简单增量调制课程设计报告

1、目录1、增量调制基本原理-62、简单增量调制的原理框图和总设计思路-62.1 简单增量调制的原理框图-62.2 简单增量调制的总原理框图-83、各单元电路设计- -93.1 加法器- -9 3.2 反相器-10 3.3 放大单元-103.4 限幅电路- -113.5 比较单元-123.6 单双变换-133.7 积分单元-13 3.8 射随器-144、系统调试-155、系统仿真步骤与参数-166、系统仿真图与波形-167、心得体会-188、参考文献-209、电路总图-211、增量调制基本原理增量调制也称增量脉冲码调制方式（），简称，它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字化方法。它是一种把信号上采

2、样的样值作为预测值的单纯预测骗码方式。增量调制是预测编码方式中最简单的一种，它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小进行编码，因此量化只限于正和负两个电平，只用一比特传输一个样值。如果差值是正的，就发“”码，若差值为负的，就发“”码，因此数码“”和“”只是表示信号相对于前一时刻的增减，不化表信号的绝对值。在接收端，每收到一个“”码，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个量阶；每接收一个“”码就下降一个量价。当收到连“”码时，表示信号连续增长；当收到连“”时，表示信号连续下降。与PCM相比增量调制有以下优点： (1) 在比特率较低时，

3、增量调制的量化信噪比高于PCM的量化信噪比； (2) 增量调制的抗误码率性能好。能工作于误码率为的信道中，而PCM要求误码率通常为 (3) 增量调制的译码器比PCM简单。2、简单增量调制的设计原理和框图 2.1 简单增量调制的设计原理 总的来说，简单增量调制要经过编码和本地译码两个部分。它的编码思想如下 假设一个模拟信号 (为作图方便起见，令 0)，可以用一时间间隔为，幅度差为的阶梯波形去逼近它，如图2.1所示。只要足够小，即抽样频率足够高，且足够小，则可以相当近似于。在这里把称作量化阶，称为抽样间隔。 图2.1 简单增量调制的编码过程 逼近的物理过程是这样的：在时刻用与比较，倘若，就让上升一

4、个量阶段，同时调制器输出二进制“1”；反之就让下降一个量阶段，同时调制器输出二进制“0”。根据这样的编码思路，结合图2.1的波形，就可以得到一个二进制代码序列010101111110。除了用阶梯波去近似以外，也可以用锯齿波去近似。而锯齿波也只有斜率为正和斜率为负两种情况，因此也可以用“1”码表示正斜率和“0”码表示负斜率，以获得一个二进制代码序列。 简单增量调制的本地译码思想如下 与编码相对应，译码也有两种情况，一种是收到“1”码上升一个量化阶(跳变)，收到“0”码下降一个量化阶(跳变)，这样就可以把二进制代码经过译码变成这样的阶梯波。另一种是收到“1”码后产生一个正斜变电压，在时间内上升一个

5、量化阶，收到一个“0”码产生一个负的斜变电压，在时间内均匀下降一个量化阶。这样，二进制码经过译码后变为如这样的锯齿波。考虑电路上实现的简易程度，一般都采用后一种方法。这种方法可用一个简单RC积分电路把二进制码变为波形，如图2.2所示。图中假设二进制双极性代码为1010111时与的波形。图2.2 简单增量调制译码原理图 2.2 简单增量调制的总原理框图 简单增量调制总的原理框图如下图2.3比较器所示限幅电路零调整加法器放大器CP单双变换积分器射随器图2.3 简单增量调制总原理框图在图2.3中，信号通过一个加法器得到误差信号e(t),由于在经过加法器后得到的是一个反相的信号，所以在加法器后还要再接

6、上一上反相器以为信号变为和原来的相位一样。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加法器。 3、各单元电路设计 3.1 加法器 加法器可以用一个电压并联负反馈电路来实现。电路图如下图3.1 图3.1加法电路 由上图易得电路的表达式为： 这就是加法运算的表达式，式中负号是因反相输入所引起的。若R1=R2=R3，则变为 3.2 零电平调整电路

7、零电平调整电路主要是对输进来的e（t）信号进行调整，使它的电平维持在0左右。图3.2 零电平调整电路 3.3 放大限幅单元放大限幅电路如下图3.3所示，下图为一个电流放大电路。它对电流有放大作用。同时也可相当于一个射极跟随器，可减小负载变动对输出电压的影响。限幅器是一个具有非线性电压传输特性的运放电路。其特点是：当输入信号电压在某一范围时，电路处于线性放大状态，具有恒定的放大倍数；而超出此范围，进入非线性区，放大倍数接近于零或很低。限幅电路常用于：整形，如削去波形顶部或底部的干扰。波形变换，如将输出信号中的正脉冲削去，只留下其中的负脉冲。过压保护，如强的输出信号或干扰有可能损坏某个部分时，可以

