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实验一数字基带信号

实验目

1、理解单极性码、双极性码、归零码、不归零码等基带信号波形特点。
2、掌握AMI、HDB3码编码规则。
3、掌握从HDB3码信号中提取位同步信号办法。
4、掌握集中插入帧同步码时分复用信号帧构造特点。
5、理解HDB3（AMI）编译码集成电路CD22103。

实验内容

1、用示波器观测单极性非归零码（NRZ）、传号交替反转码（AMI）、三阶高密度双极性码（HDB3）、整流后AMI码及整流后HDB3码。
2、用示波器观测从HDB3码中和从AMI码中提取位同步信号电路中关于波形。
3、用示波器观测HDB3、AMI译码输出波形。

基本原理

本实验使用数字信源模块和HDB3编译码模块。
1、数字信源
本模块是整个实验系统发终端，模块内部只使用+5V电压，其原理方框图如图1-1所示，电原理图如图1-3所示（见附录）。本单元产生NRZ信号，信号码速率约为170.5KB，帧构造如图1-2所示。帧长为24位，其中首位无定义，第2位到第8位是帧同步码（7位巴克码1110010），此外16位为2路数据信号，每路8位。此NRZ信号为集中插入帧同步码时分复用信号，实验电路中数据码用红色发光二极管批示，帧同步码及无定义位用绿色发光二极管批示。发光二极管亮状态表达1码，熄状态表达0码。
本模块有如下测试点及输入输出点：
CLK 晶振信号测试点
BS-OUT 信源位同步信号输出点/测试点（2个）
FS 信源帧同步信号输出点/测试点
NRZ-OUT(AK) NRZ信号(绝对码)输出点/测试点（4个）
图1-1中各单元与电路板上元器件相应关系如下：
晶振 CRY：晶体；U1：反相器7404
分频器 U2：计数器74161；U3：计数器74193；U4：计数器40160
并行码产生器 K1、K2、K3：8位手动开关，从左到右依次与帧同步码、数据1、数据2相相应；发光二极管：左起分别与一帧中24位代码相相应
八选一 U5、U6、U7：8位数据选取器4512
三选一 U8：8位数据选取器4512
倒相器 U20：非门74HC04
抽样 U9：D触发器74HC74

图1-1数字信源方框图

图1-2帧构造

下面对分频器，八选一及三选一等单元作进一步阐明。
（1）分频器
74161进行13分频，输出信号频率为341kHz。74161是一种4位二进制加计数器，预置在3状态。
74193完毕÷2、÷4、÷8、÷16运算，输出BS、S1、S2、S3等4个信号。BS为位同步信号，频率为170.5kHz。S1、S2、S3为3个选通信号，频率分别为BS信号频率1/2、1/4和1/8。74193是一种4位二进制加/减计数器，当CPD=PL=1、MR=0时，可在Q0、Q1、Q2及Q3端分别输出上述4个信号。
40160是一种二一十进制加计数器，预置在7状态，完毕÷3运算，在Q0和Q1端分别输出选通信号S4、S5，这两个信号频率相等、等于S3信号频率1/3。
分频器输出S1、S2、S3、S4、S5等5个信号波形如图1-4（a）和1-4（b）所示。
（2）八选一
采用8路数据选取器4512，它内含了8路传播数据开关、地址译码器和三态驱动器，其真值表如表1-1所示。U5、U6和U7地址信号输入端A、B、C并连在一起并分别接S1、S2、S3信号，它们8个数据信号输入端x0~x7分别K1、K2、K3输出8
个并行信号连接。由表1-1可以分析出U5、U6、U7输出信号都是码速率为170.5KB、以8位为周期串行信号。
（3）三选一
三选一电路原理同八选一电路原理。S4、S5信号分别输入到U8地址端A和B，U5、U6、U7输出3路串行信号分别输入到U8数据端x3、x0、x1，U8输出端即是一种码速率为170.5KB2路时分复用信号，此信号为单极性不归零信号（NRZ）。

图1-3分频器输出信号波形

（4）倒相与抽样
图1-1中NRZ信号脉冲上升沿或下降沿比BS信号下降沿稍有点迟后。在实
验二数字调制单元中，有一种将绝对码变为相对码电路，规定输入绝对码信号上升沿及下降沿与输入位同步信号上升沿对齐，而这两个信号由数字信源提供。倒相与抽样电路就是为了满足这一规定而设计，它们使NRZ-OUT及BS-OUT信号满足码变换电路规定。

表1-14512真值表
CBAINHDISZ00000x000100x101000x201100x310000x410100x511000x611100x7ΦΦΦ100ΦΦΦΦ1高阻
FS信号可用作示波器外同步信号，以便观测2DPSK等信号。
FS信号、NRZ-OUT信号之间相位关系如图1-5所示，图中NRZ-OUT无