《模拟电子技术》课程设计助听器设计.doc

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1、目 录1 课程设计的目的12 课程设计的任务与要求13微型助听器的基本结构14 元件选择24.1麦克风电路图的选择24.2前置放大电路路图的选择24.3频率选择电路的选择34.4 功率放大器35设计方案与论证36设计原理及功能说明46.1设计原理46.2功能说明47单元设计电路58硬件的制作与调试68.1助听器的装配步骤的要求68.2助听器的调试79.总结8参考文献9附录1：总体电路原理图10附录2：元器件清单11附录3：焊接实物图121 课程设计的目的1. 培养理论联系实际的的正确设计思想，训练综合运用已经学过的理论和生产实际知识去分析和解决工程实际问题的能力。2. 学习较为复杂的电子系统设

2、计的一般方法，提高基于模拟、数字电路等知识解决电子信息方面常见的实际问题能力，有自己自行设计、自行制作和自行调试。3. 基于基本技能训练，如基本仪器仪表的使用，常用元器件的识别、测量、熟练运用的能力，掌握设计资料、手册、；标准和规范以及使用仿真软件、运用实验设备进行调试。2 课程设计的任务与要求1. 电路原理图的分析2. 元器件选择13. 按照自己的电路，在万用板上焊接，焊接完毕后应对照电路图仔细检看是否有错接、漏接、虚接的现象、4. 分析调试电路5. 电路性能指标测试6. 提交内容完整的设计报告3微型助听器的基本结构助听器组成元件包括：麦克风、放大器、受话器、音量调控器、音频调控、电池。 助

3、听器是先将声信号转化为电信号，通过对电信号加以放大后，再转换为声信号，从而将声音放大的。在能量转换过程中，实现换能器功能的是麦克风和受话器。 麦克风：麦克风是输入换能器，将声能转变为电能。 放大器：放大器将麦克风转换好的微弱电压加以放大。 受话器：受话器是另一换能器，正好与麦克风相反，它将放大的电信号转换为声信号或机械振动，传递到耳道里。转换为声信号的受话器为气导受话器，转换为机械振动的受话器为骨导受话器。此处为耳机 音量调控：音量调控是一个可变电阻或电位器，用以调节通过放大器的电流，音量随电信号的电阻变化而变化。音量调高，则需要的电流也更多；音量调低，通过放大器的电流减少，使声音变轻4 元件

4、选择4.1麦克风电路图的选择麦克风电路主要是怎样用传感器将声信号变为电信号，其低频下限频率取决于传感器的内部电阻和电容，通常取决于电压前置器的输入阻抗，其下限频率为0.1Hz，电路如图1：图1 麦克风电路图4.2前置放大电路路图的选择前置放大电路主要对麦克风的信号进一步放大，设计中采用同相比例放大电路，如图2：图2 前置放大电路图4.3频率选择电路的选择二阶前级RC带通滤波器采用两极滤波分频的方式，分别完成频中音通道上限频率信号以下和下限频率以上的选择，让fLffH频段的信号通过。电路如图：图3 二阶前级RC带通滤波器电路图4.4 功率放大器由于LA4102为OTL电路，其输入端“1”与负载之

5、间接了一个大电容Cl ，其容量大小不仅影响着放大器下限频率还影响着信号负半周能否正常工作。它有两个输入端，信号从同相输入端输入，反向输入端接了电阻Rf, 因输出端“1”与反相输入端“6”之间在内部已集成了20K的电阻，故改变Rf可以改变放大器的放大倍数。在电路仿真中用了一个放大器代替。5设计方案与论证 方案一:由晶体三极管构成的多级音频放大器对由声波信号转换来的电信号进行放大内容如下:由晶体三极管VT1VT3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

