3.2 带通滤波器(BPF)
本系统选用有源带通滤波器,由运算放大器OP07组成。其中心频率f0=1 kHz,通带为300 Hz~3.4 kHz。如图3所示。
3.3 A/D转换器
带通滤波器的输出信号经采样保持(LF398)后送A/D转换电路进行抽样和量化,将模拟信号转换成8 bit数字信号。本系统选用AD7820芯片。
AD7820有2种工作模式,由MODE决定:当MODE接高电平时芯片工作在WR模式下;当接低电平时工作在RD模式下。本系统将芯片设置在WR模式的S-A方式(最简单的方式)下,即:MODE接高电平,RD和CS持续接低电平。当WR变低时开始转换,在WR上升沿的700 ns后,转换数据被输出。
本系统采样频率fs=250 kHz,字长8 bit。 AD7820为高速、微型、单通道A/D转换器,采用逐次比较技术,转换时间1.36μs,转换范围0~5 V,使用单电源+5 V供电。逐次比较使用31个比较器,1个高4位ADC和1个低4位ADC,输入信号被抽样电路追踪和保持;有专门ADC输出接口设计,可与任何端口连接而不需要接口路基电路。所有的数字信号输出使用锁存与三态缓冲电路,使其可直接与微处理器的数据总线和系统的输入端口相连接。
3.4 D/A转换器
语音回放需将存储的数字信号通过D/A转换器转换成语音模拟信号。本系统选用DAC0808,其为8 bitD/A集成电路芯片,满量程输出需要150 ns,用±5 V电压供电时功耗仅有33 mW。
3.5 FPGA及存储器
在一个以FPGA为核心的语音处理系统中,用存储容量、存储时间、回放音质等指标衡量语音处理系统优越性。系统选用FLASH作片外存储器,实现语音数据的数字录音和回放,既保证了系统的高性能,又降低了系统成本。三星公司产品K9F1G08UOM具有128 M×8 bit(1 Gbit)存储容量,采用NAND闪存技术工艺,工作电压2.7~3.6 V,功耗低,容量大,数据访问速度高。
此芯片由8 192个块(block)组成,每块由32个页(page)组成,每页为512×8 bit。如果需要进行字节级访问,128 Mbyte容量需要27根地址线,所以需要4个周期的地址输入,依次是列地址(A0~A7)、低位行地址(A9~A13)、高位行地址(A14~A26),其中A8由00h和01h2种命令分别设置为低和高,以分别选择每页的前256Byte和后256Byte。如此设计I/O总线目的为:(1)减少芯片的管脚数量;(2)当系统需要更大容量的芯片时,可维持系统板级设计的一致性。
系统的A/D采样速率设置在250 kHz左右,字长8 bit,1 s的语音数据需要8 Kbyte的存储空间,而存储器容量为128 Mbyte,所以1片可存储9 min左右的语音数据。FPGA与A/D,D/A及存储器的连接如图4所示。