语音录放器

语音录放器

2.5语音录放器

2.5.1实训目的和实训器材

1.制作一个基于ISD2560的语音录放器。

2.实训器材

（1）常用电子装配工具。

（2）万用表。

（3）示波器。

（4）ISD2560语音录放器电路元器件，见表2.5.1所示。

表2.5.1 ISD2560语音录放器电路元器件

2.5.2 ISD2560的主要特性

ISD2560是ISD系列录放语音集成电路之一，内部结构方框图如图2.5.1所示，芯片内部包含有语音电路、大容量E2PROM存储器、功率放大器等等。录音过程即可以完成语音固化，所录音的内容可以永久保存，能重复录放达10万次。

1．录音

在进行存储操作之前，ISD2560要分几个阶段对输入到话筒BM电路的语音电信号进行调整。首先将输入的电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

和自动增益控制电路来实现。

前置放大器通过隔直电容器C1、C2与话筒BM连接（见图2.5.1）。隔直电容器C1、C2用来去掉交流小信号中的直流成分。

信号的放大分两步完成：先将语音电信号经前置放大器放大，由模拟输出端（ANA OUT）

输出，经C3和R3，加到放大器的输入端，使语音电信号得以进一步放大。这种结构，使得系统设计更加灵活（尤其是非语音信号的输入），同时提供了一个用于截止低频信号的端子接口电路。

图2.5.1 ISD系列单片语音录放集成电路内部结构方框图

自动增益控制电路，能随时跟踪、监视控制放大器输出的音频信号电平，并反馈增益电压，实现对前置放大器的自动增益调节，以便维持进入输入滤波器的信号是最佳的电平。这样，使录音信号为最佳、最高电平，又可使削波减至最小。自动增益电路的特性由两个时间来描述，即响应时间与释放时间。响应时间是指当输入信号增大时，自动增益控制（AGC）用减小增益来响应所需要的时间。释放时间是指输入信号降低时，使增益增加所需要的时间。可以通过选择连接在“AGC”管脚的电阻R1和电容器C4的阻容值，来调节响应时间与释放时间的常量。通常，将前置放大器的增益压缩到20dB左右的范围内，这是为了能补偿各种话筒的特性及各种语音音量的需要；而将动态信号范围增大20dB，是为了保持信号的完整性，以便把削波和其它失真减至最小。

由于模拟信号的存储是采用取样技术，采样频率采用8kHz。因此需要输入滤波器去掉采样频率的1/2以上的输入频率分量。输入滤波器的高频截止频率选在3.4kHz以上，要有足够宽的频带，以保证高音质的语音。输入滤波器是一个五极点低通滤波器，在3.4kHz每个倍频程衰减40dB。

对输入的信号调整后，再将输入波形通过模拟收发器，写入480K模拟存储阵列中。由8kHz采样时钟取样；并经过电平移位而产生写入过程所需要的高电平，同时补偿隧道效应相关的一些实际因素。采样时钟也用于存储阵列的地址译码，以便输入信号顺序的写入存储阵列。

2．放音

录入的模拟电压信号，在采样时钟的控制下，顺序地从480K模拟存储阵列中读出，恢复成原样的采样波形。在输出的通路上，平滑滤波器去掉采样频率分量，恢复原始的语音波形。采样时钟频率会影响录音的时间长度和录音质量。提高采样时钟频率，虽然使放音的质量得到了改善，但是录音的时间必然就会减少了许多。反之亦然，降低取样频率，则增加了录音时间，所付出的代价是降低了录音的质量。为了解决这些问题，在产品出厂之前，振荡器频率精度的调节优于1.5％。在调整振荡器的振荡频率时，也同时自动地调整了平滑滤波

器的截止频率。

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的输入端。语音信号经功放进行功率放大后，从两个输出管脚SP+、SP-直接驱动扬声器BL播放所录制的语音。扬声器选用16Ω时，其驱动功率约为50～100mW。对于系统应用，也可以在辅助输入端（AUX IN）输入语音信号，经功放后驱动扬声器BL。

ISD系列的每个E2PROM存储单元，等效于8位存储器。信号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。在多次语音信号的写入过程中，电子被“泵入”存储阵列，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，该存储阵列的编程即行停止。每一次写入时，使极少量的电荷注入存储单元以建立系统的分辨率，从而保证了最低的充电量。一个存储单元在写入语音信号的同时，也就自动地消除了这个存储单元原有的语音信号。

3．ISD2560的引脚功能

ISD2560有SOIC、PDIP和TSOP三种封装形式，SOIC、PDIP封装形式引脚端排列如图2.5.2所示。ISD2560所有模拟电路引脚电压均以内部产生的模拟地为参考，偏置大约为1.5V。可以在话筒输入端“MIC”（引脚端17）和话筒补偿端“MIC REF”（引脚端18）、模拟输入端“ANA IN”（引脚端20）上测量到这个偏置值。测量值应在内部值的±20mV范围之内。这些引脚端的连接都应使用电容器耦合，使偏压不受影响。各引脚端的功能如下：

图2.5.2 ISD2560 引脚端封装形式（SOIC/PDIP）

MIC（引脚端17）话筒前置放大器输入端。集成电路内部的前置放大器用于放大1～20mV范围内的信号，是一个增益可控的跨导放大器，输入阻抗10kΩ，最大增益24dB。一般的驻极体话筒所输出的语音信号电平，己足够驱动该放大器。由于输入阻抗已知，频率响应的下限由音频信号源和输入耦合电容来确定。驻极体话筒用0.22μF的耦合电容。

MIC REF（引脚端18）麦克风（话筒）补偿端：麦克风补偿端是话筒前置放器的反向输入端，用来抵消噪声或对ISD2560作共模抑制的输入端。通常从这个引脚端到模拟地之间连接二只电容（见图2.5.1中的C2）。这个电容器的容值，和话筒前置放大器的MIC端的