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: