INFORMACJA O PODZESPO£ACH

77

ISD2560/75/90/120

Uk³ady do zapisu i odtwarzania g³osu

Producent

ISD (Information Storage Devices)
Zastosowanie

q

Nagrywanie i odtwarzanie komunikatów g³osowych w pojedynczym

uk³adzie scalonym
Podstawowe w³aœciwoœci

q

£atwy w u¿yciu uk³ad scalony do zapisu i odtwarzania g³osu z do-

br¹ jakoœci¹

q

Czas trwania zapisu 60, 75, 90 lub 120 s

q

Uruchamianie nagrywania przyciskiem lub poleceniem z mikroste-

rownika

q

Mo¿liwoœæ prostego ³¹czenia kaskadowego w celu zapisu d³u¿szych

komunikatów

q

Automatyczne prze³¹czanie w tryb pracy z ograniczonym poborem

pr¹du (1

µ

A)

q

Du¿a trwa³oœæ _ maksymalna liczba zapisów równa 100 000

q

Doskona³a trwa³oœæ zapisu (do 100 lat)

q

Zegar wewnêtrzny

q

Zasilanie jednym napiêciem +5 V

Parametry graniczne

q

Maksymalna temperatura struktury

150oC

q

Napiêcie na ka¿dej z koñcówek

od (U

SS

_ 0,3 V) do (UCC + 0,3 V)

q

Napiêcie na ka¿dej z koñcówek przy pr¹dzie wejœciowym

ograniczonym do

±

20 mA

od (U

SS

_ 1 V) do (U

CC

+1,0 V)

q

Napiêcie (U

CC

_ U

SS

)

od _0,3 V do 7,0 V

Opis uk³adu

Uk³ady do zapisu informacji ISD2500 serii ChipCorder® daj¹ mo¿li-

woœæ zapisu w jednym uk³adzie scalonym komunikatu g³osowego

o czasie trwania od 60 do 120 s. Uk³ad CMOS (rys. 1, 2) zawiera

w swej strukturze generator, przedwzmacniacz mikrofonowy, uk³ad au-

tomatycznej regulacji wzmocnienia, filtry antyaliasingowy i wyg³a-

dzaj¹cy, wzmacniacz g³oœnikowy oraz matrycê pamiêci wielopoziomo-

wej o du¿ej gêstoœci upakowania. Uk³ady ISD2500 s¹ dostosowane

do wspó³pracy z mikrosterownikiem, co umo¿liwia kompleksowe

przekazywanie komunikatów i adresowanie. Zapis nastêpuje w komór-

kach pamiêci nieulotnej, w których informacja jest utrzymywana bez

poboru mocy. Sygna³y g³osowe i inne sygna³y akustyczne, po prób-

kowaniu, s¹ bezpoœrednio rejestrowane w komórkach pamiêci w na-

turalnej formie analogowej, bez przetwarzania na postaæ cyfrow¹

i bez kompresji. Taki zapis, mo¿liwy dziêki zastosowaniu unikatowej

wielopoziomowej matrycy pamiêciowej (patent firmy ISD), daje bardzo

dobr¹ jakoœæ odtwarzanego g³osu.

Seria ISD2500 obejmuje uk³ady o czêstotliwoœciach próbkowania

4,0; 5,3; 6,4; i 8,0 kHz daj¹c u¿ytkownikowi mo¿liwoœæ wyboru miê-

dzy jakoœci¹ nagrania g³osu a maksymalnym czasem trwania zapisa-

nego komunikatu (tablica 1).

Uk³ady serii ISD2500 zawieraj¹ interfejsy niezbêdne w tych zastoso-

waniach, gdzie korzysta siê ze sterowania z mikrosterowników. Linie

adresowe i steruj¹ce mog¹ byæ przez interfejs ³¹czone z mikrosterow-

nikiem umo¿liwiaj¹c realizacje ró¿nych zadañ, takich jak ³¹czenie

lub segmentacja nagrañ oraz zarz¹dzanie nimi.

