實驗結果與性質分析題 - 基于74LS194的m序列發(fā)生器設計

　　3.實驗結果與性質分析

　　3．1實驗結果

　　這里只分析方案2的電路，由圖5可知，其初始狀態(tài)為a7＝a5＝a4＝a3＝a2＝a1＝a0＝0，a6＝1．當m序列發(fā)生器利用全0狀態(tài)重新置數(shù)實現(xiàn)自啟動時，它能生成長度為255的m序列．如下所示：

　　邀an妖＝111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101111110111100110111011100

　　10101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101111100001101001101011011

　　01010000010011101“100100100110000001110100100011100”01000000010110001111010000．

　　由于示波器顯示的波形長度有限，不能一次性顯示255位m序列波形［5］．圖6為255位m序列的部

　　分波形圖．第1路波形為8kHz時鐘，第2路波形是產生的m序列部分波形，對應于序列中的引號內部分。

　　3．2性質分析

　　3.2.1m序列的均衡性

　　m序列每一周期中1的個數(shù)比0的個數(shù)多1個．由于p＝2n－1為奇數(shù)，因而在每一周期中1的個數(shù)為偶數(shù)，即（p＋1）/2＝2n－1；而0的個數(shù)為奇數(shù)，即（p－1）蛐2＝2n－1－1．當p足夠大時，在一個周期中1與0出現(xiàn)的次數(shù)基本相等．本設計中的8級m序列中p＝255，1的個數(shù)為128，0的個數(shù)為127，即0與1出現(xiàn)的概率幾乎相等．

　　3.2.2m序列的游程分布

　　將一個序列中取值（1或0）相同連在一起的元素合稱為一個游程．在一個游程中元素的個數(shù)稱為游程長度．統(tǒng)計分析產生序列特性．

　　對于游程長度0＜k≤6，全部游程如下：長度為1的0游程和1游程分別出現(xiàn)32次；長度為2的0游程和1游程分別出現(xiàn)16次；長度為3的0游程和1游程分別出現(xiàn)8次；長度為4的0游程和1游程分別出現(xiàn)4次；長度為5的0游程和1游程分別出現(xiàn)2次；長度為6的0游程和1游程分別出現(xiàn)1次；長度為7的0游程出現(xiàn)1次；長度為8的1游程出現(xiàn)1次，如表2所示。

　　m序列的一個周期中，游程總數(shù)為128．其中長度為1的游程個數(shù)占游程總數(shù)的1蛐2；長度為2的游程個數(shù)占游程總數(shù)的1蛐4；長度為3的游程個數(shù)占游程總數(shù)的1蛐8；……一般地，長度為k的游程個數(shù)占游程總數(shù)的2－k＝2k，其中1≤k≤（n－2），而且，在長度為k的游程中，連1游程與連0游程各占一半，長為（n－1）的游程是連0游程，長為n的游程是連1游程。

　　3.2.3移位相加特性（線性疊加性）

　　m序列和其位移序列模2和后所得序列仍是該m序列的某個位移序列．設mr是周期為p的m序列mp經過r次延遲移位后的序列，那么有mp茌mr＝ms，其中ms為mp某次延遲移位后的序列。

　　本設計產生的序列為mp，

　　mp＝111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101111110111100110111011100

　　10101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101111100001101001101011011

　　0101000001001110110010010011000000111010010001110001000000010110001111010000妖．

　　mp延遲1位后得到序列mr，

　　mr＝0111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101111110111100110111011100

　　10101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101111100001101001101011011

　　010100000100111011001001001100000011101001000111000100000001011000111101000妖．

　　mp與mr模2和后所得序列ms，

　　mr＝邀1000000010110001111010000111111110010000101001111101010101110000011000101011001100101

　　11111011110011011101110010101001010001001011010001100111001111000110110000100010111010111101101

　　111100001101001101011011010100000100111011001001001100000011101001000111000妖．

　　由運算結果可以看到，ms為mp延遲25位后的序列．

　　4、結語

　　文中給出的 2 種 m 序列產生電路經實際硬件測試，輸出信號波形符 合 m 序 列 的 均 衡 性、游 程 分 布特性、移位相加性等性質．結果表明：采用 74LS194 加上少量外圍芯片，可以方便、準確地產生 m 序列．文中給出的設計方法調試方便，電路性能穩(wěn)定可靠，具有實際應用價值，已作為數(shù)字信號源成功應用于通信原理實驗箱。