录音放音电路设计

1、东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 电子技术课程设计 题 目 录音放音电路设计 院 系 电气信息工程学院自动化 专业班级 自动化10-02 学生姓名 孟庆来 学生学号 100601140218 指导教师 赵玉峰 刘小斌 2012 年 7月 1日东北石油大学课程设计任务书课程 电 子 技 术 课 程 设 计 题目 录 音 放 音 电 路 设 计 专业 自动化10-2 姓名 孟庆来 学号 10060110218 主要内容：根据设计要求，运用所学的模拟电子技术及电路基础等知识，自行设计一个语音电路，可以按照要求实现录音、 放音基本要求：工作温度范围：-35+45工作电压：25v55v工作电流

2、：15mA音质，录放时间均可按需要任意调节，语音清晰度好主要参考资料：1黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京:电子工业出版社,2004年11月2郝鸿安.CMOS集成电路实用电路集.上海：上海科学普及出版社，1994年6月 3求是科技,张立科.单片机典型模块实例导航.北京：人民邮电出版社，2004年5月4叶近茂.基于ISD2500系列芯片的语音播放系统.山东科技大学期刊，2006年2期：89-915. 孟军.ISD33000 系列语音芯片及其特色.电子技术应用.1998年5月6. 秦旭.语音芯片 ISD33060及其应用.电子产品维修与整理.1999年四月7. LY637型录音机放音电路

3、的改进-电声技术1992年10期完成期限 2012.6.25-2012.7.1 指导教师 赵玉峰 刘小斌 专业负责人 2012年 6 月24 日1 / 20目 录1 任务和要求.12 单元电路设计.12.1 语音芯片的引脚.12.2 ISD 芯片介绍.12.3 ISD2560 芯片的参数.22.4 ISD 系列的管脚 功能.22.5 ISD 系列芯片的内部结构.42.6 芯片工作时各引脚的时序变化.43 电路设计应用原理图.54 工作模式.65 工作状态.7 5.1 单段录放音.7 5.2 多段论放音.86 设计总结.7 6.1 设计过程中遇到的问题及解决方法.7 6.2 设计心得体会.8参考

4、文献.10附 录11 任务和要求(1)任务：设计一个语音电路，要求实现录音、 放音(2)录音放音电路性能要求：1) 工作温度范围：-35+452) 工作电压：25v55v3) 工作电流：15mA4) 音质，录放时间均可按需要任意调节，语音清晰度好2 单元电路设计2.1 语音芯片的引脚 图2 语音芯片2560的引脚图 2.2 ISD芯片介绍 ISD2560是ISD系列语音录放集成电路的一种，是一种永久记忆型录放语音电路，录音时间为60S，能重复录放达10万次。他采用直接电平存储技术，省去了A/D D/A转换器。ISD2560集成较高，内部包括前置放大器、定时器、采样时钟、滤波器、自动增益控制、逻

5、辑控制、模拟收发器、解码器和480KB的EEPROM等。内部EEPROM存储单元，均匀分为600行，句有600个位置单元，每个单元指向其中一行，每一个位置单元的位置分辨率为100ms。ISD2560控制电平与TTL电平兼容，接口简单，使用方便。 ISD2560内置了若干操作模式，可用最少的外围器件实现最多的功能，操作模式也由位置控制；当最高两位都为1时，其他位置端高就选择某个模式。因此操作模式和直接寻址相互排斥。2.3 ISD2560芯片的参数ISD2560芯片的技术参数： 语音长度：60 采样频率（KHZ）：8 放音触发：电平 工作电压（V）：4.5-5.5 工作电流（mA）: 4.55.5

6、 静态电流（uA）:102.4 ISD系列的管脚 功能 ISD2500 系列管脚说明： 位置线（A0A9）： 共有1024种组合状态。最前面的600个状态做内部存储器的寻址用，最后256个状态作为操作模式。电源(VCCA,VCCD)：芯片内部的模拟和数字电路使用不同的电源总线，并且分别引到外封装上，这样可使噪声最小。模拟和数字电源最好分别走线仅可能在靠近供电源处相连，而去耦电容应尽量靠近芯片。 地线(VSSA,VSSD)：芯片内部的模拟和数字电路也使用不同的地线，这两脚最好在引脚焊盘上相连。节电控制(PD)：本端拉高使芯片停止工作，进入节电状态。芯片发生溢出，即/OVF端输出低电平后，要将本端

