脉冲振幅调制PAM
PAM
原理：时钟信号CLK为16K的方波信号，D触发器为边沿触发器，将反相输出端“Q反”与D端连接在一起，由CLK输入信号，当时钟信号在下降沿时开始工作，当D输入1时，Q反输出为0，同时反馈给D，此时Q反为1再反馈给D，则Q为1输出，其利用反馈，当输入两次是输出一次，从而达到分频效果，输出端Q输出的信号即为二分频信号。
BJT是电流控制器件，有两种载流子参与导电，属于双极性器件；而FET是电压控制电流器件，只依靠一种载流子导电，因而属于单极性器件。虽然两种器件的控制原理有所不同，但通过类比可发现，组成电路的形式极为相似。
MOS场效应管是数字电路最常用的器件，在合适的出入信号作用下，具有开关特性。此次课程设计就是利用MOS场效应管的开关特性来对语音信号进行取样。原理如图3-9所示：
本次课程设计采用System View来进行仿真。
SystemView是美国ELANIX公司推出的，基于Windows环境下运行的用于系统仿真分析的可视化软件工具，它使用功能模块(Token)去描述程序，无需与复杂的程序语言打交道，不用写一句代码即可完成各种系统的设计与仿真，快速地建立和修改系统、访问与调整参数，方便地加入注释。
2.2 PAM调制器总原理框图
PAM调制器总原理框图如下图2-1所示：
采用一个多谐振荡器作为方波发生器，
图2-1 PAM调制器设计框图
三、各单元电路设计：
3.1方波发生器:
多谐振荡器（Astable Multivibrator）实际上是方波发生器，是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号，便能自动地产生矩形脉冲。由于矩形波中除基波外还包含了许多高次谐波分量。因此，习惯上又将矩形波振荡器又称为多谐振荡器。如图3-1所示：
试验四脉冲幅度调制PAM及系统试验
实验二第一部分1.脉冲幅度调制实验步骤用示波器在TP601处观察，以该点信号输出幅度不失真时为好，如有削顶失真则减小外加信号源的输出幅度或调节W108。
在TPP603处观察其取样脉冲信号。
改变CA601处的电容，再用示波器观察TP602该点波形。
做详细记录、绘图。
2.PAM通信系统实验步骤(1)将K602的2端和3端相连，为CPLD产生的8KHz抽样时钟脉冲，用示波器观测TP601～TP604各点波形，并做详细记录、绘图。
(2)将K602的1端和2端相连，然后改变CA601的电容，即改变抽样频率f sr，使f＞f sr、 f c =2f sr、f c＜2f sr，在TP603处用示波器观测系统输出波形，以判断和验证取样定理在系统中的正确性，同时做记录和绘图，记下在系统通信状态下的奈奎斯特速率。
(3)在TP111处用示波器观察话音输出波形，通过喇叭听话音，感性判断该系统对话音信号的传输质量。
3.CA601上插电容，可改变抽样时钟。
电容在5600pf～0.1 f 之间。
五.测量点说明TP601：若外加信号幅度过大，则被限幅电路限幅成方波了，因此信号波形幅度尽量小一些。
方法是：调节通信话路终端发送放大电路中的电位器 W108。
TP602：抽样脉冲波形输出，其抽样脉冲波形由抽样时钟电路(在TP603处观察)决定，在抽样时钟电路里，在CA601中插上不同大小的电容，可改变抽样时钟的频率。
电容值在5600pf~0.1μf 之间选取。
TP603：抽样时钟信号输出，抽样频率由CA601上的电容大小决定，用频率计测量其频率的大小。
电容值在5600pf～0.1μf 之间选取；另一种抽样时钟为CPLD可编程模块产生的8KHz时钟脉冲，由开关K602选择。
TP604：收端PAM调制信号，由开关K601的1脚与2脚相接。
开关的设置：K601：取样与解调。
K602：取样脉冲选择，1—2：555定时器产生的脉冲；2—3：电路内部产生的8KHz脉冲。
变频器的PAM控制方式
PAM控制是 Pulse Amplitude Modulation（脉冲振幅调制）控制的简称，是一种在整流电路部分对输出电压（电流）的幅值进行控制，而在逆变电路部分对输出频率进行控制的控制方式。
