实验指导书 第3节 HDB3编译码实验.docx

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实验指导书第3节HDB3编译码实验

HDB3编、译码实验

一、实验目的：

1．加深对HDB3编、译码的工作原理的理解。

2．验证HDB3编译码是否符合理论结果。

二、实验内容：

1．观察HDB3编码器中的四连零检测、补V、加B补奇、单／双极性变换以及HDB3码的波形，并验证是否符合编码规则。

2．观察HDB3译码器中的双／单极性变换、Ｖ码检测及扣Ｖ扣Ｂ后的译码波形以及时钟提取电路输出的位同步信号波形。

3．手动加入误码时，观察解码输入和检错显示。

三、实验仪器：

1、两路3A直流稳压电源一台

2、双踪示波器一台

3、数字信源模块一块

4、HDB3编译码模块一块

5、连接线若干

HDB3编码器电路原理框图

HDB3参考电路图

四、实验原理：

本实验使用数字信源模块和ＨＤＢ３编译码模块。

（关于信源模块，在前面的实验一中业已介绍，在此略述。

）本实验用数字信源模块输出的波形输入HDB3编译码模块的编码模块，得出编码后的波形。

将编码后得出的波形再由通过的译码模块，将其译出原数字信源模块输出的波形。

1．ＨＤＢ３编码

1．1ＨＤＢ３编码规则

（1）首先检查信息码元中连‘0’串情况。

当出现４个或４个以上连‘０’串时，则以“码型取代节”“000V”或者“B00V”去代替“0000”。

当相邻‘V’脉冲间‘1’码的个数为奇数时，则用“000V”取代，当相邻‘V’脉冲间‘1’码的个数为偶数时，则用“B00V”取代。

（2）符号‘1’与符号‘B’都用‘＋’、‘－’符号交替表示，这时，我们可以看到：

加‘B’符号的作用就是使相邻Ｖ符号之间有奇数个非０符号（即‘＋’、‘－’符号），保证了相邻的‘V’码的极性交替变化，而且其它码（‘1’码、‘B’码）的极性也是交替变化的，这样就消除了直流成分；否则当有偶数个非０符号时，则不能保证没有直流成分。

而且取代码在整个码流中不符合极性交替原则，可以容易的进行识别。

例如：

代码：

1000010000100001100001．．．．．．

加取代节后：

1000V1000V1000V11B00V1．．．．．．

HDB3码：

+000+-000-+000+-+-000-1．．．．．．

1．2ＨＤＢ３编码的特点

（1）相邻的‘V’码的极性交替变化，而且其它码（‘1’码、‘B’码）的极性也是交替变化的，这样就消除了直流成分。

低频分量也较少，可以通过线路中的变压器等器件。

（2）出现4个或4个以上连‘0’串时，则以“码型取代节”“000V”或者“B00V”去代替“0000”。

这样，码流中就不会出现四连‘0’以上的现象，便于定时再生电路从码流中恢复定时。

AMI码则可能出现长连‘0’，时钟恢复就比较困难。

（3）实验中采用了占空比50％的的HDB3码，这种码型的频谱在时钟频率点有离散的谱线，可以采用直接滤波法滤出时钟分量，经过放大，滤波，整形就可以恢复出时钟信号，经过锁相环路处理，可以得到更稳定的时钟信号；而占空比100％的HDB3码在时钟频率点无离散的谱线，需要经过非线性处理才能提取时钟分量。

