1、湖南工程学院课 程 设 计课程名称 通信原理 课题名称 简单M 增量调制 专 业 电子信息工程 班 级 电信 1102 班 学 号 201101030234 姓 名 易元圆 指导教师 熊卓烈 2013 年 12 月 23 日目录第一章 总体设计思路 .11.1 设计要求 .11.2 增量调制基本原理 .21.3 增量调制的设计原理和框图 .3第二章 单元电路设计 .42.1 减法电路 .42.2 误差放大电路 .42.3 限幅电路 .52.4 判决电路 .62.5 单/双变换电路 .62.6 积分电路 .72.7 射极放大电路 .8第三章 S ystemview 仿 真 与 调 试 .93.1
2、 Systemview 简介 .93.1 仿真步骤 .93.2 仿真结果 .10第四章 总电路图 .124.1 总电路图 .12第五章 总结与体会 .13参考文献 .141第一章 总体设计思路1.1 设计要求1.思路清晰，牢牢掌握增量调制原理，给出整体设计框图，画出整机原理图；2.了 解 语 音 信 号 的 M 编码过程，给出具体设计思路，画出单元电路，并进行电路原理的分析； 3.采用 System View 仿真软件对系统进行仿真，并调试出正确的仿真结果； 1.2 增量调制基本原理增量调制(DM)可以看成是一种最简单的 DPCM。当 DPCM 系统中量化器的量化电平数取为2 时，且预测器仍简
3、单地是一个延迟时间为抽样时间间隔 T 的延迟线时，此 DPCM 系统就成为增量调制系统。其原理方框图如图 1-1 所示：（a）编码器 （b）译码器图 1-1 增量调制原理框图增量调制或称增量编码,是将连续变化的模拟信号变成二进制数码的一种调制方法,它是用一位二进制数码来表示信号在此时刻的值相对于前一个取样时刻的值是增大还是减小。增大发“1”码,减小发“0”码。在增量调制中，数码“1”和“0”只表示信号相对于前一时刻是增大还是减小,不代表信号的绝对值。接收端译码每收到一个“1”码,译码器的输出相对于前一时刻的值上升一个量阶,每收到一个“0”码,相对于前一时刻的值下降一个量阶。当收到连“1”码时,
4、表示每隔一个取样时间,连续上升一个量阶,即表示信号的建续增长。收到连2“0” 码时,表示每隔一个取样时间,连续下降一个量阶,即表示信号的连续下降。这就是增量编码和译码的规则。增量调制目的是简化模拟信号的数字化方法。其主要特点是： 1.在比特率较低的场合，量化信噪比高于 PCM； 2.抗误码性能好。能工作在误比特率为 102103 的信道中，而 PCM 则要求信道的误比特率为 104106； 3.设备简单、制造容易。1.3 增量调制设计原理和框图增量调制就是一个对模拟信号编码和译码的过程。在编码器中输入一个模拟信号 X(t)，它与预测信号 Xo(t)相减，得到一个预测误差，预测误差被周期 T 的
5、抽样冲击序列 （t）抽样。若抽样值为负值，则判决输出电压+V （用“1”代表） ；若抽样值为正值，则判决输出电压-V （用“0”代表） 。这样就得到二进制输出数字信号。如图 1-2 所示：图 1-2 增量调制波形图进行编码之后，进入译码过程。在解调器中，积分器只要收到一个“1”码元就使其输出升高V，每收到一个“0”码元就使其输出降低 V，这样就可以恢复出图 1-2 的阶梯形电压。这个阶梯形电压通过低通滤波器平滑后，就得到十分接近编码器原输入的模拟信号。这种方法即用一个简单 RC 积分电路把二进制码变为平滑的波形，针对图 1-2，我们将对其变换调制，如图 1-3 所示:3图 1-3 增量调制译码
6、原理图综上所述，我们了解了增量调制的基本原理与工作过程，我们可以设计出增量调制的总原理框图。在编码器中输入一个模拟信号 f(t)，它与预测信号 f(t)相减，用减法电路得到一个预测误差，然后再经过一个放大器再经过一个零偏置电路得到一个双极性信号，双极性信号再通过一个限幅电路（相当于一个开关电路）把信号限制在 03 伏之间，信号再接入到一个比较器再加上 CP 脉冲出来得到一个单极性信号，信号再经过一个单双变换把电压信号转换为双极性电流信号 I 然后经过一个积分器和射随器得出一个反馈信号再接入到减法电路的一端。增量调制总原理框图如图 1-4 所示：图 1-4 增量调制设计原理框图反馈信号语音信号4
7、第 二 章 单 元 电 路 设 计2.1 减法电路减 法 电 路 用 来 实 现 两 个 输 入 电 压 信 号 Vi1 和 Vi2 相 减 的 求 差 电 路 。 它 的 同 相 端和 反 相 端 输入 0.3K-3.4K 语音信号它与反馈信号，两个输入信号相减，得到一个预测误差。输入信号 Vi1 和 Vi2 分别同相和反相放大，输出信号可以利用叠加原理得到，Vo=R4/R3(Vi2-Vi1),电路中 R1=R2=R3=R4。 电 路 输 出 电 阻 很 小 ， 电 路 相 当 于 理 想 运 放 电 路 模 型 。 减法 电 路 电 路 图 如 下 所 示 ：图 2-1 减法电路电路图2.
