基于工作过程的数字电子技术教程(王瑞春)章 (5)

最大值
单位
条件
V REXT = 8 Ω mA VDD = 4.5 V，REXT = 390 Ω % 15 mVp-p，1 kHz 正弦波
注：① 标准值：VDD = 4.5 V，Ta = 25℃，采样频率为8 kHz；
② LED输出，接； ③ 连接VCCA 与VCCD和VCCP，连接VSSA与VSSD。
5
4.2 数码录音相框的功能特性及主要技术指标
数码录音相框的功能特性及主要技术指标如下： 具有录音和声音播放功能； 录制一段10秒语音，可反复录制； 语音存储100年； 电源电压：3V DC； 工作电流：80 mA； 静态工作电流：5 µA。
6
4.3 组成数码录音相框的主要元器件
4.3.1 贴片元件 数码录音相框的电阻、电容采用0805、1206贴片器件，普
0.3xVDD VDD
0.3 ×VDD VDD
IDD_Record
录音电流
20
IDD_Playback
放声电流
ISB
待机电流
IILPD1
漏电流
IILPD2
高电流输入
-3
RMIC+、RMIC-
前置放大器 输入电阻
VIN
麦克风输入电压
20
1
10
±1
-10
20
15
300
AMSP
麦克风增益
6
40
REXT
输出负载
1 (风华高科，RC05K102JTG)
贴片电阻：1 kΩ，±5%，1206
1 (风华高科，RC06K102JTG)
贴片电阻：4.7 kΩ，±5%，0805
3 (风华高科，RC05K472JTG)
贴片电阻：10 kΩ，±5%，0805
1 (风华高科，RC05K103JTG)
贴片电阻：82 kΩ，±5%，0805
1 (风华高科，RC05K823JTG)
贴片电阻：200 kΩ，±5%，0805
1 (风华高科，RC05K204JTG)
贴片电容：15 pF(150)/50 V，±5%，0805
2 (风华高科，0805CG150J500NT)
U3 J4～J7
J8 R9 R6 R5 R2 R3 R4 R11 R1 R7 C11 C12
Ω 扬声器负载
mW VDD = 5.5 V 15 mVp-p mW VDD = 4.4 V 1 kHz 正 mW VDD = 3 V 弦波，REXT= mW VDD = 2.4 V 8 Ω
21
续表
符号 Vout IAUD THD
参数名称 扬声器输出电压
AUD 谐波失真度
最小值
标准值① VDD -3.0 1
Q1
30
续表二
序 阶层
号
物料编码
23 1.1.2 22233475100
24 1.1.3 30300513190
25 1.1.4 26013272000
26 1.1.5 25206064321 27 1.2 20GR5200400 28 1.3 26060821400 29 1.4 26089745320
19
3. 直流参数 ISD1610的直流参数见表4-3。
20
表4-3 直 流 参 数
符号 VDD VIL VIH VOL VOH
参数名称 电源电压 低电压输入 高电压输入 低电压输出 高电压输出
最小值 标准值① 最大值
2.4
5.5
VSS - 0.3 0.7 ×VDD VSS - 0.3 0.7 ×VDD
9
图4-2 轻触开关实物图与简易图 10
图4-3 拨动开关实物图与简易图 11
2．发光二极管 发光二极管(见图4-4)是半导体二极管的一种，可以把电 能转化成光能，常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样 由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加 上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区 的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复 合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所 处的能量状态不同，当电子和空穴复合时释放出的能量多少不 同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发 红光、绿光或黄光的二极管。
