ISD4004系列芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
ISD系列芯片均有一個(gè)外部時(shí)鐘輸入引腳XCLK，如果該引腳接地，則芯片使用在出廠時(shí)已經(jīng)設(shè)定的內(nèi)部時(shí)鐘。如果對(duì)該引腳輸入一時(shí)鐘信號(hào)，則芯片內(nèi)的采樣頻率就由外部時(shí)鐘頻率來(lái)決定，根據(jù)其資料顯示，當(dāng)外部時(shí)鐘頻率為1024kHz時(shí)，內(nèi)部聲音的采樣頻率是8kHz。
查閱ISD4004的數(shù)據(jù)手冊(cè)，其中并無(wú)關(guān)于改變時(shí)鐘頻率應(yīng)用的說(shuō)明，相反倒是有不能改變時(shí)鐘頻率的提示，原因是芯片內(nèi)的抗混疊(antialias)電路和輸出濾波電路均已經(jīng)是固定的，改變采樣頻率，會(huì)影響這兩個(gè)電路正常發(fā)揮作用。
但是在我們的應(yīng)用中是降頻使用，采樣頻率降低，相當(dāng)于抗混疊電路和輸出濾波器的設(shè)定頻率偏高，這樣應(yīng)該不會(huì)對(duì)還原質(zhì)量造成影響，有可能使信噪比下降，但如果頻率改變不大，信噪比下降將會(huì)很有限。
為了驗(yàn)證我們的推論，進(jìn)行了兩個(gè)測(cè)試，一個(gè)是降頻使用的測(cè)試，一個(gè)是分段降頻的測(cè)試，即在同一片中分別使用兩種不同的時(shí)鐘頻率的測(cè)試。
首先，在測(cè)試前，需要對(duì)ISD芯片編程器進(jìn)行一些改造，我們將ISD4004的時(shí)鐘輸入XCLK引腳斷開(kāi)，接入可調(diào)頻率發(fā)生器，測(cè)試芯片在不同時(shí)鐘頻率下的工作情況。我們用一片ISD4004-8M(
內(nèi)部頻率1024kHz)，在錄音和重放時(shí)分別將外部頻率調(diào)整到682kHz和512kHz，與ISD4004-12M和ISD4004-16M相比較。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，ISD4004-8M在682kHz時(shí)，與ISD4004-12M在錄放效果上，基本上沒(méi)有可察覺(jué)的差別；在512kHz時(shí)，與ISD4004-16M相比，除感覺(jué)聲音略微有些“發(fā)毛”外，也沒(méi)有明顯的差別，這就證明，ISD芯片可以適當(dāng)降低頻率使用，以獲得更長(zhǎng)的錄放時(shí)間，適合在對(duì)語(yǔ)音質(zhì)量要求不是很高，以及頻率降低的范圍不很大的應(yīng)用中。
第二步，測(cè)試在同一芯片內(nèi)使用不同的時(shí)鐘頻率，具體測(cè)試方法是，使用ISD4004-8M芯片，前半段錄音使用1024kHz的時(shí)鐘頻率，然后調(diào)低到682kHz,再繼續(xù)錄音;重放時(shí)，前半段使用1024kHz的頻率，后半段使用682kHz的頻率。測(cè)試結(jié)果證明，這樣的做法是可行的。
變頻使用ISD芯片時(shí)，有三個(gè)問(wèn)題是在定頻使用時(shí)不會(huì)遇到的，一個(gè)是芯片的變頻錄制，第二是變頻芯片的復(fù)制，第三個(gè)是重放時(shí)的頻率控制。
對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槲覀兊漠a(chǎn)品中語(yǔ)音數(shù)據(jù)的存放比較有規(guī)律，音標(biāo)、字母、單詞、詞組順序存放，也就是說(shuō)采用1024kHz高頻率的數(shù)據(jù)均在前半段，而后半段均采用低頻率。低頻率段的具體頻率，應(yīng)根據(jù)具體需要的錄音時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)決定，頻率越低，錄音時(shí)間越長(zhǎng)，但是相應(yīng)的錄音質(zhì)量越低，因此應(yīng)該采用盡可能高的頻率。經(jīng)過(guò)測(cè)算，如果采用750kHz左右的頻率，剛好可以把所有的內(nèi)容錄完。
錄制完一個(gè)母片，其余生產(chǎn)用的芯片均可以由這個(gè)母片復(fù)制產(chǎn)生。不過(guò)，對(duì)于改變采樣頻率使用的芯片，必須按照低一檔次的芯片進(jìn)行設(shè)置。
我們低頻段使用的是750kHz,這樣應(yīng)該按照系統(tǒng)頻率是682.7kHz的ISD4004-12M設(shè)置。因?yàn)閷?duì)后半段語(yǔ)音信號(hào)來(lái)說(shuō)，如果使用更高的頻率來(lái)重放，必然會(huì)引起音調(diào)的升高，但是因?yàn)?/span>ISD4004-8M芯片內(nèi)部的濾波器已經(jīng)固定在了3.4kHz，這樣就可能引起語(yǔ)音中高頻部分的損失；而如果設(shè)成更低的系統(tǒng)頻率，雖然音調(diào)降低，但因?yàn)?/span>ISD芯片具有良好的低頻響應(yīng)，因此在復(fù)制出的芯片重新以原頻率放音時(shí)，不會(huì)有聲音質(zhì)量的損失。
為了在系統(tǒng)中重放時(shí)能夠隨時(shí)改變ISD芯片的時(shí)鐘頻率，我們采用了如圖2的電路。
電路中，MCU端接單片機(jī)控制輸出，XCLK接ISD芯片時(shí)鐘輸入。當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，振蕩電路以較低的頻率(約750kHz)振蕩，當(dāng)模擬開(kāi)關(guān)接通時(shí)，等效電阻減小，振蕩電路頻率升高(約1024kHz)。。
經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用，證明ISD芯片的變頻使用的方案是可行的，達(dá)到了預(yù)期的目的。