7、短暂变高复位芯片，才能使之再次工作。 片选(/CE)：本端变低后（而且 PD 为低），进行录放操作。在本端的下降沿锁存位置线和P/-R端的状态。 录放模式(R/-R)： 本端状态在/CE的下降沿锁存。高电平放音，低电平录音。录音时，由位置端提供起始位置，录音持续到/CE或PD变高，或内存溢出； 如果是前一种情况，会自动在录音结束时写入EOM标志。放音时，由位置端提供起始位置，放音持续到EOM标志。如/CE一直为低，或电路工作在某些操作模式，放音会忽略EOM，继续进行下去。信息结尾标志(/EOM)： EOM标志在录音时自动插入到该信息的结尾。放音遇到EOM 时，本端输出低电平脉冲。芯片内部会检测

8、电源电压以维护信息的完整性，当电压低于3.5v时，本端变低，芯片只能放音。 溢出标志(/OVF)： 处于存储空间末尾时，本端输出低电平脉冲表示溢出之后，本 端状态跟随/CE端的状态，直到PD端变高。本端可用于级联。 话筒输入(MIC)：本端连至前置放大器。自动增益控制电路（AGC）将前置增益控制在到-15至24db。外接话筒应通过串联电容耦合到本端。 耦合电容值和本端的10K输入阻抗决定了芯片频带的低频截止点。 话筒参考(MIC REF)：本端是前置放大器的反向输入，当以差分形式连接话筒时可减小噪声，提高共模抑制比。 自动增益控制(AGC)：AGC动态调整前置增益以补偿话筒输入电平的宽幅变化，

9、使得录制变化很大的音量（从耳语到喧嚣声）时失真都能保持最小。响应时间取决于本端的5 K输入阻抗和外接的对地电容（即线路图中C2）的时间常数。释放时间取决于本端外接的并联对地电容和电阻(即线路图中R2和C2)的时间常数。470 K 和4.7UF的标称值在绝大多数场合下可获得满意的效果。 模式输出(ANA OUT)： 前置放大器输出。前置电压增益取决于AGC端电平。 模拟输入(ANA IN)：本端为芯片录音信号输入。对话筒输入来说，ANA OUT端应通过外接电容连至本端。该电容和本端的3 K输入阻抗给出了芯片频带的附加低端截止频率。其它音源可通过交流耦合直接连至本端（绕过了ISD的前置）。 喇叭输

10、出(SP+，SP-)：这对输出端能驱动16以上的喇叭（内存放音时功率为 12.2mw，AUX IN放音时功率为50mW）。单端使用时必须在输出端和喇叭间接耦合电容，而双端输出既不用电容又能将功率提高到4倍。录音和节电模式下，它们保持为低电平。注意：多个芯片的喇叭输出端绝对不能并联，否则可能损坏芯片！不用的喇叭输出端绝对不能接地！ 辅助输入(AUX IN)：当/CE和P/-R为高，放音不进行，或处于放音溢出状态时, 本 端的输入信号通过内部功放驱动喇叭输出端。当多个2500芯片级联时,后级的喇叭输出通过本端连接到本级的输出放大器，为防止噪声，建议在放内存信息时，本端不要有驱动信号。 外部时钟(X

11、CLK)：本端内部有下拉元件，不用时应接地。芯片内部的采样时钟在出厂 前已调校，误差在+1%内。商业级芯片在整个温度和电压范围内，频率变化在+2.25%内。工业级芯片在整个温度和电压范围内，频率变化在+5%内，建议使用稳压电源。若要求更高精度或系统同步，可从本端输入外部时钟，频率如前表所示；由于内部的防混淆及平滑 滤波器已设定，故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要，因内部首先进行了分频位置/模式输入(Ax/Mx)： 位置端有两个作用，取决于最高两位(MSB)即2532/2540/2548/ 2564的A7和A8，或2560/2590/25120的A8和A9的状态。当最高两位中

12、有一个为0时，所有输入均解释为位置位，作为当前录放操作的起始位置。位置端只作输入,不输出操作过程中的内部位置信息。位置在/CE的下降沿锁存。2.5 ISD系列芯片的内部结构 图3 ISD系列芯片的内部框图2.6 芯片工作时各引脚的时序变化 图4 ISD2560录音时序 图5 ISD2560放音时序3 电路设计应用原理图图6 基本电路原理图4 工作模式 2500系列内置了若干操作模式，可用最少的外围器件实现最多的功能。操作模 式也由位置端控制：当最高两位都为 1 时，其它位置端置高就选择某个（或某几个） 模式。因此操作模式和直接寻址相互排斥。操作模式可由微控制器，也可由硬件实现。 使用操作模式有

