信號發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

1、信號發(fā)生器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn) 一、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解時(shí)鐘信號的產(chǎn)生方法；2、掌握用數(shù)字電路產(chǎn)生偽隨機(jī)序列碼的實(shí)現(xiàn)方法；3、了解PCM編碼的收/發(fā)幀同步信號的產(chǎn)生過程；4、了解幾種常見的數(shù)字基帶信號。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用內(nèi)時(shí)鐘信號源產(chǎn)生的信號作為總時(shí)鐘輸入，分別分析各級電路，并測出各測量點(diǎn)波形；2、分析偽隨機(jī)碼發(fā)生器的工作原理；3、掌握數(shù)字基帶各種信號的定義與產(chǎn)生方法，觀察各點(diǎn)波形；4、熟悉時(shí)分復(fù)用信號的產(chǎn)生與幀同步信號集中插入的方法，觀察各點(diǎn)波形；5、掌握用函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波和三角波的方法，觀察并調(diào)節(jié)8038的輸出波形。 三、三、 實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理信號發(fā)生器分為三個(gè)獨(dú)立的部分：

2、以4.096MHz晶振為中心的時(shí)鐘信號產(chǎn)生部分 以4.433MHz晶振為中心的數(shù)字信號產(chǎn)生部分 以8038函數(shù)發(fā)生器為中心的模擬信號產(chǎn)生部分1、時(shí)鐘信號產(chǎn)生部分該部分的作用是產(chǎn)生不同頻率的方波、偽隨機(jī)序列及其他脈沖信號，其原理框圖及其電路原理圖分別如圖1-1、圖1-2所示。內(nèi)時(shí)鐘源4.096MHz2分頻時(shí)鐘分頻時(shí)鐘分頻偽隨機(jī)碼產(chǎn)生電路分幀同步信號產(chǎn)生1.024MHz512KHz256KHz128KHz32KHz2KHz偽隨機(jī)碼幀同步信號 （ 1 ） 時(shí) 鐘 信 號 源 ： 內(nèi) 時(shí) 鐘 信 號 源 電 路 由 晶 振CRY002(4.096MHz)、電阻R014(1K)和R015(1K)、電容C

3、023(0.01uF)、非門U023:A(74LS04)和U023:B(74LS04)組成。加電后，在U023:A的輸出端輸出一個(gè)較為理想的方波信號，其振蕩頻率為4.096MHz，經(jīng)過D觸發(fā)器U018:B(74LS74)二分頻后，輸出2.048MHz的方波信號，送到分頻電路U019:74LS161的第2腳。C L R1C L K2P13P24P35P46PE7L D9T E10Q 411Q 312Q 213Q 114C O15U 01974F161AC L R1C L K2P13P24P35P46PE7L D9T E10Q 411Q 312Q 213Q 114C O15U 02074F161A

4、C L R1C L K2P13P24P35P46PE7L D9T E10Q 411Q 312Q 213Q 114C O15U 02174F161A12U 023A74F0434U 023B74F0456U 023C74F0498U 023D74F041110U 023E74F041312U 023F74F041312U 022F74F04D2Q5Q6C L K341PR EC L RU 018A74F74D12Q9Q8C L K111013PR EC L RU 018B74F74D2Q5Q6C L K341PR EC L RU 025A74F74D12Q9Q8C L K111013PR EC

5、L RU 025B74F74121312U 024A74F10123U 027A74F86V C C2048K1024K512K256K128K64K32K16K8KP8K2K1K32K2K偽 隨 機(jī) 碼V C CR 0141KR 0151KC 023103C R Y 0024.096M H zV C CV C CV C CV C CV C CV C CV C CK 001T P002T P003T P004T P006T P007V C C4.096MHz2.048MHz分頻器128KHz分頻器分頻器二分頻3級反饋移位寄存器時(shí)鐘PN碼輸出 （2）三級基準(zhǔn)信號分頻電路及PCM編碼調(diào)制收發(fā)幀同步

6、信號產(chǎn)生電路：該電路的輸入時(shí)鐘信號為2.048MHz的方波，即測試點(diǎn)TP002端，三級基準(zhǔn)信號分頻電路及PCM編碼調(diào)制同步信號由三級可預(yù)置四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（帶直接清零）組成，逐次分頻變成8KHz窄脈沖。U019、U020、U021(74LS161)的第二引腳為各級時(shí)鐘輸入端，輸入時(shí)鐘分別為2048KHz、128KHz、8KHz。預(yù)置數(shù)據(jù)輸入端P3、P2、P1、P0均接地,為低電平,這樣每次均從零開始計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)到16個(gè)脈沖后,其15腳為進(jìn)位輸出端輸出一個(gè)16分頻的128KHz、8KHz窄脈沖信號。每級的Q0、Q1、Q2、Q3輸出均為2分頻輸出波形。由第1級分頻電路U019產(chǎn)生的128KHz窄脈沖

