УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА Российский патент 1995 года по МПК G11B20/10 

Изобретение относится к накоплению информации и может быть использовано в малогабаритных устройствах с небольшой длительностью записи и воспроизведения, например в детских игрушках.

Известны устройства, предназначенные для записи и воспроизведения звуковых сигналов, содержащие аналого-цифро- вой преобразователь, корректор цифрового кода, блок записи и воспроизведения цифрового кода, цифроаналоговый преобразователь [1,2]
Однако эти известные устройства непригодны для построения малогабаритных устройств записи и воспроизведения звука, так как они имеют сложную схему, высокое энергопотребление, а также ручное управление переключением работы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предполагаемому изобретению является устройство для записи и воспроизведения речевой информации, содержащее микрофон, громкоговоритель, усилители записи и воспроизведения, блок оперативной динамической памяти, аналого-цифровые преобразователи, адресный счетчик, счетчик временных сигналов [3]
Это устройство построено на основе классической схемы: аналого-цифровой преобразователь накопитель цифроаналоговый преобразователь аналоговый сигнал. Это вызывает сложность его схемной организации, большое энергопотребление, необходимость внешних управляющих сигналов для управления режимами записи- воспроизведения. Эти недостатки препятствуют построению на его основе малогабаритного устройства, пригодного, например, для воспроизведения в детскую игрушку.

Задачей изобретения является упрощение схемы и обслуживания устройства.

В предлагаемом устройстве отсутствуют аналого-цифровой и цифроаналоговый преобразователи и оно построено по следующей схеме: звуковой сигнал-преобразователь звукового сигнала в длительность импульса-запись длительности импульса в оперативное запоминающее устройство [ОЗУ] с помощью унитарного двоичного кода чтение унитарного кода из ОЗУ подача полученных импульсов в выходную цепь усилителя воспроизведения, работающего в режиме класса D.

Современные БИС ОЗУ имеют относительно небольшую информационную емкость, поэтому с помощью предлагаемого устройства можно получить малую длительность записи-воспроизведения, которая однако допустима при применении устройства для детских игрушек.

Согласно изобретению в устройство записи и воспроизведения звука введен генератор прямоугольных импульсов с управляемой скважностью, выход которого соединен с информационным входом записи ОЗУ с одноразрядной организацией, а управляющий вход генератора подключен к выходу усилителя записи и в блоке управления применены D-триггер, информационный вход D которого соединен с целью логической единицы, синхронизирующий вход D-триггера подключен к выходу элемента НЕ, вход RD-триггера подключен к выходу усилителя записи, прямой выход RD-триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, инверсный выход D-триггера с первым входом элемента И и также через интегрирующую RC-цепь с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к входу R-cброса двоичного счетчика импульсов, выход старшего разряда двоичного счетчика импульсов соединен с входом элемента НЕ и с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом управления "Запись-чтение" ОЗУ.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 вариант исполнения принципиальной схемы генератора прямоугольных импульсов с управляемой скважностью; на фиг.3 временные диаграммы работы генератора.

Устройство содержит микрофон-громкоговоритель 1, который через ключ 2 переключения режимов записи/воспроиз- ведения соединен с усилителями 3 и 4 записи и воспроизведения соответственно, ОЗУ 5, формирователь адресных сигналов ОЗУ 5, включающий генератор 6 тактовых импульсов и двоичный счетчик 7 импульсов, генератор 8 прямоугольных импульсов с управляемой скважностью, выход которого соединен с информационным входом записи D] ОЗУ 5, а управляющий вход генератора 8 подключен к выходу усилителя 3 записи, в блоке управления использован D-триггер 9, информационный вход D которого соединен с цепью логической единицы, синхронизирующий вход D-триггера 9 соединен с выходом элемента НЕ 10, вход RD-триггера 9 подключен к выходу усилителя 3 записи, прямой выход Q D-триггера 9 соединен с первым входом элемента ИЛИ 11, инверсный выход D-триггера 9 соединен с первым входом элемента И 12, а также через интегрирующую RC-цепь 13 с вторым входом элемента ИЛИ 11, выход элемента ИЛИ 11 соединен с входом RC-сброса двоичного счетчика 7 импульсов, выход старшего разряда двоичного счетчика 7 импульсов А_n соединен с входом элемента И 12 и элемента НЕ 10, выход элемента И 12 соединен с входом R/W-управления записью/чтением ОЗУ 5, а также с цепью управления ключом 2,выход D O ОЗУ 5 соединен с входом усилителя 4 воспроизведения.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на управляющий вход ключа 2 подается с элемента И 12 сигнал логического нуля, при этом ключ 2 находится в положении, показанном на фиг.1. Микрофон-громкоговоритель 1 подключен к входу усилителя 3 записи и устройство находится в режиме записи. Когда на микрофон-громкоговоритель 1 не поступают звуковые cигналы, на выходе усилителя 3 записи присутствует постоянное напряжение смещения +2,5 В, что эквивалентно сигналу логической единицы, при этом D-триггер 9 находится в единичном состоянии, т. е. на выходах Q и присутствуют сигналы "1" и "0". На выходе элемента ИЛИ 11 будет иметь место сигнал "1". Для счетчика 7 активным сигналом входа R-сброса является сигнал "0", поэтому счетчик 7 будет находиться в режиме счета импульсов тактового генератора 6 и будет формировать последовательность адресных сигналов на выходах А₀ A_n-1. На выходе элемента И 12 в данном режиме будет сигнал "0", так как сигнал Q D-триггера 9 равен "0". На управляющий вход генератора 8 импульсов с управляемой скважностью также поступает исходный пороговый сигнал +2,5 В, при котором генератор 8 формирует на своем выходе прямоугольные импульсы со скважностью, равной 0,5, и частотой, лежащей выше частотного спектра звуковых сигналов.