因为在PAM控制的变频器中逆变电路换流器件的开关频率即为变频器的输出频率，所以这是一种同步调速方式。
由于逆变电路换流器件的开关频率（以下简称载波频率）较低，使用PAM控制方式的变频器进行调速驱动时具有电动机运转噪声小、效率高等特点。
但是，由于这种控制方式必须同时对整流电路和逆变电路进行控制，控制电路比较复杂。
此外，这种控制方式还具有当电动机进行低速运转时波动较大的缺点。
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通信原理一脉冲幅度调制PAM
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实验一
脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
四、实验原理知识点2:脉冲调制
x(t ) 假 设 信号 波 形 O t 脉 冲 高度 在 变 化 PAM 波 形 O t
脉 冲 位置 不 变 宽度 变 化 PDM波 形 O 脉 冲 宽变 不 变 脉 冲 位 置在 变 化 PPM波 形 t
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2、脉冲幅度调制实验注意事项 a、+5V工作 b、按下按键开关：K2、K3、K100、K600 c 、按一下“复位”、“开始”与“ PAM”功能 键，显示代码“8” d、外加800Hz的信号从S201进入 e、验证取样定理时，有时会产生不同步现象， 在示波器中观察不到稳定的信号。此时可适当 调整外加信号频率，使之同步，有时需要反复 耐心地调整才能观察到。特别当观察fc≤2fsr 时，注意判断区别临界状态时的波形及频率， 并记下奈氏(Nyquist)速率。
O
t
PAM、 PDM、 PPM
信号波形
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脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
四、实验原理知识点3: PAM
PAM是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。若脉
冲载波是冲激脉冲序列，则前面讨论的抽样定理就是脉冲振幅调制 的原理。也就是说，按抽样定理进行抽样得到的信号就是一个 PAM 信号。
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脉冲脉冲幅度调制 PAM及系统实验
实验一 脉冲幅度调制 (PAM)及系统实验
【实验性质】：验证性实验
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脉冲幅度调制(PAM)及系统实验
脉冲振幅调制技术-解释说明
脉冲振幅调制技术-概述说明以及解释1.引言1.1 概述脉冲振幅调制技术是一种常见的调制技术，通过控制脉冲信号的幅度变化来传输信息。
该技术广泛应用于通信领域，包括无线通信、光纤通信等。
脉冲振幅调制技术具有简单、高效、抗干扰等优点，但也存在一些局限性。
在本文中，将探讨脉冲振幅调制技术的基本原理、应用领域以及其优势与局限性。
通过深入分析和讨论，希望能够更加全面地了解脉冲振幅调制技术，为其在不同领域的应用提供更多的参考与启发。
1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分，将从概述、文章结构和目的三个方面介绍本文的主题。
接着在正文部分，将详细介绍脉冲振幅调制技术的基本原理、应用领域以及其优势与局限性。
最后在结论部分，对本文进行总结，并展望脉冲振幅调制技术未来的发展方向。
1.3 目的本文的目的是深入探讨脉冲振幅调制技术，介绍其基本原理、应用领域以及优势与局限性。
通过对这一技术的详细解析，旨在帮助读者更好地了解和掌握脉冲振幅调制技术，为相关领域的研究和实践提供参考和指导。
同时，也希望能够激发读者对于脉冲振幅调制技术的兴趣，促进其在科学技术领域的进一步应用和发展。
