P O D Z E S P O A
Y
Jednoukładowe rejestratory
sygnałów akustycznych firmy
Seria ISD2500, część 1
Zadziwiające, łe przy oszałamiającym układach serii ISD1200 - 1400, kt�re
Układy ISD są powszechnie
tempie rozwoju wsp�łczesnej elektroniki pomimo zaprzestania produkcji są nadal
znane wśr�d elektronik�w
i technologii układ�w p�łprzewodniko- dost�pne na rynku i skutecznie konku-
w naszym kraju, lecz - ze
wych są jeszcze układy, kt�re przez wiele rują cenowo ze swoim młodszym
wzgl�du na brak dost�pu do lat znajdują dla siebie ciekawe zastoso- �rodze�stwem�.
wania. Wi�cej, istnieją takie układy sca-
dokumentacji - nie zawsze
lone, kt�re są niezb�dne i niezastąpione Opis og�lny
w pełni wykorzystywane.
przez blisko ĘwierĘ wieku, czyli przez Układy scalone serii ISD2500 są
Postanowiliśmy wypełniĘ tą
całe �elektroniczne� epoki! jednoukładowymi rejestratorami/odtwa-
luk� - zaczynamy od Typowym przykładem �nieśmiertel- rzaczami komunikat�w d�wi�kowych
nego� układu scalonego jest legendarna o czasach trwania do 45, 60, 75 i 90
najbardziej popularnych obecnie
juł �ajsielka�, czyli znany kałdemu sekund. Układy są wykonane w techno-
układ�w serii ISD2500.
elektronikowi przetwornik ICL7106/07. logii CMOS i zawierają oscylator, przed-
Przez ĘwierĘ wieku nikomu nie udało wzmacniacz mikrofonowy, układ auto-
si� wymyśliĘ niczego, co lepiej pełni- matycznej regulacji wzmocnienia (ARW),
łoby realizowaną przez ten układ fun- filtr antyaliasingowy, filtr wygładzający
kcj� cyfrowego woltomierza. i wzmacniacz głośnikowy. Dodatkowo,
Takłe przez blisko ĘwierĘ wieku, układy serii ISD2500 mogą byĘ stero-
gdy chcemy zbudowaĘ prosty, a jedno- wane poprzez system mikrokomputero-
cześnie dokładny timer, to si�gamy po wy, co umołliwia operowanie bardzo
kolejnego, ale czującego si� nadal dos- złołonymi komunikatami.
konale �mamuta�: NE555. Nagrania są przechowywane w ko-
Układy, kt�re chciałbym dzisiaj za- m�rkach pami�ci nieulotnej. Dzi�ki te-
prezentowaĘ Czytelnikom Elektroniki chnice bezpośredniej rejestracji sygnał�w
Praktycznej nie są tak leciwe. W naj- analogowych (ang. Direct Analog Storage
starszej ich wersji nie uko�czyły jeszcze Technology - DAST) komunikaty są za-
dziesi�ciu lat, niemniej stały si� swojego pami�tywane w naturalnej, analogowej po-
rodzaju standardowymi i w zasadzie nie staci, dzi�ki czemu mołliwe jest tworze-
mają liczącej si� konkurencji w swojej nie system�w zapisu/odtwarzania zacho-
Podstawowe właściwości układów
klasie. A klasą tą jest grupa układ�w wujących naturalne brzmienie d�wi�k�w.
ISD2500
słułących do czysto elektronicznej rejes-
tracji i odtwarzania d�wi�k�w. JakośĘ zapisu i odtwarzania
- Nie są wymagane dodatkowe zewnętrzne
Układy ISD, znane od dawna kał- W serii ISD2500 są układy o cz�stot-
układy scalone.
demu elektronikowi, tylko pozornie są liwościach pr�bkowania 5,3, 6,4, 8,0
- Nie jest wymagany żaden specjalny system
łatwe w stosowaniu. Rzeczywiście, aby i 10,6 kHz, co umołliwia dobranie od-
uruchomieniowy.
zbudowaĘ prosty magnetofonik cyfrowy powiedniej jakości zapisu i odtwarzania.