7、和由第2級分頻電路U020產(chǎn)生的8KHz窄脈沖經(jīng)處理后輸出PCM編譯碼器中的收、發(fā)幀同步信號,同時(shí)產(chǎn)生256KHz、64KHz、32KHz、16KHz、2KHz、1KHz方波信號。（3）偽隨機(jī)碼發(fā)生電路：顯著特點(diǎn)是 (A)隨機(jī)特性(B)預(yù)先可確定性(C)可重復(fù)實(shí)現(xiàn)。采用帶有兩個(gè)反饋抽頭的3級反饋移位寄存器來產(chǎn)生7位偽隨機(jī)序列。設(shè)初始狀態(tài)為111（Q2Q1Q0=111）,則在時(shí)鐘的作用下移位一次后，由Q1與Q0模二加后產(chǎn)生新的輸入Q2=Q0Q1=11=0，新狀態(tài)變?yōu)镼2Q1Q0=011。移位兩次時(shí)，由Q1與Q0模二加后產(chǎn)生新的輸入Q2=Q0Q1=11=0，則新狀態(tài)變?yōu)镼2Q1Q0=001，依次類

8、推，移位7次后，新狀態(tài)變?yōu)?11，即回到初始狀態(tài)。 D2Q5Q6CLK341PRECLRU018A74F74D2Q5Q6CLK341PRECLRU025A74F74D12Q9Q8CLK111013PRECLRU025B74F74121312U024A74F10123U027A74F8632K2K偽 隨 機(jī) 碼VCCVCCVCCVCCVCCK001TP006TP007Q2Q1Q0+時(shí)鐘輸出1101110110011000101011110010保證不出現(xiàn)保證不出現(xiàn)Q2Q1Q0=000狀態(tài)狀態(tài)PN碼碼輸輸出出7位長位長PN碼碼跳線開關(guān)跳線開關(guān) 系統(tǒng)中偽隨機(jī)碼發(fā)生器的電原理圖中三個(gè)觸發(fā)器U018A、

9、U015A、U025B(74LS74)構(gòu)成三級移位寄存器，模二加法器由異或門U027A:74LS86構(gòu)成。為防止全零狀態(tài)出現(xiàn)，將三級D觸發(fā)器的Q端分別連到與非門U024:A(74LS10)的三個(gè)輸入端，與非門的輸出端連到D觸發(fā)器U025:A(74LS74)的第四端（該端為置“1”端）。這樣，一旦出現(xiàn)三級D觸發(fā)器的輸出端為全零狀態(tài)時(shí)，與非門的輸出端立即輸出低電平，使D觸發(fā)器的Q端輸出置“1”，電路回復(fù)正常工作，即電路不可能處于Q2Q1Q0=000的狀態(tài)，從而保證了狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖在7個(gè)非“0”狀態(tài)下循環(huán)。 該電路的工作時(shí)鐘有32KHz、2KHz兩種方式可供選擇，由跳線開關(guān)K001進(jìn)行控制，從而輸出不同

10、速率的偽隨機(jī)碼序列。 2、數(shù)字信號產(chǎn)生部分本模塊產(chǎn)生6種數(shù)字基帶信號NRZ、RZ、BNRZ、BRZ、BPH、AMI。信號碼速率為170.5Kb/s，幀長為，其中，第2位到第8位是幀同步碼（幀同步碼（1110010），另外另外16位為每路位為每路8位的兩路數(shù)據(jù)信號位的兩路數(shù)據(jù)信號，該信號作為集中插入幀同步碼時(shí)分復(fù)用信號，發(fā)光二極管。晶振分頻器并行碼產(chǎn)生器8選13選1碼型變換器8選18選1NRZNRZBNRZBNRZBRZBRZBPHBPHAMIAMIRZRZNRZ_單極性非歸零碼RZ_單極性歸零碼BNRZ_雙極性碼BRZ_雙極性歸零碼BPH_AMI_傳號交替反轉(zhuǎn)碼（3） 3選1：3選1點(diǎn)路原理同

11、8選1電路原理，U004：0160的14和15腳的輸出信號分別輸入到U008：512的地址端A和B，U005、U006、U007輸出的3路串行信號分別輸入到U008的數(shù)據(jù)端X3、X2、X1，通過U008輸出碼速率為170.5Kb/s的2路時(shí)分復(fù)用信號，該信號為單極性非歸零信號（NRZ）。（1）分頻器：U002：74LS161A進(jìn)行13分頻，輸出信號頻率為34KHz，74LS161A是一個(gè)四位二進(jìn)制加計(jì)數(shù)器，預(yù)置在3狀態(tài)。U003：74LS193完成2、4、8、16運(yùn)算，TP011輸出頻率為170.5KHz的位同步信號。U004：40160是一個(gè)二十進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器，預(yù)置值為7，完成3運(yùn)算。（2）

