簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)七時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng).doc是一份面向通信工程、電子信息類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)的doc格式學(xué)習(xí)資料重點(diǎn)講解時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的組成與分接原理。資源包共1個(gè)doc文件壓縮后僅62KB內(nèi)容集中適合課程設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。目前已有796人學(xué)習(xí)。文檔圍繞數(shù)字信源、數(shù)字終端、位同步與幀同步四個(gè)模塊展開(kāi)詳細(xì)說(shuō)明了數(shù)字終端模塊的輸入輸出點(diǎn)與測(cè)試點(diǎn)并對(duì)位同步信號(hào)抖動(dòng)、幀同步信號(hào)錯(cuò)位如何影響多路數(shù)字信號(hào)傳輸做了系統(tǒng)梳理。讀者可借此掌握時(shí)分復(fù)用基帶系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、位同步與幀同步的相位關(guān)系以及串/并變換、并/串變換的實(shí)現(xiàn)邏輯為完成實(shí)驗(yàn)接線、波形觀察與排障提供直接指導(dǎo)。1. 時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)為什么位同步抖動(dòng)不誤碼幀同步一錯(cuò)就全亂時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)這個(gè)實(shí)驗(yàn)是通信原理課程里最容易讓學(xué)生盯著示波器發(fā)懵的一個(gè)信源、位同步、幀同步三個(gè)模塊明明都亮著數(shù)字終端的十六個(gè)發(fā)光二極管卻不按預(yù)期亮滅。本文要拆的這份實(shí)驗(yàn)七指導(dǎo)文檔把數(shù)字信源、數(shù)字終端、位同步、幀同步四個(gè)模塊連成一套兩路時(shí)分復(fù)用基帶系統(tǒng)核心目標(biāo)是讓你親眼看到位同步抖動(dòng)和幀同步錯(cuò)位分別如何影響數(shù)據(jù)分接。適合三類(lèi)人正在做課程設(shè)計(jì)的通信專(zhuān)業(yè)學(xué)生、需要帶實(shí)驗(yàn)的助教、以及想從模塊級(jí)理解分接原理的從業(yè)者。讀之前先記住一個(gè)反直覺(jué)結(jié)論位同步抖動(dòng)在一定范圍內(nèi)不誤碼而幀同步只要錯(cuò)位數(shù)據(jù)立刻亂給你看。2. 數(shù)字終端模塊的分接邏輯從時(shí)分復(fù)用信號(hào)到兩路并行數(shù)據(jù)2.1 數(shù)字終端在整個(gè)系統(tǒng)里的位置四個(gè)關(guān)鍵測(cè)試點(diǎn)把信號(hào)流向理清實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)里數(shù)字終端是收端核心它的輸入是時(shí)分復(fù)用基帶信號(hào)輸出是兩路串行數(shù)據(jù)、兩個(gè)八位并行數(shù)據(jù)以及對(duì)應(yīng)的位同步、幀同步信號(hào)。整個(gè)閉環(huán)是這樣走的數(shù)字信源產(chǎn)生 NRZ 碼和幀同步碼位同步模塊從信號(hào)中提取出位定時(shí)幀同步模塊從信號(hào)中識(shí)別出幀頭數(shù)字終端同時(shí)拿到這三樣?xùn)|西后才能把混在一起的兩路數(shù)據(jù)拆開(kāi)。數(shù)字終端模塊面板上有十一個(gè)測(cè)試點(diǎn)和輸入輸出點(diǎn)我建議第一次上手時(shí)只盯其中四個(gè)就能把信號(hào)流向摸清楚。S-IN 是時(shí)分復(fù)用基帶信號(hào)輸入SD 是抽樣判決后的時(shí)分復(fù)用信號(hào)BD 是延遲后的位同步信號(hào)FD 是整形后的幀同步信號(hào)。