打印稿 王明明 电子助听器

打印稿 王明明 电子助听器 2012~ 2013 学 第 二 学期 《 模拟电子技术基础 》 课 程 设 计 报 告 题 目: 电子助听器 专 业: 自动化 班 级: 自动化1班 姓 名: 指导教师: 陈 敏 电气工程系 2013年3月26日 1、任务书 课题名称 电子助听器 指导教师(职称) 陈敏 执行时间 2013-03-26~2013-03-31 学生姓名 学号 承担任务 选定 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、找出所需元件 武佳 1109111051 王明明 1109111045 按照设计要求、拟定设计步骤 明确设计目的、按要求绘出原理图 王贤勇 1109111047 谢广国 1109111052 理论分析计算 吴明 1109111050 Multisim仿真、并验证正确 王震 1109111051 分析、解说电路工作原理 王顺利 1109111046 撰写模电课程设计报告 设计目的 1、掌握多级阻容耦合放大器的设计方法; 2、熟悉微型驻极体话筒应用。 设计要求 (1)设计电子助听电路; (2)要求绘出原理图，Multisim仿真; (3)根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数; (5)拟定设计步骤; (6)撰写设计报告。 摘要 2 助听器 (Hearing Aid) 是一个有助于听力残疾者改善听觉障碍，进而提高与他人会话交际能力的工具、设备、装置和仪器等。助听器有电力的和非电力的两类，后者目前已被废弃。前者又有电子管式和晶体管式两种。晶体管式助听器最为灵巧轻便，于1950年问世后已取代电子管式而被普遍采用。广义上讲凡能有效地把声音传入耳朵的各种装置都可以看作为助听器，狭义上讲助听器就是一个电声放大器，通过它将声音放大使聋人听到了原来听不清楚，听不到的声音，这种装置就是助听器。 关键词 助听器 分立元件 集成运放 灵敏驻极话筒 8欧姆低阻耳塞式耳机 目录 3 第一章 绪论 5 第二章 统设计方案论证 6 2.1工作原理 7 2.2方案论证 7 第三章 仿真试验 8 3.1方案一设计 8 3.2分立元件电路工作过程 8 3.3方案二设计 9 3.4集成运放工作过程 10 第四章 multisim软件仿真 11 4.1分立元件仿真 11 4.2集成运放仿真 12 结束语 14 附录一:元件列 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 14 附录二:答辩记 15 4 第一章 绪 论 助听器发展史 助听器(Hearing Aid)是一种供听障者使用的、补偿听力损失的小型扩音设备，其发展历史可以分为以下七个时代:手掌集音时代、炭精时代、真空管、晶体管、集成电路、微处理器和数字助听器时代。1878年，美国科学家Bell发明了第一台炭精式助听器。这种助听器是由炭精传声器、耳机、电池、电线等部件组装而成。 1890年，奥地利科学家Ferdinant Alt制备出了第一代电子管助听器。 1904年，丹麦人Hans Demant与美国人Resse Hutchison共同投资批量生产助听器。到二十世纪40年代，已经有气导和骨导两种类型的助听器了。这个时期的助听器噪声太大，体积笨重如17寸电视机，不易携带，等。 1920年，热离子真空管(热阴极电子管)问世不久，就出现了真空管助听器。1921年，英国生产了第一台商业性电子管助听器。1943年，开始研制集成式助听器，将电源、传声器和放大器装在一个小盒子内，为现代盒式助听器的雏形。