通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究人员和工程师提供一些启发和思路，推动脉冲振幅调制技术的发展和创新。
2.正文2.1 脉冲振幅调制技术的基本原理脉冲振幅调制（PAM）技术是一种调制技术，其基本原理是通过改变信号的振幅来传输信息。
在PAM技术中，信号被转换为一系列脉冲，其中脉冲的振幅直接对应于信号的幅度。
这种调制技术通常用于数字通信系统中，可以有效地传输信息并保持信号的完整性。
在PAM技术中，信号首先经过采样和量化处理，然后通过脉冲调制器将信号转换为一系列脉冲信号。
这些脉冲信号的振幅根据信号的幅度来调制，通过调制器控制脉冲的振幅大小，从而实现信号的传输。
在接收端，信号经过解调器解调，将脉冲信号转换回原始信号。
脉冲振幅调制技术的基本原理是基于脉冲信号的振幅来传输信息，通过调整脉冲的幅度来实现数据传输。
PAM调制
PAM调制解调系统一、目的1.熟悉脉冲振幅调制的工作原理2.加深对抽样定理的理解3.了解PAM调制与解调电路的基本组成二、内容1.完成电路的搭接。
2.用示波器观察在不同的抽样脉冲、不同的正弦信号下编码输出（PAM）的波形。
3.用示波器观察PAM译码电路输出的信号波形。
三、基本原理1.电路组成脉冲幅度调制系统结构图如图1所示，主要由输入电路，调制电路、脉冲发生电路、解调滤波电路组成。
其中输入电路、调制电路原理图见图2，解调滤波电路见图3，脉冲发生电路略。
图1 PAM调制解调系统结构图图10-2 PAM调制电路原理图图3 PAM解调电路原理图2.电路工作原理这是一种简单的脉冲幅度调制电路，在设计上有一定的普遍性和代表性，电路清晰直观。
为了能够更深刻地理解电路工作原理和波形测试，没有使用大规模的专用芯片，而采用了分离器件与小规模集成电路相结合的设计。
由图2可知，外部输入的低频正弦信号从A_IN经电容C33进入抽样电路U23，高频抽样脉冲经PULSE_IN进入抽样电路U23的控制门，当有高电平送入时，U23打开X0（输入）与X（PAM输出）的通道，使正弦信号通过，当为低电平或没有接入抽样脉冲时，X（PAM输出）为0，这样，我们就通过一个简单电路实现了抽样电路。
其波形请参看图4。
对于PAM信号的译码，只需用低通滤波器即可实现。
图3为一个五阶的LPF电路，U22A与U22B分别组成两个二阶的有源LPF，R55与C34组成一个一阶无源LPF；U22D 为输出信号放大器，最终译码信号由A_OUT输出，其波形请参看图4。
3、脉冲生成电路工作原理该部分的脉冲是从脉冲信源模块的PULSE OUT端口引出来的，该端口的输出脉冲S1开关状态PULSE OUT输出脉冲频率1-5：OFF 6：ON 4KH Z1-4：OFF 5：ON 6：OFF 8KH Z在此过程中，对PCM编译码单元也要接通电源。
四、步骤2.PAM调制步骤1)打开电源开关。
PAM
实验二 模拟信号的数字传输系统设计分析一、实验内容脉冲振幅调制（PAM ）系统二、实验要求1、根据设计要求应用软件搭建模拟信号的数字传输（调制、解调）系统；2、运行系统观察各点波形并分析频谱等。
三、实验原理脉冲振幅调制（PAM ）是利用冲击函数对原始信号进行抽样，它是一种最基本的模拟脉冲调制，它往往是模拟信号数字化过程中的必经之路。
设基带脉冲信号的波形为m （t ），其频谱为M(f)；用这一信号对一个脉冲载波s （t ）调幅。
s （t ）的周期为s T ，其频谱为S(f)；脉冲宽度为τ，幅度为A ；并设抽样信号()s m t 是m （t ）和s （t ）的乘积。
则抽样信号()s m t 的频谱就是二者频谱的卷积：0000()()*()sin ()(2)s H H s n A M f M f S f c n f M f nf T τπτ+=-==-∑其中 sin ()sin()/()H H H c n f n f n f πτπτπτ=图1中示出PAM 调制过程的波形与频谱。
s （t ）的频谱包络|S （f ）|的包络呈|sinx/x|形，并且PAM 信号()s m t 的频谱()s M f 包络|()s M f |的包络也呈|sinx/x|形。