只要用示波器在這四個(gè)點(diǎn)上看一圈就能確認(rèn)前級(jí)模塊送進(jìn)來(lái)的東西對(duì)不對(duì)。從原始文檔的電原理圖可以看出SD 進(jìn)入終端后兵分兩路分別送給兩個(gè)串/并變換器BD 經(jīng)過(guò)延遲和分頻后變成 B1、B2作為兩路的位同步時(shí)鐘FD 經(jīng)過(guò)延遲鏈后產(chǎn)生 F1、F2作為兩路的幀同步控制信號(hào)。D1、D2 是分接后的兩路串行數(shù)據(jù)B1、B2 是兩路的位同步信號(hào)F1、F2 是兩路的幀同步信號(hào)。注意測(cè)試點(diǎn)命名規(guī)律D、B、F 分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)、位同步、幀同步數(shù)字下標(biāo)對(duì)應(yīng)第一路還是第二路。為了快速對(duì)照我把終端模塊的測(cè)試點(diǎn)整理成一份速查表。測(cè)試點(diǎn)信號(hào)含義與前后級(jí)的關(guān)系S-IN時(shí)分復(fù)用基帶信號(hào)輸入點(diǎn)接數(shù)字信源的 NRZ-OUTSD抽樣判決后的時(shí)分復(fù)用信號(hào)終端內(nèi)部識(shí)別后的數(shù)據(jù)流BD延遲后的位同步信號(hào)測(cè)試點(diǎn)由 BS-IN 經(jīng)延遲單元得到FD整形后的幀同步信號(hào)測(cè)試點(diǎn)由 FS-IN 經(jīng)整形、抽樣得到D1 / D2分接后的兩路串行數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)信源的兩路數(shù)據(jù)B1 / B2兩路的位同步信號(hào)BD 經(jīng) ÷3 分頻得到頻率為信源的 1/3F1 / F2兩路的幀同步信號(hào)由 FD 延遲 8、16 個(gè)碼元周期得到2.2 五個(gè)調(diào)整單元到底在調(diào)什么延遲鏈和相位關(guān)系數(shù)字終端模塊里有五個(gè)看起來(lái)不起眼的單元延遲 1、延遲 2、整形、延遲 3、÷3。很多同學(xué)不知道它們是干嘛的直接跳過(guò)結(jié)果分接出來(lái)的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是亂的。這五個(gè)單元解決的是同一個(gè)問(wèn)題讓 SD、BD、FD 三者之間的相位關(guān)系在送入串/并變換器和并/串變換器時(shí)保持正確。先說(shuō)為什么需要整形。幀同步模塊送過(guò)來(lái)的幀同步信號(hào) FS 脈沖寬度大于兩個(gè)碼元周期上升沿超前于第一路數(shù)據(jù)起始時(shí)刻約半個(gè)碼元根本不能直接作為分接控制信號(hào)。終端的做法是先讓 FS 進(jìn)入單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 U644528做上升沿觸發(fā)把寬脈沖整成脈寬略小于一個(gè)碼元的窄脈沖再用位同步信號(hào) BD 對(duì)這個(gè)窄脈沖抽樣得到干凈的 FD。這一步很關(guān)鍵抽樣的沿必須落在窄脈沖的高電平區(qū)間內(nèi)否則 FD 會(huì)時(shí)有時(shí)無(wú)。延遲 1 和延遲 2 負(fù)責(zé)調(diào)整 BD 的相位使 BD 的上升沿與 FD 的抽樣位置錯(cuò)開(kāi)延遲 3 用三級(jí)移位寄存器 40174 把 FD 依次延遲 7、8、15、16 個(gè)碼元周期得到 FD-7、FD-8、FD-15、FD-16。其中 FD-8 就是第一路的幀同步信號(hào) F1FD-16 就是第二路的幀同步信號(hào) F2。為什么是 7 和 15因?yàn)榈谝宦窋?shù)據(jù)在復(fù)用幀里占前 8 個(gè) bit收到第 7 個(gè) bit 后準(zhǔn)備鎖存延遲 8 個(gè)碼元?jiǎng)偤檬鞘胀暌徽止?jié)的時(shí)刻第二路同理從幀頭起延遲 15、16 個(gè)碼元正好覆蓋第二路字節(jié)的結(jié)束位置。