8、2 误差放大电路误 差 信 号 放 大 电 路 即 一 个 射 极 偏 置 电 路 ， 对 输 入 信 号 Vi 进 行 放 大 并 实 现 零 偏置 调 整 。 电 路 中 电 源 分 别 接 +12V 和 -12V， 图 2-2 中 通 过 一 个 共 射 极 三 极 管 与 电 阻形 成 一 个 直 流 通 路 ， 直 流 通 路 利 用 负 反 馈 作 用 ， 达 到 自 动 稳 定 静 态 工 作 点 的 作 用 。 此电 路 通 过 调 整 一 个 滑 动 变 阻 器 R19 使 得 当 Vi 输 入 的 值 为 0 是 ， 输 出 Vo 的 值 也 为0， 这 样 就 使 得 V
9、o 的 值 跟 随 Vi 的 值 变 化 而 变 化 ， 让 输 出 信 号 在 0V 上 下 变 化 ， 即实 现 了 零 偏 置 调 整 。 其 电 路 图 如 下 所 示 ：5图 2-2 误差放大电路图2.3 限幅电路限 幅 电 路 是 由 两 个 NPN 型 三 极 管 及 其 他 元 器 件 组 成 的 运 放 电 路 。 限幅电路按功能分为上限限幅电路、下限限幅电路和双向限幅电路三种。在上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事先设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压而增减；但当输入电压达到或超过上限电压时，输出电压将保持为一个固定值,不再随输入电压而变,这样，信号幅度即在输出端受
10、到限制。同样，下限限幅电路在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用。双向限幅电路则在输入电压过高或过低的两个方向上均产生限幅作用。三极管限幅电路是利用三极管进入截止区或饱和区后输出不再受输入的影响来实现限幅作用的。这种电路形式上与放大电路相似，但工作点的选择应该有利于实现所需的限幅，而不是避免发生波形失真。三极管限幅电路的优点是兼有放大作用。两个三极管组成级联方式并各自工作在开关状态，通过设置各电阻的参数使得误差信号幅值限定在 03V 内变化，当输入为高电平时，三极管Q2 导通，三极管 Q3 截止，使得输出的电压为 0V；相反，当输入时低电平时第一个三极管 Q2截止，第二个三极管 Q3 导通，
11、分压使得输出 V0 的值为 3V。其电路图如下所示：6图 2-3 限幅电路电路图2.4 判决电路定时判决电路采用 D 触发器来实现比较判决功能，由于通过限幅放大的输入信号的幅值在 03V 内变化，而由于 D 触发器由门电路组合而成即存在着较低的门限电压，利用这一特性实现对输入信号的判决。时钟信号的频率为 16K-32K。每当来一个时钟信号，当 CP 脉冲为0 时，触发器保持原状态，当 CP 为 1 时，接受端 D 出现两种情况，D 等于 1 即是高电平时，相当于输入信号大于门限值即输出双极性的二进制编码，相反，当 D 等于 0 即为低电平时，输入小于门限值即输出单极性的二进制编码。其电路图如下
12、所示：图 2-4 判决电路电路图72.5 单/双极性变换电路单 /双 极 性 变 换 即 在 两 个 三 极 管 处 于 开 关 状 态 下 完 成 二 进 制 编 码 和 电 压 变 电 流信 号 的 转 换 。 三 极 管 Q4 和 Q5 工 作 在 开 关 状 态 下 轮 流 导 通 后 ， 进 过 RC 回 路 充 放电 ， 当 Vi 加 高 电 平 时 ， Q5 管 导 通 ， Q4 管 截 止 。 此 时 Uo 为 高 电 平 对 积 分 器 电 容进 行 冲 电 ； 当 Vi 加 入 低 电 平 时 ， Q5 管 截 止 ， Q4 管 导 通 ， Uo 为 低 电 平 ， 积 分
13、 器电 容 处 于 放 电 状 态 。 这 种 冲 放 电 状 态 也 就 是 所 说 的 推 挽 功 放 。 在 三 极 管 处 于 开 关 状态 对 高 低 电 平 的 选 择 性 导 通 截 止 的 状 态 下 ， 完 成 了 单 双 极 性 变 换 ， 电 压 信 号 变 成 电 流信 号 、 单 极 性 变 为 双 极 性 信 号 ， 完 成 简 单 增 量 调 制 的 一 个 过 程 。 其 电 路 图 如 下 所 示 ：图 2-5 单/双极性变换电路图2.6 积分电路积分电路电路原理很简单，都是基于电容的充放电原理，RC 电路的积分条件：RCTk。具体是输入信号经过了一个电阻后经
14、过反馈流到电容上，但此时认为电容电压的初始电量为零，故此时给电容充电。由理想运算放大器的虚短、虚断性质得：V1=Ii=0，电容器初始电压 Vc=0，则V1-Vo=1/cIidt=1/cVi/Rdt8所以 Vo=-1/（ RC） Vidt。上式表明，输出电压 Uo 为输入电压 Ui 对时间的积分，负号表示信号是从运放的反相输入端输入的。当输入信号 Ui 为阶跃电压，在它的作用下，电容将以近似恒流方式进行充电，输出电压 Uo 与时间 t 成近似线性关系。积分电路电路图如下所示：图 2-6 积分电路电路图2.7 射极输出放大电路射极输出放大电路是一个输入信号与输出信号的公共端是三极管的集电极的共集电极放大电路。其特点是输入信号与输出信号同相；无电压放大作用，电压增益小于 1 且接近于1，因此共集电极电路又有“电压跟随器”之称 ；电流增益高，输入回路中的电流 iB输出回路中的电流 iE 和 iC；输入电阻高，输出电阻低，既可以做多级放大电路的输入极，负载稳定，又可以做多级放大电路的输出级。其电路图如下所示：图 2-7 射极放大电路电路图
