实验实验报告

实验实验报告.PAM和PCM编译码器系统实验目的观察了解PAM信号形成的过程；验证抽样定理；了解混叠效应形成的原因；验证PCM编译码原理；熟悉PCM抽样时钟、编码数据和输入/输出时钟之间的关系；了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用。实验内容和步骤PAM编译码器系统自然抽样脉冲序列测量准备工作；PAM脉冲抽样序列观察；PAM脉冲抽样序列重建信号观测。平顶抽样脉冲序列测量准备工作；PAM平顶抽样序列观察；平顶抽样重建信号观测。信号混叠观测准备工作用示波器观测重建信号输出的波形。PCM编译码器系统PCM串行接口时序观察输出时钟和帧同步时隙信号的观察；抽样时钟信号与PCM编码数据测量；用示波器同时观察抽样时钟信号和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504同步，分析掌握PCM编码输数据和抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系；PCM译码器输出模拟信号观测，定性观测解码信号与输入信号的关系：质量，电平，延时。PCM频率响应测量：调整测试信号频率，定性观察解码恢复出的模拟信号电平，观测输出信号电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系；PCM动态范围测量：将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平，定性观测解码恢复出的模拟信号的质量。实验数据处理与分析实验实验报告全文共10页，当前为第1页。PAM编译码器系统实验实验报告全文共10页，当前为第1页。观察得到的抽样脉冲序列和正弦波输入信号如下所示： 上图中上方波形为输入的正弦波信号，下方为得到的抽样脉冲序列，可见抽样序列和正弦波信号基本同步。观测得到的重建信号和正弦波输入信号如下所示： 如上图所示，得到的重建信号也为正弦波，波形并没有失真。实验实验报告全文共10页，当前为第2页。平顶抽样的脉冲序列如下所示：实验实验报告全文共10页，当前为第2页。 上图中上方的波形为输入的正弦波信号，下方为PAM平顶抽样序列。平顶抽样的重建信号波形： 可见正弦波经过平顶抽样，最终重建的信号仍为正弦波。观察产生混叠时的重建信号的输出波形实验实验报告全文共10页，当前为第3页。在实验时将输入的正弦波频率调至7.5KHz，通过示波器观察得到的输入正弦波波形和输出的重建信号如下所示：实验实验报告全文共10页，当前为第3页。 由于实验时采用的抽样频率为8KHz，所以当输入的信号频率为7.5KHz时已经不满足抽样定理的要求了，所以会产生混叠误差，导致了输出的重建波形如上图所示，不再是正弦波了。在采用抗混滤波器时的输出波形的性能，通过改变输入频率得到结果如下表所示：输入频率/Hz3005001000150020002500300035003700输出性能/V0.720.730.7040.700.6320.4880.3400.2300.216 从测量结果可以得出如下规律：随着输入正弦波信号的频率逐渐升高，输出重建波形的幅值逐渐降低。这是由于在实验电路中加入了抗混滤波器，该滤波器随着频率的升高会使处理的信号的衰减逐渐变大，所以如试验结果所示，随着输入信号频率的升高，输出信号的幅值在逐渐变小。实验实验报告全文共10页，当前为第4页。在不采用抗混滤波器时输入与输出波形之间的关系，得到的结果如下表所示：实验实验报告全文共10页，当前为第4页。输入频率/Hz1000250030005500650075008500900011000输出频率/Hz1000250030002500150050049710003012 由于实验时采用的抽样频率为8000Hz，所以当输入信号的频率小于4000Hz时满足抽样定理，输出信号的频率与输入信号相同，所以上表结果中输入频率为1000,2500,3000Hz时输出频率与输入频率相同；当输入频率大于4000Hz时就会产生混叠误差，当根据抽样的性质可以知道，当输入频率小于8000Hz时，输出的频率会因为混叠误差变为“8000-输入频率”，而当输入频率大于8000时，输出信号的频率会变为“输出频率-8000”，所以会得到上表中的结果。PCM编译码器系统输出时钟和帧同步时隙信号的观测结果如下： 上图中上方波形为抽样时钟信号的波形，下方为输出时钟信号的波形。从波形中可以看出，PCM编码的抽样时钟信号和输出时钟信号的同步沿为上升沿，并且在抽样时钟信号为高电平时有八个输出时钟周期。PCM编码输出数据与抽样时钟信号的关系，得到结果如下：实验实验报告全文共10页，当前为第5页。实验实验报告全文共10页，当前为第5页。实验实验报告全文共10页，当前为第6页。实验实验报告全文共10页，当前为第6页。 上面五张图展示了测量结果中连续的十个PCM编码输出信号，对比可知最后一张图和第一张图中两个波形是相同的，这说明输出信号以八个抽样时钟脉冲为一个周期。另外从图中可以看出当抽样时钟信号为高电平时，对应了一个输出数据部分，并且从图中可以看出两者的同步沿为上升沿，在抽样时钟信号为高电平时有八个输出脉冲周期（每个周期内为高电平或者低电平）。PCM译码器输出模拟信号观测，波形如下所示： 上方为输入信号波形，下方为PCM译码器输出的模拟信号波形，通过示波器测量可知输出的信号电平幅值略小于输入信号的幅值，并且相对于输入信号，输出信号具有一定的延时。PCM频率响应的测量实验实验报告全文共10页，当前为第7页。输入信号为1KHz时，输出波形的电平幅值为1.96V，波形如下所示：实验实验报告全文共10页，当前为第7页。输入信号为3000Hz时，输出的信号的电频幅值为1.92V，波形如下：输入信号为4200Hz时输出的信号电平幅值变为0.36V，波形如下：实验实验报告全文共10页，当前为第8页。 在实验时，连续地调节输入信号的频率，发现在逐渐调高输入信号频率的过程中，输出信号的电平幅值逐渐减小，但是最初减小幅度较小，当输入信号频率调节到大约3.5Khz时输出信号频率发生突变，减小较快，再增大输入信号频率时，输出信号幅值几乎变为0.实验实验报告全文共10页，当前为第8页。PCM动态范围测量固定输入信号频率为1000Hz，调节输入信号的电平，得到的几个结果如下图所示： 输入电压幅值为2.08V时，输入电压和输出电压波形： 输入电压幅值为3.08V时，输入电压和输出电压波形： 实验实验报告全文共10页，当前为第9页。输入电压幅值为3.76V时，输入电压和输出电压波形：实验实验报告全文共10页，当前为第9页。 输入电压幅值为9.50V时，输入电压和输出电压波形： 从上面的结果可以看出，在随着输入电压幅值增大时，输出电压逐渐出现了畸变，通过实验发现大约在输入电压幅值为3V之后，输出电压会出现畸变。实验总结和收获通过本次实验，对于PAM编码和译码