把各單元對(duì)應(yīng)的芯片列成一張表調(diào)試時(shí)會(huì)方便很多。以下是文檔里給出的元器件對(duì)應(yīng)關(guān)系我按功能重新整理了。單元芯片功能延遲 1U63 單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 4528對(duì)位同步信號(hào)做延遲調(diào)整延遲 2U62A D 觸發(fā)器 4013二次調(diào)整位同步相位整形U64A 單穩(wěn)態(tài) 4528、U62B D 觸發(fā)器 4013幀同步脈沖整形加抽樣延遲 3U67、U68、U69 移位寄存器 40174產(chǎn)生 FD-7、FD-15、FD-8、FD-16÷3U72 二進(jìn)制寄存器 4017位同步三分頻產(chǎn)生 B1、B2串/并變換U65、U70 移位寄存器 4094串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)八位并行并/串變換U66、U71 移位寄存器 4014或 4021并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)回串行顯示三極管 9013、發(fā)光二極管并行數(shù)據(jù)指示2.3 串/并變換和并/串變換的分工分接的核心動(dòng)作是把時(shí)分復(fù)用串行碼流里的 bit按照幀結(jié)構(gòu)分別裝進(jìn)第一路和第二路的寄存器里。U65、U70 用的是 4094這是一片八級(jí)移位存儲(chǔ)寄存器串行數(shù)據(jù)從 SD 進(jìn)入在 B1 的每個(gè)上升沿移一位移滿 8 位后在 F1 的控制下并行輸出。U66、U71 用的 4014或 4021是八級(jí)靜態(tài)移位寄存器方向相反把并行數(shù)據(jù)裝載進(jìn)去再在 B1 的移位時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下逐位輸出恢復(fù)成串行信號(hào) D1、D2。這里有個(gè)值得強(qiáng)調(diào)的數(shù)據(jù)關(guān)系B1、B2 的頻率是位同步信號(hào) BS 頻率的 1/3。因?yàn)橄到y(tǒng)是兩路時(shí)分復(fù)用一幀里第一路和第二路各占 8 個(gè) bit總共 24 bit 中每一路只占 8 bit所以分接后每路串行數(shù)據(jù)的碼速率是信源輸出碼速率的 1/3。如果示波器上測(cè)量 D1 的碼元寬度和信源 NRZ 的碼元寬度前者正好是后者的 3 倍。從波形關(guān)系上看F1 的上升沿必須對(duì)準(zhǔn)第一路數(shù)據(jù)的起始位置4094 才能在第 8 個(gè)位同步脈沖后鎖存正確的字節(jié)F2 同理。終端模塊里的 16 個(gè)發(fā)光二極管——左邊 8 個(gè)顯示第一路數(shù)據(jù)右邊 8 個(gè)顯示第二路數(shù)據(jù)——就是用來(lái)直觀驗(yàn)證并行輸出是否與信源設(shè)置一致。二極管亮代表 1滅代表 0。只要信源那邊 K1 開(kāi)關(guān)撥的是什么碼型終端這邊對(duì)應(yīng)的燈就該按同樣的碼型亮這一步對(duì)不上說(shuō)明相位關(guān)系還沒(méi)調(diào)對(duì)。3. 把四個(gè)模塊連成系統(tǒng)連線、調(diào)節(jié)與示波器觀察步驟3.1 四根信號(hào)線的連接關(guān)系實(shí)線與虛線的區(qū)別實(shí)驗(yàn)箱面板上數(shù)字信源、位同步、幀同步、數(shù)字終端四個(gè)模塊之間的部分連接已經(jīng)由 PCB 內(nèi)部布好需要手工連的只有四根信號(hào)線。按文檔圖 7-6 的標(biāo)注實(shí)線表示板上已連接虛線表示需要實(shí)驗(yàn)者自己動(dòng)手。第一次接線的人容易犯一個(gè)錯(cuò)只盯著模塊名字連不看信號(hào)名。正確的是把數(shù)字信源的 NRZ-OUT 接到數(shù)字終端的 S-IN把位同步單元的 BS-OUT 接到終端和幀同步單元的 BS-IN把幀同步單元的 FS-OUT 接到終端的 FS-IN。