《通信原理》课程教学资源（实验指导）数字示波器使用和信号源测试实验

可选实验数字示波器使用和信号源测试数字示波器使用练习一一>熟练使用示波器DS1052E，见单独文档！各种模拟信号源实验实验内容1．测试各种模拟信号的波形。2．测量信号音信号，了解模拟信号音在电路中的作用。一、实验目的：1.熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。2.观察分析各种模拟信号波形的特点。二、电路工作原理模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号，包括：同步正弦波信号、非同步正弦波信号、话音信号、音乐信号等。它是为完成信源编码和模拟调制服务的。（一）同步信号源（同步正弦波发生器）1.功用同步信号源用来产生与编码数字信号同步的2KHz正弦波信号，作为调幅、调频、抽样定理、增量调制编码、PCM编码实验的输入音频信号。在没有数字存购示波器的条件下用它作为PCM编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。2.电路原理图1-1为同步正弦信号发生器的电路图。它由2KHz方波信号产生器（由CPLD数字分频产生，图中省略了）、高通滤波器、低通滤波器和输出电路四部分组成。2KHz方波信号由CPLD可编程器件U101内的逻辑电路通过编程产生。TP106为其测量点。U107C及周边的阻容网络组成一个截止频率为的二阶高通滤波器，用以滤除各次谐波。U107D及周边的阻容网络组成一个截止频率为的二阶低通滤波器，用以滤除基波以下的杂波。两者组合成一个2KHz正弦波的带通滤波器只输出一个2KHz正弦波，TP107为其测量点。输出电路由BG102和周边阻容元件组成射极跟随器，起阻抗匹配、隔离与提高驱动能力的作用。W104用来改变高通滤波器反馈量的大小，使其工作在稳定的状态，W105用来改变输出正弦波的幅度。（二）非同步信号源（非同步正弦波发生器）1.功用非同步信号源是一个简易正弦波信号发生器，它可产生频率为0.3~10KHz（使用范围0.33.4KHz）的正弦波信号，输出幅度为0~2V。可利用它定性地观察通信话路的频率特性A

可选实验 数字示波器使用和信号源测试 A 数字示波器使用 练习——>熟练使用示波器 DS1052E，见单独文档！ 各种模拟信号源实验 实 验 内 容 1．测试各种模拟信号的波形。 2．测量信号音信号，了解模拟信号音在电路中的作用。 一、实验目的： 1． 熟悉各种模拟信号的产生方法及其用途。 2．观察分析各种模拟信号波形的特点。 二、电路工作原理 模拟信号源电路用来产生实验所需的各种音频信号，包括：同步正弦波信号、非同步正 弦波信号、话音信号、音乐信号等。它是为完成信源编码和模拟调制服务的。 （一）同步信号源（同步正弦波发生器） 1．功用 同步信号源用来产生与编码数字信号同步的 2KHz 正弦波信号，作为调幅、调频、抽样 定理、增量调制编码、PCM 编码实验的输入音频信号。在没有数字存贮示波器的条件下， 用它作为 PCM 编码实验的输入信号，可在普通示波器上观察到稳定的编码数字信号波形。 2． 电路原理 图 1-1 为同步正弦信号发生器的电路图。它由 2KHz 方波信号产生器（由 CPLD 数字分 频产生，图中省略了）、高通滤波器、低通滤波器和输出电路四部分组成。 2KHz 方波信号由 CPLD 可编程器件 U101 内的逻辑电路通过编程产生。TP106 为其测 量点。U107C 及周边的阻容网络组成一个截止频率为ωL的二阶高通滤波器，用以滤除各次 谐波。U107D 及周边的阻容网络组成一个截止频率为ωH的二阶低通滤波器，用以滤除基波 以下的杂波。两者组合成一个 2KHz 正弦波的带通滤波器只输出一个 2KHz 正弦波，TP107 为其测量点。输出电路由 BG102 和周边阻容元件组成射极跟随器，起阻抗匹配、隔离与提 高驱动能力的作用。 W104 用来改变高通滤波器反馈量的大小，使其工作在稳定的状态，W105 用来改变输 出正弦波的幅度。 （二）非同步信号源（非同步正弦波发生器） 1．功用 非同步信号源是一个简易正弦波信号发生器，它可产生频率为 0.3~10KHz（使用范围 0.3～3.4KHz）的正弦波信号，输出幅度为 0~2V。可利用它定性地观察通信话路的频率特性