6、低，以便与8低阻耳塞式耳机相匹配。 方案二:由TDA2822双功放集成电路加上少量外围元件组成用TDA2822制作的助听器的方案.这个耳聋助听器由TDA2822双功放集成电路加上少量外围元件组成，它与市场上的普及机相比具有输出功率大、电压范围宽等特点，工作电压为1.815V，适合中、轻度耳聋患者使用。工作原理：该助听器电原理图见图1。其工作原理较简单：驻极体话筒连接成高增益的漏极输出电路，并将外界声波转换成电信号。TDA2822组成BTL功放电路，对话 筒输出的音频信号进行放大经过上面的两个方案对比可以得出方案1由晶体三极管构成的多级音频放大器成本相对的比方案2较经济且更加的容易制作和调试，在

7、这里我将对方案一进行研究。6设计原理及功能说明驻极体话筒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，最后接入功率放大器，使其功率放大获得大的功率（AL4102）。6.1设计原理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VT1VT3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8低阻耳塞式耳机相匹配。信号由VT3发射极输出，并通过

8、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。6.2功能说明一个合格的助听器至少应考虑下述六项性能指标：频率范围。低档助听器的频率范围至少在 3003000Hz，普通助听器高频应达到4000Hz，高级助听器的频率范围可在808000Hz之间。最大声输出或饱和声压级(SSPL)。实际上代表了助听器的最大功率输出。使用助听器时的最大声输出应低于患耳的不舒适阈，尤其对

9、重振阳性的患耳，必须控制最大声输出以保护患耳。最大声增益。主要表示助听器的放大能力，各国生产的助听器增益多在3080dB之间。一般说，耳聋程度轻的要选择增益小的，程度重的应分别选用增益中等的或大的助听器。在具体使用中助听器上都备有使声增益在一定范围内变动的音量调节开关。选配适合的助听器可依一些公式预先计算，最简易的方法是按照纯音听力图，对 500、1000、2000Hz三个音频的增益补偿调节，以其阈值的一半或稍多为宜，多能获得满意效果。频率响应和音调调节。为满足聋人听力要求，助听器应提供各种不同的频率响应，频率不同反应在听觉上就是音调不同。为了使助听器的频响比较符合聋人的听力损失特点，音调调节

10、钮上设置一些不同音调，通常L代表低音，N为正常，H为高音。信号噪声比 (S/N)。助听器耳机放大后的输出往往是语言信号和恼人的噪声同时存在，信号噪声比值越大，语言信息输出的质量也越好。优质助听器的信噪比可达40dB左右，至少应保证30dB以上。谐波失真。为了能高地传输放大后的声信号，助听器的失真度应越小越好,按规定失真应小于10,而小于5的基本上可以保持语言的逼真性。7单元设计电路（1）供电电路整个电路选择+3V供电容易实现，只需要两节干电池即可满住条件。S作为整个电路的开关，决定是否使用助听器（2）输入电路由高灵敏度驻极体话筒将声波信号转换为模拟电信号。（3）多级音频放大器该电路由晶体三极管

11、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8低阻耳塞式耳机相匹配。（4）输出电路由VT3接成发射极输出形式，它的输出阻抗较低，以便与8低阻耳塞式耳机相匹配。XS与8耳塞机相连作为输出（5）电路原理图如图4图4 电路原理图 （6）清点元件。按元件清单表的要求清点各类元件配备数量，如有缺少必须补足。8硬件的制作与调试8.1助听器的装配步骤的要求 （1）熟悉图纸。首先要识读原理图和印刷电路板。了解线路：工作原理。所用元器件种类、规格、数量；电路板

12、的零件分布状况，有无桥线及桥线的位置等。做到熟悉电路和零件装配位置。 （3）检测元件。按正确的方法检测各类元件(如已检测过则本步骤操作可免)。如有不合格元器件，设法调换。 （4）元器件成形与引脚处理。本机内元器件采用卧式插装，在装机前首先要对各元器件引脚进行成形处理，再将各元器件引脚准备焊接处进行刮削去污、去氧化层，然后存各引脚准备焊接处上锡。 （5）元件插装与固定。将经过成形、处理过的元器件按图2进行插装，捅装顺序按“先小后大”原则进行。插装时各元器件均不能插错，特别要注意有极性元件不能插反，如二极管、三极管、集成电路、驻极体话筒和电解电容等。 （6）元器件的焊接与整理。细心处理好每一个焊点

