Sprachaufzeichnungs- und Wiedergabegeräte sind integrierte Schaltkreise, die mit Mikrofonen und Lautsprechern oder mit an Mikrofone und Lautsprecher angeschlossene Verstärkerschaltungen verbunden sind. Sie ermöglichen die Konvertierung von gespeicherten Audiosamples in Form von aufgezeichneten Daten in analoge Signale und die Ausgabe über Lautsprecher oder verbundene Verstärker zur Wiedergabe. Sie ermöglichen zudem, Mikrofonsignale zu verstärken, in digitale Samples zu konvertieren und zur Aufzeichnung zu speichern.

 

Es gibt Geräte, die einzeln operieren und mit einem programmierbaren internen Speicher zur Nachrichtenspeicherung versehen sind. Darüber hinaus gibt es Geräte, die dem Mikroprozessor (MPU) oder Mikrocontroller (MCU)-System ermöglichen, Audiodaten zum analogen Audiosystem zu übertragen. Diese werden als Audio Interface Chips bezeichnet.

 

Die Konvertierung zwischen analogen und digitalen Schaltungen wird von einem A/D-W im Aufnahmepfad und einen D/A-W im Wiedergabepfad vorgenommen. Diese Wandler arbeiten mit einer sogenannten Abtastrate. Typische Abtastraten betragen 4 kHz bis 192 kHz – je höher die Abtastrate, desto höher die Frequenz, die aufgezeichnet werden kann. Sie bieten ebenso die Möglichkeit, konfigurierbare Töne oder Alarme zusammenzufassen, um die Integration von Diensten wie die DTMF-Wahl bei Telefonen zu erleichtern. Sie können üblicherweise 8- oder 16-Ohm-Lautsprecher ansteuern und Mono- oder Stereoanwendungen unterstützen.

 

Im Aufnahmepfad verfügt das Mikrofon über eine spezielle analoge Schaltung zur Verstärkung und Einstellung der Signalpegel des Mikrofons, die meist eine niedrige Amplitude aufweisen. Diese Schaltung wird als automatische Pegelregulierung (Automatic Level Control, ALC) bezeichnet. Sobald sich Signale im A/D-W-Bereich befinden, können sie durch einen Prozess, der als Sampling bezeichnet wird, in digitale Werte umgewandelt werden. Während des Samplings werden Signalwerte unmittelbar in einer Abtastrate, die zweimal so hoch ist wie die maximale Frequenz des Audiosignals, abgetastet und gespeichert. Das Audiosignal wird gefiltert, um zu verhindern, dass hohe Frequenzen nicht korrekt abgetastet werden (Aliasing). Die digitalen Samples können dann auf einem Speichermedium gespeichert werden. Dies können SRAM- oder DRAM-Speicher sein oder, wenn die Aufzeichnung selbst bei Stromausfall fortgeführt werden soll, auch nicht flüchtige Speicher wie Flash-Speicher.

 

Der Wiedergabepfad beginnt mit digitalen Samples im Speicher. Diese Samples werden zum D/A-W gesendet und in einen Pulsstrom unmittelbarer Werte konvertiert, welche anhand eines Anti-Aliasing-Filters geglättet und in ein analoges Signal konvertiert werden. Das analoge Signal wird anschließend an einen Verstärker mit programmierbarer Verstärkung (Programmable Gain Amplifier, PGA) übertragen, der einen Lautsprecher oder einen nachfolgenden Audioverstärker ansteuern kann. Die PGA-Einstellung kann die Lautstärke bestimmen.