實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告.PAM和PCM編譯碼器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察了解PAM信號(hào)形成的過程；驗(yàn)證抽樣定理；了解混疊效應(yīng)形成的原因；驗(yàn)證PCM編譯碼原理；熟悉PCM抽樣時(shí)鐘、編碼數(shù)據(jù)和輸入/輸出時(shí)鐘之間的關(guān)系；了解PCM專用大規(guī)模集成電路的工作原理和應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟PAM編譯碼器系統(tǒng)自然抽樣脈沖序列測量準(zhǔn)備工作；PAM脈沖抽樣序列觀察；PAM脈沖抽樣序列重建信號(hào)觀測。平頂抽樣脈沖序列測量準(zhǔn)備工作；PAM平頂抽樣序列觀察；平頂抽樣重建信號(hào)觀測。信號(hào)混疊觀測準(zhǔn)備工作用示波器觀測重建信號(hào)輸出的波形。PCM編譯碼器系統(tǒng)PCM串行接口時(shí)序觀察輸出時(shí)鐘和幀同步時(shí)隙信號(hào)的觀察；抽樣時(shí)鐘信號(hào)與PCM編碼數(shù)據(jù)測量；用示波器同時(shí)觀察抽樣時(shí)鐘信號(hào)和編碼輸出數(shù)據(jù)信號(hào)端口（TP502），觀測時(shí)以TP504同步，分析掌握PCM編碼輸數(shù)據(jù)和抽樣時(shí)鐘信號(hào)（同步沿、脈沖寬度）及輸出時(shí)鐘的對(duì)應(yīng)關(guān)系；PCM譯碼器輸出模擬信號(hào)觀測，定性觀測解碼信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系：質(zhì)量，電平，延時(shí)。PCM頻率響應(yīng)測量：調(diào)整測試信號(hào)頻率，定性觀察解碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)電平，觀測輸出信號(hào)電平相對(duì)變化隨輸入信號(hào)頻率變化的相對(duì)關(guān)系；PCM動(dòng)態(tài)范圍測量：將測試信號(hào)頻率固定在1000Hz，改變測試信號(hào)電平，定性觀測解碼恢復(fù)出的模擬信號(hào)的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第1頁。PAM編譯碼器系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第1頁。觀察得到的抽樣脈沖序列和正弦波輸入信號(hào)如下所示： 上圖中上方波形為輸入的正弦波信號(hào)，下方為得到的抽樣脈沖序列，可見抽樣序列和正弦波信號(hào)基本同步。觀測得到的重建信號(hào)和正弦波輸入信號(hào)如下所示： 如上圖所示，得到的重建信號(hào)也為正弦波，波形并沒有失真。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第2頁。平頂抽樣的脈沖序列如下所示：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第2頁。 上圖中上方的波形為輸入的正弦波信號(hào)，下方為PAM平頂抽樣序列。平頂抽樣的重建信號(hào)波形： 可見正弦波經(jīng)過平頂抽樣，最終重建的信號(hào)仍為正弦波。觀察產(chǎn)生混疊時(shí)的重建信號(hào)的輸出波形實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第3頁。在實(shí)驗(yàn)時(shí)將輸入的正弦波頻率調(diào)至7.5KHz，通過示波器觀察得到的輸入正弦波波形和輸出的重建信號(hào)如下所示：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第3頁。 由于實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的抽樣頻率為8KHz，所以當(dāng)輸入的信號(hào)頻率為7.5KHz時(shí)已經(jīng)不滿足抽樣定理的要求了，所以會(huì)產(chǎn)生混疊誤差，導(dǎo)致了輸出的重建波形如上圖所示，不再是正弦波了。在采用抗混濾波器時(shí)的輸出波形的性能，通過改變輸入頻率得到結(jié)果如下表所示：輸入頻率/Hz3005001000150020002500300035003700輸出性能/V0.720.730.7040.700.6320.4880.3400.2300.216 從測量結(jié)果可以得出如下規(guī)律：隨著輸入正弦波信號(hào)的頻率逐漸升高，輸出重建波形的幅值逐漸降低。這是由于在實(shí)驗(yàn)電路中加入了抗混濾波器，該濾波器隨著頻率的升高會(huì)使處理的信號(hào)的衰減逐漸變大，所以如試驗(yàn)結(jié)果所示，隨著輸入信號(hào)頻率的升高，輸出信號(hào)的幅值在逐漸變小。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第4頁。在不采用抗混濾波器時(shí)輸入與輸出波形之間的關(guān)系，得到的結(jié)果如下表所示：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第4頁。