13、两点注意：（1）所有操作最初都是从 0 位置，即存储空间的起始端开 始。后续操作根据所选用的模式可从其它位置开始。而且，电路由录转为放，或由放 转为录时（M6模式除外），或执行了掉电周期后，位置计数器复位为0。（2）当/CE变 低，最高两位位置位同高时，执行操作模式。这种操作模式一直有效，除非/CE 再次， 由高变低，芯片重新锁存当前的位置/模式端电平，然后执行相应操作。 M0(信息检索)：快速跳过信息而不必知道其确切位置。/CE每输入一个低脉冲，内部位置计数器就跳到下一条信息。此模式仅用于放音，通常与M4同时使用。 M2(删除EOM标志)：使分段信息变为一条信息，信息最后保留一个EOM标志。

14、这个模式完成后，录入所有信息就变成一条连续的信息。 M3(信息循环)：循环重放位于存储空间起始处的那条信息。一条信息可以完全占满存储空间，那么循环就从头到尾进行，这时/OVF不变低。 M4(连续寻址)：正常操作中，重放遇到EOM标志时，位置计数器复位。M4禁止位置计数器复位，使得信息可连续录入或重放。 M5(/CE电平有效)：通常，录音时/CE为电平触发，放音时/CE为边沿触发。本模式将放音时/CE设置为电平触发，特别适用于需用/CE终止放音的场合。操作为：/CE变低后，从内存起始处开始放音，/CE变高放音即刻停止。/CE再变低后。仍从内存起始处开始放音，除非M4也是高。M6(按键模式)：本模

15、式的外围电路最简单，成本大为降低：在录放结束，/CE变高后，自动进入节电模式。而且，/CE、PD、/EOM的作用重新定义如下：1)、/CE(开始/暂停，低脉冲有效)/CE 端的下降沿控制操作的开始和暂停。当不 录放时，/CE的下降沿就启动录/放操作。之后，如果没遇到EOM标志（放 音时）或没发生溢出前，再来一个/CE 下降沿将暂停当前操作。暂停后， 位置并不复位，再来一个/CE下降沿后，从暂停处继续操作。 2）、PD（停止/复位，高脉冲有效）-PD 端的上升沿停止当前录/放操作，并复位位置。 3) 、/EOM(运行指示)/EOM变高表示录/放操作正在进行，可驱动LED。 5 工作状态5.1单段

16、录放音： 此时，全部位置线接地，P/R端为低电平，按住CE端(片选键)开始录音，放开或录满时录音自动停止。放音时P/R端置高，按CE端，开始放音，按PD端或放音结束时停止放音。5.2多段录放音： 将A6、A8、A9置高电平，其余位置线置低，可实现多段 连续顺序录放。录音时置P/R端为低，按CE键，即开始录音第一段，再按一下CE键录音结束。反复操作可顺序多段录音，直到录满为止，或按PD端系统复位。放音时，P/R端为高，按CE端键开始放第一段，该段放音结束或中途按 CE 端，停止放音，如此反复，可多段放音。 6 设计总结6.1 设计过程中遇到的问题及解决方法1） 在检测原理图的过程中，总是出现接错

17、线的情况，使用无电气意义的接线，后经过仔细检查后改正。2） 检测实物电路的过程中发现芯片不能正常使用的状况，经检验发现主要是由于接触不良的问题，其中包括线的接触不良和芯片的接触不良，在实验测试过程中，声音时有时无，有时会消失。用5V电源对电路进行检测，一端接地，另一端接触元件，发现有的器件断路，再用万用表欧姆档检测每一根线是否接触良好，在检测过程中发现有几根线有时能接通，有时不能接通，把接触不好的线重新接过后发现能正常使用了。其次是由于芯片接触不良的问题，用万用表欧姆档检测有几个引脚本该相通的地方却未通，而检测的导线状况良好，其解决方法为把芯片拔出，根据面包板孔的的状况重新调整其引脚，使其正对

18、于孔，再用力均匀地将芯片插入面包板中，此后发现能正常显示。此后不知是由于还是短路还是电压过大的原因导致芯片烧坏，事物整理失败！3） 在用PROTEL画原理图的过程中，系统器件库中没所需的芯片，在自己动手做新的芯片的过程中多次遇到不懂的问题，在查看资料书和同学讨论中得到了解决。6.2 设计心得体会在此次的录放音电路的设计过程中，跟进一步的熟悉了ISD2560芯片的结构及芯片的工作原理和其具体使用方法。在以往的理论学习中觉得事物做起来很简单，可自己一动手做就出来了很多的问题，往往一个简单的问题由于这样或那样的原因得不到解决，这给自己提了个醒：在以后的学习中应更加重视动手能力的提高，不能做眼高手底的人！参考文献1黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程.北京:电子工