Данное состояние будет сохраняться до тех пор, пока при появлении звуковых сигналов от микрофона на выходе усилителя 3 записи появится сигнал меньше +2,5 В, который будет восприниматься входом D-триггера 9, как сигнал "0". D-триггер 9 переходит в нулевое состояние с сигналом Q и , равным "0" и "1". После перехода D-триггера 9 в нулевое состояние в течение отрезка времени, определяемого зарядом емкости С RC-цепи 13, на входах элемента ИЛИ 11 будут присутствовать нулевые сигналы, что вызывает аналогичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 11, при этом счетчик 7 будет сброшен в нулевое состояние и начнется формирование адресов для ОЗУ 5 с нулевого значения.

Сигнал с выхода усилителя 3 записи также поступает на управляющий вход генератора 8, на выходе которого скважность импульсов будет или увеличиваться, или уменьшаться (фиг.3 а,б соответственно) в соответствии с изменением звукового сигнала на выходе усилителя 3 записи. Выходное напряжение генератора 8 поступает на вход DI ОЗУ 5, где будет записываться в ячейки памяти.

Генератор 8 может быть выполнен по известным схемам, например по схеме, приведенной на фиг.2.

Режим записи будет существовать в течение времени, равном времени перебора всех адресов на выходах А_о А_n-1, которые поступают на адресные входы А ОЗУ 5. После записи во все ячейки памяти ОЗУ 5 на выходе старшего разряда счетчика 7 А_n появляется сигнал "1", на выходе элемента И 12 также появляется сигнал "1" и устройство переводится в режим воспроизведения, длительность которого будет равна длительности режима записи. Громкоговоритель 1 подключается ключом 2 к выходу усилителя 4 воспроизведения, на вход которого будут поступать выходные сигналы с ОЗУ 5 (выход DO).

В режиме воспроизведения на микрофон-громкоговоритель 1 поступают прямоугольные импульсы, длительность которых пропорциональна амплитуде звукового сигнала. Усилитель воспроизведения работает в режиме класса D, при этом среднее значение тока в катушке громкоговорителя будет изменяться в соответствии со звуковым сигналом.

Режим воспроизведения будет существовать до момента перехода сигнала А_n счетчика 7 от "1" к "0". Это изменение сигнала через элемент НЕ 10 поступает на вход синхронизации С D-триггера 9 и последний устанавливается в единичное состояние, так как на его входе сигнал равен "1". Устройство переходит в исходное состояние режим записи.

Использование: в области накопления информации, а именно в малогабаритных устройствах с небольшой длительностью записи и воспроизведения, например в детских игрушках. Сущность изобретения: цель изобретения - упрощение схемы и обслуживания устройства реализована таким образом, что в устройство введен генератор прямоугольных импульсов с управляемой скважностью, выход которого соединен с информационным входом записи оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) с одноразрядной организацией, а управляющий вход генератора подключен к выходу усилителя записи и в блоке управления применены D-триггер, информационный вход которого соединен с цепью логической единицы, синхронизирующий вход C D-триггера подключен к выходу элемента НЕ, вход R сброса D-триггера подсоединен к выходу усилителя, прямой выход Q D-триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, инверсный выход Q D-триггера - с первым входом элемента И, а также через интегрирующую R C-цепь с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к входу R сброса двоичного счетчика импульсов, выход старшего разряда двоичного счетчика импульсов соединен с входом элемента НЕ и с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом запись/чтение ОЗУ. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЗВУКА, содержащее микрофон-громкоговоритель, усилитель записи и воспроизведения, оперативное запоминающее устройство, формирователь адресных сигналов оперативного запоминающего устройства, включающий генератор тактовых импульсов и двоичный счетчик импульсов, блок управления режимами записи-воспроизведения, отличающееся тем, что в него введен генератор прямоугольных импульсов с управляемой скважностью, выход которого соединен с информационным входом оперативного запоминающего устройства с одноразрядной организацией, управляющий вход генератора подключен к выходу усилителя записи, и в блок управления введены D-триггер, информационный вход которого соединен с цепью логической единицы, синхронизирующий вход D-триггера соединен с выходом элемента НЕ, вход "Сброс" D-триггера соединен с выходом усилителя записи, прямой выход D-триггера соединен с первым входом элемента ИЛИ, инверсный выход D-триггера соединен с первым входом элемента И и через интегрирующую RC-цепь с вторым входом элемента ИЛИ, выход элемента ИЛИ подключен к входу "Сброс" двоичного счетчика импульсов, выход старшего разряда двоичного счетчика импульсов соединен с входом элемента НЕ и вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с входом управления "Запись-чтение" оперативного запоминающего устройства.