教学设备

一、数字通信原理实验箱实验目的：
1． 熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途
2． 观察分析各种模拟信号波形的特点

二、数字通信原理实验箱电路工作原理
    模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号：同步正弦波信号、非同步简易信号、话音信号、音乐信号，白噪声等。
（一）同步信号源（同步正弦波发生器）
    1．功用
同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，可作为抽样定理PAM、增量调制CVSD编码、PCM编码实验的输入音频信号。在没有数字存贮示波器的条件下，用它作为编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。
2． 电路原理
图2-1为同步正弦信号发生器的电路图。
它由2KHz方波信号产生器（图2-1中SC2K表示）、低通滤波器和输出放大电路三部分组成。
2KHz方波信号（SC2K）由CPLD可编程器件U101内的逻辑电路通过编程产生。TP001为其测量点。U001A 及周边的阻容网络组成一个截止频率为ωL的低通滤波器，用以滤除各次谐波,只输出一个2KHz正弦波，TP002“同步输出”铜铆孔为其输出点。2K正弦波通过铜铆孔输出可供PAM、PCM、CVSD（ M）模块使用。
W001用来改变输出同步正弦波的幅度。
（二）非同步信号源
    1．功用
非同步信号源是一个简易信号发生器，它可产生频率为0.3～10KHz频率可调的正弦波信号、三角波信号和方波信号，输出幅度为0～10V（一般使用范围0～4V）连续可调。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用做PAM、PCM、CVSD（ M）模块的音频信号源，信号波形见图2-7所示。
2． 工作原理
非同步信号源的电路图如图2-2所示。它由集成函数发生器ICL8038（或者XR2206，这里不做介绍）和一些外围电路组成。ICL8038是大规模集成电路，它的内部电路主要有矩形波、三角波或正弦波发生器电路，正弦波由管脚2输出，三角波由管脚3输出，矩形波管脚9输出。管脚8为频率调节（简称调频）电压输入端。振荡频率与调频电压成正比，其线性度约为0.5%（详细用法可到网上查找）。一般情况下，正弦波信号（频率在0.3～3.4KHz间）易于观察和分析，且完全满足本平台通信原理实验的需要，所以我们建议使用正弦波输出作为非同步信号源。信号形式可由K002选择输出，调节W003可使其振荡频率在0.3～3.4KHz间变化，幅度由W002调节（可在0～4V间无失真变化），占空比由W004调节。TP003“非同步输出”铜铆孔为其输出点。非同步正弦波通过铜铆孔输出可供PAM、PCM、CVSD（ M）模块使用。



图2-1  同步正弦信号发生器电路图  

（三）音乐信号产生电路
    1．功用
音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道的开通情况及通话质量。
2． 工作原理
音乐信号产生电路见图2-3。音乐信号由U004音乐片厚膜集成电路产生。该片的1脚为电源端，2脚为控制端，3脚为输出端，4脚为公共地端。VCC经R018、D003向U004的1脚提供3.3V电源电压，当2脚通过SW001接触开关触发输入控制电压+3.3V时，音乐片即有音乐信号从第3脚输出，经TP005“音乐输出”铜铆孔送往各实验模块。
  （四）外加模拟信号输入电路
    在一些特殊情况下，简易正弦波信号形式不能满足实验要求，就要用外加信号源提供所需信号。例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率、电平与输出阻抗都很稳定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。外加模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。外加模拟信号加入S02接口，由P01铜铆孔“外加模拟输出”输出送往各实验模块。
   (五) 模拟电话输入电路
图2-4是专用电话集成电路组成的电话模块电路。J01是电话机的水晶头接口，D001为摘机检测显示，U003是PBL38710/1专用电话集成电路。它的工作原理是：
当对电话机的送话器讲话时，该话音信号从PBL38710/1的TIPX和RINGX引脚输入，经U003内部话音信号传输处理后从第19引脚（VTX）输出。由VTX引脚来的模拟电话输出信号经“电话模拟发”TP004T铜铆孔送出，可作为语音信号输出用
当接收对方的话音时，送入U003第16引脚（RSN）的对方模拟电话输入信号可由“电话模拟收” TP004R铜铆孔送入。有时输入信号需要先经过右下脚的“音频功放”，再由TP007处通过铆孔线连接送入铜铆孔TP004R（功放电原理图，如图2-5）。
(六) 音频功放电路
如图2-5,U005为NE555芯片。在接收端，各种信号经过连接线接入TP006“输入”后，进入功放电路。信号幅度可由W005进行调节，最后由扬声器输出，其测量点为TP107。在TP007处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。


图2-2  非同步正弦波信号发生器电路图



图2-3  音乐信号产生电路图



图2-4  电话模块电原理图



图2-5  音频功放电原理图
三、实验内容
    1．用示波器在相应测试点上测量并熟悉各点波形：同步正弦波信号、非同步简易信号、电话语音输出信号、音乐信号及外加模拟信号输入电路等。
2．熟悉上述各种信号的产生方法，并了解信号流程。

四、实验步骤
1．打开实验箱右侧电源开关，电源指示灯亮。
2．用示波器测量TP001、TP002、TP003、TP004T、TP004R、TP005等各点波形。
3．将各模拟信号由相应铜铆孔输出，通过连接线接入TP006铜铆孔，此时模拟信号可由喇叭输出（K001的1-2连通），学生可直观地感受各模拟信号间的差别
4．模拟信号源模块有关器件接口介绍
TP002：同步正弦波输出，频率2KHZ。
TP003：非同步信号输出，一般使用范围300HZ～3.4KHZ。
TP005：音乐信号输出，SW001触发后产生。
TP004T：模拟电话信号发。
TP004R：模拟电话信号收。
TP006：功放输入。
TP007：功放放大后输出。
TP108：高斯白噪声。
SW001：音乐信号触发按钮（有些无需触发）。
K002：非同步信号形式选择。
S01：外加数字信号输入。
S02：外加模拟信号输入。
S03：误码测试时钟输出接口。
S04：误码测试数据输入接口。
SW03：误码测试模块选择，1-2：FSK，2-3：PSK。
电位器调节
W001：同步正弦波信号幅度调节。
W002：非同步信号幅度调节。
W003：非同步信号频率调节。
W004：非同步信号占空比调节（某些型号不可调节）。
W005：功放放大幅度调节。
W101：噪声幅度调节。

五、各测量点波形
      TP001：2KHz方波，由EPM7128芯片编程产生。
      TP002：与TP001工作时钟同步输出的2KHz的正弦波信号。
      TP003：0.3~3.4KHz的非同步信号，可通过K002选择正弦波、三角波和方波，通过W003来改变频率，通过W002来改变其幅度。
      TP004T：电话电路送往各编码器模块的模拟话音信号。作为电话电路的去话信号。
TP004R：作为电话电路的来话信号输入接口。
TP005：音乐电路模块输出音乐信号，通过SW001触发产生。
P01：外加模拟信号输出。外加模拟信号由S02接口加入本实验箱，再由P01“外加模拟输出”铜铆孔输出送往各实验模块。
TP108：高斯白噪声，噪声幅度由W101调节。本模块产生的原理这里就不做详细介绍。


六、实验报告要求
    1．画出各测量点波形，并进行分析。
    2．画出各模拟信号源的电路框图，叙述其工作原理。
    3．记录实验过程中遇到的问题并进行分析。