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1、信号发生器系统实验,一、实验目的1、了解时钟信号的产生方法；2、掌握用数字电路产生伪随机序列码的实现方法；3、了解PCM编码的收/发帧同步信号的产生过程；4、了解几种常见的数字基带信号。二、实验内容1、用内时钟信号源产生的信号作为总时钟输入，分别分析各级电路，并测出各测量点波形；2、分析伪随机码发生器的工作原理；3、掌握数字基带各种信号的定义与产生方法，观察各点波形；4、熟悉时分复用信号的产生与帧同步信号集中插入的方法，观察各点波形；5、掌握用函数发生器产生正弦波和三角波的方法，观察并调节8038的输出波形。,三、实验原理,信号发生器分为三个独立的部分：以4.096MHz晶振为中心的时钟信号产
2、生部分 以4.433MHz晶振为中心的数字信号产生部分 以8038函数发生器为中心的模拟信号产生部分1、时钟信号产生部分该部分的作用是产生不同频率的方波、伪随机序列及其他脉冲信号，其原理框图及其电路原理图分别如图1-1、图1-2所示。,（1）时钟信号源：内时钟信号源电路由晶振CRY002(4.096MHz)、电阻R014(1K)和R015(1K)、电容C023(0.01uF)、非门U023:A(74LS04)和U023:B(74LS04)组成。加电后，在U023:A的输出端输出一个较为理想的方波信号，其振荡频率为4.096MHz，经过D触发器U018:B(74LS74)二分频后，输出2.048
3、MHz的方波信号，送到分频电路U019:74LS161的第2脚。,4.096MHz,2.048MHz,分频器,128KHz,分频器,分频器,二分频,3级反馈移位寄存器,时钟,PN码输出,（2）三级基准信号分频电路及PCM编码调制收发帧同步信号产生电路：该电路的输入时钟信号为2.048MHz的方波，即测试点TP002端，三级基准信号分频电路及PCM编码调制同步信号由三级可预置四位二进制计数器（带直接清零）组成，逐次分频变成8KHz窄脉冲。U019、U020、U021(74LS161)的第二引脚为各级时钟输入端，输入时钟分别为2048KHz、128KHz、8KHz。预置数据输入端P3、P2、P1、
4、P0均接地,为低电平,这样每次均从零开始计数,计数到16个脉冲后,其15脚为进位输出端输出一个16分频的128KHz、8KHz窄脉冲信号。每级的Q0、Q1、Q2、Q3输出均为2分频输出波形。由第1级分频电路U019产生的128KHz窄脉冲和由第2级分频电路U020产生的8KHz窄脉冲经处理后输出PCM编译码器中的收、发帧同步信号,同时产生256KHz、64KHz、32KHz、16KHz、2KHz、1KHz方波信号。,（3）伪随机码发生电路：显著特点是(A)随机特性(B)预先可确定性(C)可重复实现。采用带有两个反馈抽头的3级反馈移位寄存器来产生7位伪随机序列。设初始状态为111（Q2Q1Q0=
5、111）,则在时钟的作用下移位一次后，由Q1与Q0模二加后产生新的输入Q2=Q0Q1=11=0，新状态变为Q2Q1Q0=011。移位两次时，由Q1与Q0模二加后产生新的输入Q2=Q0Q1=11=0，则新状态变为Q2Q1Q0=001，依次类推，移位7次后，新状态变为111，即回到初始状态。,保证不出现Q2Q1Q0=000状态,PN码输出,7位长PN码,跳线开关,系统中伪随机码发生器的电原理图中三个触发器U018A、U015A、U025B(74LS74)构成三级移位寄存器，模二加法器由异或门U027A:74LS86构成。为防止全零状态出现，将三级D触发器的Q端分别连到与非门U024:A(74LS1
6、0)的三个输入端，与非门的输出端连到D触发器U025:A(74LS74)的第四端（该端为置“1”端）。这样，一旦出现三级D触发器的输出端为全零状态时，与非门的输出端立即输出低电平，使D触发器的Q端输出置“1”，电路回复正常工作，即电路不可能处于Q2Q1Q0=000的状态，从而保证了状态转移图在7个非“0”状态下循环。该电路的工作时钟有32KHz、2KHz两种方式可供选择，由跳线开关K001进行控制，从而输出不同速率的伪随机码序列。,2、数字信号产生部分本模块产生6种数字基带信号NRZ、RZ、BNRZ、BRZ、BPH、AMI。信号码速率为170.5Kb/s，帧长为24位，其中首位无定义，第2位到