1948年，半导体问世，电子工程师们立即将半导体技术应用于助听器，获得较好效果。采用一部分半导体元件，可以使助听器的体积进一步缩小，如果全部采用半导体元件，声反馈将不可避免。 1953年，晶体管助听器问世，使助听器向微型化发展提供了可能性。1957年，耳内式助听器问世。在很大程度上满足了患者心理和美观上的需要。 1958年，中国开始生产盒式助听器。 1988年出现的可编程助听器，利用遥控器变换多个聆听程序，以达到最舒适的听觉感受。集成电路的问世又迅速地取代了“晶体管助听器”，集成电路IC于1964年问世，其体重小，低耗电，稳定性更高。近年来随科学技术的飞速发展，灵敏度及清晰度更是达到了新的水平;而1990年随着“电脑编程助听器”的问世，助听器增益初步智能化调整，又让助听器达到了另一新水平。1997年，“数字助听器”的增益智能化调整，使用极为方便，性能达到了更高的水平。 近年来又推出了“数码”助听器，数字信号处理能力极强，为选配提供更大的灵活性。本课程设计从两种简单的方面制作两种简易电子助听器。 5 第二章 系统分析论证方案 2.1工作原理 助听器基本工作原理 助听器名目繁多，但所有电子助听器的工作原理是一样的。任何助听器都包括6个基本结构。 1(话筒(传声器或麦克风)接收声音并把它转化为电波形式，即把声能转化为电能。 2(放大器放大电信号(晶体管放大线路) 3(耳机(受话器)把电信号转化为声信号(即把电能转化为声能)。 4(耳模(耳塞)置入外耳道。 5(音量控制开关 6(电源供放大器用的干电池。 助听器除有上述6部件外，大多数型号的助听器还有3个附件，或称3个附加电路(音调控制、感应线圈、输出限制控制)。现代电子助听器是一放大器，它的功能是增加声能强度并尽可能不失真地传入耳内。因声音的声能不能直接放大，故有必要将其转换为电信号，放大后再转换为声能。输入换能器由传声器(麦克风或话筒)、磁感线圈等部分组成。其作用是将输入声能转为电能传至放大器。放大器将输入电信号放大后，再传至输出换能器。输出换能器由耳机或骨导振动器构成，其作用是把放大的信号由电能再转为声能或动能输出。电源是供给助听器工作能量不可缺少的部分，另外还设有削峰(PC)或自动增益控制(AGC)装置，以适合各种不同程度耳聋病人的需要。 在可以预见的未来，助听器发展有三个主题:小型化 从19世纪末的桌面大小到20世纪末的重量不足一克，助听器外型尺寸越来越小。尽管目前还未找到进一步大幅度减小助听器外型尺寸的有效方法，但作为趋势，助听器肯定会越做越小，越做越美观。微型助听器不仅是制造商的希望，更是广大助听器使用者的要求。 6 个性化 随着相关听力知识的普及，人们会越来越重视自己的听力，同时也会发现听力损失完全相同的听力障碍者极少，每个听障者的听力状况都有其特殊的一面。因此，为每个听障者个别定制助听器以保证使用效果必然会成为发展趋势。 智能化 要想进一步提高助听质量(比如信噪比)就必须使助听器具备记忆能力、重新编码能力等“智能”，比如抗噪声、声源定向定位、音质定位等各类类耳蜗性能。这一切，需要计算机技术与数字化技术的支持。智能化助听器已经开始受到广泛重视，但作为商品还远远没有成熟，远远不能满足广大特殊用户的需求 2.2方案论证 耳聋助听器的电路如图所示，它实质上是一个由晶体三极管VT1,VT3构成的多级音频放大器。VT1与外围阻容元件组成了典型的阻容耦合放大电路，担任前置音频电压放大;VT2、VT3组成了两级直接耦合式功率放大电路，其中:VT3接成发射极输出形式，它的输出阻抗较低，以便与8Ω低阻耳塞式耳机相匹配。 驻极体话筒B接收到声波信号后，输出相应的微弱电信号。该信号经电容器C1耦合到VT1的基极进行放大，放大后的信号由其集电极输出，再经C2耦合到VT2进行第二级放大，最后信号由VT3发射极输出，并通过插孔XS送至耳塞机放音。 