ISD4003语音录放电路

ISD4003是美国ISD公司继ISD33000系列之后最新推出的时限为8分钟的长时语音录放电路。这种录放电路采用了多电平直接模拟量存储技术，将每个采样值直接存储在片内的快闪存储器中，因此能够非常真实、自然地再现语音、音乐，音调和效果声，避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4003系列的性能如附表所示。采样频率越低，录放时间越长，但通频带和音质有所降低。片内信息存于快闪存储器中，可在断电情况下百年不丢失，反复录音超过十万次。

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附表

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型号 录放时间

(分钟) 输放采样

kHz 典型带宽

kHz 最大段数 最小段长

ms 外部时钟

kHz

ISD4003-04M 4.0 8.0 3.4 1200 200 1024

ISD4003-05M 5.0 6.4 2.7 1200 250 819.2

ISD4003-06M 6.0 5.3 2.3 1200 300 682.7

ISD4003-08M 8.0 4.0 1.7 1200 400 512

内部框图　ISD4003系列采用3V低电压，录放时间较长(8分钟)，音质好，并具有灵活的微处理器接口功能，因此非常适用于语音讲解装置、广告宣传、固体录音机、移动电话及其它便携式智能产品。该系列芯片内含振荡器、防混淆滤波器、平滑滤波器、自动静噪电路、音频放大器及高密度多电平快闪存储阵列。芯电的所有操作必须由微控制器控制，操作命令可通过串行通信接口(SPI或Microwire)送入。存储空间可以“最小段长”为音位任意组合分段或不分段，由于多段信息在处理再加上内在的存储管理机制，便可实现灵话的组合录放功能。芯片的内部框图如图1所示。 字串3

图一 字串5

引脚功能　ISD4003系列引脚排列如图2所示。其引脚功能如下。 字串8

图二

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电源(VccA和VccD)：为使噪声最少，芯片内摸拟和数字电路使用不同的电源总线，并分别引到外封装的不同引脚上。模拟电源引脚和数字电源引脚最好分别走线，尽可能在靠近供电电源处相连，而去耦电容应尽量靠近芯片。

地线(VssA和VssD)：芯片内的摸拟和数字电路也使用不同的地线。几个VssA尽量在引脚焊盘上相连，并用低阻通路连到负极上。VssD引脚也用低阻通路连到电源负极。这些接地通路要足以使VssA与VssD之间的阻抗小子3Ω，芯片的背面是通过衬底电阻连接到Vss的。在做COB时托盘须接Vss或悬空。

同相摸拟输入端(ANA IN+)：这是录音信号的同相输入端。输入放大器可用单端或差分驱动。单端输入时，信号由耦合电容输入。最大幅度为32mV。若信号由耦俣电容和该引脚的3kΩ电阻输入，则阻抗决定了芯片频带的低端截止频率。在差分驱动时，信号最大幅度为16mV(峰-峰值)。

反相摸拟输入端(ANA IN-)：差分驱动时，这是录音信号的反相输入端。信号通过耦合电容输入，最大幅度为16mV(峰峰值)。该端的标称输入阻抗为56kΩ。单端驱动时，该端通过电容接地两种方式下，ANAIN+和ANAIN-端的耦合电容值应相同。

音频输出端(AUD、OUT)：提供音频输出，可驱动5kΩ的负载。

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片选端(SS)：此端为低电平，即选中ISD器件。

串行输入端(MOSI)：这是为ISD的串行输入端，主控制器应在串行时钟上升沿之前半个周期将数据放在该端，供ISD输入。串行输出端(MISO)：这是ISD串行输出端。ISD未选中时，该端呈高阻态。

串行输出端(MISO)：这是ISD串行输出端。ISD未选中时，该端呈高阻态。

串行时钟端(SCLK)：即ISD的时钟输入端。时钟信号控制器产生，用于同步MOSE的MISO的数据传输数据，在 SCLK上升沿锁存到ISD，在下降沿移出ISD。

中断(INT)：该端为漏极开路输出。ISD在任何操作(包括快进)中检测到EOM或OVF时，该端变低并保持，中断状态在下一个SPI周期开始时清除，中断状态也可用RINT指令读取。

行地址时钟端(RAC)：如图3所示，系漏极开路输出。每个RAC周期表示ISD存储器的操作进行了一行(ISD4003系列中的存储共1200行)，该信号在保持高电平175Ms内，低电平为25ms。快进模式下，RAC在218.75μs内为高电平在31.25μs内为低电平。 字串4

图三 字串6

外部时钟(XCLK)：该端有内部下拉元件。芯片内部的采样时钟在出厂前已调校，误差在±1%以内。商业级芯片在整个温度和电压范围内频率变化在±2.25%以内。工业级芯片在整个温度和电压范围内，频率变化为-6%～+4%，此时建议使用稳压电源；若要求更高精度，可从该端输入外部时钟(如表所列)，由于内部的防混淆及平滑滤波器已设定，故上述推荐的时钟频率不应改变。输入时钟的占空比无关紧要，因内部首先进行了分频。在不外接时钟时，此端必须接地。