接完線先不要急著通電用萬(wàn)用表電阻檔確認(rèn)一下 S-IN 對(duì)地沒(méi)有短路電源插頭沒(méi)有插反。實(shí)驗(yàn)箱里的 TTL 電平系統(tǒng)最怕電源接反。通電之后先用示波器 CH1 看數(shù)字信源的 NRZ-OUT確認(rèn)有穩(wěn)定的方波輸出。正常的話信源模塊會(huì)用 K1 開(kāi)關(guān)設(shè)定的碼型循環(huán)輸出一幀數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)里包含第一路數(shù)據(jù)、第二路數(shù)據(jù)和幀同步碼。再?gòu)?qiáng)調(diào)一下這個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成它把發(fā)濾波器、收濾波器、碼型變換和反變換全部省略信道按理想信道處理。也就是說(shuō)這里不研究碼間串?dāng)_只研究位同步和幀同步對(duì)數(shù)字分接的影響。所以四根線里只要有一根松動(dòng)或者插錯(cuò)整個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象都會(huì)變得不可解釋排查時(shí)優(yōu)先查信號(hào)線。3.2 位同步調(diào)節(jié)把 BS-OUT 對(duì)準(zhǔn) NRZ 碼元中間位同步模塊的作用是從輸入信號(hào)中提取出與信源碼元同步的時(shí)鐘信號(hào)。實(shí)驗(yàn)里用示波器 CH2 觀察位同步單元的 BS-OUT然后調(diào)節(jié)位同步單元上的可變電容目標(biāo)是讓 BS-OUT 的上升沿對(duì)準(zhǔn)信源 NRZ 信號(hào)的碼元中間位置并且相位抖動(dòng)最小。操作路徑是這樣的CH1 接 NRZ-OUTCH2 接 BS-OUT兩個(gè)通道都設(shè)為直流耦合觸發(fā)電平放在 NRZ 波形幅度的 1/2 處。正常鎖定時(shí)CH2 顯示的方波頻率應(yīng)該和 NRZ 的碼速率一致。如果 BS-OUT 與 NRZ 之間相對(duì)漂移說(shuō)明位同步環(huán)還沒(méi)鎖定。調(diào)節(jié)可變電容的本質(zhì)是微調(diào)壓控振蕩器的中心頻率讓環(huán)路能穩(wěn)定捕獲并跟蹤輸入信號(hào)。判斷“對(duì)準(zhǔn)中間位置”的方法NRZ 碼元是一個(gè)矩形波碼元中心就是高電平或低電平的中間時(shí)刻位同步的上升沿應(yīng)該正好落在這里。因?yàn)榻邮斩撕罄m(xù)的抽樣判決就是以這個(gè)上升沿為基準(zhǔn)取碼元中心電平做判定。上升沿偏左或偏右都會(huì)壓縮判決裕量后面第 7 步調(diào)節(jié)抖動(dòng)時(shí)就容易提前翻車(chē)。在數(shù)字終端這邊BD 是 BS-IN 經(jīng)過(guò)延遲 1、延遲 2 之后的位同步信號(hào)。用示波器同時(shí)看 BD 和 FD能看到 FD 的窄脈沖出現(xiàn)在 BD 上升沿附近說(shuō)明抽樣位置正確。觀察時(shí)我一般把時(shí)基調(diào)到每格 0.5 或 1 個(gè)碼元寬度這樣能清楚看到上升沿和碼元中心的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3.3 幀同步檢查K1 置 1110010看 FS 與 NRZ 的相位把數(shù)字信源單元的 K1 撥碼開(kāi)關(guān)置于 1110010這一步的目的是讓信源產(chǎn)生一個(gè)包含特征幀同步碼的確定幀結(jié)構(gòu)。然后用示波器 CH2 觀察幀同步單元的 FS 信號(hào)對(duì)比它和信源 NRZ 信號(hào)的相位關(guān)系判斷幀同步單元是否從輸入信號(hào)中正確識(shí)別出了幀頭。幀同步模塊正常工作時(shí)FS 脈沖的上升沿應(yīng)該穩(wěn)定地落在每一幀的起始位置附近。文檔里明確指出FS 脈沖的上升沿略遲后于位同步信號(hào)的上升沿而位同步信號(hào)上升沿位于輸入信號(hào)的碼元中間所以 FS 上升沿超前第一路數(shù)據(jù)起始時(shí)刻約半個(gè)碼元。