7、第8位是帧同步码（1110010），另外16位为每路8位的两路数据信号，该信号作为集中插入帧同步码时分复用信号，发光二极管亮状态表示1码，暗状态表示0码。,NRZ_单极性非归零码RZ_单极性归零码BNRZ_双极性码BRZ_双极性归零码BPH_AMI_传号交替反转码,（3）3选1：3选1点路原理同8选1电路原理，U004：0160的14和15脚的输出信号分别输入到U008：512的地址端A和B，U005、U006、U007输出的3路串行信号分别输入到U008的数据端X3、X2、X1，通过U008输出码速率为170.5Kb/s的2路时分复用信号，该信号为单极性非归零信号（NRZ）。,（1）分频器：
8、U002：74LS161A进行13分频，输出信号频率为34KHz，74LS161A是一个四位二进制加计数器，预置在3状态。U003：74LS193完成2、4、8、16运算，TP011输出频率为170.5KHz的位同步信号。U004：40160是一个二十进制加减计数器，预置值为7，完成3运算。（2）8选1：采用数据选择器4512，它内含了8路数据传输开关、地址译码器和三态驱动器，U005、U006和U007的地址信号输入端A、B、C并连在一起并分别接74LS193的2、6、7脚，它们的8个数据信号输入端X0X7分别与SW001、SW002、SW003输出的8个并行信号连接。,3、模拟信号产生部分
9、ICL8038是单片集成函数发生器，它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器及三角波变正弦波电路组成。,接通电源开关，按下开关K1、K2使信号源部分工作。1、时钟信号产生部分：用TP006作为示波器外同步信号（测量TP007伪随机码时，采用自同步），进行以下测量：（1）将K001接1、2脚，观察TP002TP007的波形，记录下来；（2）将K001接2、3脚，观察TP007的波形。2、数字信号产生部分：测量帧同步信号TP012，然后用TP012作为示波器的外同步信号，进行以下测量：（1）将SW001、SW002、SW003设置为11100000、11001010、11111000
10、，观察TP011、TP018各处波形；（2）改变3个拨码开关的值,观察TP013-TP018处波形的变化情况。3、模拟信号产生部分（1）用短路器连接J003，调节W002，使TP010输出方波占空比50%，再观察TP008输出的正弦波，反复调节W003、W004，使正弦波不产生明显失真；（2）调节W001，使输出信号频率从小到大变化，记录8038的电位并测量正弦波的频率；（3）改变8038的外接电容，观察输出正弦波的波形。,四、实验步骤,五、各测量点参考波形,TP001：4.433MHz，占空比50%的方波；TP002：2.048MHz，占空比50%的方波；TP003：128KHz脉冲；TP0
11、04：8KHz脉冲TP006：占空比50%的方波，K001接1、2脚，为2KHz；接3、2脚，为32KHz；TP007：伪随机码，7位，码元速率2KHz或32KHz；TP008：频率、失真度可调的正弦波（W001调频率，W002、W003、W004调失真度）；TP011：170.5KHz，占空比50%的方波（作位同步信号）；TP012：7.1KHz，占空比50%的方波（作帧同步信号）；TP013：NRZ，单极性非归零码；TP015：RZ，单极性归零码；TP016：BRZ，双极性归零码；TP017：BNRZ，双极性非归零码；TP018：AMI，传号交替反转码。,B,双极性归零码,双极性非归零码,单极性归零码,单极性非归零码,实实验报告要求1、分析实验电路的工作原理，叙述其工作过程；2、实验测试数据，画出各测量点的波形图。验思考题1、能否用其他形式电路产生时钟；2、时钟分频电路能否用其他形式；3、试用其它方法产生正弦波测试信号。,