自动静噪端(AMCAP)：当录音信号电平下降到内部设定的某一阈值以下时，自动静噪功能使信号衰减，这样有助于减小信号(静音)时的噪声，通常该端对地接1μF电容，构成内部信号电平峰值检测电路的一部分，检测出的峰值电平与内部设定的阈值作比较，决定自动静噪功能的翻转点。大信号时，自动静噪电路不衰减，静音时衰减6dB。1μF电容也影响自动静噪电路对信号幅度的响应整度。该端接VccA则禁止自动静噪。

通用开发板QX-RM34A的应用

ISD通用开发板QX-RM34A是专为ISD33000/4003/4004系列器件设计的，它具有以下特点： 字串7

支持ISD所有3V器件，而ISD33000/4003/4004系列器件。

板上最多可装三个ISD器件，录放时间最后可达48分钟。

单片机控制、支持器件的全部功能，12位操作接口可灵活安排、最多可接32个按键。

提供标准接口板；16位按键操作，两位数码及两位LED指示。

话筒(MIC)和线路(LINE IN)双路选择录音。

板上备有音频功率放大器(功率0.5W)，也可由ISD直接线路输出。

ISD各引脚由26个插针脚引出，可与计算机并口连接，由计算机控制ISD器件。

单5V电源供电，电压可低至3V。

只需接上电源，扬声器即可使用。

装上锁紧插座，可用作硬封装电路的测试仪。

电路板结构及外形如图4(QX-RM34A主板)、图5(显示操作板)所示。

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图四 字串3

图五

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系统连接

系统连统因所用音源和音频输出不同而各异。话筒录音时，JP1的2、3短接；线路录音时，JP1的1、2短路。如果采用线路录音，请将音频信号输入引标有(AIN)的莲花插座。

音频由扬声器输出时，JP2的2、3短接；由线路输出时，JP2的1、2短接。

音频输出的连接如下：如果采用板上的放大器，则将扬声器连到标有［J4］的插针或耳机插座［J5］，可用VR调节音量；如果由ISD直接线路输出，则将(J4)或(J5)连到外接功放。

ISD器件插入插座，缺口向右。将放大器音量电位器VR调至较低位置。插电源时一定要注意极性。如果使用稳压电源，建议使用5V稳压电源。检查系统连接正确后，可以开始操作。

使用说明　QX-RM34A有以下三种工作模式可选(默认值为PB)：(1)PA［地址模式］。用来建立内部信息地址表，删除或重录任意段而不影响其它段；(2)PB［磁带模式］。其信息存储和操作过程与传统的磁带录音机类似；(3)PC［计算机模式］。ISD器件的所有操作通过并口与它相连的计算机控制。

QX-RM34A有以下三种器件型号可选(默认值为33)：(33［33000］：ISD33000系列，录放时间为60～240秒；(2)43［4003］：ISD4003系列，录放时间为4～8分钟；(3)44［4004］：ISD4004系列，录放时间为8～16分钟。工作模式和器件型号，在一次使用时如不设定，则为默任值。设定一次后，除非重新设定，否则即使断电，设定值将永久保存。

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上电时，两位数码管自动显示工作模式和器件型号，然后显示段号1。

录放音操作时，数码显示段内计数器从“0”开始，每个计数单位为4个内部地址长度。

操作方法　该开发板的操作方法如下：(1)模式选择。按MODE键2秒，数码显示当前工作模式，按“+”或“-”可改变模式，由数码管显示。当显示为所需要的模式时，按MODE键即确认该模式为当前工作模式，并退出模式选择，数码显示回到段号1，PC模式时显地“--”。(2)器件选择。按一下MODE键，数码显示当前器件型号，按“+”或“-”可改变型号，并由数码管显示。当显示为所需要的型号时，按MODE键即确认该型号为当前器件型号，并退出器件选择，数码显示回到段号1。

(3)选段。SEG1-SEG8键可对1～8段直接进行录放音操作。PLAY键对数码显示的段号进行录放音操作，按“+”或“-”改变段号。

(4)录音。寻音步骤如下：①选择录音状态。REC为录放音状态切换键，按一下REC键，LED1亮，表示为录音状态。②启动录音。按SEG1-SEG8键，LED2亮，即开始对应段的录音。按PLAY键，LED2亮，即开始对数码显示的段录音。③停止录音。按STOP键，LED2灭，即停止录音。④退出录音状态。按一下REC键，LED1灭，即退出录音状态。

(5)放音。放音频骤如下：①选择放音状态。REC为录放音状态切换键，按REC键二下，LED1灭，表示为放音状态。②启动放音。按SEG1～SEG8键，LED2亮，即开始对就段的放音。按PLAY键，LED2亮，即开始驿数码显示的段放音。若要暂停放音，可在放音时按PLAY键，LED2闪，表示暂停放音；再按PLAY键，LED2亮，继续放音，若要循坏放音，可按住PLAY键或SEG1～SEG8键即对相应的段循坏放音。若要快进，可在放音时每按一次FF键，段内计数器加1，快进4个内部地址长度；按住FF键，则连续快进，直到松开FF键。快进至段尾时自动停止快进。若要快退，可在放音时每按一次REW键，段内计数器减1，快退4个内部地址长度；按住REW键，则连续快退，直到松开REW键。快退至段首时自动停止快退。(3)停止放音。按STOP键，LED2灭，即停止放音。 字串5