這不是故障而是幀同步器原理決定的固有相位關(guān)系。后面數(shù)字終端里的整形單元會(huì)處理這個(gè)問(wèn)題不需要在幀同步模塊上做額外調(diào)節(jié)。3.4 分接驗(yàn)證LED 亮滅和 D1、D2 波形位同步和幀同步都確認(rèn)正常后數(shù)字終端的 16 個(gè)發(fā)光二極管應(yīng)該按信源的設(shè)定數(shù)據(jù)顯示。左邊 8 個(gè)燈是第一路右邊 8 個(gè)燈是第二路燈亮為 1燈滅為 0。終端的顯示單元直接用并行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)三極管 9013再點(diǎn)亮發(fā)光二極管所以如果電平極性沒(méi)接反燈的狀態(tài)和信源 K1 設(shè)置應(yīng)該完全一致。示波器觀察點(diǎn)放在 D1 和 D2 上。D1 對(duì)應(yīng)位同步 B1D2 對(duì)應(yīng)位同步 B2用 CH1 看 D1、CH2 看 B1能看到 D1 的每一位都在 B1 的上升沿附近翻轉(zhuǎn)。D1、D2 是周期性重復(fù)的八位串行數(shù)據(jù)波形應(yīng)該是穩(wěn)定的、每幀重復(fù)一次。相比 NRZ-OUT 的高速碼流D1、D2 的碼元更寬、速率更低頻率正好是信源碼速率的 1/3這一點(diǎn)可以直接用示波器的頻率測(cè)量功能驗(yàn)證。4. 位同步抖動(dòng)與幀同步錯(cuò)位兩類(lèi)典型故障的實(shí)驗(yàn)復(fù)現(xiàn)4.1 為什么位同步抖動(dòng)在一定范圍內(nèi)不誤碼采樣點(diǎn)容限分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第一個(gè)思考題問(wèn)的就是為什么位同步信號(hào)在一定范圍內(nèi)抖動(dòng)時(shí)并不發(fā)生誤碼這個(gè)范圍大概有多大。這需要從抽樣判決的機(jī)制說(shuō)起。理想情況下位同步的上升沿對(duì)準(zhǔn)碼元中心判決點(diǎn)在碼元正中間此時(shí)距離碼元邊界最遠(yuǎn)抗噪聲和抗定時(shí)誤差的裕量最大。但只要抖動(dòng)不超過(guò)判決容限抽樣結(jié)果就不會(huì)錯(cuò)。假設(shè)碼元寬度為 T判決點(diǎn)在碼元中心位同步上升沿偏離中心的最大允許范圍是 ±T/2超過(guò)這個(gè)范圍抽樣點(diǎn)就會(huì)落入相鄰碼元的區(qū)域。實(shí)際系統(tǒng)還要考慮到電平判決的閾值以及 D 觸發(fā)器建立時(shí)間、保持時(shí)間帶來(lái)的額外限制所以測(cè)量得到的容限會(huì)略小于 ±T/2。實(shí)驗(yàn)中緩慢調(diào)節(jié) C2 時(shí)D1 或 D2 不變說(shuō)明抖動(dòng)還沒(méi)超過(guò)判決容限繼續(xù)增大誤碼出現(xiàn)說(shuō)明抽樣點(diǎn)已經(jīng)越過(guò)碼元邊界。實(shí)際通信系統(tǒng)中同樣存在這個(gè)現(xiàn)象只是程度不同。接收端的位同步環(huán)路總是存在穩(wěn)態(tài)相位差和隨機(jī)抖動(dòng)但只要環(huán)路設(shè)計(jì)得當(dāng)把抖動(dòng)控制在碼元寬度的幾分之一以?xún)?nèi)誤碼率就不會(huì)顯著惡化。4.2 C2 調(diào)大后的翻車(chē)現(xiàn)場(chǎng)抖動(dòng)超出容限時(shí)波形怎么變化位同步單元的可變電容 C2 直接影響壓控振蕩器的控制特性。順時(shí)針緩慢調(diào)節(jié) C2抖動(dòng)范圍會(huì)逐漸變大。這時(shí)候再看示波器上的 D1 或 D2波形不再是干凈整齊的方波邊沿開(kāi)始出現(xiàn)晃動(dòng)偶爾能看到某個(gè) bit 明顯地變窄或變寬嚴(yán)重時(shí)整個(gè)字節(jié)錯(cuò)亂LED 對(duì)不上了。我讓學(xué)生在操作時(shí)把 C2 調(diào)節(jié)速度放慢每轉(zhuǎn) 10 度左右停一下觀察波形變化節(jié)奏。