根据编码规则，e(t)<0发“0”码，Sl在tl之后将在+q基础上产生一负斜变电压，到t2时刻，Sl(tl)又下降到-q/2，这时e(t2)>0发“1”码。结果输出码流P(t)的码型为一系列“0”“1”交替的脉冲码，S1(t)为三角形波。
增量调制静态时输出“1”“0”交替码，而PCM编码静态时输出全“0”码。这一点是绝然不同的，静态时增量调制能否输出“1”“0”交替码是检查增量调制工作正常与否的一个依据。其输出频率正好是取样频率的一半，如图4.2所示。
图4.2 简单增量调制波形
4．2．2 简单增量调制特性 1. 过载特性
译码器输出的译码信号，是由一些上升或下降的斜串直线段组成，上升段称为正斜变电压，下降段称为负斜变电压，每个取样时间间隔上升或下降的量阶q是相同的，译码器输出斜变电压，它的斜率是量阶q与取样周期ts的比值，即：
qE?qfs?bRC
在编码过程中，本地译码输出的译码信号始终跟踪输入信号的变化。当输入信号斜率小于译码信号斜率qfs时，本地译码的输出信号完全有能力跟上它。如果大于qfs时．本地译码输出信号斜率就无法跟上而引起过大的误差，这个现象称为过载。
对于正弦信号，输入信号的斜率等于输入信号f(t)对时间求微商。
df(t)?A?ccos?ct dt?df(t)dt?A?t
max只要满足A?c?qfs，就不会发生过载现象。所以临界过载电压振幅Am为
Am?qfs?E2?RCfs
?c可见，在E、RC一定时，或者量阶和取样频率fs一定时，过载电压与信号频率fs成反比
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2. 量化信噪比
长时间统计平均量化噪声功率N2(N为频带受限制的平均量化噪声电压)等于从-q到q区间的积分平均值。
量化噪声是一种随机噪声，占有很宽的频谱，其功率大部分是集中在0－fs范围内，而且在低频端是均匀的。由此可求得在话音带内的量化噪声功率Na2为：
q2f0N?3fs
2a在未过载时，量化噪声与信号幅度无关，因此信号越大信噪比也越高，在临界幅度Am时，量化信噪比达到最大值。对于正弦信号，不过载时功率的最大值Sm2(Sm2为信号电压效值)为
2Amfs2q2S?? 2228?fc2m可求得最大量化信噪比为：
?Sm??N?a?fs3???0.04ff2?ac
2?Sm??N?a????(?14?30lgfs?10lgfa?20lgfc)dB?dB
最大量化信噪比随取样频率fs增高以每倍程9dB的速度增大，随低通截止频率fa的增高以每倍程3dB的速度下降，随信号频率fc的增高以每倍程6dB速度下降。 3. 编码动态范围Dc和系统动态范围D
编码动态范围是指编码器临界编码时的最大输入信号电压Am和起始编码时输入信号电压Ak之比。是指输出码位有变化的输入信号变化范围。
Dc?20lgAm Ak对于ΔM，已知Ak?qffq，Am?s则得Dc?20lgs
?c?fc2系统动态范围是指满足语音质量要求的最小输出信噪比时，所允许的输入信号变化范围。
4．3 数字压扩增量调制（CVSD）
对于ΔM，由于它们的Δ是固定不变的，采用较大的台阶电压时，近似信号能很快地跟踪话音信号的突变部分，从而使过载噪声减小：但量化噪声增大。反之，当采用较小的台阶电压时，虽量化噪声减小，但过载噪声增大。解决这个矛盾的最好方法是采用自适应增量调制。下面是一种数字检测音节压缩和扩张增量调制，简称数字式音节压扩增量调制(音节压缩，即台阶电压Δ值，不是瞬时地随输入信号的幅度而变化，而是按输入信号的一个音节改变，所谓音节是指输入信号包络变化的一个周期。对于语音信号，一个音节一般约为10ms，
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按音节改变。即在某个音节内，台阶电压保持不变，而在其它音节里，将随之改变，所以音节压缩就是使Δ随音节内平均斜率的变化而变化)。这种方案的核心是在ΔM的基础上采用数字检测器。用数字检测器在语音信号的码流中，按音节变化规律提取控制信号，并以此控制信号去控制台阶电压发生器，使台阶电压的大小按音节规律变化。
图4.3是数字式音节压扩自适应增量调制的方框图。它由四级移位寄存器、四与或非门、积分器等组成。数字检测器的控制电压是根据码流中四个连“1”或四连“0”的数目来提取。当连续四个同极性的数字脉冲出现时，控制电压有输出，台阶电压Δ增大。
图4.3 数字音节压扩自适应增量调制原理方框图
移位寄存器的作用是在时钟脉冲源CP的作用下，保证相邻四位作下列逻辑运算。
Z＝A?B?C?D＋A?B?C?D
当有四个以上码元符号相同时，输出Z为低电平;反之为高电平。通过电压变换和RC音 节平滑滤波电路，取得控制电压VC去控制台阶发生器，从而产生可变台阶电压Δ。当控制电压由零变为最大值时，台阶电压也从零变为最大Δmax。实际上Δ为零的情况是不容许的。因为这将导致?M无法对小信号编码。为了保证控制电压为零时，不发生台阶电压为零的状态，在可变台阶发生器上加一个小的恒定电压?r，使台阶发生器产生一个最小的Δ以便对小信号编码。
