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語音集成應用電路入門知識
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語音集成應用電路入門知識
 

語音集成應用電路入門知識
語音芯片基礎介紹

語音集成應用電路入門知識從基礎知識、電路資料和實用范例等方面出發,讓更多愛好者在實踐中學習并掌握一定的電子知識和技能,早日進入語音芯片行業(www.atchip.net)。
我們平常所看到和接觸到的語音集成電路,其封裝形式大部分是雙列直插式塑料封裝集成電路(DIP),俗稱硬封裝電路,按引腳數分為8腳、14腳、16腳等,每個引腳都有不同的功能。通常引腳越多,集成電路芯片的體積越大,電路功能也越強,價值當然也就越高。圖1(b)是印板封裝集成電路(COB),俗稱軟封裝電路,它是把集成電路芯片直接封裝在印刷電路板上的簡易半導體集成器件。軟封裝電路工藝簡單、生產周期短、成本較低,而且可以多次修復,所以合格率非常高。環芯公司語音芯片普遍采用這種軟封裝電路。
AC8040-裸片資料AC8040-DIP8資料
語音集成電路芯片又稱裸片,它采用多層光罩技術將語音電路單元和數字化語音信息掩膜在半導體芯片中,其制造工藝非常復雜,生產周期約45天。掩膜前用戶必須作以下項目選擇:1.觸發方式選擇一邊沿觸發(EDGE),觸發一次,電路動作一次,即使觸發信號持續保持著也只以動作一次;電平觸發(LEVEL),觸發信號持續保持著,則語音重復輸出直到觸發停止,最后段語音輸出完畢即停止。2.輸出方式選擇一持續輸出(UNHOLD),觸發動作一停止,當段語音繼續輸出到完畢后停止;非持續輸出(HOLD),觸發動作一停止,語音輸出立刻停止。3.單鍵觸發方式選擇一循環放音(SEOUENTIAL),每觸發一次輸出一語音內容,循環播出各段語音;單鍵全放(PLAY ALL),一次觸發后各段語音依次全部播出;隨機放音(RING),一次觸發后無規律輸出各段語音。4.后段蓋前段/無后段蓋前段選擇一在現有的語音段尚未結束時,又觸發另一段語音,則前段語音無論播放到何處都立即停止,后段語音將蓋過前段而放音,這就叫做后段蓋前段。5.矩陣觸發/鍵盤觸發方式選擇一矩陣觸發方式(MATRIX),即利用輸出口和輸入口縱橫交錯之點構成觸發輸入;鍵盤觸發方式(KEYBOARD),既利用十位數鍵與個位數來組成所要觸發之段數。這兩種觸發方式主要用于超過二十段語音觸發。6.發光二極管方式選擇一語音輸出時,發光二極管以固定頻率閃爍;使發光二極管隨語音輸出信號強弱同步閃爍;與語音輸出信號有一同步電平信號輸出,驅動發光二極管或產生級連信號。7.輸出電流選擇一可通過光罩選擇輸出電源(COUT)分別為1.5mA,3mA和4.5mA等,輸出電流小,芯片的功耗就小,且輸出音量較小;反之,輸出電流大,芯片的功耗則越大,輸出音量就較小。Http://www.zgqznmh.com
語音信號的采樣頻率是決定語音電路音質好壞的最重要因素。一般來說,采樣頻率必須是語音頻帶寬度的2信以上,比如,要保存最高頻率為6KHz帶寬的頻譜,這時采樣頻率最低必須為2×6KHz=12KHz。通常線的帶寬為3KHz,如果以電話的音質為準,7KHz的采樣頻率就能滿足要求,而處理一般的音素,用12KHz采樣就可基本達到高保真音質的水平。語音電路的數字合成有多種方法,目前最常用的兩種方法為清形存儲法和參數分析合成法。
下面以AC8040語音電路為例,介紹語音電路的主要參數及各種應用電路。


所示為AC8040型40秒的語音集成芯片腳位座標圖,表3是它的腳位座標數據
AC8040-DIP8的引腳圖:


PIN

AC8040腳位

1

TG2

2

TG1

3

TG5

4

VSS

5

PWM2/DAC

6

PWM1

7

VDD5

8

VDD

語音IC觸發電平分為高電平和低電平2種,AC8040為高電平觸發方式。
下面再介紹AC8040的幾種應用電路,供初學者參考。
1.并聯應用電路 如圖7所示,將兩片或多片語音內容不相同的電路的輸出端連接在一起,電路采用并聯接法。這種并聯應用電路,可以擴展語音段數。
2.串聯應用電路 如圖8所示,將兩片或多片語音內容不同的電路輸出端接在一起,發光二極管輸出端FLAG與下一片電路的觸發端KEY相連接(發光二極管輸出方式應選擇上述第3種),第1片電路的輸出信號作為第2片電路的控制觸發信號,兩片電路采用前后級串聯控制方式。這種應用電路不但可以擴展每段語音的時間長度,而且還能簡化電路。例如:第1片電路貯存著4段不同的語句,并要求每個語句后面加播一段音樂,就可以采用這種串聯控制電路。
3.上電自動播放電路 應用電路見圖9,該電路所不同之處是在IC的觸發端KEY與VSS間串接一個0.1μ F電容和1.2MΩ電阻,當電路接通電源時,由于電容的作用,IC被瞬間觸發,語音播放完畢自動停止工作。
4.上電循環播放電路 電路見圖10,這時的觸發端KEY直接接VSS,當接通電源時,電路自動循環播放,直至切斷電源。
5.可調整音量應用電路 圖11的音頻輸出端AUD外接1KΩ微調電阻和10μ F電容,這樣可以改變三極管的輸入電壓,從而實現調節音量的目的。
6.差動放大電路 見圖12所示,由8050型NPN硅三極管和8550型PnP硅三極管以及IN4148型整流二極管等構成晶體管差動放大電路,使電路輸出的聲音特別響亮。
7.外接功率放大電路 如圖13所示,通過10KΩ電位器的滑動接點,可外接LM386、TDA2822等功率放大集成電路,以獲得更大的輸出功率。

此外,還有光控、聲控等多種應用電路,由于篇幅所限,就不一一贅述。
見http://www.zgqznmh.com

資料篇

在全世界范圍內,我國是語音集成電路的生產大國,同時也是語音電路的消費大國。語音集成電路的生產基地主要集中在我國的臺灣、香港、深圳、廣州等地。目前語音電路主要有ISD1806/ISD1700/ISD1730/ISD1810系列和AC8020,AC80F,AC80E系列。這幾大系列大致可分為數字脈沖編碼調制語音合成系列、自適應脈沖編碼語音合成系列、語音+音樂語音合成系列、陣列式語音合成系列及微處理器語音合成系列五類。下面分別介紹這五大系列語音電路的有關資料,供讀者參考。

數字脈沖編碼調制語音合成系列 數字脈沖編碼調制是將語音的模擬量信號變為數字量信號,即對語音波形進行周期采樣,再經模/數(A/D)轉換,最后把采樣值變成“0”、“1”的數字序列。這是最常用的語音合成方法。

語音+音樂語音合成系列該系列 語音合成電路主要應用于玩具類產品。它可采取語音和音樂混合播放方式,也可以采用一路(或多路)播放語音,另一路(或多路)播放音樂的方式。表3是該系列常用電路一覽表。該系列電路的電源電壓為2.4~5V,工作電流為200μA,靜態電流為1μA。圖4是該系列的典型應用電路。

陣列式語音合成系列 該系列語音合成電路利用四路或四路以上的輸入輸出口組成矩陣鍵盤。該系列語音電路也可采用外掛微處理器(CPU)方式,實現語句拼讀等功能。
LCD微處理器語音合成系列 該系列語音合成電路內含微處理器、LCD驅動器、時鐘振蕩器、輸入輸出口、多段語音存儲器和音頻信號放大器等電路單元。該系列電路主要用于語音鐘表、體溫計、電子臺歷、智能語音玩具等。

深圳市環芯半導體有限公司提供部分產品應用資料

從電路原理、元器件規格及選用等方面介紹各種類型語音集成電路的應用實例。以便讓初學者對語音電路有一個較深入的認識和了解。
1.光控式語音電路, 光控電路可分為見光響和光線暗下來時響兩種類型:
詳細資料請至: http://www.zgqznmh.com/dsp/ACGuangkonggm.asp
2.“叮呼”門鈴聲語音電路。
3.升國旗奏國歌語音電路詳細
資料請至: http://www.atchip.net/Voiceic/ICData_view.asp?id=23
4.標準漢語拼音發音示教板電路


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