文檔也特別提示C2 在某一范圍變化時(shí) D1 或 D2 無(wú)誤碼C2 變化太大時(shí)出現(xiàn)誤碼。這個(gè)“某一范圍”就是 4.1 節(jié)講的判決容限的外在表現(xiàn)。如果你發(fā)現(xiàn) LED 已經(jīng)全亂了說(shuō)明抖動(dòng)范圍已經(jīng)遠(yuǎn)大于容限這時(shí)候不要再繼續(xù)調(diào)大往回旋到接近初始位置即可恢復(fù)。做這一步前有個(gè)重要習(xí)慣先用記號(hào)筆在 C2 當(dāng)前位置的旋鈕和面板之間畫(huà)一條對(duì)位線或者在手機(jī)里拍一張照片。否則調(diào)完抖動(dòng)實(shí)驗(yàn)后憑手感很難精確回到原位整個(gè)系統(tǒng)都得重調(diào)這就是一個(gè)可以提前規(guī)避的坑。4.3 K1 置為 1110010X幀同步錯(cuò)位為什么立刻亂碼幀同步錯(cuò)位實(shí)驗(yàn)的操作是把位同步恢復(fù)到正確狀態(tài)然后修改數(shù)字信源單元的 K1從 1110010 改為 1110010X其中 X 是 0 或 1。這時(shí)觀察分接出來(lái)的兩路信號(hào)和信源設(shè)置的對(duì)應(yīng)關(guān)系你能看到終端輸出的數(shù)據(jù)與信源不再一致LED 的亮滅狀態(tài)和信源不匹配。幀同步錯(cuò)位造成亂碼的原因是幀邊界被改動(dòng)。信源的幀結(jié)構(gòu)里包含設(shè)定好的幀同步碼K1 的某一位發(fā)生變化后幀同步單元提取出的 FS 信號(hào)與實(shí)際數(shù)據(jù)的幀頭位置錯(cuò)開(kāi)了若干碼元。數(shù)字終端拿到這個(gè)錯(cuò)位的 FS 后整形、延遲產(chǎn)生的 F1、F2 不再對(duì)準(zhǔn)各路數(shù)據(jù)的起始時(shí)刻。串/并變換器在一個(gè)錯(cuò)誤的時(shí)間點(diǎn)鎖存鎖進(jìn)去的自然就是把兩路數(shù)據(jù)混在一起的錯(cuò)誤字節(jié)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)比位同步抖動(dòng)實(shí)驗(yàn)更刺激因?yàn)樗侨e(cuò)的D1、D2 波形看著是穩(wěn)定的周期波形但內(nèi)容完全不是信源設(shè)置的數(shù)據(jù)。示波器上波形結(jié)構(gòu)看不出大問(wèn)題只有對(duì)照 LED 或把 D1、D2 與信源 NRZ 碼型逐位比較才發(fā)現(xiàn)錯(cuò)得離譜。這就是幀同步在分接中的核心作用——它決定了哪些 bit 屬于第一路哪些屬于第二路幀同步錯(cuò)位分接就失去意義。5. 常見(jiàn)問(wèn)題與排查跳線、觸發(fā)、電容的三個(gè)坑5.1 現(xiàn)象一BS-OUT 無(wú)法對(duì)準(zhǔn) NRZ 碼元中間現(xiàn)象位同步模塊的 BS-OUT 波形存在但無(wú)論怎么調(diào)節(jié)可變電容上升沿總是停不到碼元正中間或者波形有嚴(yán)重的毛刺和抖動(dòng)。 原因最常見(jiàn)的是示波器探頭未做補(bǔ)償校準(zhǔn)導(dǎo)致上升沿位置失真其次是信源 NRZ-OUT 本身有直流偏移或幅度不穩(wěn)定位同步環(huán)一直在追一個(gè)不穩(wěn)定的信號(hào)。 解決先把探頭接到示波器自帶的 1kHz 方波校準(zhǔn)端調(diào)節(jié)探頭上的可調(diào)電容讓方波邊沿沒(méi)有過(guò)沖和圓角。再單獨(dú)用 CH1 觀察 NRZ-OUT確保信號(hào)幅度在 3V 以上且無(wú)明顯塌邊。最后才去調(diào)位同步可變電容。另外檢查實(shí)驗(yàn)箱電源是否穩(wěn)定多個(gè)模塊共用電源時(shí)電流波動(dòng)會(huì)造成相位噪聲明顯增大。5.2 現(xiàn)象二LED 整排全亮或全滅現(xiàn)象16 個(gè)發(fā)光二極管要么全部點(diǎn)亮要么全部熄滅或者左右兩路顯示的內(nèi)容互換了。 