若s （t ）的周期T ≤(1/2)H f ，则采用一个截止频率H f 的低通滤波器仍可以分离原模拟信号。
图 1 脉冲振幅调制实验总体的电路如下图图2所示，把输入信号与脉冲信号通过相乘器相乘，这样在频域就达到了卷积的效果。
这样频谱就会在频谱分开，如图1所示，通过信道传输后再通过低通滤波器，只要低通滤波器的截止频率2H wc f π>就可以实现解调。
图2 PAM 原理四、实验步骤与结果1、实验总体电路如下图所示，图中采用的是高斯信号源（图符0），其幅值为1V 。
两个低通滤波器（图符1与图符7）的截止频率均为300Hz ，脉冲（图符2）的频率为5KHz ，而脉冲宽度为周期的一半，即1/2s T τ=。
pam调制解调原理
PAM（脉冲振幅调制）是一种模拟调制技术，用于将模拟信号转换为脉冲序列，同时PAM调制解调器用于从脉冲序列中还原出原始的模拟信号。
以下是PAM 调制解调的基本原理：
PAM调制（脉冲振幅调制）：
1. 采样：首先，模拟信号会以一定的采样率进行采样。
采样率必须足够高，以捕捉模拟信号的高频成分，避免信息损失。
2. 量化：采样后的信号将会被量化为离散的振幅级别。
这一步骤将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
3. 编码：量化后的离散信号转换为脉冲序列。
每个振幅级别对应一个脉冲幅度，形成离散的脉冲序列。
4. 调制：用脉冲序列来调制一个载波信号。
脉冲幅度决定了载波振幅的变化，从而实现了脉冲振幅调制。
PAM解调（脉冲振幅解调）：
1. 脉冲检测：接收端接收到经过传输的PAM信号，然后对每个脉冲进行检测，以确定脉冲是否存在。
2. 重构：脉冲检测后，通过对脉冲幅度进行重新构建，恢复出脉冲调制前的振幅级别。
3. 解量化：将重构后的振幅级别解量化，得到一系列的离散振幅。
4. 反采样：最后，对离散振幅进行反采样，以得到连续的模拟信号。
PAM调制解调的优点包括简单、易于理解和实现。
然而，PAM的主要缺点是对噪声和失真敏感，因此在实际通信中，通常会选择其他更先进的调制解调技术，如QAM（正交振幅调制）或PSK（相移键控）来应对这些问题。
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v b a M
Mi为第i个量化区间的终点为
mi a iv
qi为第i个量化区间的量化电平
qi
mi
mi1 2
所以量化的输出可以用下面的公式表示：
mq qi 当mi-1 m mi
一话音信号经过拾音器后，转换成电压信号，其取值范 围是 [-10，3]。将此信号进行抽样后进行量化后在PCM系统中 传输，假设利用三位二进制码表示一个PAM值。试求如下参 数： （1） 量化电平数M （2）第4个量化区间的终点 （3） 第6个量化区间的量化电平
时的一样。
(2)用平顶抽样实现PAM 提出的背景：实际取样时，在下列两种情况下要求样值脉冲宽
度足够大，而且是平顶脉冲：
一种情况是发送端编码量化时，要求输入样值脉冲在编码期间 幅度保持恒定，且编码量化运算需要一定时间；
另一种情况是接收端，为了减小取样衰减，希望样值脉冲的宽
度足够大。这时需要用平顶抽样实现PAM。
PAM是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。 如果脉冲载波是由冲激脉冲组成的,则抽样定理就是脉冲振幅 调制的原理。
由于真正的冲激脉冲串不能实现，实际应用中，通常只能 采用窄脉冲串作为载波来实现PAM，因而研究PAM具有实际意 义。PAM包括自然抽样和瞬时平顶抽样。
(1) 自然抽样实现PAM 采用自然抽样的PAM的方框图
（4）将y轴的区间（0，1）均匀的划分为8段，在段内分成均匀 的16段，每一等份作为一个量化层。
（5）将相应的交点连接起来得到8个折线段。
（6）因为还包括小于0的电平，所以在第三象限也有8个折线段， 但是在第一象限中第一，二段的折线的斜率和第三象限第一， 二段相同，所以四条连成一条，这样整个平面有13条线，所以 一称为13折线.