可选实验数字示波器使用和信号源测试同时用作调幅（AM)、调频（FM）、抽样定理（PAM）、增量调制（CVSD）、脉冲编码调制（PCM）实验的音频信号源。2.电路原理非同步信号源的电路图如图1-2所示。它由一个正弦波振荡器和一级输出电路组成。正弦波振荡器由U107A、U107B和R、C元件组成。R103、C101为反馈元件。调节W101、W102可改变其振荡频率在0.3~3.4KHz间变化。调整W103可使输出（TP108处测）在0~2V间变化。输出电路由BG101及RC元件组成，它是一级射极跟随器，起隔离、阻抗匹配和提高驱动能力的作用。108a百OEUFOF901COPFORIRILimxkRK川4图1-1同步正弦信号发生器电路图（三）话筒输入电路（麦克风电路）1.功用：话筒电路用来给驻极体话筒提供直流工作电压。2.原理：话筒电路如图1-3所示，Vcc经分压器向话筒提供约2.5V工作电压，讲话时话筒与R101上的电压发生变化，其电压变化分量即为话音信号，经E101耦合输出，送往模拟信号输入选择电子开关。（四）音乐信号产生电路1.功用音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道（这里主要验证信源编码信道）的开通情况及通话质量。2.工作原理音乐信号产生电路见图1-4。音乐信号由U109音乐片厚膜集成电路产生。该片的1脚为电源端，2脚为控制端，3脚为输出端，4脚为公共地端。Vcc经R117、D101向U109的1脚提供3.3V电源电压，当2脚通过K105输入控制电压+3.3V时，音乐片即有音乐信号从第3脚输出，经E105送往模拟信号输入选择电子开关。（五）外加模拟信号输入电路在一些特殊情况下，简易正弦波信号发生器不能满足实验要求，就要用外加信号源提供所需信号。例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率与电平、输出阻抗都很稳定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。外加B

可选实验 数字示波器使用和信号源测试 B 同时用作调幅（AM）、调频（FM）、抽样定理（PAM）、增量调制（CVSD）、脉冲编码调制 （PCM）实验的音频信号源。 2． 电路原理 非同步信号源的电路图如图 1-2 所示。它由一个正弦波振荡器和一级输出电路组成。正 弦波振荡器由 U107A、U107B 和 R、C 元件组成。R103、C101 为反馈元件。调节 W101、 W102 可改变其振荡频率在 0.3~3.4KHz 间变化。调整 W103 可使输出（TP108 处测）在 0~2V 间变化。输出电路由 BG101 及 RC 元件组成，它是一级射极跟随器，起隔离、阻抗匹配和 提高驱动能力的作用。 图 1-1 同步正弦信号发生器电路图 （三）话筒输入电路（麦克风电路） 1．功用： 话筒电路用来给驻极体话筒提供直流工作电压。 2． 原理： 话筒电路如图 1-3 所示，VCC经分压器向话筒提供约 2.5V 工作电压，讲话时话筒与 R101 上的电压发生变化，其电压变化分量即为话音信号，经 E101 耦合输出，送往模拟信号输入 选择电子开关。 （四）音乐信号产生电路 1．功用 音乐信号产生电路用来产生音乐信号送往音频终端电路，以检查话音信道（这里主要验 证信源编码信道）的开通情况及通话质量。 2． 工作原理 音乐信号产生电路见图 1-4。音乐信号由 U109 音乐片厚膜集成电路产生。该片的 1 脚 为电源端，2 脚为控制端，3 脚为输出端，4 脚为公共地端。VCC经 R117、D101 向 U109 的 1 脚提供 3.3V 电源电压，当 2 脚通过 K105 输入控制电压+3.3V 时，音乐片即有音乐信号从 第 3 脚输出，经 E105 送往模拟信号输入选择电子开关。 （五）外加模拟信号输入电路 在一些特殊情况下，简易正弦波信号发生器不能满足实验要求，就要用外加信号源提供 所需信号。例如要定量地测试通信话路的频率特性时需要使用频率与电平、输出阻抗都很稳 定的频率范围很宽的音频测试信号，这就需要外接音频信号产生器或函数信号发生器。外加 GND GND SIN XF2 GND +12V R114 100K R115 47K R116 1K BG102 9013 W105 100K C106 6800P 10 9 8 U107C TL084 12 13 14 U107D TL084 W104 10K 1 TP107 1 TP100 1 TP106 E103 10uF E104 10uF R113 27K R108 47K R112 47K R107 10K R109 27K R111 10K R110 10K C107 6800P C105 0.068u C104 0.068u C1103 103

