单片CVSD MC3418的应用电路设计.pdfVIP

单片 CVSD MC3418 的应用电路设计 作者：湖南大学应用物理系 夏世长 陈迪平 王镇道 蒋见花 来源：《国外电子元器件》 摘要：MC3418 是 Motorola 公司生产的一种数字语音编码/解码集成电路。文中介 绍了运用单片 CVSD MC3418 实现模拟信号波形编码的方法，详细描述了它的工作 原理及设计要点，并给出了 MC3418 在地震波无线检测电路中的应用实例。 关键词：数字传输 CVSD 波形编码 MC3418 1 引言 现场通信技术的发展日新月异，而且正 迅速向各个领域渗透，就目前来说，数字通 信以其抗干扰能力强，便于加密，易于集成 化，有利于处理、存储、交换以及和计算机 连接等优点而成为当代通信系统的主流。而 现有的地震波信号检测系统普遍存在着抗干 扰能力差、信噪比低、系统误差大、所记录 的数据不利于后期量化处理的缺点。基于上 述情况，笔者运用 MC3418 （编解码简 单）、抗误码性能好、在比特率较低时有较 高的信噪比）设计了一种数字传输电路，效 果很好。 2 MC3418 简介 MC3418 是 MOTOROLA 公司生产的一种简单数字语音编码/解码集成芯片。它有两种工 作状态，在引脚 15 处于“1”时，完成编码功能；处于“0”时，实现解码功能。MC3418 的内部结 构和引脚功能如图 1 所示。它的工作电压范围为-0.4～+18V ；工作温度范围为0℃～70℃；差 分模拟输入电压为±5V 。 3 MC3418 的工作原理 当取样速率远大于奈奎斯特速率时，样值之间的关联程序增强，MC3418 仅使用一位编码 来表示抽样时间波形的变化趋向，在当前时 刻的样值与预测值经量化比较后，如差值为 正，输出为“1” ；差值为负，输出为“0” 。这 种模拟变换方式称为增量调制（△M ）。为 了改进△M 动态范围以满足通信系统的要求 （40dB～50dB ），可采用自适应方法使量阶 △的大小随着输入信号统计特性而变化，如 可将量阶△随音节时间间隔（5ms～20ms ） 中信号的平均斜率变化，称之为连续可变斜 变增量调制（CVSD ）。MC3418 就是采用这种调制方式的一种芯片。 图2 所示为 MC3418 的编码原理和编码波形图。其解码原理图如图 3 所示。 4 应用设计及注意事项 4.1 电路设计 图4 所示为 MC3418 用于地震波无线检测分析仪的编解码电路。图中，用电阻 R 和电容 C 构成积分滤波器。该单极点积分网络的 f=1/(2πRC),其电阻 R 的典型值可在 8～13kΩ之间选 择，本电路选取 R=10kΩ，C=0.1µF 。 在设计滤波器传输函数时，可由 Rs 和 Cs 构成单极点网络，其时间常数典型值为 6.0～ 50ms，充电常数为RsCs ，衰减常数为（Rs+Rp ）Cs，由于要求RpRs ，图4 电路选择的Rs 为 18kΩ，Rp 为 3.3kΩ，Cs 为 0.33µF 。 电路回路增益的选择由Rx 决定，这依赖于输入信号的最大电平 Vo 和频率 fm，以及积分 滤波器的传输函数（R ，C ），并要求压缩扩展比 不超过 30%，因此，应满足： Rx=0.25Vcc/[ （Vo/2R ）+8CV0fs] 本电路选择 Vcc=5V,Vo=1.5V,fs=500Hz 。 为设置空闲信道步长，必须使 Rmin 满足： Rmin≈Rs[Vcc/(Csfclk△VoRx)-1] 其中，△Vo 是空闲输出期望峰-峰值。 4.2 注意事项 在设计图 4 所示的编解码电路时，除应 对电路中的自身参数进行仔细设计外，还应 注意以下几点： （1）所有数字信号通数（9，11，13， 14）与模拟信号通路（1～7，10）应该隔 开，以利于获得完全空闲信道。 （2 ）由于时钟速率越大，S/N 就越高。 因此在把电路用于无线电系统且将MC3418 设计为 4 比特系统时，fclk 应大于 32kHz 。 （3 ）引脚 11 是 NPN 器件，故需接上拉电阻。 （4 ）为避免空载和过载失真，必须满足： δ/2A≤δfclk/(2µfs) 式中，A 为输入模拟信号幅度，δ为输出数字信号幅度，fclk、fs 分别为时钟和信号频 率。 5 结束语 本设计方法可根据实际需要选择合适的外部元件，以实现对低频模拟信号进行数字传输。 该电路信噪比不随距离变化，能同时进