电路中，C4为旁路电容器，其主要作用是旁路掉输出信号中形成噪音的各种谐波成份，以改善耳塞机的音质。C3为滤波电容器，主要用来减小电池G的交流内阻(实际上为整机音频电流提供良好通路)，可有效防止电池快报废时电路产生的自激振荡，并使耳塞机发出的声音更加清晰响亮。 元器件选择 VT1、VT2选用9014或3DG8型硅NPN小功率、低噪声三极管，要求电流放大系数β?100;VT3宜选用3AX31型等锗PNP小功率三极管，要求穿透电流Iceo尽可能小些，β?30即可。 B选用CM-18W型(φ10mm×6.5mm)高灵敏度驻极体话筒，它的灵敏度划分成五个挡，分 7 别用色点表示: 红色为-66dB，小黄为-62dB，大黄为-58dB，兰色为-54dB，白色>-52dB。本制作中应选用白色点产品，以获得较高的灵敏度。B也可用蓝色点、高灵敏度的CRZ2-113F型驻极体话筒来直接代替。 XS选用CKX2-3.5型(φ3.5mm口径)耳塞式耳机常用的两芯插孔，买来后要稍作改制方能使用。改制方法参见图2所示，用镊子夹住插孔的内簧片向下略加弯折，将内、外两簧片由原来的常闭状态改成常开状态就可以了。改制好的插孔，要求插入耳机插头后，内、外两簧片能够可靠接通，拔出插头后又能够可靠分开，以便兼作电源开关使用。耳机采用带有CSX2-3.5型(φ3.5mm)两芯插头的8Ω低阻耳塞机。 R1,R5均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1,C3均用CD11-10V型电解电容器，C4用CT1型瓷介电容器。G用两节5号干电池串联而成，电压3V。 第三章 Multisim仿真试验 3.1设计方案一:分立元件构成的助听器: 在multisim中画出电路如图: 3.2分立元件电路工作过程 驻极体话筒B接收到声波信号后，输出相应的微弱电信号。该信号经电容器C1耦合到VT1的基极进行放大，放大后的信号由其集电极输出，再经C2耦合到VT2进行第二级放大，最后信号由VT3发射极输出，并通过插孔XS送至耳塞机放音。 电路中，C4为旁路电容器，其主要作用是旁路掉输出信号中形成噪音的各种谐波成份，以改善耳塞机的音质。C3为滤波电容器，主要用来减小电池G的交流内阻(实际上为整机音 8 频电流提供良好通路)，可有效防止电池快报废时电路产生的自激振荡，并使耳塞机发出的声音更加清晰响亮。 3.3集成运放构成的助听器: 原理图: 一、 话筒原理图:话筒电路主要作用是将声音信号转化为电信号。 二、前置放大电路主要对话筒信号进一步放大，设计中采用同相比例放大电路 9 三、采用两级滤波电路，分别完成频中音频上限频率以下，下限频率以上的选择， 让适合频段的信号通过。 四、功率放大电路 LM386扩音器电路用于功率放大。 10 第四章 multisim软件仿真 4.1分立元件仿真结果图 用示波器测量输出波形是否失真，测量放大倍数等。 第三章: 11 4.2集成运放仿真结果图 用示波器检测输出波形如下: 12 13 结束语 本次实训的收获和体会: 1、在进行调频率时，会有输出波形失真的情况的发生，可以通过减小输入端的反馈电阻得以实现。 2、纸上的设计不能完全代替操作，必须要在软件上运行仿真观察输出结果。当发现输出的波形与理论波形不一致时，要重新分析电路图，查找原因，并分析原因。对于电路中得每一个电阻的阻值的确定，要根据它的作用适当的进行调节。 3、再简单的电路，在进行仿真时，也会出现错误，要耐心分析，不能一略而过，如果这样的话，极易导致后面的波形输出不正确。 参考文献 1.华成英、童诗白、 《模拟电子技术基础》、2006、高等教育出版社 2.