图1100％占空比HDB3与50％HDB3波形

1．3　ＨＤＢ３编码器电路

（1）四连０检测电路及补Ｖ电路

主要由Ｕ１（四Ｄ触发器），Ｕ７Ａ、Ｕ７Ｂ（与非门）、Ｕ３Ｃ（非门）组成。

当串行码经Ｕ１进行四位移位后，实现串／并变换。

若出现四个连０时，Ｕ７Ａ输出为“１”，使连０串的第４个０变为“１”，完成补Ｖ功能；若无四连０时，Ｕ７Ａ输出与原码相同，即不补Ｖ。

经四连０检测及补Ｖ电　　路的码流，经Ｕ１中的Ｄ触发器，送给后续电路。

图2四连０检测电路及补Ｖ电路

（2）加Ｂ补奇电路

该电路主要由Ｕ８Ａ、Ｕ８Ｂ及Ｕ１１Ａ组成。

补Ｖ后的码流送入由Ｕ１１Ａ组成的计数器。

　Ｕ８Ａ是相当于由与非门组成的开关，　当无补Ｖ脉冲时，Ｕ８Ａ不对码流产生影响。

当有补Ｖ脉冲时，若Ｕ１１Ａ的计数个数为偶数时，Ｕ８Ａ（与非门）因补Ｖ脉冲与计数器输出脉冲的共同作用，使Ｕ８Ａ输出状态发生翻转，关闭Ｕ８Ｂ，使之输出为“１”，即在原码中的四连０中的第１个“０”处，使“０”变为“１”。

若计数个数为奇数时，Ｕ８Ａ因补Ｖ脉冲与计数脉冲的共同作用，使之不发生翻转而打开了Ｕ８Ｂ，不影响原码流状态。

以上过程可归纳为：

两Ｖ码之间为奇数个“１”时，不加Ｂ。

两Ｖ码之间为偶数个“１”时，加Ｂ。

图3加Ｂ补奇电路及Ｖ码极性形成电路

（3）Ｖ码极性形成电路

该功能电路由Ｕ１Ｄ（Ｄ触发器）与Ｕ８Ｄ（与非门）组成。

其功能是使加入的Ｖ脉冲的极性与连０码前最接近的“１”码的极性相同。

（4）双极性码形成电路

由Ｕ１１Ｂ、Ｕ１４Ａ、Ｕ１４Ｂ、Ｕ１５Ａ、Ｕ１５Ｂ、Ｕ１６组成。

其中Ｕ１１Ｂ为由ＪＫ触发器组成的计数器，并有正、反相输出，且与信码及时钟共同送入与门Ｕ１４Ａ和Ｕ１４Ｂ，变成两路＋Ｂ和－Ｂ单极性信号，去控制Ｕ１６的双四选一模拟开关，使单极性码变为双极性的ＨＤＢ３码。

