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ISD2560语音芯片应用设计

  本设计采用2500系列中的ISD2560芯片。ISD2560具有10个地址输入端,寻址能力可达1024位,前600个地址用于直接存取语音,地址600~767未使用,地址768~1024为工作模式选择用,因此最多能分600段;设有OVF(溢出)端,便于多个器件级联;单片存储时间为60秒,直接存储模拟语音信号。
  ISD芯片的地址以信息段为基本组成单元,只要在分段录、放音操作前(不少于300ns),给地址A0~A9赋值,录音及放音功能均会从设定的起始地址开始,录音结束由停止键操作决定,芯片内部自动在该段的结束位置插入结束标志(EOM);而放音时芯片遇到EOM标志即自动停止放音。
  在一块芯片上集成有麦克风前置放大器、自动增益控制电路、抗混淆和平滑滤波器、模拟存储阵列、扬声器驱动器、控制接口和内部精确的参考时钟。其外部元件包括:麦克风、扬声器、开关和少数几个电阻、电容,再加上电源或电池,就可构成一个完整的语音录放系统。在只需要播放语音信息的应用系统中,可直接外接扬声器,而无需外接其它器件。
  录音过程中,ISD系列器件在进行存储操作之前,要分几个阶段对信号进行调整。首先要输入信号放大到存储电路动态范围的最佳电平,这个阶段由前置放大器、放大器和自动增益控制部分来完成。前置放大器通过隔直流电容与麦克风连接,隔直流电容用来去掉交流小信号中的直流成份(大约2~20mv)。信号的放大分两步完成:先经过输入前置放大器,然后经过固定增益放大器。前置放大器增益自动调节以便维持进入滤波器的信号为最佳电平。这样录音的信号能得到最高电平又使削波减至最小。可以通过选择连接到AGC引脚的电阻和电容值来调节描述自动增益电路特性的两个时间常量:即响应时间和释放时间。
  下一个阶段的信号调整是由输入滤波器完成的。由于模拟信号的存储仍然是采用取样技术,因此还需要一个抗混淆滤波器以去掉取样频率1/2以上的输入频率分量。这样就满足了所有数据采集系统都遵循的奈奎斯特取样定律。语音的质量要想优于电话的音质,取样频率要用8KHz。低通滤波器的高频频限选在3.4KHz,可满足奈奎斯特取样定律,而且仍有足够宽的频带以得到高音质的语音。滤波器是一个连续时间五极点低通滤波器,在3.4KHz每个倍频程衰减40dB。
  放音时,录入的模拟电压在取样时钟的控制下顺序地从存储阵列中读出,恢复成原来的取样波形。输出通道上的平滑滤波器去掉取样频率分量并恢复原始波形。平滑滤波器的输出通过一个模拟多路开关连接到输出功率放大器。两个输出管脚直接驱动扬声器。
  ISD系列器件的线路设计基于每个EEPROM存储单元等效于8位存储器。信息写入存储单元采用闭环方式。取样保持电路在编程周期内保持数据并将存储的模拟电压提供给比较器的一个输入端。比较器的另一个输入是存储单元本身的输出。在多次写入中,电子被“泵入”存储单元,并使存储电平反馈到比较器,当比较器的信号(也就是存储单元的输出电压)等于取样保持电平时,该存储单元的编程停止。