頻率可調(diào)式助聽(tīng)器設(shè)計(jì)

1、模擬電子技術(shù)大作業(yè)2014-2015學(xué)年第二學(xué)期 題 目： 頻域可調(diào)式助聽(tīng)器 班 級(jí)： 13電子 組 長(zhǎng)： 劉兵（213060XXXX ） 組 員：陳路（213060XXX）；方令雪（213060 XXX）； 郭亞杰（213060 XXX）； 戴娜 （213060 XXX）； 陳結(jié)兵（213060 XXX）； 高繼強(qiáng)（213060 XXX）； 郭順朝（213090 XXX）； 劉冠軍（213060 XXX）； 江航 （213050 XXX）； 小組分工及成績(jī)?cè)u(píng)定答辯成績(jī)： 教師評(píng)分： 姓名分工自評(píng)分總評(píng)分劉兵PCB設(shè)計(jì)陳路電路仿真方令雪原理圖的繪制郭亞杰電路板的焊接郭順朝電路板的焊接戴娜Wor

2、d文檔制作江航Word文檔制作陳結(jié)兵PPT制作高繼強(qiáng)PPT制作劉冠軍查閱資料摘要 系統(tǒng)主要分為3各部分設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，話筒放大部分，濾波部分，功率放大部分。話筒放大部分應(yīng)為小信號(hào)前置放大器電路，設(shè)計(jì)要求為高輸入阻抗，高共模抑制比，低漂移，使用uA741即可實(shí)現(xiàn)。濾波部分設(shè)計(jì)成二階有源帶通濾波器，應(yīng)用電位器以實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)，濾波部分同樣考慮使用uA741。功率放大部分主要功能是實(shí)現(xiàn)功率放大，實(shí)現(xiàn)助聽(tīng)的作用，考慮成本問(wèn)題，使用LM386。整個(gè)電路要求用12V電池供電，加工成PCB電路，同時(shí)選用合適機(jī)殼，以實(shí)現(xiàn)實(shí)用性的要求。聲音信號(hào)清晰，能夠?qū)崿F(xiàn)助聽(tīng)器的作用和頻率可調(diào)的要求。 關(guān)鍵詞 助聽(tīng)器 頻率可調(diào) 帶通

3、濾波器 功率放大器第1章 引言1.1課題研究目的和意義 能夠幫助聽(tīng)力殘疾者改善或者提高聽(tīng)覺(jué)能力，并且?guī)椭褂?者與他人正常會(huì)話交流的工具、設(shè)備、裝置和儀器等統(tǒng)稱助聽(tīng)器。即使有聽(tīng)力損失者，聽(tīng)力損失不是大且又及早的借助“助聽(tīng)器”幫助幫助提高聽(tīng)覺(jué)能力，其語(yǔ)言分辨能力也相對(duì)較好。目前市場(chǎng)上銷售的助聽(tīng)器，價(jià)格多在幾百元到幾千元之間，售價(jià)相對(duì)較高，對(duì)于許多條件相對(duì)一般的家庭來(lái)說(shuō)，售價(jià)相對(duì)偏高，而且，市面上銷售的助聽(tīng)器，多是僅僅可以實(shí)現(xiàn)聲音信號(hào)放大，很少有針對(duì)不同人對(duì)不同頻率敏感程度的差異的助聽(tīng)器。因此，設(shè)計(jì)一款可以針對(duì)人對(duì)不同頻率敏感程度差異的助聽(tīng)器可以有效的改善他們與正常世界的溝通能力，相信也一定會(huì)有較

4、為廣闊的市場(chǎng)。 本文介紹了一種成本低，制作簡(jiǎn)單的頻率可調(diào)式助聽(tīng)器，經(jīng)過(guò)完善后相信具有較高的推廣價(jià)值。 1.2 發(fā)展趨勢(shì)在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，助聽(tīng)器發(fā)展主要有三個(gè)方向：小型化， 定制化，智能化。 1.2.1 小型化同我們?nèi)粘＝佑|到的許多儀器一樣，助聽(tīng)器體積也是由大到小慢慢發(fā)展的，最初的助聽(tīng)器，和桌面差不多大小；而現(xiàn)在，助聽(tīng)器已經(jīng)小到了只有幾克重?，F(xiàn)在甚至有技術(shù)提出把助聽(tīng)器直接植入到人體，它的體積只有幾粒米的大小。我相信，隨著科技的日益進(jìn)步，助聽(tīng)器的外型和尺寸還有近一步縮小的空間。 1.2.2 定制化隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)于耳障人群來(lái)說(shuō)，他們已不再滿足于僅僅是聽(tīng)到了，他們更希望能夠聽(tīng)清。同時(shí)我們也注

5、意到，聽(tīng)障者的狀況相同的很少，因此，我們有必要針對(duì)不同人群，推出有針對(duì)性的助聽(tīng)器，相信，這會(huì)發(fā)展成為一種趨勢(shì)。 1.2.3 智能化 要想提高助聽(tīng)器的用戶體驗(yàn)，就需要對(duì)助聽(tīng)器作進(jìn)一步的改進(jìn)，比如使助聽(tīng)器具備記憶能力、重新編碼能力等。這些都離不開(kāi)各種新近發(fā)展的技術(shù)的支持，如利用DSP等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是這些新的發(fā)展趨勢(shì)還沒(méi)有受到助聽(tīng)器生產(chǎn)廠家的足夠重視，作為產(chǎn)品推出應(yīng)用范圍也較窄，還有較大的發(fā)展空間。 1.3 要研究?jī)?nèi)容及工作 要求針對(duì)不同耳障人群，利用所學(xué)的電子技術(shù)知識(shí)，設(shè)計(jì)一款音頻范圍內(nèi)頻率可調(diào)的助聽(tīng)器。完成電路設(shè)計(jì)，焊接和調(diào)試，繪出測(cè)試技術(shù)指標(biāo)，繪制并加工PCB電路板，選擇合適機(jī)殼，組裝成樣機(jī)