图4双极性码形成电路及误码插入电路

2、HDB3译码器

2.1译码原理：

根据编码规则，破坏点Ｖ脉冲与前一个脉冲同极性。

因而可从所接收的信码中找到Ｖ码。

然后，根据加取代节的原则Ｖ码和前面的三位代码必然为取代码，在译码时，须全部复原为四连０。

只要找到Ｖ码，不管Ｖ码前是二个“０码”还是三个：

“０码”，一律把整个取代节清零，完成了扣Ｖ扣Ｂ功能，进而得到原二元信码序列。

（1）双／单极性变换电路

由正整流Ｄ１、负整流Ｄ２、及整形电路组成。

正整流电路从ＨＤＢ３码中取出正极性码（＋Ｂ）；负整流电路从ＨＤＢ３码中取出负极性码（－Ｂ）；整形电路使整流后的脉冲变得规整并为ＴＴＬ电平。

（2）Ｖ码检测电路

由＋Ｖ检测电路（Ｕ４Ｄ、Ｕ１２Ａ、Ｕ１７Ｂ）和－Ｖ码检测电路（Ｕ４Ｅ、Ｕ１２Ｂ、Ｕ１７Ｄ）以及相加器（Ｕ５Ａ～Ｄ、Ｕ１７Ｃ）组成。

＋Ｖ码检测电路从＋Ｂ码流中取出＋Ｖ码（Ｔ１２）；－Ｖ码检测电路从－Ｂ码流中取出－Ｖ码（Ｔ１４）相加器把＋Ｖ和－Ｖ码相加后得到Ｖ码（Ｔ１１）

（3）扣Ｖ扣Ｂ电路

该功能电路由Ｕ２的四Ｄ触发器组成的移存器完成。

相加器Ｕ１８Ａ、Ｕ４Ｄ～Ｆ把＋Ｂ码与－Ｂ码合成Ｂ码。

Ｂ码流送入扣Ｖ扣Ｂ电路。

在时钟信号的作用下进行移位。

Ｖ码信号送入Ｕ2（称存器）的清零端。

当出现Ｖ码脉冲时，Ｖ脉冲使四位移存器清零，亦即把移存器中前已进入的三位代码以及Ｖ脉冲本身全部变为０码，达到扣Ｖ扣Ｂ的目的。

（4）误码检测电路和误码计数电路

该电路只能对ＨＤＢ３编码规则错误进行检测。

电路由＋Ｖ误码检测（Ｕ5E、Ｕ13A、Ｕ18B）和－Ｖ误码检测（Ｕ5F、Ｕ13B、Ｕ8C）和相加器（Ｕ18D、Ｕ6A~C）组成。

据编码规则，ＨＤＢ３码流中，相邻两Ｖ码必须极性交替。

＋Ｖ误码检测电路检测＋Ｂ码流中的两相邻Ｖ码间是否对应有一个－Ｖ码（在－Ｂ码流中），若无－Ｖ码，则表示破坏了Ｖ码极性交替规则。

同样道理，－Ｖ误码检测电路检测－Ｂ码流中是否存在Ｖ码极性错误情况。

从两路信号（＋Ｖ和－Ｖ）中检测的错误Ｖ码相加后，送入误码计数器并加以显示。

（误码计数器电路由Ｕ２４和Ｕ２５组成）

（5）时钟（位同步）信号提取电路

电路由Ｕ19、Ｕ20、Ｕ21、U32、U36、U3７等组成，其中含有二阶有源带通滤波器和锁相电路（U36）和延时电路（U3７）。

该电路提取的时钟信号的频率为２５６kＨＺ，并送入Ｕ2（移存器）中。

图5HDB3译码电路

五、基本实验参考实验步骤：

1.熟悉ＨＤＢ３编、译模块的工作原理。

2.调整直流电源输出分别为＋１２Ｖ、－１２Ｖ，接线和前两次实验的电源接线相同。

3.正确接通电源后，将数字信源模块和HDB3编译码模块用数据线将它们连接好后，

将四路码置为：

11000011000010000111000010000000，用示波器观察编码器波形，观察HDB3编译码模块上的补V（T10）、加B（T22）、+B（T5）、-B（T7）和HDB3（T4）波形，码元输入（T1）的波形。

目的：

验证HDB3的编码是否符合理论结果。

4.接一根单线，将P1（ＨＤＢ３码出）接P8（ＨＤＢ３码入），

将四路码置为：

11000011000010000111000010000000，用示波器观察译码器波形，用单线将P1（HDB3码出）接入P8（HDB3码入）。

信源的四路码维持不变，观察P20（+B）、T6（-B）、T12（+V）、T14（-V）、T13（B）、T11（V）以及T17（时钟输出）、P5（译码输出）的波形。

目的：

验证HDB3的译码是否符合理论结果。

5．插入误码时观察误码显示情况。

误码插入键KEY1。

六、实验报告要求：

1．简述HDB3编译码规则及其编码的特点？

2．简述本实验的电路原理？

3．正确接通电源后，将数字信源模块和HDB3编译码模块连接好后，

将四路码置为：

11000011000010000111000010000000

（1）用示波器观察编码器波形，观察HDB3编译码模块上的补V（T10）、加B（T22）、+B（T5）、-B（T7）和HDB3（T4）波形，码元输入（T1）的波形。

观察结果分析：

（2）用示波器观察译码器波形，用单线将P1（HDB3码出）接入P8（HDB3码入）。

信源的四路码维持不变，观察P20（+B）、T6（-B）、T12（+V）、T14（-V）、T13（B）、T11（V）以及T17（时钟输出）、P5（译码输出）的波形。

观察结果分析：

插入误码时观察误码显示情况：