打印稿王明明 电子助听器讲解

1、 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2013-03-262013-03-31学生姓名学号承担任务武佳1109111051选定设计方案、找出所需元件王明明1109111045按照设计要求、拟定设计步骤王贤勇1109111047明确设计目的、按要求绘出原理图谢广国1109111052理论分析计算吴明1109111050Multisim仿真、并验证正确王震1109111051分析、

2、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

3、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 目录第一章 绪论 5第二章 统设计方案论证 62.1工作原理 72.2方案论证 7第三章 仿真试验 83.1方案一设计 83.2分立元件电路工作过程 83.3方案二设计 93.4集成运放工作过程 10第四章 multisim软件仿真 114.1分立元件仿真 114.2集成运放仿真 12结束语 14附录一：元件列表 14附录二：答辩记 15第一章 绪 论助听器发

4、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

5、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

6、，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。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

7、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

8、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。个性化 随着相关

9、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VT1VT3构成的多级音频放大器。VT1与外围阻容元件组成了

10、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。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

11、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，30即可。B选用CM-18W型(10mm6.5mm)高灵敏度驻极体话筒，它的灵敏度划分成五个挡，分别用色点表示： 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(3.5mm口径)耳塞式

12、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(3.5mm)两芯插头的8低阻耳塞机。R1R5均用RTX-1/8W型碳膜电阻器。C1C3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

13、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

14、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 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。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：4.2集成运放仿真结果图用示波器检测输出波形如下：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

15、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：电阻RR110 KR268 KR31 KR4100 KR51KR510 K三极管VT1、VT29014VT3

16、3AX31灵敏驻极话筒B：CM-18W或CRZ2-113F集成运算放大器LM3861直流电压源G电压值3V6个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20122013学年第二学期第5周答辩记录答辩记录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

17、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

18、者才会离不开助听器。“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）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；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