13、，保证焊接质量，焊好后剪掉多余的引线。 8.2助听器的调试单元电路安装好后，应该先认真进行通电前的检查，通电后，检查每片集成电路的工作电压是否正常（TTL型集成电路电源电压为50.25V），这是电路有效工作的基本保证。调试该单元电路直至正常工作。调试可分为静态调试和动态调试两种，一般组合电路应静态调试，时序电路应动态调试。 统调主电路的方法是将已调试好的若干单元电路连接起来，然后跟踪信号流向，由输入到输出，由简单到复杂，依次测试，直至正常工作。因此时控制电路尚未安装，需人为地给受控电路加以特定信号使其正常工作。 调试控制电路分为两步：第一步单独调试控制电路本身，施加于控制电路的各个信号可以人为

14、设定为某种状态，直至正常工作。第二步将控制电路与系统主电路中各个功能部件联接起来，进行电路统调。9.总结助听器的作用是将声音信号放大。因此,助听器的本质是放大器。助听器对声音信号的放大是通过放大电路完成的。助听器的工作原理其实就是将声信号转变为电信号经出噪放再转化为声信号的过程。忙了一周的课设早上终于完成了。这是大学里比较认真做的一件事情。不管自己最后成绩如何，我可以说我收获颇多，自己做到了最好。下面我就这个星期的感想做如下总结吧：在刘老师的指导下，终于顺利的完成了大学第一个专业课课程设计。我的题目是助听器放大电路的设计。这是一个艰难的过程。也是一个磨练人意志的过程。从课题的选择开始，执行电路

15、的设计、仿真的设，最后完成一个课程设计说明书，经历了很多困难，但是更重要的是在这个过程中我得到了很大的锻炼。一方面通过在电路设计校核中让我学习和掌握了电路设计的基础知识和技术要点，也使以前学的很多知识都得到了运用；另一方面在图书馆查找资料时懂得了如何学习和运用课本之外的新知识；再一个让我了解到了如何使用Multisim,为以后深入电路设计打下基础，使现代学习软件帮助自己学习。当然，这是一个需要不断的尝试，不断的校核，不断的修改，最后完成一个合理的设计的过程。需要的是我们的细心和耐心。因此在课设这个实践中也磨练了我的意志。很大程度上培养了我的拼搏的工作精神。总之在这个过程里我受益匪浅，让我更加明

16、了了自己专业的方向。这一周之后，我已经初步的掌握了一个简单产品的设计与分析的过程。但是由于经验的不足以及掌握的知识有限，我的设计中存在很多缺点和不足，恳请老师给予批评和指正，我将不断的总结经验，在以后的工作中不断完善，努力使自己在电路设计方面能够有更大的长进！ 参考文献1 沈任元、吴勇.模拟电子技术基础北京机M.北京：械工业出版社.2008,9:25262 邓木生主编电子技能训练北京机M.北京：械工程出版社.2009,8:11123 谭博学主编.集成电路原理与应用M.北京：电子工业出版社.2003.89914 张庆双主编.全新实用电路集粹 下册M.北京：机械工业出版社.2006.1251265 李万臣主编.模拟电子技术基础实验与课程设计M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2001.223225 6 张学福主编.现代实用传感器电路M.北京：北京计量出版社.1997.3537 7 邹天汉主编.数字功放和音箱设计与制作M.北京：人民邮电出版社出版年.2004.188189 附录1：总体电路原理图10微型助听器附录2：元器件清单型号数量三极管90133电阻2.2K222K1100K1220K2耳塞插口3.5mm1万用板6cm*5cm1MIC微型驻体1附录3：焊接实物图12