可选实验数字示波器使用和信号源测试模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。（六）模拟电话输入电路：图1-5是用PBL38710/1电话集成电路组成的电话输入电路，J103是手柄的送话器接口。讲话时话音信号从TIPX与RINGX引脚输入，经UI12内部话音信号传输处理后从VTX与RSN引脚输出。输出信号分两路：一路经K103的1一2送往PCM编码器：另一路经K104的1一2送往话路终端接收滤波电路的J105，选择后从音信号输出电路的喇叭输出话音。+12VRIDSU107BTL.084+RIOKUIOATL084BGIO1W102CIO9013ICOK0.0lW103Cil100KNSINERISC102o0h0GND图1-2非同步正弦波信号发生器电路图RIO21OK送模拟信号MIC输入选择开￥RIOI图1-3话筒电路图C

可选实验 数字示波器使用和信号源测试 C 模拟信号输入电路为它们提供了连接到实验的接口电路。 (六) 模拟电话输入电路： 图 1-5 是用 PBL38710/1 电话集成电路组成的电话输入电路，J103 是手柄的送话器接 口。讲话时话音信号从 TIPX 与 RINGX 引脚输入，经 U112 内部话音信号传输处理后从 VTX 与 RSN 引脚输出。输出信号分两路：一路经 K103 的 1－2 送往 PCM 编码器；另一路经 K104 的 1－2 送往话路终端接收滤波电路的 J105，选择后从音信号输出电路的喇叭输出话音。 图 1-2 非同步正弦波信号发生器电路图 图 1-3 话筒电路图 +12V -12V NSIN GND +12V R104 100K R105 47K R106 1K BG101 9013 E102 10uF 1 TP108 5 6 7 U107B TL084 3 2 1 4 11 U107A TL084 C103 0.01u C102 0.01u C101 0.01u W103 100K W102 100K W101 100K R103 36K VCC MIC S101 VCC R102 10K R101 10K E101 10uF 送模拟信号 输入选择开 关

可选实验数字示波器使用和信号源测试U1091234K1053PIN+3.3VRU70+3.3Va3VCCR135E105送模拟信号1000MUSIC输入选择开D1011OuF3.3V关图 1-4音乐信号产生电路图a0RT口KRISS1SRM星豆R5728RI280VDKRON0.3RMNGB15016K238服PTPPCMAOUTINNGXC29.3RMAOUZ#口口时日用蛋鱼条路口X-12KDICSCRRO1EAo图1-5电话输入电原理图三、 实验内容1：用示波器在相应测试点上测量各点波形：同步信号源、非同步信号源、音乐电路、电话输入电路、话音输入电路、外加模拟信号输入电路。2.熟悉上述各种信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。四、实验步骤1.打开电源开关：K01、K02，用示波器测量TP106、TP107、TP108、TP113、TP114各点波形。2.打开电源开关：K01、K02、K500，短接K5012-3，再选择短接J104的相应跳线，测量TP112、TP109、TP110、TP111的波形，了解信号流程（具体原理在实验三），D

可选实验 数字示波器使用和信号源测试 D 图 1-4 音乐信号产生电路图 图 1-5 电话输入电原理图 三、实验内容 1．用示波器在相应测试点上测量各点波形：同步信号源、非同步信号源、音乐电路、 电话输入电路、话音输入电路、外加模拟信号输入电路。 2．熟悉上述各种信号的产生方法、来源及去处，了解信号流程。 四、实验步骤 1．打开电源开关：K01、K02，用示波器测量 TP106、TP107、TP108、TP113、TP114 各点波形。 2．打开电源开关：K01、K02、K500，短接 K501 2-3，再选择短接 J104 的相应跳线， 测量 TP112、TP109、TP110、TP111 的波形，了解信号流程（具体原理在实验三）， VCC D101 3.3V R117 100 E105 10uF 1 2 3 4 U109 MUSIC +3.3V R135 100 2 3 K105 3PIN 1 +3.3V 送模拟信号 输入选择开 关 K104 3PIN K103 3PIN 3 2 1 3 2 1 1 2 J103 X1 1 TP114 1 TP113 BGND 1 VBAT2 2 VBAT 3 VCC 4 HB 5 NC 6 VR 7 RSG 8 E1 9 VBAT 10 DET 11 C2 12 C1 13 RDC 14 AGND 15 RSN 16 VBAT 17 VEE 18 VTX 19 HPT 20 HPR 21 RD 22 RDR 23 VBAT 24 NC 25 TIPX 26 RINGX 27 NC 28 U112 PBL38710 VCC GND -5V R127 39K R128 6.8K -5V C128 2200P C129 2200P T1 R1 C114 0.01u R157 20K R155 430K R158 220K R159 16K R156 62K R154 62K C131 1uF C115 0.1u S-PCM PCM-IN2 PCM-AOUT1 PCM-AOUT2 D103 1N4148 -12V -12V C130 0.47uF GND VCC VCC GND GND D102 LED BG103 9013 R131 620 R130 47K VCC