- Wierne odtwarzanie sygnałów audio.
wystarczy pobiełnie przejrzeĘ kart� ka- Pr�bki są zapami�tywane w wewn�trz-
- Sterowanie ręczne lub mikroprocesorowe.
talogową układu i od razu wziąĘ si� do nej, nieulotnej pami�ci bezpośrednio
- Inicjowanie odtwarzania zboczem lub
pracy, z zasady uwie�czonej sukcesem. w postaci analogowej, co eliminuje ko-
poziomem.
Jednak układy produkowane przez firm� niecznośĘ cyfryzacji i kompresji. Zapew-
- Maksymalna długość komunikatu 45, 60, 75
Information Storage Devices (stąd ich nia to bardzo wierne, naturalne brzmie-
lub 90 sekund, w zależności od typu układu.
nazwa: ISD) nie słułą jedynie do bu- nie odtwarzanego głosu, muzyki, ton�w
- Możliwość łączenia kaskadowego układów
dowania prostych zabawek. Za ich i efekt�w d�wi�kowych, nieosiągalne
w celu uzyskania dłuższych czasów nagrania.
pomocą mołemy konstruowaĘ skompli- w rozwiązaniach cyfrowych.
- Przechowywanie informacji również po
kowane, niejednokrotnie sterowane mik-
wyłączeniu zasilania - niepotrzebne bateryjne
roprocesorem lub komputerem systemy Czas trwania komunikatu
podtrzymanie zasilania.
rejestracji i odtwarzania d�wi�ku, kt�re W serii ISD2500 są układy pozwa-
- Automatyczne przechodzenie do stanu
mogą znale�Ę bardzo �powałne� zasto- lające na rejestracj� i odtwarzanie ko-
zmniejszonego poboru mocy w trybie Push-
sowania. Aby jednak w pełni wykorzys- munikat�w o łącznej długości: 45, 60,
Button (typowy pobór prądu 1�A).
taĘ mołliwości jakie daje konstruktorom 75 i 90 sekund. Układy te mołna
- Pełna adresowalność umożliwiająca
rodzina układ�w ISD2500 nie wystarczy z łatwością łączyĘ kaskadowo, co po-
operowanie wieloma zapamiętanymi
juł tylko pobiełny rzut oka na kart� zwala uzyskaĘ dłułsze czasy nagra�.
komunikatami.
katalogową. Potrzebna jest rzetelna wie-
- Możliwość przechowywania zapamiętanych
dza na temat zastosowanych element�w, Pami�Ę EEPROM
informacji przez 100 lat (typowo).
znajomośĘ wszystkich parametr�w, a tak- Jedną z zalet zastosowania techniki
- Możliwość wykonania 100000 cykli zapisu
łe specyficznych �sztuczek� i chwyt�w DAST jest wykorzystanie wewn�trznej,
(typowo).
stosownych przez konstruktor�w. Aby nieulotnej pami�ci umołliwiającej prze-
- Wbudowany wewnętrzny zegar taktujący.
umołliwiĘ moim Kolegom pełniejsze chowywanie informacji do 100 lat po
- Wbudowany układ automatycznej regulacji
wykorzystanie zalet �iesdek�w� posta- wyłączeniu zasilania (ciekawe, kto to
wzmocnienia (ARW).
rałem si� zebraĘ w tym artykule w mia- sprawdzi i w jaki spos�b?). Pami�Ę mo-
- Programowe wspomaganie dla systemów
r� kompletną informacj� na temat zasad łe byĘ przeprogramowywana ponad
tylko odtwarzających.
ich stosowania, najwałniejszych para- 100000 razy.
- Jedno napięcie zasilania +5V (4,5V do 6,5V).
metr�w i znanych mi �mielizn�, na
- Dostępne wersje niskonapięciowe (3,6V do
kt�re mogą natrafiĘ konstruktorzy. Interfejs mikroprocesora
4,0V).
