基于tda2822的助听器

目录

1 系统总体设计

2 芯片和电路的选择方案和论证 2.1 语音采集模块 2.2功放芯片模块 2.3 抑制噪音模块 2.4自动增益调节模块 2.5 消除失真模块 3单元芯片和局部电路分析

3.1 TDA2822m原理电路 3.2 抑制噪音单元电路 3.3 自动增益调节单元电路 3.4 消除失真单元电路 4 耳聋电子助听器测试 5 作品创新之处 6 总结 7. 附录

7.1 助听器总体电路

1.系统总体设计

助听器实质上是一种低频放大器，可用耳机进行放音，当使用者用上耳机后，可提高老年者的听觉，同时可对青少年的学习和记忆能带来方便。 目前，市售的助听器，其中有些产品有如下缺点：(1)噪声大、沙沙声使患者心烦、厌倦；(2)自动增益控制差(有的没有自动增益控制)，说话者稍微远一点儿就听不清了，而离近时声又大得刺耳，使患者头痛；(3)最大输出功率小，只能满足轻度耳聋患者需要。

针对上述缺点：我们专门设计了新型耳聋助听器，在普通的助听器的基础上，加上抑制噪声电路，场效应管自动增益控制电路，二级放大电路，以满足中、深度耳聋患者的需要。

系统由语音信号采集装置，功放芯片，抑制噪声电路，自动增益调节电路，消除失真电路五部分组成。语音采集装置对语音信号进行接受并初步处理，同时利用两个驻极体话筒抑制外部噪声，再通过功放芯片对有用语音信号进行放大，最后通过自动增益电路自动调节语音信号的大小。输出信号时通过茹贝尔网络消除失真。

语音采集装置 抑噪电路 自动增益电路 功放电路 消除失真电路

使用我们设计的耳聋助听器可以手动调节自己能够承受的音量，当你选定音量后，外围环境的声音变化很大，耳机输出的还是稳定的音量，以保护你的耳朵，噪声很小，基本没有失真。

2.各模块的方案选择和论证

2.1语音采集模块：

方案一：动圈话筒：由磁场中运动的导体产生电信号的话筒。是由振膜带动线圈振动，从而使在磁场中的线圈感应出电压。结构牢固，性能稳定，经久耐用，价格较低

方案二：电容话筒：这类话筒的振膜就是电容器的一个电极，当振膜振动，振膜和固定的后极板间的距离跟着变化，就产生了可变电容量，这个可变电容量和话筒本身所带的前置放大器一起产生了信号电压。特点：频率特性好，在音频范围内幅频特性曲线平坦，这一点优于动圈话筒；无方向性；灵敏度高，噪声小，音色柔和；输出信号电平比较大，失真小，瞬态响应性能好，这是动圈话筒所达不到的优点；

方案三：日前，市场上销售的一种无线话筒，价格在10～20元之间。该话筒调谐在88～108MHz调频波段，发射距离30米左右，可用任何调频收音机接收，且收到的

声音清晰悦耳，无杂波干扰，对本地调频电台也无影响。

从经济角度考虑，方案三的话筒太昂贵，因此我们放弃了方案三；而从性能上我们可以看到方案二明显优于方案一。所以我们选择了方案二。

2.2功放芯片模块

方案一：使用双运放NE5532。利用VT3、VT4、T变压器、ＶＤ１与VD2等组成电源变换器，用于将3V的直流电流电源变换成正负5V的电源。VT1、VT2等构成的是振荡电路，产生的震荡信号从T次级输出，经VD1与VD2正向与负向整流，C12、C14滤波，即可得到正负5V的工作电源共给。

但是这个格外的电源电路显得相当庞大，特别是变压器T的体积超大，重量大，不易携带。

而且NE5532要使用正负5V的电源，所以功耗比较大。

方案二：TDA2822集成块具有静态电流小、交叉失真小、工作电压范围大（从1.8V到20V），价格便宜，性价比高的特点。它的功率很小，而且外围电路简单，音质好，放大效果明显。

助听器一般要求从低功耗，体积小，方便携带，从这几个角度考虑，我们选择了方案二。

2.3抑制噪音模块

方案一：NE5532 运放之王不仅具有运放功能，在抑制噪声方面也有相当的作用，利用内部的滤波电路，对噪声同振幅反向叠加以达到消除噪声的目的。然而，由于噪声的相位不是完全相同的，消除噪声的效果不是明显，有噪声伴随着声音。

方案二：噪声是分为内外噪声的。首先外部噪声可以通过两个驻极体反向收集噪声而达到同振幅反向叠加而消除噪声。其次，内部的噪声，例如晶体管固有的电流噪声、电阻的电噪，还有一些上一级不能消除的外部噪声，利用TDA2822M的消噪功能可以有效地消除以上噪声。

从实际效果看，方案一的噪声始终伴随着耳边，而且很刺耳。方案二的消噪作用明显，能够有效消除高频噪声。所以，选择方案二.

2.4自动增益模块：

方案一：利用负反馈单路。在信号初级输入时的三极管的集电极连一条负反馈电路到基极。

方案二：利用场效应管的电压跟随特性，构建一个专门的自动增益控制电路。该电路可以对话音信号进行控制，以保证耳机中的声音大小不致于变化太大。自动增益的控制的范围为60dB 左右。

从自动增益的效果来看，方案二明显优于方案一，特别适合耳聋助听器的电路。

2.5消除失真模块

方案一：我们采用了普通功放消除失真电路的方法（电路图如2.5.1所示）

从功放输出端A点取一电压信号，与在扬声器下端取样电阻R上产生的电压由B点取出，进入一个反相放大器放大后在C点与A点电压叠加，即可得E，但此电路需手动调整反相放大器的放大倍数，以与A点电压相等才能得到E。根据耳机的不同，必须重新调整反相放大器的放大倍数。

方案二：我们选择了“茹贝尔”电路。消除失真的效果明显，不需要复杂的电路。 考虑到的电路复杂度和实现难度大，我们选择方案二。

3.单元芯片和局部电路分析

3.1语音采集模块分析

驻极体话筒，除具有一般电容话筒的理想 特性外，还具有稳定、体积小、结构简单、电声性能好、价格低廉重量轻及抗振性能良好等优点，其指向性也可以在无方向、心 形、8字形间变化。但由于输出信号比较微弱，依然需要加前置放大器。

接收范围：经过调试，我们的接收范围是10m 左右.

原理:声电转换的关键元元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。驻极体膜片与金属极板之间的电容量比较小，一般为几十pF。因而它的输出阻抗值很高(Xc＝1／2~tfc)，约几十兆欧以上。这样高的阻抗是不能直接与音频放大器相匹配的。所以在话筒内接入一只结型场效应管晶体三极管来进行阻抗变换。场效应管的特点是输入阻值极高、噪声系数低。普通场效应管有源极(S)、栅极(G)和漏极(D)三个极。这里使用的是在内部源极和栅极间再复合一只二极管的专用场效应管。接二极管的目的是在场效应管受强信号冲击时起保护作用。场效应管的栅极接金属极板

接法：两脚的驻极体话筒，后部有两个焊点，其中一个与外壳相连，这个焊点接电源的负极，另外一个焊点则是正电源和音频信号输出端，需用电阻、电容分离。具体连接方法：从焊点接一只电阻接正电源，阻值视电源电压而定，一般2k以上，再从焊点接一只10微法电容输出音频信号。

3.2芯片分析

TDA2822m功放芯片内部结构图如下：

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