12、 8選1：采用數(shù)據(jù)選擇器4512，它內(nèi)含了8路數(shù)據(jù)傳輸開關(guān)、地址譯碼器和三態(tài)驅(qū)動(dòng)器，U005、U006和U007的地址信號輸入端A 、B、C并連在一起并分別接74LS193的2、6、7腳，它們的8個(gè)數(shù)據(jù)信號輸入端X0X7分別與SW001、SW002、SW003輸出的8個(gè)并行信號連接。X 1 1 1 0 0 1 0 X X X X X X X X X X X X X X X X無定義位幀同步碼數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)212U001A74F04C00122p34U001B74F0456U001C74F0498U001D74F041110U001E74F041312U001F74F04R0011KCRY0014.

13、433MHz123456789BR003510123456789BR002510123456789BR001510CLR1CLK2P13P24P35P46PE7LD9TE10Q411Q312Q213Q114CO15U00274F161AVCCCLR14UP5DWN4LD11CO12BO13A15QA3B1QB2C10QC6D9QD7U00374F193R00210K12345678161514131211109SW001D02412345678161514131211109SW002D02312345678161514131211109SW003D022D01D12D23D34D45D56D6

14、7D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0054512D021D01D12D23D34D45D56D67D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0064512D020D01D12D23D34D45D56D67D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0074512D019D001D018D002D017D003D016D004D015D005D014D006D013D007D012D008D011D009D010VCCVCCVCCD01D12D23D34D45D56D67D79INH10A11B12C13SEL14DIS15U0084512CLR

15、1CLK2P13P24P35P46PE7LD9TE10Q411Q312Q213Q114CO15U00474F160AVCCVCCD5Q1CK3Q2R4S6U009A4013VCCBSNRZ01110U010E74F0634U010B74F0698U010D74F0656U010C74F06R0051KR0041KC0021000pD5Q1CK3Q2R4S6U013A4013D5Q1CK3Q2R4S6U014A4013FSBS8910U011C4070BSVCCBS-SBS-SJ6Q1CK3K5Q2S7R4U012B4027Y01Y22Y3Y34Y15INH6VEE7VSS8B9A10X311X

16、012X13X114X215VDD16U016CD4052Y01Y22Y3Y34Y15INH6VEE7VSS8B9A10X311X012X13X114X215VDD16U017CD4052Y01Y22Y3Y34Y15INH6VEE7VSS8B9A10X311X012X13X114X215VDD16U015CD4052NRZ0BS-SVCCRZ-5V-5VR016220C009100PAMIBSNRZVCC -5V-5VVCCR019270BNRZ-5VNRZ0VCCVCCVCC-5VR017270R018270RZBRZBSTP0011TP0012TP0013TP0015TP0016TP001

17、7TP001813分頻341KHz 2、4、8、16分頻器 2=170.5k(位同步位同步) 4=85.25k 8=42.625k 16=21.3125k選通信號（選通信號（） 3分頻分頻選通信號選通信號（） （） （） （） （） 3 路數(shù)據(jù)路數(shù)據(jù)12345689101112U026ICL8038AW001103W002102W003104J001J002J003R0064.7kR00720kR0084.7kR0094.7kR01010kR01110kR0136.8kC005104C0061000pC007104C008103e00110uFBG0019013W004104正弦波TP008+

18、12V3、模擬信號產(chǎn)生部分ICL8038是單片集成函數(shù)發(fā)生器，它由恒流源I1和I2、電壓比較器A和B、觸發(fā)器、緩沖器及三角波變正弦波電路組成。接通電源開關(guān)，按下開關(guān)K1、K2使信號源部分工作。1、時(shí)鐘信號產(chǎn)生部分：用TP006作為示波器外同步信號（測量TP007偽隨機(jī)碼時(shí)，采用自同步），進(jìn)行以下測量：（1）將K001接1、2腳，觀察TP002TP007的波形，記錄下來；（2）將K001接2、3腳，觀察TP007的波形。2、數(shù)字信號產(chǎn)生部分：測量幀同步信號TP012，然后用TP012作為示波器的外同步信號，進(jìn)行以下測量：（1）將SW001、SW002、SW003設(shè)置為11100000、11001010、11111000，觀察TP011、TP018各處波形；（2）改變3個(gè)撥碼開關(guān)的值,觀察TP013-TP018處波形的變化情況。