Uk³ady serii ISD2500 doskonale nadaj¹ siê tak¿e do tych zastosowañ, gdzie koniecz-

ne jest tylko odtwarzanie. Jedno lub wiele nagrañ mo¿na wybieraæ przyciskami, prze-

³¹cznikami lub z mikrosterownika. Po ustaleniu ¿¹danej konfiguracji nagrañ mo¿na

³atwo uzyskiwaæ kopiê stosuj¹c programator ISD.

Opis koñcówek

Wejœcia zasilaj¹ce (V

CCA

, V

CCD

)

W celu zminimalizowania zak³óceñ uk³ady analogowe i cyfrowe maj¹ oddzielne zasi-

lania. Wejœcia zasilaj¹ce powinny byæ odsprzêgane do masy jak najbli¿ej obudowy.
Wejœcia masy (V

SSA

, V

SSD

)

Uk³ad ma dwie oddzielne masy _ do uk³adów analogowych i cyfrowych.
Wejœcie oszczêdnoœci mocy (PD _ Power Down)

Gdy ta koñcówka jest w stanie wysokim, uk³ad pozostaje w trybie bardzo ma³ego po-

boru mocy. Ten tryb pracy nale¿y stosowaæ wówczas, gdy uk³ad nie jest w trybie za-

pisu lub odtwarzania. Gdy koñcówka przepe³nienia OVF przechodzi w stan niski, na

koñcówkê PD powinien byæ wprowadzony stan wysoki, aby skasowaæ wskaŸnik ad-

resowy sprowadzaj¹c go do pocz¹tku obszaru zapisu/odtwarzania.

Wejœcie uaktywnienia uk³adu ( CE _ Chip Enable)

To wejœcie musi byæ w stanie niskim, aby mo¿liwe by³o wykonywanie zapisu lub od-

twarzania.
Wejœcie zapis/odtwarzanie (P/R)

To wejœcie jest wyzwalane opadaj¹cym zboczem sygna³u CE. Poziom wysoki na wej-

œciu P/R powoduje wybór cyklu odtwarzania, a niski _ cyklu zapisu. W przypadku

cyklu zapisu jest pobierany adres pocz¹tkowy z wejœæ adresowych i zapis trwa a¿ do

chwili, gdy wejœcie PD lub CE przechodzi w stan wysoki lub gdy zostanie wykryte prze-

pe³nienie pamiêci. Jeœli cykl zapisu jest zakoñczony przejœciem PD lub CE w stan wy-

Typ uk³adu

Czas zapisu

Czêstotliwoœæ

Pasmo filtru

[s] próbkowania

[kHz]

ISD2560 60 8,0

3,4

ISD2575 75 6,4

2,7

ISD2590 90 5,3

2,3

ISD25120 120 4,0 1,7

T a b l i c a 1. Porównanie parametrów uk³adów serii ISD2500

Rys. 2. Schemat blokowy uk³adów serii ISD2500: PW _ przedwzmacniacz, W _ wzmacniacze, ZW _ zegar wewnêtrzny, ARW _ uk³ad automatycznej regulacji wzmoc-

nienia, F1 _ 5-biegunowy filtr antyaliasingowy, F2 _ 5-biegunowy filtr wyg³adzaj¹cy, GP _ generator próbkuj¹cy, UC _ uk³ady czasowe, TA _ transceivery analogowe, DK _

dekodery, M _ muliplekser

ZW

UC

W

W

PW

GP

DK

M

F2

TA

F1

ARW

Zasilanie

Bufory adresowe

Sterowanie

Pamiêæ

480 K komórek

a)

b)

Rys. 1. Rozmieszczenie koñcówek w obudowach:

a _ 32-koñcówkowej TSOP, b _ DIP/SOIC

INFORMACJA O PODZESPO£ACH

soki, to znacznik koñca komunikatu

(EOM) jest rejestrowany pod bie¿¹cym

adresem pamiêci. W przypadku cyklu od-

twarzania, z wejœæ adresowych jest tak¿e

pobierany adres pocz¹tkowy. Uk³ad od-

twarza komunikat a¿ dojdzie do znaczni-

ka EOM.