4．4 实验方案
实验原理方框图如图4.4所示，其工作原理如下：
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图4.4 实验原理方框图
1． 比较器
比较器由BG1、BG2、IC1、BG3组成，音频信号从P1送入BG1发射极，本地译码信号从P3送入BG1发射极，P1和P2两点信号互为反相。因此，由BG1完成相减任务。误差信号经BG2放大，IC1放大再经BG3限幅至TTL电平。
2．判决器
判决器由IC2里面其中一个D触发器完成、从比较器BG3输出的限幅信号送入IC24脚，从P832KHz的时钟信号送入IC29脚，IC22脚输出判决器Q端输出信号。即P2点信号，此信号就是ΔM编码器的输出信号。
3．本地译码器
本地译码器由BG7、BG8、BG9、IC4组成，BG7、BG8、BG9、完成极性转换，R46、R47、C22是译码积分电路时间常数。IC4是射极器，BG7和BG8组成差分放大，BG8和BG9组成复合管，BG7基极接判决器D触发器的Q端，BG8接判决器D触发器Q端，当BG7截止时，BG8、BG9一定导通，电流从正电源＋12V经R35－R42、R43－BG9e极－R47向C23充电。当BG8、BG9截止时，BG7一定导通，C23充电电流经R40－BG7C极一R60－负电源-l2V放电。随BG7、BG8轮流导通，C23两端形成三角形译码波形。经IC4射随器送入比较器。
4．压扩电路
压扩电路由IC2、IC3、BG4、BG5、BG6组成，IC2、IC3组成四连码检测任务。BG5、R33、C21组成控制电压时间常数、BG6相当于一个可变电阻。BG4提供一个恒定的参考电压给BG5射极。当少于四个连码时，P4 无信号输出。P5无控制电压，BG6RCE内阻很大，由于S4开关BG6C极接在BG7、BG8发射极上，BG7、BG8信号经R38接至负电源。此时P6、P7两点正极
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性、负极性脉冲电压幅度较小，因此译码C23两端的量阶较小。当编码器P2已有四个连码时，P4即有一脉冲信号输出，此脉冲轻BG5放大，经R33向C21充电，使BG6b极电位升高，Rce内阻减小。相当于在R38电阻两端并联一个电阻，使差动放大器发射极电阻减小，因而P6 、P7脉冲幅度加大，译码器C23两端电压增大，即量阶增大。如果P2连码输出进一步增多，则P4脉冲输出宽度加宽，使C21电容上的充电压进一步提高，BG6、Rce减小，相当于差动放大器发射极电阻进一步减小，使P6、P7脉冲幅度进一步增大，因而C23两端的充放电电压进一步提高，即量阶进一步增大，跟踪输入信号幅度的变化。
5．时钟和音频信号源
时钟由IC6和IC7产生。IC6是由与非门组成的RC多谐振荡器，产生128KHz的脉冲信号，IC7是一个二进制16分频计数器，IC6的振荡信号送人IC72脚时钟输入端，14脚Q0端输出是二分频64KHz时钟。13脚输出四分频32KHz时钟。12脚输出八分频16KHz时钟，11脚输出十六分频8KHz时钟。
音频信号源由IC6、IC4和IC1组成，从IC711脚输出的8KHz时钟送入IC6十分频电路，P9输出800Hz对称方波，经IC4、IC1组成的有源滤波，A点输出为800Hz正弦波作为编码器音频信号经S1开关W1至P1。如果实验过程中P1点信号辐度不够，可把S1开关改接1、3。
6．译码器
为了节省元器件，本实验译码器和本地译码器共用，P3输出译码信号一方面作为本地译码信号，同时也作为收端译码信号。IC11组成四阶有源低通滤波，其截止频率为3.4KHz。IC9为功放，负载通过S5开关转换，既可接喇叭，也可接假负载。
五、实验内容及步骤
准备工作：
1、打开稳压电源开关，调整稳压电源的输出（按实验板上所需电压调整），将电流表旋纽顺时针旋至最大；
2、将稳压电源输出插座与实验板电源插座之间的连线连接好（注意正、负极），检查无误后按下“OUTPUT” 按纽；
3、开机时注意观察电流表：
正电流 ＋I<350mA 喇叭发声 负电流 －I<60mA
若电流表上指示电流与上述电流差距太大，要迅速关掉电源，检查电源线有无接错或其它原因。
（一） 简单增量调制实验
S4开关位置：３、４连接（为简单增量调制） S6置2：CP=32KHz
S3置2：编码器工作状态 S5置1：功放负载接喇叭
① 测量P8时钟信号的波形和频率并作记录。 ② 测量P1音频信号源波形和频率并作记录。
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