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语音集成应用电路入门知识
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语音集成应用电路入门知识
语音芯片基础介绍

语音集成应用电路入门知识从基础知识、电路资料和实用范例等方面出发,让更多爱好者在实践中学习并掌握一定的电子知识和技能,早日进入语音芯片行业(www.atchip.net)。
我们平常所看到和接触到的语音集成电路,其封装形式大部分是双列直插式塑料封装集成电路(DIP),俗称硬封装电路,按引脚数分为8脚、14脚、16脚等,每个引脚都有不同的功能。通常引脚越多,集成电路芯片的体积越大,电路功能也越强,价值当然也就越高。图1(b)是印板封装集成电路(COB),俗称软封装电路,它是把集成电路芯片直接封装在印刷电路板上的简易半导体集成器件。软封装电路工艺简单、生产周期短、成本较低,而且可以多次修复,所以合格率非常高。环芯公司语音芯片普遍采用这种软封装电路。
AC8040-裸片资料AC8040-DIP8资料
语音集成电路芯片又称裸片,它采用多层光罩技术将语音电路单元和数字化语音信息掩膜在半导体芯片中,其制造工艺非常复杂,生产周期约45天。掩膜前用户必须作以下项目选择:1.触发方式选择一边沿触发(EDGE),触发一次,电路动作一次,即使触发信号持续保持着也只以动作一次;电平触发(LEVEL),触发信号持续保持着,则语音重复输出直到触发停止,最后段语音输出完毕即停止。2.输出方式选择一持续输出(UNHOLD),触发动作一停止,当段语音继续输出到完毕后停止;非持续输出(HOLD),触发动作一停止,语音输出立刻停止。3.单键触发方式选择一循环放音(SEOUENTIAL),每触发一次输出一语音内容,循环播出各段语音;单键全放(PLAY ALL),一次触发后各段语音依次全部播出;随机放音(RING),一次触发后无规律输出各段语音。4.后段盖前段/无后段盖前段选择一在现有的语音段尚未结束时,又触发另一段语音,则前段语音无论播放到何处都立即停止,后段语音将盖过前段而放音,这就叫做后段盖前段。5.矩阵触发/键盘触发方式选择一矩阵触发方式(MATRIX),即利用输出口和输入口纵横交错之点构成触发输入;键盘触发方式(KEYBOARD),既利用十位数键与个位数来组成所要触发之段数。这两种触发方式主要用于超过二十段语音触发。6.发光二极管方式选择一语音输出时,发光二极管以固定频率闪烁;使发光二极管随语音输出信号强弱同步闪烁;与语音输出信号有一同步电平信号输出,驱动发光二极管或产生级连信号。7.输出电流选择一可通过光罩选择输出电源(COUT)分别为1.5mA,3mA和4.5mA等,输出电流小,芯片的功耗就小,且输出音量较小;反之,输出电流大,芯片的功耗则越大,输出音量就较小。Http://www.atchip.com
语音信号的采样频率是决定语音电路音质好坏的最重要因素。一般来说,采样频率必须是语音频带宽度的2信以上,比如,要保存最高频率为6KHz带宽的频谱,这时采样频率最低必须为2×6KHz=12KHz。通常线的带宽为3KHz,如果以电话的音质为准,7KHz的采样频率就能满足要求,而处理一般的音素,用12KHz采样就可基本达到高保真音质的水平。语音电路的数字合成有多种方法,目前最常用的两种方法为清形存储法和参数分析合成法。
下面以AC8040语音电路为例,介绍语音电路的主要参数及各种应用电路。


所示为AC8040型40秒的语音集成芯片脚位座标图,表3是它的脚位座标数据
AC8040-DIP8的引脚图:


PIN

AC8040脚位

1

TG2

2

TG1

3

TG5

4

VSS

5

PWM2/DAC

6

PWM1

7

VDD5

8

VDD

语音IC触发电平分为高电平和低电平2种,AC8040为高电平触发方式。
下面再介绍AC8040的几种应用电路,供初学者参考。
1.并联应用电路 如图7所示,将两片或多片语音内容不相同的电路的输出端连接在一起,电路采用并联接法。这种并联应用电路,可以扩展语音段数。
2.串联应用电路 如图8所示,将两片或多片语音内容不同的电路输出端接在一起,发光二极管输出端FLAG与下一片电路的触发端KEY相连接(发光二极管输出方式应选择上述第3种),第1片电路的输出信号作为第2片电路的控制触发信号,两片电路采用前后级串联控制方式。这种应用电路不但可以扩展每段语音的时间长度,而且还能简化电路。例如:第1片电路贮存着4段不同的语句,并要求每个语句后面加播一段音乐,就可以采用这种串联控制电路。
3.上电自动播放电路 应用电路见图9,该电路所不同之处是在IC的触发端KEY与VSS间串接一个0.1μ F电容和1.2MΩ电阻,当电路接通电源时,由于电容的作用,IC被瞬间触发,语音播放完毕自动停止工作。
4.上电循环播放电路 电路见图10,这时的触发端KEY直接接VSS,当接通电源时,电路自动循环播放,直至切断电源。
5.可调整音量应用电路 图11的音频输出端AUD外接1KΩ微调电阻和10μ F电容,这样可以改变三极管的输入电压,从而实现调节音量的目的。
6.差动放大电路 见图12所示,由8050型NPN硅三极管和8550型PnP硅三极管以及IN4148型整流二极管等构成晶体管差动放大电路,使电路输出的声音特别响亮。
7.外接功率放大电路 如图13所示,通过10KΩ电位器的滑动接点,可外接LM386、TDA2822等功率放大集成电路,以获得更大的输出功率。

此外,还有光控、声控等多种应用电路,由于篇幅所限,就不一一赘述。
见http://www.atchip.com

资料篇

在全世界范围内,我国是语音集成电路的生产大国,同时也是语音电路的消费大国。语音集成电路的生产基地主要集中在我国的台湾、香港、深圳、广州等地。目前语音电路主要有ISD1806/ISD1700/ISD1730/ISD1810系列和AC8020,AC80F,AC80E系列。这几大系列大致可分为数字脉冲编码调制语音合成系列、自适应脉冲编码语音合成系列、语音+音乐语音合成系列、阵列式语音合成系列及微处理器语音合成系列五类。下面分别介绍这五大系列语音电路的有关资料,供读者参考。

数字脉冲编码调制语音合成系列 数字脉冲编码调制是将语音的模拟量信号变为数字量信号,即对语音波形进行周期采样,再经模/数(A/D)转换,最后把采样值变成“0”、“1”的数字序列。这是最常用的语音合成方法。

语音+音乐语音合成系列该系列 语音合成电路主要应用于玩具类产品。它可采取语音和音乐混合播放方式,也可以采用一路(或多路)播放语音,另一路(或多路)播放音乐的方式。表3是该系列常用电路一览表。该系列电路的电源电压为2.4~5V,工作电流为200μA,静态电流为1μA。图4是该系列的典型应用电路。

阵列式语音合成系列 该系列语音合成电路利用四路或四路以上的输入输出口组成矩阵键盘。该系列语音电路也可采用外挂微处理器(CPU)方式,实现语句拼读等功能。
LCD微处理器语音合成系列 该系列语音合成电路内含微处理器、LCD驱动器、时钟振荡器、输入输出口、多段语音存储器和音频信号放大器等电路单元。该系列电路主要用于语音钟表、体温计、电子台历、智能语音玩具等。

深圳市环芯半导体有限公司提供部分产品应用资料

从电路原理、元器件规格及选用等方面介绍各种类型语音集成电路的应用实例。以便让初学者对语音电路有一个较深入的认识和了解。
1.光控式语音电路, 光控电路可分为见光响和光线暗下来时响两种类型:
详细资料请至: http://www.atchip.com/dsp/ACGuangkonggm.asp
2.“叮呼”门铃声语音电路。
3.升国旗奏国歌语音电路详细
资料请至: http://www.atchip.net/Voiceic/ICData_view.asp?id=23
4.标准汉语拼音发音示教板电路


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