简单增量调制课程设计报告Word文档格式.doc
《简单增量调制课程设计报告Word文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《简单增量调制课程设计报告Word文档格式.doc（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1、提供通信实验箱一台；
2、提供直流电源一台；
4、其它相关仪器若干；
3、必要的元器件和导线等；
4、计算机。
说明书格式
1、课程设计封面；
2、任务书；
3、说明书目录；
4、设计总体思路，基本原理和框图；
5、单元电路设计；
6、系统仿真结果；
7、调试原理及步骤；
8、总结与体会；
9、附录；
10、参考文献；
11、整机原理图。
进度安排
十七周星期一上午：
下达设计任务书，介绍课题内容与要求；
十七周星期一下午至星期五：
查找资料，确定总体设计方案；
单
元电路设计，画出整机原理图草图；
十八周星期一至星期二：
用相关软件进行电路仿真，打印出图纸；
十八周星期三至星期五上午：
继续进行电路仿真，书写设计报告；
十八周星期五下午：
答辩。
参考文献
1.樊昌信主编.，《通信原理》，电子工业出版社.。
2、阎石主编《数字电路技术基础》高等教育出版社。
目录
1、增量调制基本原理-------------------------------------------------------6
2、简单增量调制的原理框图和总设计思路----------------------------6
2.1简单增量调制的原理框图---------------------------------------6
2.2简单增量调制的总原理框图------------------------------------8
3、各单元电路设计---------------------------------------------------------9
3.1加法器--------------------------------------------------------------9
3.2反相器--------------------------------------------------------------10
3.3放大单元-----------------------------------------------------------10
3.4限幅电路----------------------------------------------------------11
3.5比较单元-----------------------------------------------------------12
3.6单双变换-----------------------------------------------------------13
3.7积分单元-----------------------------------------------------------13
3.8射随器--------------------------------------------------------------14
4、系统调试------------------------------------------------------------------15
5、系统仿真步骤与参数---------------------------------------------------16
6、系统仿真图与波形------------------------------------------------------16
7、心得体会------------------------------------------------------------------18
8、参考文献------------------------------------------------------------------20
9、电路总图------------------------------------------------------------------21
1、增量调制基本原理
增量调制也称增量脉冲码调制方式（ＤＭ），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“１”码，若差值为负的，就发“０”码，因此数码“１”和“０”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“１”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“０”码就下降一个量价。
当收到连“１”码时，表示信号连续增长；
当收到连“０”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，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
反相器
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0~3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反相器
反相器如下图3.2所示，它主要是为了将负的信号变换为正的信号，然后经过限幅电路送入比较器。
图3.2反相器
由上图易得：
可得：
若,则可得：
易知，等大反相。
3.3放大单元
放大电路如下图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。
图3.3放大电路
对该放大电路进行分析：
据静态分析，R8对Q1放大器的静态工作点有着自动调节（负
反馈）作用，该电路的Q点基本稳定。
由直流通路可得：
≈
式中R为R6与R7并联。
为放大器放大倍数。
上式表明，该放大电路有电流放大作用。
据动态分析，电压增益A、输入电阻R的定义，可得
式中为R8与R9并联。
上式表明共集电极放大电路的电压增益没有电压放大作用。
输出电压与输入电压相位相同。
当时，≈1，及输出电压与出入电压大小接近相等，因此共集电极放大电路又称为射级电压跟随器。
3.4限幅电路
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：
①整形，如削去波形顶部或底部的干扰。
②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。
③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。
限幅电路如下图3.4所示
图3.4限幅电路
上图中，Q1、Q2处于开关状态，当输入为一个高电平时，Q1导通，Q2截止，输出的是高电平；
当输入为一个低电平时，Q1截止，Q2导通，输出的为低电平信号。
3.5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3.5.1双D触发器
图3.5.2D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。
3.6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3.6单双变换电路
3.7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3.7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。
3.8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确保负载稳定。
射随器电路如下图3.8所示
图3.8射随器
根据该电路图易知：
≈
且输出信号与输入信号同相。
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中信号源（器件8）的频率设在3K，器件10中Gaim设为3；
器件0中SelectComparision：
a>
=bTrueOutput：
3；
器件5中设置为GainUnits选中Linear，Gain设为40e-3；
器件1和11中lnitialCondition先为FillLastRegiter，TokenAttribute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图6.4所示
图6.4系统反馈信号波形
7、心得体会
快期末了，在紧张复习的同时，同时又要开始课程设计，其中还参夹俩次考试，不可谓不紧。
但是通讯原理也是很重要的一门学科。
算是重中之中了。
所以不得不花些时间来做好课程设计。
刚收到要弄的课题，简单增量调制，虽然不至于陌生，但是要用具体的电路来实现的话，还是得多查资料看书之类的。
但是我们也不是第一次弄课程设计了，相对于以前更有把握跟经验了。
同时，在第一次集合的时候，老师给出了总体的框图，以及各部分电路。
所以相对来说没那么难了。
但是这个也只是纸上谈兵罢了。
现实跟理想还是有些差别的。
事情也不能那么简单的去以为。
对于简单增量调制的原理，基本上从书上，或者资料上就能找到相应的内容。
但是当具体设计单元电路跟对电路进行实现与仿真的时候，特别是参数的设定的时候，就能感觉到其麻烦，有的时候花的时间多了但是还是错，就会显得不耐烦了。
必须得说，做啥事都还是得耐得点性子，特别是科研之类的，虽然这个只是个小小的仿真，但也怕不耐烦。
最后，我的仿真图还是最终叫人帮忙才搞定的。
看样子做个课程设计还磨练了耐心了。
总的来说，这次课程设计还是比较赶的，前面刚学完，后面加以运用虽然我也挺想运用的好点，但是中间夹了俩次考试。
弄的焦头烂额的。
只怪平时没底气了。
不过通过这次课程设计，我还是学到些东西，不说通信原理知识的掌握及应用，以及对于通讯增量调制这一模块系统的构架与实现。
就光耐心这门，就得我好好学学了，有些东西，还真是急不来的。
也许这次做的课程不够完善，也没达到预料中的那么好，但是毕竟是动手做了，所收获的东西，相信还是可以为以后提供些参考与建议的。
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
8、电路总图
电气与信息工程系课程设计评分表
项目
评价
设计方案的合理性与创造性
硬件制作或软件编程完成情况*
硬件制作测试或软件调试结果*
设计说明书质量
设计图纸质量
答辩汇报的条理性和独特见解
答辩中对所提问题的回答情况
完成任务情况
独立工作能力
组织纪律性（出勤率）
综合评分
指导教师签名：
________________
日期：
________________
注：
①表中标*号项目是硬件制作或软件编程类课题必填内容；
②此表装订在课程设计说明书的最后一页。
课程设计说明书装订顺序：
封面、任务书、目录、正文、评分表、附件（非16K大小的图纸及程序清单）。
27
升级会员 