Najwi�kszą uwag� poświ�cimy naj- Aby rozszerzyĘ zakres stosowania
- Różne wersje obudów: DIP, SOIC, TSOP.
popularniejszej obecnie serii tych układ�w, zwi�kszyĘ łatwośĘ ich ułycia,
- Dostępne wersje o zakresie temperatur pracy
układ�w ISD2500. Nie zapomnimy jed- wprowadzono niezb�dne linie sterujące,
od -40oC do 85oC.
nak o ich starszych odpowiednikach, słułące do komunikacji z mikroproceso-
Elektronika Praktyczna 2/99
24
P O D Z E S P O A
Y
fonowego do zmieniającej si� dynamiki wany. Rejestracja trwa dop�ki stan
Tab. 1. Przegląd układów serii ISD2500
sygnału wejściowego. Umołliwia to re- wyprowadzenia PD lub CE nie zostanie
Typ układu Maksymalny Częstotliwość Górna
jestracj� d�wi�k�w o szerokim zakresie zmieniony na wysoki lub nie nastąpi
czas trwania próbkowania częstotliwość
poziom�w głośności z minimalnymi przepełnienie. Gdy cykl zapisu zostanie
komunikatu pasma
zniekształceniami. Czas zadziałania zako�czony przez sygnał PD lub CE,
ISD2545 45s 10,6kHz 4,5kHz układu ARW (ang. Attack Time) jest w�wczas do kom�rki wskazywanej przez
określony przez stałą czasową wewn�t- wska�nik adresowy zostaje wstawiony
ISD2560 60s 8,0kHz 3,4kHz
rznego rezystora i kondensatora łączące- znacznik ko�ca informacji EOM. W cyk-
ISD2575 75s 6,4kHz 2,7kHz
go wyprowadzenie AGC z masą analo- lu odtwarzania wejścia adresowe okre-
ISD2590 90s 5,33kHz 2,3kHz
gową VSSA. ślają początkowy adres odtwarzania,
Czas zwolnienia układu ARW (ang. kt�re trwa do napotkania znacznika
Release Time) jest określony przez stałą EOM. Odtwarzanie mołe trwaĘ poza
rem. Odpowiednio sterowane, pozwalają czasową zewn�trznego rezystora (R6 na EOM w trybie pracy lub w trybie ad-
operowaĘ złołonymi komunikatami rys. 2) i zewn�trznego kondensatora (C5 resowym, gdy linia CE jest utrzymywa-
d�wi�kowymi, czego najlepszym przy- - rys. 2) łączących wyprowadzenie AGC na w stanie niskim.
kładem jest konstrukcja m�wiącego ze- z masą analogową VSSA. Nominalne
gara, kt�rej opis opublikowaliśmy wartości tych element�w, odpowiednio Wejścia adresowe i wyboru trybu
w Elektronice Praktycznej 3/97. 470k&! i 4,7�F, zapewniają dobre wyniki pracy (Ax/Mx)
w wi�kszości przypadk�w. Naleły jed- Wejścia adresowe i wyboru trybu
Opis wyprowadze� układ�w nak zach�caĘ konstruktor�w do ekspe- pracy pełnią dwie funkcje zalełnie od
serii ISD2500 rymentowania z indywidualnym dobo- stanu dw�ch najbardziej znaczących
Na rys. 1 przedstawiono układ wy- rem tych element�w. (MSB) linii adresowych.
prowadze� dw�ch zasadniczych wersji Jełeli choĘ jedna z dw�ch najbar-
układ�w serii ISD2500. Niłej opiszemy Wyjścia głośnikowe (SP+, SP-) dziej znaczących linii adresowych jest
poszczeg�lne wyprowadzenia. Wszystkie układy serii ISD2500 są w stanie niskim, w�wczas wszystkie
wyposałone w r�łnicowy wzmacniacz wejścia są interpretowane jako adreso-
Wejście mikrofonowe (MIC) głośnikowy mogący oddaĘ moc 50 mW we. Wyprowadzenia adresowe są jedy-
Wejście przedwzmacniacza mikrofo- do obciąłenia 16&!. Wyprowadzenia nie wejściami i nie umołliwiają od-
nowego. Wewn�trzny układ ARW ste- głośnikowe w czasie rejestracji i w sta- czytania aktualnego stanu wska�nika
ruje wzmocnieniem przedwzmacniacza nie obniłonego poboru mocy (ang. adresowego.
