZ帧同步时隙信号。 (8) DR PCM码流解码输入。

(9) BCLKR/CLKSET 接收数据(DR)时钟,在固定速率工作模式下为2048K。FSR的上升沿，可以从64KHZ变化到2.048MHZ。逻辑输入可以交替地选择在同步模式下提供给主时钟的1.536MHZ/1.554MHZ或2.048MHZ，BCLKX用于传输和接收。 表2-2 μ=255编译码表

输入幅度 范围 0-0.5 … 14.5-15.5 15.5-17.5 … 45.5-47.5 47.5-51.5 … 107.5-111.5 111.5-119.5 … 231.5-239.5 239.5-255.5 … 479.5-495.5 495.5-527.5 … 975.5-1007.5 1007.5-1071.5 … 1967.5-2031.5 2031.5-2159.5 … 3951.5-4079.5

量阶 △ 1 2 4 8 16 32 64 128 段落码 S 000 001 010 011 100 101 110 111 电平码 | 0000 … 1111 0000 … 1111 0000 … 1111 0000 … 1111 0000 … 1111 0000 … 1111 0000 … 1111 0000 … 1111 量化 电平 0 … 15 16 … 31 32 … 47 48 … 63 64 … 79 80 … 95 96 … 111 112 … 127 译码 幅度 0 … 15 16.5 … 46.5 49.5 … 109.5 115.5 … 235.5 247.5 … 487.5 511.5 … 991.5 1039.5 … 1999.5 2095.5 … 4015.5 (10) MCLKR/PDN 接收主时钟。1.544MHZ或2.048MHZ。可以与MCLKX同步，但最

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好是在最佳性能时与MCLKX同步。在MCLKR持续低时，全部内部定时选择MCLKX。在MCLKR持续高时，器件处于低功耗状态。

(11) MCLKX 传输主时钟必须是1.536MHZ、1.544MHZ或2.048MHZ。可以与MCLKR同步。

(12) BCLKX 传输数据(DX)位时钟, 固定速率工作模式下为2048K。可以从64KHZ变化到2.048MHZ,但必须与MCLKX同步。

(13) DX 编码数据输出,通过FSX使能。 (14) FSX 发送部分的8KHZ帧同步时隙信号。 (15) TSX 编码时的消耗输出。

(16) ANLB 控制输入的模拟回路。操作时必须置逻辑“0”。 (17) GSX 传输输入放大器的模拟输出，用于内部设置增益。 (18) VFXI- 传输输入放大器的反向输入。 (19) VFXI+ 传输输入放大器的同向输入。 (20) VBB 负电源引脚。VBB=-5V±5%。

3、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。

VPO+GNDAVPO-VPIVFROVCCFSRDRBCLKR/CLKSETMCLKR/ PDN1234567891020191817VBBVFXI+VFXI-GSXANLBTSXFSXDXBCLKXMCLKXTP3067161514131211

图2-4 TP3067管脚图

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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，确有一个同步系统来保证发收同步的。 三、实验仪器

双踪同步示波器 SR8 *杂音计 ND5 *失真度测量仪 BS1

四、实验内容与步骤

(一) 时钟部分

主振频率为4096KHz，经分频后得到2048KHz的位定时和128KHz的定时，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(TP1)观察主振波形，用频率计测量其频率。同样在(TP2)、(TP3)和(TP4)观察并测量其它时钟信号,并记录各点波形的频率和幅度。

(二) PCM编译码器

音频信号（fH=1KHZ,幅度2VP-P）从(TP5)输入，则在(TP6)可观察到PCM编码输出的码流。

连接(TP6)—（TP7），则在(TP8)可观察到经译码和接收低通滤波器恢复出的同向输出音频信号和反向输出音频信号（TP8′），记录各测试点的波形参数。

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