X轴各段的阶距一样吗？Y轴呢？ 在上图中各条线段的表达式一样吗，它们之间有什么 区别？
13折线的意义： 用这样方法得到的曲线在电路上容易实现，而且这样的
曲线逼近A律（当A=87.6）压扩的连续，光滑曲线.因此这种 方法也成13折线A律。
13折线的优点： （1）能用7位的非线性码表示11位的线性编码。 （2）节约带宽。
采用平顶抽样的PAM调制信号的框图及信号的波形
二、模拟信号的量化 量化的基本思路：人为规定用有限个电平来表示模拟抽
样值，其作用是将取值连续的抽样信号变成取值离散的抽样 的过程. 1） 均匀量化
原理：把输入信号的取值域按等距离分割的量化成为均匀 量化，可以用下图表示，在图中：
量化的间隔为（M量化电平数）：
A
在话音通信中一般采用两种方式： 律和 律.在具体的
实现中，由于两种方法得到的特性图是连续的曲线，在线 路上难以实现，所以采取近似的压缩方法：分段折线压缩 法.
压扩
近似压扩
均匀量化
A
律和 律的数学表达式如下：
y ln(1 x) , 0 x 1 ln(1 )
y
Ax
ln(1 )
2） 非均匀量化
非均匀量化的原理：根据信号的不同区间来确定量化
间隔的.也就是说信号的取值小的区间，其量化间隔也小， 信号的取值大的区间，其量化间隔也大.（信号的幅度已经 发生变化）
实现的方法：将抽样值经过压扩以后在进行均匀
量化通常使用的压扩器中，大多采用对数式压缩，即： 实现压扩系统的系统函数是对数式的。
本次课程的主要内容：
1.脉冲振幅调制PAM （Pulse Amplitude Modulation） 1）自然抽样实现PAM 2）用平顶抽样实现PAM
2.模拟信号的量化 1）均匀量化
2）非均匀量化
一、脉冲振幅调制(PAM) 脉冲振幅调制的原理：
脉冲振幅调制采用时间上离散的脉冲串作为载波的调制方式， 可分为脉冲振幅调制(PAM)、脉冲宽度调制(PDM)和脉冲相位调制 (PPM)。
m(t)
ms(t)
m(t)
PAM的波形及频谱（在发送端）
解调过程（在接收端） 采用矩形窄脉冲抽样的频谱与采用冲激脉冲抽样（理想抽样）
的频谱很类似，区别仅在于其包络按辛格函数Sa(x)逐渐衰减。由
于在n=0时Sa(ns)为常数，所以采用低通滤波器就可以从Ms()中 滤出（解调）原频谱M()。脉冲振幅调制及其解调过程与理想抽样
1 ln Ax
, ,
ln(1 )
0x 1 A
1 x 1 A
在公式中，x,y是归一化的压缩输入输出的电压。 A, 表
示压缩的程度.
13折线的绘制方法：
（1）将输入输出的电压归一。
（2）将x轴的区间（0，1）不均匀的划分为8段，划分的规律是： 每一次以二分之一取段。
（3）将x轴上分好的8段，在段内分成均匀的16段，每一等份作 为一个量化层。
在量化的过程中会产生误差，用下面的公式来衡量：
Sq
Nq
E m2q (kTs ) E m(kTs ) mq (kTs ) 2
其信号的功率比如公式：
Nq E (m mq )2
b
(x
a
mq )2
f
( x)dx
M
Hale Waihona Puke i 1mi mi1
(
x
qi
)2
f
( x)dx
Sq E mq2
b a
(mq
)
2
f
( x)dx
M
i 1
(q ) mi
mi1
2 i
f
( x)dx
根据以上两个公式，可以知道：
Sq M 2 1 Nq
（一个系统的信噪比由噪声，信号，系统三个因素决定， 必须根据不同的情况得出的公式进行计算）
均匀量化的缺点： （1）对概率密度非均匀分布的信号的功率比不高. （2）无论抽样值的大小如何，量化噪声的均方根值不变.