w zakresie -15 do 24 dB. Zewn�trzny Power Down) są dołączane do masy Jełeli dwie najstarsze linie adresowe
mikrofon musi byĘ łączony poprzez VSSA. są w stanie wysokim, w�wczas wejścia
szeregowy kondensator, kt�ry wraz z we- Uwaga dla konstruktor�w: R WNO- są interpretowane jako wejścia wyboru
wn�trzną rezystancją wyprowadzenia LEGŁE Ł" CZENIE WYPROWADZE trybu pracy zgodnie z tab. 2. Osiągal-
MIC ogranicza dolną cz�stotliwośĘ pas- GŁO�NIKOWYCH MO�E SPOWO- nych jest sześĘ tryb�w (M0 do M6),
ma przepustowego. DOWAĆ USZKODZENIE UKŁADU. przy czym niekt�re mołna wykorzysty-
Mołliwe jest wykorzystanie tylko waĘ r�wnocześnie. Informacja o trybach
Mikrofonowe wejście odniesienia jednego wyprowadzenia głośnikowego, pracy jest odczytywana przy kałdym
(MIC REF) jednak maksymalna moc oddawana do opadającym zboczu sygnału CE.
Dołączenie tego wejścia przez sze- obciąłenia zmniejszy si� 4-krotnie.
regowy kondensator do masy analogo- Uwaga dla konstruktor�w: NIE WO- Wejście zewn�trznego zegara (XCLK)
wej VSSA umołliwia wyeliminowanie LNO ZWIERAĆ DO MASY NIEWYKO- Układy serii ISD2500 są w czasie
zakł�cającego sygnału wsp�lnego. Poje- RZYSTANYCH WYJ�Ć GŁO�NIKO- wytwarzania konfigurowane tak, aby
mnośĘ kondensatora powinna byĘ r�w- WYCH LUB STEROWAĆ Z INNYCH cz�stotliwośĘ pr�bkowania nie r�łniła
na pojemności kondensatora dołączone- ŁR DEŁ. si� wi�cej nił ą1 % od cz�stotliwości
go do wejścia MIC. Mołna w ten spos�b znamionowej i nie zmieniała si� wi�cej
uzyskaĘ polepszenie parametr�w szumo- Wejście obniłonego poboru mocy (PD) nił ą2,25% w całym zakresie tempera-
wych układu o 10 dB. Wymuszenie poziomu wysokiego na tur pracy i napi�Ę zasilania. Jełeli jest
Uwaga dla konstruktor�w: JE�ELI wyprowadzeniu PD wprowadza układ wymagana wi�ksza stabilnośĘ sygnału
WEJ�CIE MIC REF NIE JEST WYKO- w stan zmniejszonego poboru mocy. Gdy zegarowego, układy mogą byĘ taktowane
RZYSTYWANE MUSI POZOSTAĆ NIE- na wyprowadzeniu OVF pojawia si� z zewn�trznego �r�dła impuls�w zega-
PODŁ" CZONE. impuls o niskim poziomie oznaczający rowych przez wejście XCLK.
przepełnienie, podanie stanu wysokiego Zalecane cz�stotliwości taktowania
Wyjście analogowe (ANA OUT) na wejście PD ustawi wska�nik adre- nie powinny byĘ zmieniane, bo z uwagi
Wyjście przedwzmacniacza mikrofo- sowy na początek obszaru pami�ci. na ustalone cz�stotliwości filtr�w (an-
nowego. Wzmocnienie przedwzmac- Wyprowadzenie to pełni takłe dodatko- tyaliasingowego i wygładzającego) mołe
niacza jest regulowane napi�ciem na wą rol� w trybie M6 (Push-Button). nastąpiĘ pogorszenie jakości rejestrowa-
wyprowadzeniu AGC. nych komunikat�w.
Wejście wyboru układu (CE) Wsp�łczynnik wypełnienia impul-
Wejście analogowe (ANA IN) Wymuszenie poziomu niskiego na s�w zegarowych nie jest krytyczny,
Wejście wzmacniacza rejestrowanego wyprowadzeniu CE uaktywnia układ do gdył cz�stotliwośĘ zewn�trznego zegara
sygnału. Jełeli wykorzystywany jest wszystkich operacji zapisu/odtwarzania. jest dzielona przez 2.