Wyjœcie koniec komunikatu/urucho-

mienie (End-of-Message/Run Output,

EOM)

Nieusuwalny znacznik jest automatycznie

umieszczany na koñcu ka¿dego zapisa-

nego komunikatu i pozostaje tam a¿ do je-

go skasowania. Wyjœcie EOM przecho-

dzi w stan niski na koñcu ka¿dego komu-

nikatu.

Wyjœcie przepe³nienia (Overflow _

OVF)

Na tym wyjœciu przepe³nienie pamiêci jest

sygnalizowane przejœciem w stan niski.

Nastêpnie jest powtarzany stan wejœcia

CE a¿ do skasowania uk³adu przez PD.

Koñcówka przepe³nienia mo¿e byæ stosowana do ³¹czenia wielu uk³adów

ISD2500 w kaskadê w celu zwiêkszenia czasu zapisywanego komunikatu.

Wejœcie mikrofonowe (MIC)

Sygna³ z tego wejœcia jest doprowadzony do wewnêtrznego przedwzmacnia-

cza mikrofonowego. Wewnêtrzny uk³ad automatycznej regulacji wzmocnie-

nia steruje wzmocnieniem przedwzmacniacza w granicach od _15 do 24 dB.

Mikrofon zewnêtrzny powinien byæ do³¹czony do tego wejœcia przez konden-

sator szeregowy. Pojemnoœæ tego kondensatora wraz z wewnêtrzn¹ rezystan-

cj¹ 10 k

Ω

okreœla doln¹ czêstotliwoœæ graniczn¹ uk³adu ISD2500.

Mikrofonowe wejœcie referencyjne (MIC REF)

Jest to wejœcie odwracaj¹ce przedwzmacniacza mikrofonowego. Gdy jest

do³¹czone do mikrofonu ró¿nicowego, powoduje redukcjê zak³óceñ wspó³-

bie¿nych.

Wejœcie automatycznej regulacji wzmocnienia (AGC)

Uk³ad automatycznej regulacji wzmocnienia (ARW) dobiera, w sposób dyna-

miczny, wzmocnienie przedwzmacniacza kompensuj¹c bardzo du¿e ró¿nice

poziomu sygna³u z mikrofonu. Dziêki ARW, zarówno wszystkie dŸwiêki _ od

g³oœnych a¿ do szeptu _ s¹ rejestrowane z ma³ymi zniekszta³ceniami.

Wyjœcie analogowe (ANA OUT)

Na tym wyjœciu jest dostêpny sygna³ z przedwzmacniacza.

Wejœcie analogowe (ANA IN)

Sygna³ z tego wyjœcia jest zapisywany w uk³adzie. Przy zapisie sygna³u z mi-

krofonu nale¿y po³¹czyæ ze sob¹, przez kondensator, koñcówki ANA OUT

i ANA IN. Pojemnoœæ kondensatora (w po³¹czeniu z rezystancj¹ wejœciow¹ ANA

IN równ¹ 3 k

Ω

) dobiera siê tak, aby uzyskaæ dodatkow¹ czêstotliwoœæ odciê-

cia dolnej czêœci pasma mowy. Jeœli sygna³ nie jest pobierany z mikrofonu, a z in-

nego Ÿród³a, to powinien byæ doprowadzony bezpoœrednio do wejœcia ANAIN

przez kondensator.

Wejœcie zegara wewnêtrznego (XCLK)

Z tego wejœcia korzysta siê wtedy, gdy parametry wewnêtrznego zegara

uk³adu nie odpowiadaj¹ wymaganiom u¿ytkownika. Ta koñcówka, jeœli nie jest

u¿ywana, musi byæ do³¹czona do masy.

Wyjœcia g³oœnikowe (SP+/SP-)

Wszystkie uk³ady serii ISD2500 zawieraj¹ ró¿nicowy uk³ad do wysterowania g³o-

œnika dostarczaj¹cy moc 50 mW do obci¹¿enia 16

Ω

z wejœcia AUX IN (12,2

mW z pamiêci). Wyjœæ g³oœnikowych z wielu uk³adów nie wolno ³¹czyæ równo-

legle, mo¿e to doprowadziæ do uszkodzenia uk³adów. Mo¿na natomiast korzy-

staæ tylko z jednego wyjœcia do³¹czaj¹c g³oœnik przez kondensator. Nieu¿ywa-

nych wyjœæ nie wolno uziemiaæ.

