简易助听器.doc

1、模拟电路课程设计报告设计课题： 简易助听器 专业班级： 自动化 4 班 学生姓名： 白力洋 学 号： 110506011008 指导教师： 冯伟功 设计时间： 2013 年 1 月 21 日 简易助听器一、设计任务与要求使用小功率晶体三极管、电阻、电容等器件设计一个耳聋助听器，性能指标如下：1、通频带：50Hz20kHz；2、电压放大器放大倍数90；输出功率01W；3、非线性失真系数20%。二、方案设计与论证助听器 （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。实质上是一个信号的放大装置。助听器的基本结构助听器名目繁多，但所

2、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。助听器的基本工作原理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

3、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。助听器的性能指标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。SSPL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

4、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，音调调节钮上设置一些不同音调，通常 L 代表低音，N 为正常，

5、H 为高音。S/N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。谐波失真为了能高效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。三、单元电路设计与参数计算根据设计要求，放大倍数为 90 左右，故需要 2 级放大的电压放大器。功率在 0.1W 以上，则需要 1 级的功率放大器，故组成 VT1，VT2 的两级电压放大电路，两级之间用直接耦合，以及电压并联负反馈，VT3 组成功率放大电

6、路，射极连接耳机即可。原理图附图如图所示，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。四、总原理图及元器件清单1总原理图、PCB 图

7、2元件清单元件序号 型号 主要参数 数量 备注R1 RTX-1/8W 10K 1R2 RTX-1/8W 150 K 1R3 RTX-1/8W 1 K 1R4 RTX-1/8W 68 K 1R5 RTX-1/8W 1 K 1C1 CD11-10V 10F 1C2 CD11-10V 10F 1C3 CD11-10V 47F 1C4 CT1 0.01F 1VT1 9014 NPN 1VT2 9014 NPN 1VT3 3AX31 PNP 1LED 发光二极管LED1 1耳机接口 CKX2-3.5 1电池盒 1驻极体咪头1开关 SW 1五、安装与调试运用反证软件 Electronics Workben

8、ch 进行调试，改变 R2 的阻值，以使得VT1 的集电极电压在 1.5mV 上下，且总回路电压在 100mV150mV 左右。六、性能测试与分析运用反证软件 Electronics Workbench 进行测试，发现当输入幅值为 5mV 左右的正弦波时，耳机两端的电压幅值在 100mV200mV 之间，故放大倍数大约为 56.4112.8 之间。测试发现，当输入电压35mV 时出现了截止失真，而一般的话筒输出都在5mV 左右。测试发现，回路电流为 133.4mA 左右，故工作时的功率为133.4*3=0.4002W进行通频带测试时发现，输入信号 F=1Hz 时，输出电压为 121.5mV，在

9、输入信号 F=5Hz 时，输出电压为 886mV，F=300Hz 时，输出电压为 871.6mV，输入 F=332Hz 时，输出电压 854.9mV，输入 F=335Hz 时，输出电压 832.4mV故可知，通频带在 5Hz335Hz 之间。当输入为 5mV，1Hz 的正弦波时，如图可见，失真系数并不大，几乎没有失真七、结论与心得这次课程设计，是由我自己一人独立完成的，期间并无老师指导，所以我觉得我学到了很多东西。从拿到元件开始，我就利用空闲时间进行原理图的绘制，以及 PCB 版的绘制，期间发现了诸多问题：1.由于耳机接口在 PCB 默认的 LIB 文件中没有相应的 5 焊点封装，所以我选择自

10、行测量、建立了 MICOUT 这个封装格式，并且放入了电路中。2.刚开始我把电阻的封装也设为了 0805，绘制完毕 PCB 版以后才发现跟实物几乎不对照，后来发现 AXIAL0.3（0.3 是经我测量后选择的）才是电阻的封装格式。3.电容的封装比较难找到，我用了 RB.2/.4 封装格式（开始用的也是 0805）4.为了让实物跟 PCB 版的图对照，我的三极管用了 TO-126 封装，但是经过实际测试发现，我拿到的三极管基极是三管脚中间的管脚，而不是默认原理图中的从上到下为：基极，集电极，射极。这样拍列的，所以我改动了默认的管脚图，让焊点的名称与实物的三极管契合，这样简便了 PCB 的布线。5

11、.布线是个辛苦的工作，我经过 2 次重新布线，最终发现按照原理图来布线更简单一些，由于我想把所有的导线都放在 PCB 版背面（正面只有元件） ，所以所有的线都是在 Bottomlayer 这一层上，元件在 Topouerlay 这一层上。6.由于想到要方便使用，所以在开关旁边加上了一个 LED 的元件，以方便观察助听器的开/关。7.拿到的开关是 4 管脚的电键开关，但是实际只用了两个管脚，干脆用了0805 的封装代替。8.耳机接口的封装是查了网上的图以后才做出来的，刚开始是接错的。9.焊接需要细心，耐心。通过这次课程设计，我学到了很多：1.加深了对 protel 99SE 的理解。能更加熟练的使用这个软件。2.明白了反证的意义，能根据要求、元件的型号调整阻值，然后在反证软件中验证调整的正确性。3.查阅网上资料、参考书籍对学习至关重要，很多封装格式、元器件型号都来源于网上的资料或者参考书籍。4.同学间的交流也很重要，通过交流，我发现了我电容器 C4 阻值的错误，以及耳机接口封装的错误。八、附图助听器总原理图助听器反证图自建元件：MICOUT（即耳机插口）封装图对齐元件，未布线前手动布线完毕的完成图网络图当输入信号为 5mV，1Hz 时的输入、输出波形图九、参考文献百度百科词条：助听器 http:/