przedwzmacniacz mikrofonowy, wypro- Opadające zbocze sygnału CE powoduje Uwaga dla konstruktor�w: JE�ELI
wadzenie ANA IN powinno byĘ połą- odczytanie stanu wejśĘ adresowych i we- ZEWN TRZNY GENERATOR NIE JEST
czone z wyprowadzeniem ANA OUT jścia P/R. Wyprowadzenie CE pełni
poprzez zewn�trzny kondensator, kt�ry dodatkową funkcj� w trybie M6
wraz z impedancją wejściową wyprowa- (Push-Button).
dzenia ANA IN r�wnieł ogranicza dolną
cz�stotliwośĘ graniczną pasma przepus- Wejście odtwarzanie/zapis (P/R)
towego. Wejście ANA IN mołe byĘ Poziom wysoki podany na wy-
takłe sterowane z innych �r�deł sygna- prowadzenie P/R uaktywnia cykl
łu, pod warunkiem dołączenia poprzez odtwarzania, a poziom niski - cykl
szeregowy kondensator. zapisu (stan wejścia P/R jest za-
trzaskiwany przy opadającym zbo-
Wejście automatycznej regulacji czu sygnału na wyprowadzeniu CE).
wzmocnienia (AGC) Dla cyklu zapisu wejścia adresowe
Blok ARW dynamicznie dostosowuje określają adres początkowy, od kt�-
wzmocnienie przedwzmacniacza mikro- rego komunikat b�dzie zapami�ty-
Rys. 1.
Elektronika Praktyczna 2/99
25
P O D Z E S P O A
Y
WYKORZYSTYWANY, WEJ�CIE XCLK
MUSI BYĆ NA STAŁE POŁ" CZONE
Z MAS" .
Wyjście ko�ca informacji i działa-
nia układu (!EOM)
Na wyprowadzeniu EOM pojawia si�
impuls o niskim poziomie i czasie trwa-
nia zalełnym od wersji układu (od
9,375 do 18,75 ms) oznaczający zako�-
czenie komunikatu. Znacznik ko�ca ko-
munikatu EOM jest automatycznie usta-
wiany na ko�cu kałdego zareje-
strowanego komunikatu i pozostaje tam
ał do zamazania przez inny zapisywany
komunikat.
Dodatkowo, aby zabezpieczyĘ zapi-
sane komunikaty przed przypadkowym
skasowaniem, układ jest ustawiany
w stan odtwarzania, gdy napi�cie VCC
spadnie poniłej 3,5V i na wyprowadze-
niu EOM pojawia si� w�wczas poziom
niski. Gdy układ pracuje w trybie M6
(Push-Button), to na wyprowadzeniu
EOM pojawia si� poziom wysoki (sygnał
RUN), jełeli układ rejestruje lub odtwa-
rza komunikat. Sygnał ten mołe zostaĘ
wykorzystany do sterowania diodą LED
wskazującą działanie układu.
Rys. 2.
Wyjście przepełnienia (OVF) ostatniego w ła�cuchu zostanie om�wio- układu logicznego do wskazania, łe
Jedną z podstawowych cech ukła- ne p��niej). W ten spos�b sygnał CE komunikat si� zako�czył, niezb�dne
d�w rodziny ISD2500 jest rozdzielenie przenosi si� przez układy b�dące w sta- jest zsumowanie stan�w (suma logi-
sygnału wyjściowego przepełnienia (ang. nie przepełnienia. Zmiana stanu lub czna OR) wyjśĘ EOM i OVF. Ponie-
Overflow) i sygnału ko�ca komunikatu podanie impulsu o niskim poziomie na wał oba są aktywowane poziomami
EOM (ang. End Of Message). Sygnały wejście CE pierwszego układu w ła�cu- niskimi, odpowiednia b�dzie dwu-
te wyprowadzane są na dwie osobne chu steruje, poprzez lini� ła�cucha, wejściowa bramka AND.