|fc-fr| /fr > 5%时，输出控制信号，从而控制声音的播放。
15
4.3.4 ISD1610录音芯片 1. 芯片管脚说明 ISD1610录音芯片(如图4-6所示)是数码录音相框的核心器
件，是控制与语音存储中心，其各管脚功能如表4-1所示。
16
图4-6 录音芯片引脚图 17
表4-1 集成芯片ISD1610管脚功能
s SF=4 kHz
s SF=12 kHz
s SF=8 kHz s SF=6.4 kHz s SF=5.3 kHz
VCC=2.4～5.5 V
s SF=4 kHz
24
4.3.5 电原理图及印刷电路板 数码录音相框的电原理图见图4-7，印制PCB板见图4-8，
贴片图见图4-9，印制电路板是原理图转化并实现其功能的实 物载体。
管脚名称 VCCA/VCCP、VCCD VSSA、VSSD VSSP REC PLAYE/PLAYL MIC+ MICSP+/SPAGC AUD ROSC LED
输入/输出(I/O) — — — I/O I/O I I O — I/O I —
功能 模拟、数字电源正极 模拟、数字地 脉冲调制地，是扬声器驱动器的 PWM 地 录音控制端口 放音控制端口 声音录入端口，外接麦克风 输入反馈，降低噪声 声音输出端口，外接喇叭 自动增益控制，减少麦克风录入失真 提供了一个单端电流输出驱动外部放大器 电阻振荡器，使用户可以更改记录和播放时间 驱动 LED 显示，循环播放标记
2
教学要求： 通过完成数码录音相框项目的组装、调试以及工作原理的 学习，学生应对语音产品制作过程有更深一步的了解，对数字 电路中的模数和数模转换以及Flash存储器的原理和应用有初 步的认识。
3
图4-1 数码录音相框实物图 4
4.1 数码录音相框简介
数码录音相框(如图4-1所示)将传统的相框与数码录音技 术相结合，赋予古老的相框科技、时尚、实用的价值。将照片 嵌入到相框中，录制一段语音，当触摸照片画面时，声音自动 播放。它是一款赠送亲朋好友的温馨礼品，也是个人充满回忆 的纪念品。
8
1. 电子开关 轻触开关(见图4-2)、拨动开关(见图4-3)都是电子开关中 的一种，主要用于低电压电路，操作灵活，性能可靠。轻触开 关的内部是靠金属弹片受力弹动来实现电路通断的，使用时轻 轻点按开关按钮就可使开关接通，当松开手时开关即断开。拨 动开关通过拨动开关柄使电路接通或断开，从而达到切换电路 的目的。
项目四 数码录音相框
➢4.1 ➢4.2 ➢4.3 ➢4.4 ➢4.5 ➢4.6
数码录音相框简介 数码录音相框的功能特性及主要技术指标 组成数码录音相框的主要元器件 焊接与产品组装 录音相框的调试 录音相框的故障检测
1
项目四 数码录音相框
➢4.7 录音相框的工作原理 ➢4.8 项目总结报告 ➢4.9 考核 ➢思考题 ➢附录一 录音相框说明书 ➢附录二 实验成绩登记样表
30 1.5 285000202B0
31 1.6 285000205B0
12
图4-4 发光二极简易图与实物图 13
图4-5 触摸板 14
4.3.3 触摸板 触摸板(如图4-5所示)是录音相框声音播放的控制器，用
手触摸SENSOR触摸板时播放声音。 电容式触摸感应原理：电路板上两块相邻的覆铜之间存在
一个固有的电容量C，当手指(或其它物质)靠近时，手指和两 块覆铜之间又产生新的电容，这些电容相当于并联到原来的C 之上，使电路板上的电容量发生了变化，至使RC振荡电路振荡 频率fr发生变化，经MCU电容检测电路，检测到变化的电容量 ，并计算新的振荡频率记为fc，与固有振荡频率fr比较。当
21 1.1.1.14 22153104400 22 1.1.1.15 312S8050C10
贴片电容：100 nF(104)/50 V，±20%，0805
7 (风华高科，0805F104M500NT) 普通晶体管：S8050C(J3Y)，SOT-23 封装，NPN
1 型，β = 150～200
C3 C4 C7 C8 C10 C13 C14
1
8 1.1.1.2.3 333TM87312610 掩膜单片机：TM8731-261S，裸片封装
1
U1
9 1.1.1.2.4 334ISD1610BX0 单芯片录音 IC：ISD1610BX，裸片封装