Dodatkowe wejœcie (AUX IN)

Sygna³ z tego wejœcia jest przez multiplekser do³¹czany do wzmacniacza wyj-

œciowego i do wyjœcia g³oœnikowego, gdy CE i P/R s¹ w stanach wysokich

i nie odbywa siê odtwarzanie lub jeœli uk³ad jest w stanie przepe³nienia. £¹-

cz¹c kaskadowo kilka uk³adów ISD2500 stosuje siê koñcówkê AUX IN do do-

³¹czenia sygna³u odtwarzania z uk³adu nastêpnego do poprzedniego.

Wejœcia adresowe/trybu pracy (AX/MX)

Te wejœcia mog¹ spe³niaæ dwie funkcje _ zale¿nie od stanu dwóch najbardziej

znacz¹cych wejœæ adresowych (A8 i A9). Jeœli na obu tych wejœciach s¹ niskie

stany napiêciowe, to wszystkie wejœcia AX/MX s¹ interpretowane jako bity ad-

resowe i stosowane jako adresy pocz¹tkowe aktualnego cyklu zapisu lub od-

twarzania. Dane z wejœæ adresowych s¹ wpisywane zboczem opadaj¹cym sy-

gna³u CE.

Jeœli oba wejœcia A8 i A9 s¹ w stanie wysokim, wejœcia AX/MX s¹ interpre-

towane jako wejœcia wyboru trybu pracy (M0

÷

M6). Jest szeœæ trybów pracy,

mo¿na korzystaæ z kilku trybów pracy jednoczeœnie.

Uwaga: Wejœcia PD, CE, EOM spe³niaj¹ dodatkowe funkcje w trybie pracy

M6 (sterowanie przyciskami).

Tryby pracy

Uk³ady serii ISD2500 maj¹ wbudowane kilka trybów pracy, dziêki którym

uzyskuje siê maksymaln¹ funkcjonalnoœæ przy minimalnej liczbie dodatkowych

podzespo³ów. Do ustalenia trybu pracy korzysta siê z wejœæ adresowych. Gdy

dwa najstarsze bity adresowe (A8 i A9) s¹ w stanie wysokim, to stany pozo-

sta³ych wejœæ adresowych s¹ interpretowane jako bity trybu pracy, a nie jako

adresowe. Tak wiêc tryby pracy i adresowanie bezpoœrednie nie s¹ kompa-

tybilne i nie mog¹ byæ stosowane jednoczeœnie.

M0 _ odtwarzanie komunikatów

Ten tryb pracy umo¿liwia u¿ytkownikowi przeskakiwanie od komunikatu do ko-

munikatu bez koniecznoœci znajomoœci fizycznych adresów ka¿dego z nich.

Ka¿de przejœcie sygna³u CE w stan niski powoduje pominiêcie wskaŸnika we-

wnêtrznego adresu i przejœcie do nastêpnego komunikatu. Tryb M0 powinien

byæ stosowany tylko przy odtwarzaniu i jest na ogó³ stosowany razem z try-

bem M4. Mo¿e byæ stosowany te¿ razem z trybami M5 i M6.

M1 _ kasowanie znaczników EOM

Ten tryb pracy umo¿liwia ³¹czenie kilku komunikatów nagranych kolejno

w jeden komunikat z jednym znacznikiem EOM umieszczonym na koñcu ca-

³oœci. Mo¿e byæ stosowany razem z trybami M3, M4, M5 i M6.

M2 _ niestosowany

Gdy stosuje siê inne tryby pracy, nale¿y koñcówkê M2 utrzymywaæ w stanie

niskim.

