PCM ADPCM编译码实验报告

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PCM/ADPCM编码实验

一、实验目的

1、 了解语音编码的工作原理，验证pcm/adpcm编译码原理。

2、 熟悉pcm/adpcm抽样时钟，编码数据和输入速出时钟之间的关系。 3、 了解pcm/adpcm专用大规模集成电路的工作原理和应用 4、 熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。 二、实验仪器

1、 JH5001通信原理综合实验系统。 2、 20M双踪示波器。 3、 信号源。

4、 音频信道传输损伤测试仪。 三、实验原理

TP501 TP502 至用户接口 K501 N 测试信号 T 跳线器 · · - + K502 · T · N· · 发PCM码字 U502 PCM 编译 码器 TP504 8KHz同步 256KHz时钟 K504 跳线器 TP503 至用户接口 K503 T · · · N· · - · + TP505 LOOP ADPCM2 MUX TP506 收PCM码字 图3. 1 PCM模块电路组成框图 1、PCM/ADPCM编译码模块中，由收、发两个支路组成，在发送支路上发送信号经U501A运放后放大后，送入U502的2脚进行PCM/ADPCM编码。编码输出时钟为BCLK（256KHz），编码数据从U502的20脚输出（DT_ADPCM1），FSX为编码抽样时钟（8KHz）。编码之后的数据结果送入后续数据复接模块进行处理，或直接送到对方PCM/ADPCM译码单元。在接收支路中，收数据是来自解数据复接模块的信号（DT_ADPCM_MUX），或是直接来自对

方PCM/ADPCM编码单元信号（DT_ADPCM2），在接收帧同步时钟FSX（8KHz）与接收输入时钟BCLK（256KHz）的共同作用下，将接收数据送入U502中进行PCM/ADPCM译码。译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输出，送到用户接口模块中。 2、各跳线功能如下：

1、跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置于N（正常）位置时，选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于T（测试）位置时选择测试信号。测试信号主要用于测试PCM/ADPCM的编译码特性。测试信号可以选择外部测试信号或内部测试信号，当设置在交换模块内的跳线开关KO01设置在1_2位置（左端）时，选择内部1KHz测试信号；当设置在2_3位置（右端）时选择外部测试信号，测试信号从J005模拟测试端口输入。

2、跳线器K502用于设置发送通道的增益选择，当K502置于N（正常）位置时，选择系统平台缺省的增益设置；当K502置于T（调试）位置时可将通过调整电位器W501设置发通道的增益。

3、跳线器K504用于设置PCM/ADPCM译码器数据信号选择，当K504置于MUX（左）时处于正常状态，解码数据来自解数据复接模块的信号；当K504置于ADPCM2（中）时处于正常状态，解码数据直接来自对方PCM/ADPCM编码单元信号；当K504置于LOOP（右）时PCM/ADPCM单元将处于自环状态。

4、跳线器K503用于设置接收通道增益选择，当K503置于N（正常）时，选择系统平台缺省的增益设置；当K503置于T（调试）时将通过调整电位器W502设置收通道的增益。

3、各测试点的定义如下：

1、 TP501：发送模拟信号测试点 2、 TP502：PCM/ADPCM发送码字

3、 TP503：PCM/ADPCM编码器输入/输出时钟 4、 TP504：PCM/ADPCM编码抽样时钟 5、 TP505：PCM/ADPCM接收码字 6、 TP506：接收模拟信号测试点

四、实验步骤及数据分析

将跳线恢复初始位置，将跳线开关K501设置在T位置，通过菜单选择“PCM”编码方式。此时，系统将MC145540设置为PCM模式。

1. PCM编码信号输出时钟和帧同步时隙信号观测

用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的频率、占空比以及它们之间的对应关系等。

波形如下：

2. 抽样时钟信号与PCM编码数据测量

用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。

用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信号端口（TP502），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码输出数据与抽样时钟信号（同步沿、脉冲宽度）及输出时钟的对应关系。由于是对1kHz信号进行8KHz采样，因此必须记录下连续的8个编码数据。

3. PCM译码信号测量

将K504设置在LOOP位置（右端），此时PCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。改变正弦波频率和幅度，找出能够正确译码的最大幅度和最大频率。利用FFT功能，分别记录下能够正确译码的两组频率和两组幅度下译码信号和噪声幅度。

4. ADPCM编码信号输出时钟和帧同步时隙信号观测

通过菜单选择“ADPCM”编码方式。此时，系统将MC145540设置为ADPCM模式。用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和输出时钟信号（TP503），观测时以TP504做同步。分析和掌握PCM编码抽样时钟信号与输出时钟的频率、占空比以及它们之间的对应关系等。

5. 抽样时钟信号与ADPCM编码数据测量

用函数信号发生器产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p的正弦波测试信号送入信号测试端口J005和J006（地）。用示波器同时观测抽样时钟信号（TP504）和编码输出数据信

号端口（TP502），观测时以TP504做同步。

6. ADPCM译码信号测量

将K504设置在LOOP位置（右端），此时ADPCM输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。用示波器同时观测解码器输出信号端口（TP506）和编码器输入信号端口（TP501），观测信号时以TP501做同步。改变正弦波频率和幅度，找出能够正确译码的最大幅度和最大频率。利用FFT功能，分别记录下与PCM译码相同的两组频率和两组幅度下译码信号和噪声幅度。大致比较PCM编译码与ADPCM编译码的信噪比。

五、实验小结

1、 ADPCM是将8位非线性PCM码首先变成12位线性码，然后开始编码。线性PCM

信号与预测信号相减获得预测误差信号，将该差值信号进行量化并4位编码输出，因此实验2中的ADPCM码输出时对应4个脉冲，二PCM对应8位。 2、 在相同条件下，ADPCM信噪比要好于PCM.

3、 实验3中频率的最大幅度受抽样时钟频率影响，本实验抽样频率为8kHZ，所以能正

确译码的最大频率为4kHZ。

4、 一路PCM其实可以传输4路信号，本试验中，由于只加入了一个1kHZ的信号，所

以只显示了一路，但并不表示其它三路不存在，它们同样存在，只不过为零而已。 5、 测量信噪比时，示波器FFT时将信号与噪声幅度直接相减即可，这是因为S0/N0=20lg

（S0/N0）=20lgS0-20lgN0，20lgS0是信号幅度（FFT中），20lgN0是FFT噪声幅度。

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