通信原理实验系统

1第一篇通信原理实验系统实验一各种模拟信号源实验实验内容1．测试各种模拟信号的波形。2．测量信号音信号的波形。一．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、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、非同步正弦波信号、话音信号、音乐信号等。（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或1KHz正弦波信号，作为增量调制编码、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1-1为同步正弦信号发生器的电路图。它由2KHz（或1KHz）方波信号产生器（图中省略了）、高通滤波器、低通滤波器和输出电路四部分组成。2KHz（或1KHz）方波信号由CPLD可编程器件U101内的逻辑电路通过编程产生。TP104为其测量点。U107C及周边的阻容网络组成一个截止频率为ωL的二阶高通滤波器，用以滤除各次谐波。U107D及周边的阻容网络组成一个截止频率为ωH的二阶低通滤波器，用以滤除基波以下的杂波。两者组合成一个2KHz（或1KHz）正弦波的带通滤波器只输出一个2KHz（或1KHz）正弦波，TP107为其测量点。输出电路由BG102和周边阻容元件组成射极跟随器，起阻抗匹配、隔离与提高驱动能力的作用。W104用来改变高通滤波器反馈量的大小，使其工作在稳定的状态，W105用来改变输出正弦波的幅度。（二）非同步信号源（非同步正弦波发生器）1．功用2非同步信号源是一个简易正弦波信号发生器，它可产生频率为0.3~10KHz（使用范围0.3～3.4KHz）的正弦波信号，输出幅度为0~2V。可利用它定性地观察通信话路的频率特性，同时用作增量调制、脉冲编码调制实验的音频信号源。2．工作原理非同步信号源的电路图如图1-2所示。它由一个正弦波振荡器和一级输出电路组成。正弦波振荡器由U107A、U107B和R、C元件组成。R103、C101为反馈元件。调节W101、W102可改变其振荡频率在0.3~3.4KHz间变化。调整W103可使输出（TP108处测）在0~2V间变化。输出电路由BG101及RC元件组成，它是一级射极跟随器，起隔离、阻抗匹配和提高驱动能力的作用。图1-1同步正弦信号发生器电路图（三）话筒输入电路（麦克风电路）1．功用：话筒电路用来给驻极体话筒提供直流工作电压。2．原理：话筒电路如图1-3所示，VCC经分压器向话筒提供约2.5V工作电压，讲话时话筒与R101上的电压发生变化，其电压变化分量即为话音信号，经E101耦合输出，送往模拟信号输入选择电子开关。（四）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1-4。音乐信号由U109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R117、D101向U109的1K1013PIN123GNDGNDSINXF1XF2GND+12VR114100KR11547KR1161KBG1029013W105100KC1066800P1098U107CTL084121314U107DTL084W10410K1TP1071TP1001TP106E10310uFE10410uFR11327KR10847KR11247KR10710KR10927KR11110KR11010KC1076800PC1050.068uC1040.068u3脚提供3.3V电源电压，当2脚通过K105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E105送往模拟信号输入选择电子开关。（五）外加模拟信号输入电路在一些特殊情况下，简易正弦波信号发生器不能满足实验要求，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与电平、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。(六)模拟电话输入电路：图1-5是用PBL38710/1电话集成电路组成的电话输入电路，J103是手柄的送话器接口。讲话时话音信号从TIPX与RINGX引脚输入，经U112内部话音信号传输处理后从VTX与RSN引脚输出。输出信号分两路，一路经K103的1－2送往PCM（一）编码器或经K103的2－3送往PCM（二）编码器；另一路经K104的1－2或2－3送往话路终端接收滤波电路的J105，选择后从音信号输出电路的喇叭输出话音。图1-2非同步正弦波信号发生器电路图图1-3话筒电路图+12V-12VNSINGND+12VR104100KR10547KR1061KBG1019013E10210uF1TP108567U107BTL084321411U107ATL084C1030.01uC1020.01uC1010.01uW103100KW102100KW101100KR10336KVCCMICS101VCCR10210KR10110KE10110uF送模拟信号输入选择开关4图1-4音乐信号产生电路图图1-5电话输入电原理图三、实验内容1．用示波器在相应测试点上测量各点波形：同步信号源、非同步信号源、电话输入电路、话音输入电路、外加模拟信号输入电路。2．熟悉上述各种信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。四、实验仪器①通信原理实验箱②100MHZ数字示波器K1043PINK1033PIN32132112J103X11TP1141TP113BGND1VBAT22VBAT3VCC4HB5NC6VR7RSG8E19VBAT10DET11C212C113RDC14AGND15RSN16VBAT17VEE18VTX19HPT20HPR21RD22RDR23VBAT24NC25TIPX26RINGX27NC28U112PBL38710GNDVCC-5VR12739KR1286.8K-5VC1282200PC1292200PT1R1C1140.01uR15720KR155430KR158220KR15916KR15662KR15462KC1311uFC1150.1uS-PCMPCM-IN2PCM-AOUT1PCM-AOUT2D1031N4148-12V-12VC1300.47uFGNDVCCVCCGNDGNDD102LEDBG1039013R131620R13047KVCCVCCD1013.3VR117100E10510uF1234U109MUSIC+3.3VR13510023K1053PIN1+3.3V送模拟信号输入选择开关5③频率计五、实验步骤1．