实验五 PCM系统实验

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MC1450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（MC1450）、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。编码输入时钟为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KO01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，解码数据是来自解复接模块的信号；当K504置于ADPCM2（中）时处于正常状态，解码数据直接来自对方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3.2.1。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

TP501 TP502 至用户接口 K501 N 测试信号 T 跳线器 · · - + K502 · T · · N · 发PCM码字 U502 PCM 编译 TP504 8KHz同步 256KHz时钟 K504 跳线器 TP503 至用户接口 K503 · T · · N · 码器 · - · + LOOP ADPCM2 MUX TP506 TP505 收PCM码字 图3.2.1 PCM模块电路组成框图 二、实验仪器

1、 ZH5001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；

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，KO01置于右端（外部信号输入）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KO01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（右端），K502设置在N，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。

五、实验报告

1、 整理实验数据，画出相应的曲线和波形。

2、 思考在通信系统中，信号量噪比和信号带宽有什么关系？