原因S-IN 信號(hào)線接觸不良或未接上數(shù)字終端的 SD 測(cè)試點(diǎn)看不到任何數(shù)據(jù)波形寄存器里都是高電平或低電平對(duì)應(yīng) LED 全亮或全滅。另一種情況是兩根輸出線接反了——第一路的信號(hào)送到了第二路的輸入導(dǎo)致左右兩路數(shù)據(jù)互換。 解決先斷開(kāi)所有手工信號(hào)線用一根短導(dǎo)線直接把數(shù)字信源的 NRZ-OUT 送到數(shù)字終端的 S-IN確認(rèn) SD 點(diǎn)有信號(hào)。然后檢查 BS-IN 和 FS-IN 是否與位同步、幀同步模塊對(duì)應(yīng)。信息互換的問(wèn)題把兩根輸出線對(duì)調(diào)即可。這屬于最典型的低級(jí)故障90% 的“燈全亂”都是接線問(wèn)題不是電路問(wèn)題。5.3 現(xiàn)象三C2 調(diào)大后系統(tǒng)恢復(fù)不了原狀態(tài)現(xiàn)象做完位同步抖動(dòng)實(shí)驗(yàn)后把 C2 旋回去但位同步始終無(wú)法恢復(fù)到最初的鎖定狀態(tài)BS-OUT 與 NRZ 的相位明顯不穩(wěn)。 原因C2 調(diào)節(jié)沒(méi)有做位置標(biāo)記旋鈕轉(zhuǎn)過(guò)了頭或者根本不知道自己調(diào)到了哪里另一個(gè)常見(jiàn)原因是調(diào)節(jié)過(guò)程中手一直按著旋鈕人體感應(yīng)改變了對(duì)地電容松手后狀態(tài)漂移。 解決調(diào)節(jié)前用記號(hào)筆在 C2 旋鈕及面板上畫(huà)線標(biāo)記初始位置。調(diào)節(jié)時(shí)小步快停每停一次觀察 3 秒記錄方向和圈數(shù)。往回調(diào)時(shí)先回到標(biāo)記位置再微調(diào)上升沿對(duì)準(zhǔn)。如果已經(jīng)找不到初始位置就把位同步模塊的電源斷開(kāi) 10 秒再上電讓環(huán)路的壓控振蕩器回到自由振蕩頻率附近重新捕獲。5.4 現(xiàn)象四示波器波形不停滾動(dòng)無(wú)法穩(wěn)定觀察現(xiàn)象CH1 和 CH2 分別接 D1、B1但屏幕上波形左移或右移老是抓不到穩(wěn)定的幀結(jié)構(gòu)。 原因觸發(fā)放置在了自動(dòng)模式觸發(fā)電平設(shè)置不當(dāng)或者觸發(fā)源選成了數(shù)據(jù)信號(hào)本身。D1 是周期性的數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)內(nèi)容會(huì)變用數(shù)據(jù)信號(hào)做觸發(fā)源時(shí)觸發(fā)點(diǎn)不穩(wěn)定畫(huà)面自然到處跑。 解決把觸發(fā)源切到 B1 或 F1——位同步信號(hào)和幀同步信號(hào)是嚴(yán)格周期性的。如果觀察 D1、D2就用對(duì)應(yīng)的 B1、B2 作觸發(fā)源觀察 FD、BD 的相位關(guān)系時(shí)用 BS-OUT 或 BD 作觸發(fā)源。觸發(fā)電平手動(dòng)設(shè)定在波形幅度的一半位置不要用自動(dòng)。5.5 現(xiàn)象五FD 脈沖寬度明顯大于一個(gè)碼元現(xiàn)象用示波器看數(shù)字終端的 FD 測(cè)試點(diǎn)脈沖寬度比一個(gè)碼元寬很多甚至接近兩個(gè)碼元分接出來(lái)的數(shù)據(jù)也是亂的。 原因整形單元的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器 U64A4528的 RC 時(shí)間常數(shù)沒(méi)調(diào)好輸出脈寬超出設(shè)計(jì)要求?；蛘?BD 抽樣沿正好落在窄脈沖的邊沿附近導(dǎo)致輸出出現(xiàn)不完整脈沖。 解決檢查 U64A 的外接電阻電容是否與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)一致正常脈寬應(yīng)略小于一個(gè)碼元。用示波器同時(shí)看 BD 和整形后的輸出確認(rèn) BD 的上升沿落在窄脈沖的高電平穩(wěn)定區(qū)間。