用示波器测量TP106、TP107、TP108、TP109、TP110、TP112、TP113、TP114等各点波形。2．测量音乐信号时用K105接通+3.3V，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出。六、各测量点波形TP106：由CPLD(EPM7128SLC-15)分频产生的2KHz方波。TP107：与工作时钟同步输出的2KHz或1KHz正弦波信号。TP108：0.3~3.4KHz的正弦波。TP109：话路终端接收模拟信号输入。TP110：音频功放输入信号。TP111：音频输出信号。TP112：话路终端发送模拟信号输出。TP113：电话电路送往PCM编码器的话音信号。TP114：电话电路送往话音终端接收滤波电路的话音信号。七、实验报告要求1.分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程。2.根据实验测试记录，在坐标纸上画出各测试点的波形图，并分析实验现象。6实验二CPLD可编程数字信号发生器实验实验内容1.熟悉CPLD可编程信号发生器各测量点波形2．测量并分析各测量点波形及数据3．学习CPLD可编程器件的编程操作一、实验目的1．熟悉各种时钟信号的特点及波形2．熟悉各种数字信号的特点及波形二、实验电路的工作原理（一）、CPLD可编程模块二电路的功能及电路组成图2-1是CPLD可编程模块的电路图。CPLD可编程模块用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和各种数字信号。它由CPLD可编程器件Xilinx公司的XC95108(或者是ALTERA公司的EPM7128)、下载接口电路和一块晶振组成。晶振JZ101用来产生系统内的4.096MHz主时钟。本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号，理论联系实验，提高实际操作能力。（二）、各种信号的功用及波形1．83脚输入4.096MHz时钟，方波。由JZ101产生的4.096MHz时钟，经R118，从83脚送入U101进行整形，然后进行分频输出。2．58脚，输出2.048MHz时钟，方波。3．56脚，输出1.024MHz时钟，方波。4．28脚，输出64KHz时钟，方波。5．29脚，输出32KHz时钟，方波。6．15脚，输出16KHz时钟，方波。7．31脚，输出2KHz时钟，方波。8．16脚，输出1KHz时钟，方波。9．57脚，输出8KHz的窄脉冲同步信号（ZM80），供PCM（一）用。10．36脚，输出第一时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM81），供PCM（二）用。11．35脚，输出第二时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM82），供PCM（二）用。12．34脚，输出第三时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM83），供PCM（二）用。13．33脚，输出第四时序8KHz的窄脉冲同步信号（ZM84），供PCM（二）用。ZM81、ZM82、ZM83、ZM84的时间间隔为125μs,可通过编程来改变它们的时序及时间间隔，它们同时接到J102，通过跳接器选择，供PCM（二）使用（见图2－1）。7图2-1CPLD可编程模块电路图三、实验内容1．熟悉通信原理实验系统电路组成。2．熟悉信号发生器各测量点信号波形。3．测量并分析各测量点波形及数据。四、实验仪器①通信原理实验箱②100MHZ数字示波器③频率计1234567891011121314J102ZM8XZM84ZM83ZM82ZM81R118100GNDVCC1234JZ1014.096MHzR142100CLKMAX7128SPLCC-84P-10TDI1TMS1TCK1TDO1GNDI/OE2/GCLK22IN/GCLK183IN/OE184INPUT/GLCR1TCK62IO17IO28IO45IO57IO58IO60IO61IO63IO64IO65IO67IO68IO69IO70IO73IO74IO75IO76IO77IO79IO80IO81IO33IO34IO35IO36IO37IO39IO40IO41IO44IO6IO46IO48IO49IO50IO51IO52IO54IO55IO56IO8IO9IO10IO11IO12IO15IO16IO4IO18IO20IO21IO22IO24IO25IO27IO5IO29IO30IO31TDI14TDO71TMS23VCCIO66VCCIO78VCCIN3VCCIN43VCCIO13VCCIO53VCCIO26VCCIO38GND59GND72GND82GND47GND7GND32GND42GND19U101EPM7128SLC84-10(84)VCCGNDSYSCLOCK1ZM82ZM83F64F32F4PN32K-AF2ZM81ZM84F128F16F2048-AF8-AF1PN2K-AZM80F1024-ATEMP1TEMP2TEMP3TEMP4SE1SE2SE3SE4SE5SD0SD1SD2SD3SD4SD5SD6SD7WMCLKWMDATAD-VCOINFSKINR-DSPLL132-RDATARDATADS32-DS12345678910J109SIP5X2GNDGNDVCCR15033R14933R1534.7KR1524.7KR1514.7KTDI1TD