頻率可調(diào)式助聽器設(shè)計_畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2024-10-01 18:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Hz~20kHz 之 間。這其中人的發(fā)聲器官發(fā)出的聲音頻率在 80Hz~ 之間，特別值得一提的是，人說話的頻率通常在 300Hz~3kHz 之間，一般情況下，人們把這種頻率范圍的信號稱為語音信號。 7 根據(jù)語音信號的頻率范圍，助聽器中需要設(shè)計一種二階有源帶通濾波器，該濾波器的下限頻率是 200Hz，上限頻率是 3200Hz。根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，設(shè)計的語音濾波電路如圖 所示。該二階有源帶通濾波器頻率范圍在 200Hz~1100Hz 之間，圖中 RV2 和 RV3 兩個電位器的作用是調(diào)節(jié)濾波器上下限頻率范圍，其中上限頻率范圍最大可調(diào)到 2200Hz~3200Hz，這樣，就完成了一款頻率可調(diào)的帶通濾波器設(shè)計。 圖 語音濾波電路 帶通濾波器在通常使用中用低通濾波器和高通濾波器組合產(chǎn)生 ， 是指能通過某一頻率范圍內(nèi)的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器， 通過后的波形近似為鐘罩型 。 工作原理 8 一般情況下，我們將低通濾波器與高通濾波器相串聯(lián)可得到對應(yīng)階數(shù)的帶通濾波器，本設(shè)計方案是將二階高通濾波器與二階低通濾波器串聯(lián)起來得到一個二階帶通濾波器。此帶通濾波器的頻率低端 f1與高通濾波器的截止頻率 fH 相對應(yīng)，頻率高端 f2與低通濾波器的截止頻率 fL 相對應(yīng)，因此就能滿足如上文中所提到的設(shè)計要求。 設(shè)計方案理論計算 我們知道 f=1/(2π RC) 由這個公式，對于高通濾波器，當(dāng)我們?nèi)?R=10kΩ， C=F 時， fH≈ 200Hz。對于低通濾波器， R=15kΩ ,C= F 時， fL≈ 1100Hz。 這時，我們設(shè)計產(chǎn)生了一個頻率范圍大約在 200Hz~1100Hz 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，對于高通濾波器，再取 R=750Ω ,C= F,則此 時 fH≈ 2200Hz。對與低通濾波器，取 R=5KΩ ,C= F，則此時， fL≈ 3200Hz。 這時，我們設(shè)計產(chǎn)生了一個頻率范圍大約在 200Hz~3200Hz 的帶通濾波器。 9 綜上，我們將高通濾波器部分電阻用一個 750Ω與一個 10kΩ相串聯(lián)，低通濾波器部分電阻用一個 5kΩ與一個 10kΩ相串聯(lián)，即可得到設(shè)計要求的電路。 語音濾波器仿真圖 這里做舉例演示，同樣接入 8mV 輸入信號，信號頻率為，當(dāng)帶通濾波器通帶范圍在 200~1100Hz 時，輸入輸出波形如圖 。當(dāng)帶通濾波器通 帶范圍在 2200~3200Hz 時，輸入輸出波形如圖 。 圖 語音濾波器仿真圖 1 圖 語音濾波器仿真圖 2 功率放大器 10 功率放大電路的作用是將前級濾波器電路輸出的微弱電信號進行放大，再利用揚聲器實現(xiàn)電信號到聲音信號的轉(zhuǎn)換。對于功率放大電路，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)計采用電路設(shè)計簡單、工作穩(wěn)定的集成功率放大器 LM386，具體設(shè)計的電路如圖 。 圖 功率放大電路 美國國家半導(dǎo)體公司 推出的這種 芯片是一種 價格低廉的 音頻集成功率放大器，具有 一系列有點，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， 是一種性價比較高的集成芯片，目前在音頻功率放大電路具有廣泛的應(yīng)用。 使用時如果 8腳之間空置，則 此時 電壓增益 為 固定 值 20； 如 果 接入一個電位器 和電容 （ 10uF） ， 那么 增益 范圍可變 ，最大可 達 到 200。 上 11 文中提到， LM386具有低功耗的特性，這就讓電池供電成為了可能，因此，收音機、助聽器等需要電池供電的設(shè)備中，許多都采用了 LM386。 盡管 LM386的應(yīng)用電路非常簡單，但有時候，一不注意，例如在插拔音頻插頭、調(diào)節(jié)音量旋鈕的瞬間，會產(chǎn)生瞬態(tài)沖擊，從而在耳機里會產(chǎn)生令人難受的噪聲。這是因為 LM386設(shè)計應(yīng)用時，一定要遵循一些規(guī)則。 設(shè)計時可以在第 1腳和第 8腳之間接入電位器和電容來使電壓增益可調(diào) ，斷開 后 電壓增益是固定值。因此如果整個電路增益不大或者對增益要求不高的話，電容就不要接了，不僅減少了成本，而且還會降低噪音。實際制作時我實驗了這種辦法，最后還是加了電容。 因為音頻功率放大電路設(shè)計的要求， LM386的外圍元件都要盡量靠近它，同時，輸入信號 盡量采用平行走線 的 方式，輸出要求同上。 對于調(diào)節(jié)音量的電位器，一定要選用質(zhì)量好的。使用質(zhì)量太差會對使用者的耳朵造成傷害；一般情況下電位器選擇 10kΩ左右，太大也會影響音質(zhì)。 盡可能采用雙音頻輸入 /輸出。這樣輸出端可以很好地抵消共模信號，有效地抑制共模噪聲。 連接第 7腳和地的旁路 電容一定要添加。設(shè)計時，第 7必須 與地線之間接一個 10uF 的電容 ， 這個電容可以有效地過濾掉音 12 頻放大電路中的噪音 。 設(shè)計時，我也用了 1uF 的電容，但是我發(fā)現(xiàn)用 10uF 的能夠更有效的 抑制噪聲 ，這是因為，容值較大的電容 ， 能夠更有效的降低 基準(zhǔn)電壓的 變化 速度 。 在電路上電、掉電時的噪聲就是由該偏置電壓的瞬間跳變所致。 功率放大器仿真 取輸入信號為 8mV，則輸出信號的范圍大約是 ~1V，仿真圖如圖 。 圖 功率放大器以最小放大倍數(shù)輸出 13 圖 功率放大器以最大放大倍數(shù)輸出 助聽器整體設(shè)計電路見附件。 14 第 4 章 PCB板制作 本設(shè)計要求最
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