ko�c�wki: OVF i EOM. Umołliwia to pierwszym układem nie b�dącym w sta-
bardziej efektywne łączenie kaskadowe nie przepełnienia. Wejście pomocnicze (AUX IN)
układ�w. W układach rodziny ISD2500 Sygnał z tego wejścia jest podawany
na wyprowadzeniu EOM jest generowa- Działanie wyprowadzenia OVF pod- do wzmacniacza głośnikowego, gdy CE
ny impuls o niskim poziomie, jeśli czas odczytu jest w stanie wysokim i sko�czony jest
podczas odtwarzania zostanie napotkany Normalne odtwarzanie rozpoczyna si� cykl odtwarzania lub gdy wystąpiło
bit EOM. Na wyjściu tym nie jest impulsem na linii CE, nast�pnie CE przepełnienie. Jełeli układy są łączone
generowany taki impuls w przypadku powraca do poziomu wysokiego. W tym kaskadowo, wejście AUX IN słuły do
wystąpienia przepełnienia. Zamiast te- przypadku przy przepełnieniu na dołączenia wyjścia głośnikowego układu
go, po osiągni�ciu przepełnienia, na wyprowadzeniu OVF pojawia si� impuls poprzedzającego. Dla zapewnienia dob-
wyjściu OVF przez około 6 �s wystąpi rozpoczynający odtwarzanie w kolejnym rych parametr�w szumowych zalecane
impuls o niskim poziomie. układzie ła�cucha. Jeśli system uływa jest nieuływanie wejścia AUX IN w cza-
Po osiągni�ciu stanu przepełnienia, podczas odtwarzania stałego sygnału CE, sie, gdy jest aktywna tablica pami�ci
sygnał wejściowy CE zostaje połączony wyprowadzenie OVF przejdzie do stanu analogowej.
przez układ z wyjściem OVF. Oznacza niskiego przy przepełnieniu i w nim po-
to, łe sygnał wejściowy CE pojawia si� zostanie, przy czym nie zostanie wysła- Wejścia zasilające (VCCA, VCCD)
na wyjściu OVF układu b�dącego w sta- ny impuls o niskim poziomie. Dla zmniejszenia szum�w, szyny
nie przepełnienia. Uwaga dla konstruktor�w: na wyj- zasilające zostały rozdzielone na
Aby zrozumieĘ dlaczego układy dzia- ściach EOM układ�w serii ISD2500 analogową i cyfrową. �ciełki zasilające
łają w ten spos�b, naleły rozwałyĘ nie są generowane impulsy po wystą- powinny byĘ połączone ze sobą jak
kilka takich układ�w połączonych kas- pieniu stanu przepełnienia. Odtwarza- najbliłej zasilacza, jednocześnie kon-
kadowo. Aby układy prawidłowo połą- ny komunikat mołe ko�czyĘ si� usta- densatory odprz�gające powinny byĘ
czyĘ w kaskad�, wyjście OVF kałdego wionym bitem EOM lub mołe trwaĘ umieszczone jak najbliłej układu sca-
z układ�w powinno byĘ połączone z we- do wystąpienia stanu przepełnienia. lonego.
jściem CE nast�pnego (wyjście OVF Jeśli projektant potrzebuje prostego
Wyprowadzenia masy (VSSA, VSSD)
W układach serii ISD2500 wprowa-
Tab. 2. Tryby pracy układów ISD2500.
dzono oddzielne linie masy. Powinny
Tryby kompatybilne, które byĘ one połączone razem jak najbliłej
Tryb pracy Funkcja Typowe zastosowanie mogą być użyte
układu i dołączone do masy zasilacza
równocześnie
poprzez ściełk� o małej impedancji.
M0 Odtwarzanie zapisanej informacji Szybkie przeglądanie komunikatów M4, M5, M6 Zbigniew Raabe, AVT
M1 Kasowanie znaczników EOM A
ączenie komunikatów M3, M4, M5, M6
Wi�cej informacji o produktach fir-
M2 Nie wykorzystywany
my ISD mołna znale�Ę w Internecie
M3 Odtwarzanie w pętli Odtwarzanie ciągłe od adresu 0 M1, M5, M6
pod adresem www.isd.com.
M4 Kolejne adresowanie Rejestracja - odtwarzanie wielu M0, M1, M5
kolejnych komunikatów
Artykuł przygotowano w oparciu
o materiały nadesłane przez firm� Mar-
M5 Wyzwalanie poziomem Realizacja funkcji pauzy M0, M1, M3, M4
ta, kt�ra jest krajowym dystrybutorem
M6 Sterowanie układem Uproszczone sterowanie układem M0, M1, M3
firmy ISD.
w trybie Push - Button
Elektronika Praktyczna 2/99
26