可选实验数字示波器使用和信号源测试注意：测量音乐信号时用K105接通+3.3V，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出。3.模拟电话实验：K103的1-2，K104的2-3，J104的PCMIN，J105的PCMOUT，J106的模拟电话，K102的1-2，J103处接电话机，对着话筒说话，适当调节W106，可从音频输出电路的喇叭中听到自己的声音。测量电话信号音时，需配一只电话机，测量麦克风信号音时，需配一麦克风耳机。五、各测量点波形1：信号源波形测试实验：TP106：由CPLD（EPM7128）分频产生的2KHz方波信号，编程实现，可二次开发。TP107：与工作时钟同步输出的2KHz正弦波信号。电位器W104：是调节输出方波在高通滤波器反馈后的大小。W105是调节同步正弦波输出幅度。TP108：0.3~3.4KHz的非同步正弦信号。电位器W101：调节电路振荡W102：调节振荡产生的正弦波信号的频率W103：调节输出正弦波信号的幅度2：下面两个实验在实验三中有详细操作过程，可归纳到后面实验中一起做。音乐电路实验：（做实验时，J106选择“音乐输入”，同时必须选通PCM编解码电路，因为音乐信号经过了编解码的过程）TP109：话路终端接收模拟信号输入。TP110：音频功放输入信号。TP111：音频输出信号。TP112：话路终端发送模拟信号输出。电话电路实验（做实验时，J106选择“模拟电话”，同时选择接通PCM的编解码电路）TP113：电话电路送往PCM编码器的话音信号。TP114：电话电路送往话音终端接收滤波电路的话音信号。E

可选实验 数字示波器使用和信号源测试 E 注意：测量音乐信号时用 K105 接通+3.3V，令音乐片加上控制信号，产生音乐信号输出。 3． 模拟电话实验：K103 的 1-2，K104 的 2-3，J104 的 PCM IN，J105 的 PCM OUT， J106 的模拟电话，K102 的 1-2，J103 处接电话机，对着话筒说话，适当调节 W106，可从音 频输出电路的喇叭中听到自己的声音。 测量电话信号音时，需配一只电话机，测量麦克风信号音时，需配一麦克风耳机。 五、各测量点波形 1：信号源波形测试实验： TP106：由 CPLD（EPM7128）分频产生的 2KHz 方波信号，编程实现，可二次开发。 TP107：与工作时钟同步输出的 2KHz 正弦波信号。 电位器 W104：是调节输出方波在高通滤波器反馈后的大小。 W105 是调节同步正弦波输出幅度。 TP108：0.3~3.4KHz 的非同步正弦信号。 电位器 W101：调节电路振荡 W102：调节振荡产生的正弦波信号的频率 W103：调节输出正弦波信号的幅度 2：下面两个实验在实验三中有详细操作过程，可归纳到后面实验中一起做。 音乐电路实验：（做实验时，J106 选择“音乐输入”，同时必须选通 PCM 编解码电路，因为 音乐信号经过了编解码的过程） TP109：话路终端接收模拟信号输入。 TP110：音频功放输入信号。 TP111：音频输出信号。 TP112：话路终端发送模拟信号输出。 电话电路实验（做实验时，J106 选择“模拟电话”，同时选择接通 PCM 的编解码电路） TP113：电话电路送往 PCM 编码器的话音信号。 TP114：电话电路送往话音终端接收滤波电路的话音信号