數(shù)字通信原理實驗箱各種模擬信號源實驗
一、數(shù)字通信原理實驗箱實驗目的：
1． 熟悉各種模擬信號的產(chǎn)生方法及其用途
2． 觀察分析各種模擬信號波形的特點
二、數(shù)字通信原理實驗箱電路工作原理
模擬信號源電路用來產(chǎn)生實驗所需的各種音頻信號：同步正弦波信號、非同步簡易信號、話音信號、音樂信號，白噪聲等。
（一）同步信號源（同步正弦波發(fā)生器）
1．功用
同步信號源用來產(chǎn)生與編碼數(shù)字信號同步的2KHz正弦波信號，可作為抽樣定理PAM、增量調(diào)制CVSD編碼、PCM編碼實驗的輸入音頻信號。在沒有數(shù)字存貯示波器的條件下，用它作為編碼實驗的輸入信號，可在普通示波器上觀察到穩(wěn)定的編碼數(shù)字信號波形。
2． 電路原理
圖2-1為同步正弦信號發(fā)生器的電路圖。
它由2KHz方波信號產(chǎn)生器（圖2-1中SC2K表示）、低通濾波器和輸出放大電路三部分組成。
2KHz方波信號（SC2K）由CPLD可編程器件U101內(nèi)的邏輯電路通過編程產(chǎn)生。TP001為其測量點。U001A 及周邊的阻容網(wǎng)絡組成一個截止頻率為ωL的低通濾波器，用以濾除各次諧波,只輸出一個2KHz正弦波，TP002“同步輸出”銅鉚孔為其輸出點。2K正弦波通過銅鉚孔輸出可供PAM、PCM、CVSD（ M）模塊使用。
W001用來改變輸出同步正弦波的幅度。
（二）非同步信號源
1．功用
非同步信號源是一個簡易信號發(fā)生器，它可產(chǎn)生頻率為0.3～10KHz頻率可調(diào)的正弦波信號、三角波信號和方波信號，輸出幅度為0～10V（一般使用范圍0～4V）連續(xù)可調(diào)�？衫盟ㄐ缘赜^察通信話路的頻率特性，同時用做PAM、PCM、CVSD（ M）模塊的音頻信號源，信號波形見圖2-7所示。
2． 工作原理
非同步信號源的電路圖如圖2-2所示。它由集成函數(shù)發(fā)生器ICL8038（或者XR2206，這里不做介紹）和一些外圍電路組成。ICL8038是大規(guī)模集成電路，它的內(nèi)部電路主要有矩形波、三角波或正弦波發(fā)生器電路，正弦波由管腳2輸出，三角波由管腳3輸出，矩形波管腳9輸出。管腳8為頻率調(diào)節(jié)（簡稱調(diào)頻）電壓輸入端。振蕩頻率與調(diào)頻電壓成正比，其線性度約為0.5%（詳細用法可到網(wǎng)上查找）。一般情況下，正弦波信號（頻率在0.3～3.4KHz間）易于觀察和分析，且完全滿足本平臺通信原理實驗的需要，所以我們建議使用正弦波輸出作為非同步信號源。信號形式可由K002選擇輸出，調(diào)節(jié)W003可使其振蕩頻率在0.3～3.4KHz間變化，幅度由W002調(diào)節(jié)（可在0～4V間無失真變化），占空比由W004調(diào)節(jié)。TP003“非同步輸出”銅鉚孔為其輸出點。非同步正弦波通過銅鉚孔輸出可供PAM、PCM、CVSD（ M）模塊使用。
圖2-1 同步正弦信號發(fā)生器電路圖
（三）音樂信號產(chǎn)生電路
1．功用
音樂信號產(chǎn)生電路用來產(chǎn)生音樂信號送往音頻終端電路，以檢查話音信道的開通情況及通話質(zhì)量。
2． 工作原理
音樂信號產(chǎn)生電路見圖2-3。音樂信號由U004音樂片厚膜集成電路產(chǎn)生。該片的1腳為電源端，2腳為控制端，3腳為輸出端，4腳為公共地端。VCC經(jīng)R018、D003向U004的1腳提供3.3V電源電壓，當2腳通過SW001接觸開關(guān)觸發(fā)輸入控制電壓+3.3V時，音樂片即有音樂信號從第3腳輸出，經(jīng)TP005“音樂輸出”銅鉚孔送往各實驗模塊。
（四）外加模擬信號輸入電路
在一些特殊情況下，簡易正弦波信號形式不能滿足實驗要求，就要用外加信號源提供所需信號。例如要定量地測試通信話路的頻率特性時需要使用頻率、電平與輸出阻抗都很穩(wěn)定的頻率范圍很寬的音頻測試信號，這就需要外接音頻信號產(chǎn)生器或函數(shù)信號發(fā)生器。外加模擬信號輸入電路為它們提供了連接到實驗的接口電路。外加模擬信號加入S02接口，由P01銅鉚孔“外加模擬輸出”輸出送往各實驗模塊。
(五) 模擬電話輸入電路