如果相位偏了調(diào)延遲 1 或延遲 2 對(duì)應(yīng)的電位器讓抽樣沿對(duì)準(zhǔn)窄脈沖中部。6. 進(jìn)階驗(yàn)證用雙通道測(cè)一幀的時(shí)間關(guān)系與抖動(dòng)容限6.1 驗(yàn)證 F1 和 F2 的相位差把實(shí)驗(yàn)臺(tái)式樣調(diào)穩(wěn)定后做一件文檔沒(méi)有明說(shuō)但非常有價(jià)值的事用示波器雙通道同時(shí)觀察 F1 和 F2量化它們之間的延遲關(guān)系。理論上F1 是 FD 延遲 8 個(gè)碼元得到的F2 是 FD 延遲 16 個(gè)碼元得到的所以 F1 和 F2 之間應(yīng)該相差 8 個(gè)碼元周期。實(shí)際操作CH1 接 F1CH2 接 F2觸發(fā)源選擇 FD時(shí)基拉到每格約兩個(gè)碼元寬度。測(cè)量?jī)蓚€(gè)上升沿之間的時(shí)間差除以當(dāng)前碼元周期如果結(jié)果接近 8說(shuō)明 40174 移位寄存器的延遲鏈工作正常。這個(gè)驗(yàn)證做完你對(duì)分接時(shí)序的理解就不再是抽象的框圖而是示波器上可以親手量出來(lái)的數(shù)值。6.2 估算位同步抖動(dòng)容限的具體方法在 C2 從正常位置緩慢增大的過(guò)程中不要只盯著“有沒(méi)有誤碼”可以用示波器測(cè)量抖動(dòng)容限的近似值。方法如下CH1 接 D1觸發(fā)源用 B1把時(shí)基設(shè)到每格一個(gè)碼元寬度先把 C2 調(diào)到剛出現(xiàn)偶爾誤碼的位置暫停調(diào)節(jié)。測(cè)量 D1 波形上碼元邊沿相對(duì) B1 上升沿的時(shí)間偏差取多次測(cè)量的最大值這個(gè)值就是當(dāng)前系統(tǒng)的近似抖動(dòng)容限。把這個(gè)值和理論值 ±T/2 做對(duì)比你會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)通常偏小原因是判決電路還有電平閾值和建立時(shí)間的限制這些都會(huì)吃掉一部分裕量。文檔實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第 1 題問(wèn)的就是這個(gè)做一次實(shí)測(cè)后再答“為什么在一定范圍內(nèi)不誤碼”就非常扎實(shí)因?yàn)槌闃狱c(diǎn)在碼元中心左右各有一段容限只要位同步抖動(dòng)幅度小于這個(gè)區(qū)間每次采到的電平就是對(duì)的。6.3 一個(gè)收尾習(xí)慣先做幀同步標(biāo)記再做抖動(dòng)實(shí)驗(yàn)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)做完我有一個(gè)體感很深的習(xí)慣先做幀同步錯(cuò)位觀察再做位同步抖動(dòng)實(shí)驗(yàn)。原因是幀同步錯(cuò)位只需改 K1 開(kāi)關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后撥回 1110010 即可恢復(fù)系統(tǒng)狀態(tài)確定性高位同步抖動(dòng)需要?jiǎng)涌勺冸娙莼謴?fù)到原位的成本更高。如果顛倒了順序就要帶著抖動(dòng)殘留的隱患去做幀同步實(shí)驗(yàn)誤判概率大增。從那以后我每次帶這個(gè)實(shí)驗(yàn)都強(qiáng)制自己先標(biāo)定 C2 位置、先做幀同步實(shí)驗(yàn)、再做抖動(dòng)實(shí)驗(yàn)最后用 F1/F2 相位差驗(yàn)證收尾。這樣一套流程走下來(lái)基本上半小時(shí)內(nèi)能拿到干凈的數(shù)據(jù)和三個(gè)思考題的全部證據(jù)。這份實(shí)驗(yàn)文檔里的接線圖、芯片映射表和波形關(guān)系圖都是可以直接照著操作的硬資料對(duì)照文檔把原理、現(xiàn)象、參數(shù)三者串起來(lái)比死記框圖和公式有用得多。希望這篇文章能幫你少走彎路把時(shí)分復(fù)用數(shù)字基帶通信系統(tǒng)這個(gè)實(shí)驗(yàn)一次做明白。本文還有配套的精品資源點(diǎn)擊獲取