单片CVSDMC3418的应用电路设计

    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Rp<

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/2

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，能同时进行多路传送和控制，并可重复硬件，易于设计。可广泛用于各种低频数据检测分析系统。