6、第2章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案選擇 為了保證設(shè)計(jì)的頻率可調(diào)助聽(tīng)器經(jīng)濟(jì)實(shí)用，滿足耳障人群對(duì) 不同頻率敏感的差異需求，必須對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行充分分析和論證。 2.1數(shù)字助聽(tīng)器 數(shù)字助聽(tīng)器的優(yōu)點(diǎn)是具有寬動(dòng)態(tài)壓縮，噪聲消除以及反饋消除等功能，但是價(jià)格昂貴，不能滿足普通人群的需求。數(shù)字助聽(tīng)器的設(shè)計(jì)框圖如圖2.1所示。 圖2.1 數(shù)字助聽(tīng)器設(shè)計(jì)框圖2.2模擬助聽(tīng)器 模擬助聽(tīng)器是采用模擬電路設(shè)計(jì)的，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本低廉，可實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)功能，能夠滿足一般人群的基本需求，故選用此方案。模擬助聽(tīng)器的設(shè)計(jì)框圖如圖2.2所示。 圖2.2 模擬助聽(tīng)器設(shè)計(jì)框圖第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程3.1 設(shè)計(jì)方案理論計(jì)算（1）話筒放大 通常情

7、況下，話筒輸出的信號(hào)為5mV左右，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)整個(gè)放大電路的輸入信號(hào)為5mV，輸出功率為1W時(shí)，輸出電壓為3V，則系統(tǒng)的總電壓放大倍數(shù)Au=600。（此處為估算，但誤差不會(huì)太大）考慮到電路損耗的情況，取Au>600。因此，系統(tǒng)各級(jí)電壓放大倍數(shù)較為恰當(dāng)?shù)姆峙錇椋涸捦卜糯箅娐?10，濾波電路23，功率放大電路3040 A741作為一種高增益運(yùn)算放大器，價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于軍事，工業(yè)和商業(yè)等領(lǐng)域。同時(shí)作為一種集成電路，它具有輸出短路保護(hù)和閉鎖自由運(yùn)作的作用。 我們可以假設(shè)分壓電阻取10K，反饋電阻取68K,是為例，進(jìn)行相應(yīng)的理論計(jì)算，根據(jù)電路理論，其放大倍數(shù)為 Au=1+R8/R9 則理論

8、計(jì)算得出的放大倍數(shù)Au=7.8（2）語(yǔ)音濾波我們知道f=1/(2RC) 由這個(gè)公式，對(duì)于高通濾波器，當(dāng)我們?nèi)=10k，C=0.1F時(shí)，fH200Hz。對(duì)于低通濾波器，R=15k,C=0.01F時(shí)，fL1100Hz。這時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)生了一個(gè)頻率范圍大約在200Hz1100Hz的帶通濾波器。當(dāng)我們將濾波器的電阻改為可調(diào)電位器時(shí)，對(duì)于高通濾波器，再取R=750,C=0.1F,則此時(shí)fH2200Hz。對(duì)與低通濾波器，取R=5K,C=0.01F，則此時(shí)，fL3200Hz。這時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)生了一個(gè)頻率范圍大約在200Hz3200Hz的帶通濾波器。 綜上，我們將高通濾波器部分電阻用一個(gè)750與一個(gè)10k相

9、串聯(lián)，低通濾波器部分電阻用一個(gè)5k與一個(gè)10k相串聯(lián)，即可得到設(shè)計(jì)要求的電路。（3）功率放大 功率放大電路的作用是將前級(jí)濾波器電路輸出的微弱電信號(hào)進(jìn)行放大，再利用揚(yáng)聲器實(shí)現(xiàn)電信號(hào)到聲音信號(hào)的轉(zhuǎn)換。對(duì)于功率放大電路，要求輸出功率盡可能大，轉(zhuǎn)換效率盡可能高，非線性失真盡可能小。功率放大電路的形式很多，本設(shè)計(jì)采用電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定的集成功率放大器LM386， 美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司推出的這種芯片是一種價(jià)格低廉的音頻集成功率放大器，具有一系列有點(diǎn)，例如低功耗、可調(diào)內(nèi)鏈增益、可適應(yīng)電源電壓從4V到12V等特點(diǎn)，是一種性價(jià)比較高的集成芯片，目前在音頻功率放大電路具有廣泛的應(yīng)用。使用時(shí)如果1、8腳之間空置，則此時(shí)電壓增益為固定值20；如果接入一個(gè)電位器和電容（10uF），那么增益范圍可變，最大可達(dá)到200 3.2 模擬仿真測(cè)試 3.3 原理圖的繪制3.4 PCB的繪制3.5 PCB板的制作4、總結(jié)：助聽(tīng)器是一個(gè)小型擴(kuò)音器，把原本聽(tīng)不到的聲音加以擴(kuò)大，再利用聽(tīng)障者的殘余聽(tīng)力，使聲音能送到大腦聽(tīng)覺(jué)中樞，而感覺(jué)到聲音。主要由傳聲器、放大器