8、这个部件前接入限幅电路。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3种。在上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事时设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压增减；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，这样信号幅度将在输出端受到限制。同样，下限限幅电路将输入电压低于某一下限电平时受到限幅作用。图3.3 放大限幅电路 3.4 比较单元 本比较单元用D触发器来实现。如下图3.5.1所示，D触发器的状态方程为：Qn+1=D。其状态的更新发生在CP脉冲的边沿，74LS74（CC4013），74LS175 （CC4042）等均为上升沿触发，故又称

9、之为上升沿触发器的边沿触发器，触发器的状态只取决于时针到来前D端的状态。 图3.4.1 双D触发器图3.4.2 D触发器逻辑符号 它的功能如下： 当CP=0时，触发器不工作，处于维持状态。当CP=1时，它的功能如下：当D=0时，次态=0， 当D=1时，次态=1。 3.5 单双变换 单双变换电路及其参数设置如下图3.6所示，Q1、Q2均处于开关状态。当Vi加高电平时，Q1管导通，Q2截止,此时U0为高电位对积分器电容进行冲电；当Vi加入低电平时，Q1截止，Q2管导通，U0了低电位，积分器电容处于放电状态。 图3.5 单双变换电路 3.6 积分单元 积分器电路如下图3.7所示，假设电容器C初始电压

10、为零，则：（设2-3之间电压为）上式表明，输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示信号是从运放的反相输入端输入的。当输入信号为阶跃电压时 ，在它的作用下，电容将以近似恒流方式进行充电，输出电压与时间t成近似线性关系。图3.6 积分器 RC必须远远大于时钟频率的周期tk，而任务书上给出时钟源输出频率f=115.2KHz，则取RC=11.52tk=11.52/f=0.0001s，选定电容C=0.25uF，求得R=0.4K。 3.7 射随器射随器又称射极跟随器，是一种共集接法的电路，它从基极输入信号，从射极输出信号。它具有高输入阻抗，低输出阻抗，输入信号与输出信号相位相同的特点。本次接入射随器是为了

11、确保负载稳定。射随器电路如下图3.8所示图3.7 射随器4、系统调试 本次系统调试可分为两个步骤： 1. 开环时 接入加法器的反馈信号断开，并使其接地。首先使输入为一个高电平,反馈接地。由增量调制的原理可得: 由于没反馈信号，误差信号就是输入信号,误差信号经过限幅和比较器输出全为“1”的编码。而积分器之后输出的本地译码则为正向性线增长的直线。 编码输出为: 1111111111 2. 闭环时 在闭环调试中，加法器的一端输入信号源,另一端输入反馈信号，加法器将输出比较后的差值，如果差值是正的,则输出为“1”表示，反之为“0”。输出的此时如果输入的为一个高电平,此时反馈信号从零开始，由于输入大于输

12、出，所以此时输出为“1”；在下一个时间周期内输入信号仍大于反馈信号，此时继续输出“1”。直到反馈信号大于输入信号时，才输出“0”。如此循环得到的码型如下。如果输入的是低电平,输出的则先为“1”，再为“0”，如此循环。如下图所示: 输入为高电平时: 111101010。 输入为低电平时: 101010101。5、系统仿真步骤与参数 系统仿真步骤： 1. 系统框图初步确定仿真所要求的元器件在Systemview连好仿真图，并进行仿真。 2. 对初步仿真的结果进行核查，并找出比较合适的参数。 3. 找出比较合适的波形，并记录好各元器件的参数。 本次仿真的几个关键器件参数设置如下： 如下图6.1中信号

13、源（器件8）的频率设在3K，器件10中Gaim设为3；器件0中Select Comparision：a=b True Output：3 ；器件5中设置为Gain Units选中Linear，Gain设为40e-3 ；器件1和11中lnitial Condition先为Fill Last Regiter，Token Attribute选为Passive，Delay(samples)设为1。6、系统仿真图与波形 系统仿真图如下图6.1所示图6.1 系统仿真图 系统输入信号波形如下图6.2所示图6.2 系统输入信号波形 系统输出信号波形如下图6.3所示图6.3 系统输出信号波形 系统反馈信号波形如下

14、图6.4所示图6.4 系统反馈信号波形7、心得体会 本次课程设计维持了两周时间，进行了两周的通信原理的课程设计，这次课程设计我做的是简单增量调制，通过这次课程设计，我对简单增量调制有了一个全面的认识，也从这个课程设计学到了怎么样做简单增量调制，从中学到了好多东西，对以前的模拟电子技术和数字电子技术也重新温习了，通信原理是建立在以前学的那些电路基础上的，所以，要学好通信原理，也必须把以前的模拟电子技术和数字电子技术学好，反正，从这次课程设计中，我学到了更加深的知识。8、参考文献 1、通信原理樊昌信主编.，电子工业出版社 2、数字电路技术基础阎石主编，高等教育出版社 3、模拟电路技术基础康华光主编，高等教育出社 4、高频电子线路高吉祥主编，电子工业出版社 5、高频电子线路实验与课程设计杨翠娥主编，哈尔滨工程大学出版社 6、SystemView 系统动态分析与仿真罗卫兵主编，机械工业出版社9、电路总图电气与信息工程系课程设计