摘要：介紹了ISD公司單片語音芯片的開發(fā)與應用，提出了非定長分段語音錄制和播放控制技術，實現組合評的無停頓式播放，并將其應用于機車隨車質量狀態(tài)診斷警裝置中，取得了很好的效果。

    關鍵詞：語音 直接模擬存儲技術

概述

隨著集成電路制造技術的發(fā)展，語音處理器已層出不窮，并且性能越來越高，應用范圍也越來越廣，可用于微型錄音機、通訊、電話、車船、飛機黑匣子、有聲電子信函、語音信箱、高級玩具等，應用前景十分廣泛。美國ISD公司利用本公司的專利“直接模擬存儲技術”（DAST），把模擬數據成功的存入半導體存儲器中。這種突破性的EEPROM存儲方法可以在每次取樣后，將數據暫存在取樣保持電路中，并最終將數據寫入EEPROM存儲單元，而不需要A/D或D/A的轉換。這種技術產生的效果：①比同等的數字存儲方式增加了集成度。②模擬數據的存儲是不揮發(fā)的，因此可多次進行錄放。在機車隨車質量狀態(tài)診斷報警裝置中，采用了ISD公司的ISD4003系列語音芯片，用于對司機進行隨車故障定點定性報警和應急故障處理提示。

ISD語音芯片

    圖1為ISD系列產品的基本框圖。在一塊芯片上集成有麥克風前置放大器、自動增益控制電路、抗混淆和平滑濾波器、模擬存儲陣列、揚聲器驅動器、控制接口和內部精確的參考時鐘。其外部元件包括：麥克風、揚聲器、開關和少數幾個電阻、電容，再加上電源或電池，就可構成一個完整的語音錄放系統。在只需要播放語音信息的應用系統中，可直接外接揚聲器，而無需外接其它器件。

    錄音過程中，ISD系列器件在進行存儲操作之前，要分幾個階段對信號進行調整。首先要輸入信號放大到存儲電路動態(tài)范圍的最佳電平，這個階段由前置放大器、放大器和自動增益控制部分來完成。

    前置放大器通過隔直流電容與麥克風連接，隔直流電容用來去掉交流小信號中的直流成份(大約2～20mv）。信號的放大分兩步完成：先經過輸入前置放大器，然后經過固定增益放大器。完成信號的通路要在模擬輸出端(ANA OUT)和模擬輸入端(ANA IN)兩個引腳之間連接一個電容器。這種結構使得系統設計更加靈活，尤其對于非語音信號的應用。同時提供一個用于截止低頻的端口。自動增益控制電路動態(tài)地監(jiān)控放大器輸出的信號電平并發(fā)送增益控制電壓到前置放大器。前置放大器增益自動調節(jié)以便維持進入濾波器的信號為最佳電平。這樣錄音的信號能得到最高電平又使削波減至最小。我們可以通過選擇連接到AGC引腳的電阻和電容值來調節(jié)描述自動增益電路特性的兩個時間常量：即響應時間和釋放時間。

    下一個階段的信號調整是由輸入濾波器完成的。由于模擬信號的存儲仍然是采用取樣技術，因此還需要一個抗混淆濾波器以去掉（或至少減到可忽略不計的程度）取樣頻率1/2以上的輸入頻率分量。這樣就滿足了所有數據采集系統都遵循的奈奎斯特取樣定律。語音的質量要想優(yōu)于電話的音質，取樣頻率要用8KHz。低通濾波器的高頻頻限選在3.4KHz，可滿足奈奎斯特取樣定律，而且仍有足夠寬的頻帶以得到高音質的語音。濾波器是一個連續(xù)時間五極點低通濾波器，在3.4KHz每個倍頻程衰減40dB。

    信號的調整至此已告完成。然后將輸入波形通過模擬收發(fā)器寫入模擬存儲陣列中。由8KHz取樣時鐘取樣，并且經過電平移位