實驗實驗報告

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