君兰工作室、《电子技术一点通》、2008、科学出版社 3.《集成电路原理与应用》谭博学主编 电子工业出版社 4.《全新实用电路集萃》张庆双主编 机械工业出版社 5.《电子技能培训》邓木生主编机械工程出版社 附录一 各种元件列表: R1 10 K R2 68 K Ω 电阻R R3 1 K R4 100 K ΩΩ R5 1K R5 10 K ΩΩ 三极管 VT1、VT2 9014 VT3 3AX31 灵敏驻极话筒 B:CM-18W或CRZ2-113F 集成运算放大器 LM386 1 直流电压源 G电压值3V 6个 14 附录二 答辩记录及评分表 课题名称 电子助听器 答辩教师(职称) 陈敏 答辩时间 2012~2013学年第二学期第5周 1..助听器自激问题原因? 答:话筒声反馈造成的自激啸叫声是常见现象，由于存在声反馈，一般扩音 系统增益都不能很大。发生声反馈啸叫的原因是: (1)话筒距音箱太近，话筒正向指向音箱; (2)调音台上混响调节过大; (3)话筒音量调节过大; (4)没有接通压限器; (5)厅内声学设计缺陷。 (武佳) 2.助听器工作原理是什么, 答: 助听器简单的说就是一个超小型的扩音器 ，把原本听力障碍患者听不 到的声音，依照其需求加以扩大，再利用患者的残余听力，将声音送到大脑 的听觉中枢而听到声音。各种类型的助听器 ，主要不同之处在于外型、大 小及内部电路设计。 助听器的构造自从二十世纪初至今，并没有太大的变化，只是随着电子科技 的发展，其各部分零件的体积逐渐缩小，音质也日渐改善，并且更多的控制 选择了。 (王明明) 3助听器有依赖性吗? 答;第一，正常听力的人不会戴用助听器,也不会产生依赖行为,因为他们根本答 不需要助听器的帮助。 第二，一些听力损失并不严重的助听器使用者也只是在必要或重要的场合(比辩 如会客或主持某些会议)才使用助听器,并非“摘不下来”。 第三，只有那些从助听器戴用中获得了莫大益处的耳聋患者才会离不开助听记 器。“离不开”、“摘不下来”意味着助听器发挥了应有的作用,极大地改善了使 用者的听觉状况,这显然是求之不得的好事。 (吴明) 录 4;长期戴助听器有影响吗, 答:助听器对使用者只有帮助作用，绝对无害处。听力下降后随着时间的推 移，分辨率也会下降。一般来说人脑保存记忆只有6-8年左右，听力下降后 如果经常没有声音刺激，大脑就会忘记。这就是为什么耳聋者听到听不清的 原因。所以听力下降后要早点选配助听器，早干预、早治疗.。(王贤勇) 5:戴助听器为何会产生啸叫, 答; 是声音的反馈，在一放大回路中，放大的声音被话筒拾音并再次放大而 产生的尖叫声就叫声反馈，就会产生啸叫.(王震) 6:助听器只带一只可以吗, 答; 如果双耳听力有损失最好是双耳配戴，因为: 1.双耳可产生听觉方向感，立体感，有利听觉的定向于定位; 15 2.双耳可增加声音的响度，等于获得了3--6分贝的“真实听觉”; 3.双耳有减弱噪声的作用，可提高使用者对语言的分辨能力; 4.双耳符合人类听觉习惯，会让使用者感到声音更自然、更舒适; 5.双耳佩戴助听器可有效地避免由于声音刺激较弱而产生的废用性听功能下 降。(谢广博) 7;怎样对助听器进行静电保护, 答:所有助听器必须满足IEC 61000-4-2静电防护(ESD)要求， 使用内置静电防护的元器件或在外漏的走线上增加ESD保护器可以 帮助满足这些要求。(王顺利) 答 辩 记 录 评 分 表 学生姓名 学号 评分 武佳 1109111051 王明明 1109111045 王贤勇 1109111047 谢广国 1109111052 吴明 1109111050 王震 1109111051 王顺利 1109111046 16