音声スイッチ(VOX)

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====== 音声スイッチ(VOX) ======
VOX(Voice Operated X)とは、音声で自動的に送信機を働かせる回路の事を言います。
つまり、手を使わないで無線機器の送受信を切り替える回路です。
VOXは、無線機器だけでなく、色々な用途に使用されています。(例えば、テープレコーダで音が入ってきたときだけ録音する等)

VOXとして使用される専用のICとして、NJM2072があります。
今回は、このIC相当(若干機能強化版)の機能を有する「音声スイッチ(VOX)」を製作します。

<NJM2072の特長>
音声レベル検出用集積回路です。マイクロカセットの音声検出用、通信機のVOXに最適です。
  * 動作電源電圧(0.9~7V)
  * 低消費電流(0.55mA)
  * 高入力感度(-36dB)

<NJM2072のピン配置>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-113941.png}}

<NJM2072のブロック図>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-113944.png}}

<NJM2072のタイムチャート>
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-113951.png}}

===== 動作原理 =====
<仕様>
  * 入力の感度切り替え(10段階)
  * リカバリータイム切り替え(10段階)。。。0.1秒~1.0秒
  * 出力(トランジスタによるオープンコレクタ出力)

<マイク>
信号(音声)の入力には、コンデンサマイクを使用します。
尚、無線機などで使用する際には、高周波の回り込みを防止するために、チョークコイル(数百uH程度)を使用します。
また、デジタル回路とアナログ回路が共存するので、ノイズ防止のために、コンデンサマイクへの電源供給に際しては、チョークコイル(1mH~10mH)による平滑回路を使用しました。

<増幅>
コンデンサマイクからの信号を、LM386(低電圧オーディオ・パワーアンプ)を使用し、約200倍の増幅率を得ます。感度が高すぎる場合には、増幅率を20倍~200倍の間で調整してください。

<整流>
200倍に増幅された信号を、ダイオードを使用し、倍電圧整流します。

<比較>
整流された信号と、内部の基準電圧を比較し、指定されたレベルに達したかを判断します。
基準電圧との比較は、PIC内蔵の、コンパレータを使用します。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-114038.png}}

<基準電圧>
基準電圧は、PIC内蔵の電圧発生モジュール(COMPARATOR VOLTAGE REFERENCE)を使用します。
16段階の電圧を発生できますが、今回はその内の10段階を、感度調整用として使用します。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-114045.png}}

<リカバリータイム>
入力信号(音声)が、指定されたレベルに達すると、ある一定時間(リカバリータイム)だけ、出力をONします。
リカバリータイムは、0.1秒~1.0秒迄の10段階(0.1秒単位)で設定可能としました。
0.1秒の時間を得るために、PIC内蔵のCPP(Capture/Compare/PWM)モジュールを、コンペアモードで使用します。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-114051.png}}

<出力>
音声スイッチとしての出力は、LED2およびトランジスタ(オープンコレクタ)をON/OFFします。

===== 回路図 =====
SW1を押下することにより、感度を10段階に切り替えることができます。
(押下する毎に、LED1が点灯し、低感度￫高感度￫低感度。。。。。に切り替わっていきます)
SW2を押下することにより、リカバリータイムを10段階に切り替えることができます。
(押下する毎に、LED1が点灯し、短時間￫長時間￫短時間。。。。。に切り替わっていきます)
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-114118.png}}

===== ソースコード =====
<code c vox_v1.c>
//********************************************************************** 
/*
　　＜音声スイッチ（ＶＯＸ）＞ 
*/
//********************************************************************** 

#define		LED1	GPIO.F5
#define		LED2	GPIO.F4

#define		SW1		GPIO.F3
#define		SW2		GPIO.F2

//********************************************************************** 

short	on_cnt, threshold;

void	interrupt()
{
	if (PIR1.CMIF == 1) {
		PIR1.CMIF = 0;
		//
		on_cnt = threshold;
	}
	//
	if (PIR1.CCP1IF == 1) {
		PIR1.CCP1IF = 0;
		//
		if (on_cnt > 0) {
			LED2 = 1;
			on_cnt--;
		} else {
			LED2 = 0;
		}
	}
}

//********************************************************************** 

void main()
{
	static	unsigned	short	Sensitivity, RecoveryTime, cnt;
	//
	OSCCON = 0b01110000;	// クロックは8Mhz 
	CMCON0 = 0b00000100;	// コンパレータを使用する。 
	ANSEL  = 0b00000000;	// Ａ／Ｄ変換は使用しない。 
	TRISIO = 0b00001110;
	GPIO = 0b00000000;
	// CCPの設定
	PIE1.CCP1IE = 1;
	PIR1.CCP1IF = 0;
	CCP1CON = 0b00001011;
	CCPR1L = 0xC4;	// 0.01sec...100hz...クロックが8Mhzの時
	CCPR1H = 0x09;	// 0.01sec...(1÷8000000)*4*8*2500
	// TIMER1の設定
	PIE1.TMR1IE = 0;
	PIR1.TMR1IF = 0;
	TMR1L = 0;
	TMR1H = 0;
	T1CON.T1CKPS0 = 1;
	T1CON.T1CKPS1 = 1;
	T1CON.TMR1ON = 1;
	//コンパレータの設定 
	CMCON0.CINV = 1;
	PIE1.CMIE = 1;
	PIR1.CMIF = 0;
	//基準電圧の設定 
	VRCON.VREN = 1;
	VRCON.VRR = 1;
	VRCON.VR3 = 0;
	VRCON.VR2 = 1;
	VRCON.VR1 = 0;
	VRCON.VR0 = 1;
	//
	LED1 = 0;
	LED2 = 0;
	//
	Sensitivity = 5;
	RecoveryTime = 5;
	threshold = 50;
	//
	INTCON.PEIE = 1;	// これ以降の処理で割り込みを許可する。 
	INTCON.GIE = 1;		// これ以降の処理で割り込みを許可する。 
	//
	while (1) {
		//感度調整（10段階切替） 
		if (SW1 == 0) {
			while (SW1 == 0) {
				Delay_ms(10);
			}
			//
			Sensitivity++;
			Sensitivity = (Sensitivity < 11) ? Sensitivity: 1;
			for (cnt = 0; cnt < Sensitivity; cnt++) {
				LED1 = 1;
				Delay_ms(100);
				LED1 = 0;
				Delay_ms(100);
			}
			//
			VRCON.VR3 = Sensitivity.F3;
			VRCON.VR2 = Sensitivity.F2;
			VRCON.VR1 = Sensitivity.F1;
			VRCON.VR0 = Sensitivity.F0;
		}
		//リカバリータイム調整（0.1秒～1.0秒迄の10段階切替） 
		if (SW2 == 0) {
			while (SW2 == 0) {
				Delay_ms(10);
			}
			//
			RecoveryTime++;
			RecoveryTime = (RecoveryTime < 11) ? RecoveryTime: 1;
			for (cnt = 0; cnt < RecoveryTime; cnt++) {
				LED1 = 1;
				Delay_ms(100);
				LED1 = 0;
				Delay_ms(100);
			}
			//
			threshold = RecoveryTime * 10;
		}
	}
}

//**********************************************************************
</code>

===== 動作確認 =====
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-114222.png?500}}

左側から、LM386、ダイオード、PIC12F683、SW、LEDです。
{{:imgpaste:202004:htmikan-20200429-114244.png?500}}

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