M3 _ odtwarzanie w pêtli

W tym trybie pracy nastêpuje automatyczne, ci¹gle powtarzane odtwarzanie ko-

munikatu umieszczonego na pocz¹tku przestrzeni adresowej. Komunikat mo-

¿e wype³niaæ ca³¹ pamiêæ i miêæ zapêtlony pocz¹tek z koñcem bez przecho-

dzenia sygna³u przepe³nienia w stan niski. Mo¿e byæ stosowany razem z try-

bami M1, M5 i M6.

M4 _ zapis/odtwarzanie kolejnych komunikatów

Podczas normalnych operacji nastêpuje kasowanie wskaŸnika adresowego, gdy

komunikat jest odtworzony a¿ do znacznika EOM. Natomiast w trybie M4 takie

kasowanie nie nastêpuje i dziêki temu jest mo¿liwe kolejne adresowanie i od-

twarzanie lub zapis kolejnych komunikatów. Ten tryb mo¿e byæ stosowany ra-

zem z M0, M1 i M5.

M5 _ wyzwalanie poziomem CE (funkcja pauzy)

W typowym domyœlnym trybie pracy uk³adów ISD2500 odtwarzanie jest uru-

chamiane zboczem sygna³u Jest to u¿yteczne zw³aszcza do zakoñczenia od-

twarzania przy u¿yciu sygna³u CE (funkcja pauzy), a nagrywanie _ poziomem

tego sygna³u. W trybie M5 jest uwzglêdniany tylko poziom sygna³u na CE.

W tym trybie stan niski na koñcówce CE powoduje rozpoczêcie cyklu odtwa-

rzania od pocz¹tku pamiêci. Odtwarzanie trwa dopóty, dopóki ta koñcówka

jest utrzymywana w stanie niskim. Gdy CE przechodzi w stan wysoki odtwa-

rzanie natychmiast siê koñczy. Jest to u¿yteczne zw³aszcza do zakoñczenia

odtwarzania przy u¿yciu sygna³u CE (funkcja pauzy). Nastêpny stan niski na

CE spowoduje odtwarzanie komunikatu znów od pocz¹tku, a¿ do chwili gdy

CE przejdzie w stan wysoki. Tryb M5 mo¿e byæ stosowany razem z trybami

M0, M1, M3 i M4.

M6 _ sterowanie przyciskami

Tryb pracy stosowany przede wszystkim w prostszych i tañszych urz¹dzeniach

o jak najmniejszej liczbie podzespo³ów zewnêtrznych. W tym trybie dwa naj-

bardziej znacz¹ce bity adresowe powinny byæ w stanie wysokim, a na koñ-

cówce M6 te¿ powinien byæ stan wysoki. W tym trybie pracy uk³ad przecho-

dzi do trybu zmniejszonego poboru mocy na koñcu ka¿dego cyklu zapisu lub

odtwarzania, gdy CE przechodzi w stan wysoki. Gdy uk³ad jest w tym trybie

pracy, niektóre koñcówki maj¹ odmienne funkcje. Koñcówka CE mo¿e byæ po-

³¹czona z przyciskiem start/pauza, a koñcówka PD z przyciskiem stop/kaso-

wanie. Wyjœcie EOM s³u¿y jako wskaŸnik pracy uk³adu (aktywny w stanie wy-

sokim). Tryb pracy M6 mo¿e byæ stosowany razem z trybami M0, M1 i M3.

Przyk³ad zastosowania uk³adów ISD2560/75/90/120 przedstawiono na rys.3.

Uk³ady serii ISD2500 maj¹ wiele funkcji i mo¿liwoœci zastosowañ. Ich pe³-

ny opis wykracza poza ramy tego artyku³u. Obszerne informacje na ten te-

mat mo¿na znaleŸæ na stronach www: http://www.winbond-usa.com/

products.

(mn)

A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
A9

CE
PD
P R
EOM
CVF
XCLK

Rys. 3. Typowe zastosowanie

uk³adów serii ISD2500

U

CC

Ograniczenie mocy

CE

Odtwarzanie/zapis

U

CC

G³oœnik

16

Ω

Mikrofon

elektretowy

V

CCD

V

CCA

V

SSD

V

SSA

SP+
SP_

AUX IN

ANA IN

ANA OUT

MIC REF

MIC

AGC

U

CC