輸入頻率/Hz1000250030005500650075008500900011000輸出頻率/Hz1000250030002500150050049710003012 由于實(shí)驗(yàn)時(shí)采用的抽樣頻率為8000Hz，所以當(dāng)輸入信號(hào)的頻率小于4000Hz時(shí)滿足抽樣定理，輸出信號(hào)的頻率與輸入信號(hào)相同，所以上表結(jié)果中輸入頻率為1000,2500,3000Hz時(shí)輸出頻率與輸入頻率相同；當(dāng)輸入頻率大于4000Hz時(shí)就會(huì)產(chǎn)生混疊誤差，當(dāng)根據(jù)抽樣的性質(zhì)可以知道，當(dāng)輸入頻率小于8000Hz時(shí)，輸出的頻率會(huì)因?yàn)榛殳B誤差變?yōu)椤?000-輸入頻率”，而當(dāng)輸入頻率大于8000時(shí)，輸出信號(hào)的頻率會(huì)變?yōu)椤拜敵鲱l率-8000”，所以會(huì)得到上表中的結(jié)果。PCM編譯碼器系統(tǒng)輸出時(shí)鐘和幀同步時(shí)隙信號(hào)的觀測結(jié)果如下： 上圖中上方波形為抽樣時(shí)鐘信號(hào)的波形，下方為輸出時(shí)鐘信號(hào)的波形。從波形中可以看出，PCM編碼的抽樣時(shí)鐘信號(hào)和輸出時(shí)鐘信號(hào)的同步沿為上升沿，并且在抽樣時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)有八個(gè)輸出時(shí)鐘周期。PCM編碼輸出數(shù)據(jù)與抽樣時(shí)鐘信號(hào)的關(guān)系，得到結(jié)果如下：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第5頁。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第5頁。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第6頁。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第6頁。 上面五張圖展示了測量結(jié)果中連續(xù)的十個(gè)PCM編碼輸出信號(hào)，對(duì)比可知最后一張圖和第一張圖中兩個(gè)波形是相同的，這說明輸出信號(hào)以八個(gè)抽樣時(shí)鐘脈沖為一個(gè)周期。另外從圖中可以看出當(dāng)抽樣時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)了一個(gè)輸出數(shù)據(jù)部分，并且從圖中可以看出兩者的同步沿為上升沿，在抽樣時(shí)鐘信號(hào)為高電平時(shí)有八個(gè)輸出脈沖周期（每個(gè)周期內(nèi)為高電平或者低電平）。PCM譯碼器輸出模擬信號(hào)觀測，波形如下所示： 上方為輸入信號(hào)波形，下方為PCM譯碼器輸出的模擬信號(hào)波形，通過示波器測量可知輸出的信號(hào)電平幅值略小于輸入信號(hào)的幅值，并且相對(duì)于輸入信號(hào)，輸出信號(hào)具有一定的延時(shí)。PCM頻率響應(yīng)的測量實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第7頁。輸入信號(hào)為1KHz時(shí)，輸出波形的電平幅值為1.96V，波形如下所示：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第7頁。輸入信號(hào)為3000Hz時(shí)，輸出的信號(hào)的電頻幅值為1.92V，波形如下：輸入信號(hào)為4200Hz時(shí)輸出的信號(hào)電平幅值變?yōu)?.36V，波形如下：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第8頁。 在實(shí)驗(yàn)時(shí)，連續(xù)地調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的頻率，發(fā)現(xiàn)在逐漸調(diào)高輸入信號(hào)頻率的過程中，輸出信號(hào)的電平幅值逐漸減小，但是最初減小幅度較小，當(dāng)輸入信號(hào)頻率調(diào)節(jié)到大約3.5Khz時(shí)輸出信號(hào)頻率發(fā)生突變，減小較快，再增大輸入信號(hào)頻率時(shí)，輸出信號(hào)幅值幾乎變?yōu)?.實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第8頁。PCM動(dòng)態(tài)范圍測量固定輸入信號(hào)頻率為1000Hz，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的電平，得到的幾個(gè)結(jié)果如下圖所示： 輸入電壓幅值為2.08V時(shí)，輸入電壓和輸出電壓波形： 輸入電壓幅值為3.08V時(shí)，輸入電壓和輸出電壓波形： 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第9頁。輸入電壓幅值為3.76V時(shí)，輸入電壓和輸出電壓波形：實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告全文共10頁，當(dāng)前為第9頁。 輸入電壓幅值為9.50V時(shí)，輸入電壓和輸出電壓波形： 從上面的結(jié)果可以看出，在隨著輸入電壓幅值增大時(shí)，輸出電壓逐漸出現(xiàn)了畸變，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)大約在輸入電壓幅值為3V之后，輸出電壓會(huì)出現(xiàn)畸變。實(shí)驗(yàn)總結(jié)和收獲通過本次實(shí)驗(yàn)，對(duì)于PAM編碼和譯碼