圖2-4是專用電話集成電路組成的電話模塊電路。J01是電話機的水晶頭接口，D001為摘機檢測顯示，U003是PBL38710/1專用電話集成電路。它的工作原理是：
當對電話機的送話器講話時，該話音信號從PBL38710/1的TIPX和RINGX引腳輸入，經(jīng)U003內(nèi)部話音信號傳輸處理后從第19引腳（VTX）輸出。由VTX引腳來的模擬電話輸出信號經(jīng)“電話模擬發(fā)”TP004T銅鉚孔送出，可作為語音信號輸出用
當接收對方的話音時，送入U003第16引腳（RSN）的對方模擬電話輸入信號可由“電話模擬收” TP004R銅鉚孔送入。有時輸入信號需要先經(jīng)過右下腳的“音頻功放”，再由TP007處通過鉚孔線連接送入銅鉚孔TP004R（功放電原理圖，如圖2-5）。
(六) 音頻功放電路
如圖2-5,U005為NE555芯片。在接收端，各種信號經(jīng)過連接線接入TP006“輸入”后，進入功放電路。信號幅度可由W005進行調(diào)節(jié)，最后由揚聲器輸出，其測量點為TP107。在TP007處用示波器觀察話音輸出波形，通過喇叭聽話音，感性判斷該系統(tǒng)對話音信號的傳輸質(zhì)量。
圖2-2 非同步正弦波信號發(fā)生器電路圖
圖2-3 音樂信號產(chǎn)生電路圖
圖2-4 電話模塊電原理圖
圖2-5 音頻功放電原理圖
三、實驗內(nèi)容
1．用示波器在相應測試點上測量并熟悉各點波形：同步正弦波信號、非同步簡易信號、電話語音輸出信號、音樂信號及外加模擬信號輸入電路等。
2．熟悉上述各種信號的產(chǎn)生方法，并了解信號流程。
四、實驗步驟
1．打開實驗箱右側(cè)電源開關(guān)，電源指示燈亮。
2．用示波器測量TP001、TP002、TP003、TP004T、TP004R、TP005等各點波形。
3．將各模擬信號由相應銅鉚孔輸出，通過連接線接入TP006銅鉚孔，此時模擬信號可由喇叭輸出（K001的1-2連通），學生可直觀地感受各模擬信號間的差別
4．模擬信號源模塊有關(guān)器件接口介紹
TP002：同步正弦波輸出，頻率2KHZ。
TP003：非同步信號輸出，一般使用范圍300HZ～3.4KHZ。
TP005：音樂信號輸出，SW001觸發(fā)后產(chǎn)生。
TP004T：模擬電話信號發(fā)。
TP004R：模擬電話信號收。
TP006：功放輸入。
TP007：功放放大后輸出。
TP108：高斯白噪聲。
SW001：音樂信號觸發(fā)按鈕（有些無需觸發(fā)）。
K002：非同步信號形式選擇。
S01：外加數(shù)字信號輸入。
S02：外加模擬信號輸入。
S03：誤碼測試時鐘輸出接口。
S04：誤碼測試數(shù)據(jù)輸入接口。
SW03：誤碼測試模塊選擇，1-2：FSK，2-3：PSK。
電位器調(diào)節(jié)
W001：同步正弦波信號幅度調(diào)節(jié)。
W002：非同步信號幅度調(diào)節(jié)。
W003：非同步信號頻率調(diào)節(jié)。
W004：非同步信號占空比調(diào)節(jié)（某些型號不可調(diào)節(jié)）。
W005：功放放大幅度調(diào)節(jié)。
W101：噪聲幅度調(diào)節(jié)。
五、各測量點波形
TP001：2KHz方波，由EPM7128芯片編程產(chǎn)生。
TP002：與TP001工作時鐘同步輸出的2KHz的正弦波信號。
TP003：0.3~3.4KHz的非同步信號，可通過K002選擇正弦波、三角波和方波，通過W003來改變頻率，通過W002來改變其幅度。
TP004T：電話電路送往各編碼器模塊的模擬話音信號。作為電話電路的去話信號。
TP004R：作為電話電路的來話信號輸入接口。
TP005：音樂電路模塊輸出音樂信號，通過SW001觸發(fā)產(chǎn)生。
P01：外加模擬信號輸出。外加模擬信號由S02接口加入本實驗箱，再由P01“外加模擬輸出”銅鉚孔輸出送往各實驗模塊。
TP108：高斯白噪聲，噪聲幅度由W101調(diào)節(jié)。本模塊產(chǎn)生的原理這里就不做詳細介紹。
六、實驗報告要求
1．畫出各測量點波形，并進行分析。
2．畫出各模擬信號源的電路框圖，敘述其工作原理。
3．記錄實驗過程中遇到的問題并進行分析。