1
U2
10 1.1.1.3 33906A15M3G 11 1.1.1.4 21087300000 12 1.1.1.5 21092300000 13 1.1.1.6 21087310100 14 1.1.1.7 21087310200 15 1.1.1.8 21092310200 16 1.1.1.9 21087347200 17 1.1.1.10 21087310300 18 1.1.1.11 21087382300 19 1.1.1.12 21087320400 20 1.1.1.13 22151150400
通三极管采用SOT-23封装，详细说明见项目一。
7
4.3.2 分立模拟元件 分立器件有电解电容、咪头、喇叭、轻触开关、拨动开关
、发光二极管。电解电容型号：4.7 µF/25 V，3 mm × 5 mm ；咪头型号：EM-9745L；喇叭：40 mm，8 Ω，0.5 W，
h = 5 mm，铁壳；发光二极管：3 mm × 4 mm，圆形无帽 沿，白发红，长脚；轻触开关型号：TC6603，6 mm × 6 mm， 总高4.3 mm，插脚；拨动开关型号：SS12F15G，柄高4 mm。
25
图4-7 数码录音相框的电原理图 26
图4-8 印制PCB板图 27
图4-9 贴片图 28
4.3.6 录音相框物料清单 录音相框物料清单见表4-5。
表4-5 物 料 清 单
序 阶层
号
物料编码
11
2 1.1 131GR520000
3 1.1.1 103GR520000
物料名称/规格
成套件：GR520-100TE01，10 秒录音相框 主板 PCB 组件 主板 PCB + IC + 贴片
数量 物料代号 备注
1 1 1
29
பைடு நூலகம் 续表一
序 阶层
号
物料编码
物料名称/规格
数量 物料代号 备注
4 1.1.1.1 1401GR52400 贴片(工艺)
1
5 1.1.1.2 101GR520000 主板 COB
1
6 1.1.1.2.1 1402GR52000 邦定(工艺)
1
7 1.1.1.2.2 20GR5200101 主板 PCB：GR620_A1
22
4．交流参数 ISD1610的交流参数见表4-4。
23
表4-4 交 流 参 数
符号 FS
Dur
Tr Tf
去抖时间 (REC&PLAYL)
去抖时间 (PLAYE)
特性 采样频率 录音长度
上升沿 下降沿
TDB1
TDB2
最小值 4
0 0
标准值
6.6 10 12.5 15 20
26.6 40 50 60.4 80 13.3 20 25 30.2 40
18
2．工作环境 ISD1610的工作环境见表4-2。
表4-2 工作环境参数
条件 环境温度 工作电压 接地电压 引脚电压
参数 0℃～50℃ 2.4 V～5.5 V①
0 V② (VSS-0.3 V)～(VDD+0.3 V)
注：① VDD = VCCA= VCCD = VCCP； ② VSS = VSSA = VSSD = VSSP
电源管理 IC：ME6206A15M3G，1.5 V，SOT-23 1
封装
贴片电阻：0 Ω，0805
4 (风华高科，RC05000JTG-2A)
贴片电阻：0 Ω，1206
1 (风华高科，RC06000JTG-2A)
贴片电阻：100 Ω，±5%，0805
1 (风华高科 ，RC05K101JTG)
贴片电阻：1 kΩ，±5%，0805
8 670
313
Pout
扬声器输出功率
117
49
单位
条件
V
V
V V IOL = 4.0 mA② V IOH = -1.6 mA②
VCC = 5.5 V， mA
采样频率为 12 kHz
mA μA ③
μA
μA
kΩ
mV VIN = 15～300 mV，
dB AGC = 4.7 μF， VDD = 2.4～5.5 V
最大值 12
100 100
单位
条件
kHz
s SF=12 kHz
s SF=8 kHz s SF=6.4 kHz s SF=5.3 kHz
VCC=2.4～5.5 V
s SF=4 kHz
ms
ms
s SF=12 kHz
s SF=8 kHz s SF=6.4 kHz s SF=5.3 kHz
VCC=2.4～5.5 V