频率可调式助听器设计_毕业设计(编辑修改稿)

频率可调式助听器设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

Hz~20kHz 之 间。 这其中人的发声器官发出的声音频率在 80Hz~ 之间，特别值得一提的是，人说话的频率通常在 300Hz~3kHz 之间，一般情况下，人们把这种频率范围的信号称为语音信号。 7 根据语音信号的频率范围，助听器中需要设计一种二阶有源带通滤波器，该滤波器的下限频率是 200Hz，上限频率是 3200Hz。 根据技术指标要求，设计的语音滤波电路如图 所示。 该二阶有源带通滤波器频率范围在 200Hz~1100Hz 之间，图中 RV2 和 RV3 两个电位器的作用是调节滤波器上下限频率范围，其中上限频率范围最大可调到 2200Hz~3200Hz，这样，就完成了一款频率可调的带通滤波器设计。 图 语音滤波电路 带通滤波器在通常使用中用低通滤波器和高通滤波器组合产生 ， 是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器， 通过后的波形近似为钟罩型。 工作原理 8 一般情况下，我们将低通滤波器与高通滤波器相串联可得到对应阶数的带通滤波器，本设计方案是将二阶高通滤波器与二阶低通滤波器串联起来得到一个二阶带通滤波器。 此带通滤波器的频率低端 f1与高通滤波器的截止频率 fH 相对应，频率高端 f2与低通滤波器的截止频率 fL 相对应，因此就能满足如上文中所提到的设计要求。 设计方案理论计算 我们知道 f=1/(2π RC) 由这个公式，对于高通滤波器，当我们取 R=10kΩ， C=F 时， fH≈ 200Hz。 对于低通滤波器， R=15kΩ ,C= F 时， fL≈ 1100Hz。 这时，我们设计产生了一个频率范围大约在 200Hz~1100Hz 的带通滤波器。 当我们将滤波器的电阻改为可调电位器时，对于高通滤波器，再取 R=750Ω ,C= F,则此 时 fH≈ 2200Hz。 对与低通滤波器，取 R=5KΩ ,C= F，则此时， fL≈ 3200Hz。 这时，我们设计产生了一个频率范围大约在 200Hz~3200Hz 的带通滤波器。 9 综上，我们将高通滤波器部分电阻用一个 750Ω与一个 10kΩ相串联，低通滤波器部分电阻用一个 5kΩ与一个 10kΩ相串联，即可得到设计要求的电路。 语音滤波器仿真图 这里做举例演示，同样接入 8mV 输入信号，信号频率为，当带通滤波器通带范围在 200~1100Hz 时，输入输出波形如图。 当带通滤波器通 带范围在 2200~3200Hz 时，输入输出波形如图。 图 语音滤波器仿真图 1 图 语音滤波器仿真图 2 功率放大器 10 功率放大电路的作用是将前级滤波器电路输出的微弱电信号进行放大，再利用扬声器实现电信号到声音信号的转换。 对于功率放大电路，要求输出功率尽可能大，转换效率尽可能高，非线性失真尽可能小。 功率放大电路的形式很多，本设计采用电路设计简单、工作稳定的集成功率放大器 LM386，具体设计的电路如图。 图 功率放大电路 美国国家半导体公司 推出的这种 芯片是一种 价格低廉的 音频集成功率放大器，具有 一系列有点，例如 低功耗、可调内链增益、可适应 电源电压从 4V 到 12V 等特点， 是一种性价比较高的集成芯片，目前在音频功率放大电路具有广泛的应用。 使用时如果 8脚之间空置，则 此时 电压增益 为 固定 值 20； 如 果 接入一个电位器 和电容 （ 10uF） ， 那么 增益 范围可变 ，最大可 达 到 200。 上 11 文中提到， LM386具有低功耗的特性，这就让电池供电成为了可能，因此，收音机、助听器等需要电池供电的设备中，许多都采用了 LM386。 尽管 LM386的应用电路非常简单，但有时候，一不注意，例如在插拔音频插头、调节音量旋钮的瞬间，会产生瞬态冲击，从而在耳机里会产生令人难受的噪声。 这是因为 LM386设计应用时，一定要遵循一些规则。 设计时可以在第 1脚和第 8脚之间接入电位器和电容来使电压增益可调 ，断开 后 电压增益是固定值。 因此如果整个电路增益不大或者对增益要求不高的话，电容就不要接了，不仅减少了成本，而且还会降低噪音。 实际制作时我实验了这种办法，最后还是加了电容。 因为音频功率放大电路设计的要求， LM386的外围元件都要尽量靠近它，同时，输入信号 尽量采用平行走线 的 方式，输出要求同上。 对于调节音量的电位器，一定要选用质量好的。 使用质量太差会对使用者的耳朵造成伤害；一般情况下电位器选择 10kΩ左右，太大也会影响音质。 尽可能采用双音频输入 /输出。 这样输出端可以很好地抵消共模信号，有效地抑制共模噪声。 连接第 7脚和地的旁路 电容一定要添加。 设计时，第 7必须 与地线之间接一个 10uF 的电容 ， 这个电容可以有效地过滤掉音 12 频放大电路中的噪音。 设计时，我也用了 1uF 的电容，但是我发现用 10uF 的能够更有效的 抑制噪声 ，这是因为，容值较大的电容 ， 能够更有效的降低 基准电压的 变化 速度。 在电路上电、掉电时的噪声就是由该偏置电压的瞬间跳变所致。 功率放大器仿真 取输入信号为 8mV，则输出信号的范围大约是 ~1V，仿真图如图。 图 功率放大器以最小放大倍数输出 13 图 功率放大器以最大放大倍数输出 助听器整体设计电路见附件。 14 第 4 章 PCB板制作 本设计要求最。