实验四
一, 实验目的
通过本实验,学生应达到以下要求:
脉冲编码调制(PCM)实验
1,了解语音信号 PCM 编译码的工作原理及实现过程. 2,验证 PCM 编译码原理. 3,初步了解 PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用. 4,了解语音信号数字化技术的主要指标,学习并掌握相应的测试方法.
二,基本原理
脉冲编码(PCM)技术已经在数字通信系统中得到了广泛的应用.十多年来,由于超大规模 集成技术的发展,PCM 通信设备在缩小体积,减轻重量,降低功耗,简化调试以及方便维护等 方面都有了显著的改进.目前,数字电话终端机的关键部件,如编译码器(Codec)和话路滤波 器等都实现了集成化.本实验是以这些产品编排的 PCM 编译码系统实验,以期让实验者了解 通信专用大规模集成电路在通信系统中应用的新技术. PCM 数字电话终端机的构成原理如图 4.1 所示.实验只包括虚线框内的部分,故名 PCM 编译码实验.
发滤 波器 Voice 混合 装置 收滤 波器
编 码 器
合 路 发
译 码 器
分 路 收
图 4.1 PCM 数字电话终端机的结构示意图 1,实验原理和电路说明 PCM 编译码系统由定时部分和 PCM 编译码器构成,电路原理图附于本章后. 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.ITU-T 的建议规定以 13 段折线近似的 A 律(A=87.56)和 15
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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 4.2 和图 4.3 所示.A 律和μ律的编译码表分别列于表 1 和表 2. (附本章后) 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 的幂次,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. PCM 编译码器简介 鉴于我国国内采用的是 A 律量化特性,因此本实验采用 TP3067 专用大规模集成电路,它 是 CMOS 工艺制造的单片 PCMA 律编译器,并且片内带输入输出话路滤波器. TP3067 的管脚如图 4.4 所示,内部组成框图如图 4.5 所示. TP3067 的管脚定义简述如下: (1)VPO+ (2)GNDA (3)VPO收端功率放大器的同相输出端. 模拟地.所有信号都以此管脚为参考. 收端功放的反相输出端.
(4)VPI 收端功放的反相输入端. (5)VFRO 接收部分滤波器模拟输出端.
(6)VCC +5V 电压输入. (7)FSR 接收部分帧同步时隙信号,是一个 8KHz 脉冲序列. (8)DR 接收部分 PCM 码流解码输入端. (9)BCLKR/CLKSEL 位时钟(bitclock),它使 PCM 码流随着 FSr 上升沿逐位移入 Dr 端,位时钟 可以为从 64KHz 到 2048MHz 的任意频率.或者作为一个逻辑输入选择 1536MHz,1544MHz 或 2048MHz,用作同步模式的主时钟. 1544MHz 或 2048MHz. 可以和 MCKLx (10) MCLKR/PDN 接收部分主时钟,它的频率必须为 1536MHz, 异步,但是同步工作时可达到最佳状态.当 MCLKx 接低电平,MCLKR 被选择为内部时钟,当 MCLKx 接高电平,该芯片进入低功耗状态. (11)MCLKx 发送部分主时钟,必须为 1536MHz,1544MHz 或 2048MHz.可以和 MCLKR 异步,但 是同步工作时可达到最佳状态. (12)BCLKx 发送部分时钟,使 PCM 码流逐位移入 DR 端.可以为从 64KHz 到 2048MHz 的任意 频率,但必须和 MCLKx 同步. (13)Dx 发送部分 PCM 码流编码输出端. (14)FSx 发送部分帧同步时隙信号,为一个 8KHz 的脉冲序列. (15)TSx 漏极开路输出端,它在编码时隙输出低电平. (16)ANLB 模拟反馈输入端.在正常工作状态下必须置成逻辑"0".当置成逻辑"1"时,发送 部分滤波器的输入端并不与发送部分的前置滤波器相连,而是和接收部分功放的 VPO+相连. (17)GSx 发送部分输入放大器的模拟基础,用于在外部同轴增益.
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(18)VFxI-发送部分输入放大器的反相输入端. (19)VFxI+发送部分输入放大器的同相输入端. (20)VBB 接-5V 电源.
图 4.4 TP3067 管脚图

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