Paljudel inimestel on tänapäeval kuulmisprobleemid ja selle katastroofi ulatus on muljetavaldav. Lisaks eakatele seisavad tulevikus silmitsi kuulmislangusega ka paljud nooremad põlvkonnad, mida toidab lokkav kõrvaklappide kasutamine ja noorte diskoteekide armastus.
Järelikult on küsimus, kuidas oma kätega kuuldeaparaati valmistada, alati aktuaalne, sest selliste kaubamärgiga kuuldeaparaatide maksumus on sageli paljudele inimestele üle jõu käiv.
Tegelikult, kuuldeaparaadi valmistamine oma kätega on üsna lihtne, selleks kasutatakse olemasolevaid tööriistu, mida igaüks saab hõlpsasti leida.
Saadud kuuldeaparaat on kompaktse suurusega ja mahub hõlpsasti tavalisse Bluetooth-peakomplekti.
Alustamiseks vajate mikrofoni - tavaline mobiiltelefoni mikrofon sobib. Kui see nii ei ole, saate edukalt kasutada magnetofoni mikrofoni. Magnetofon on üsna tavaline, hiinapärane - peaasi, et mikrofonil oleks suurem tundlikkus.
Liigume nüüd edasi kuuldeaparaadi vooluringi kaalumisele. Nagu näete, on skeem üsna lihtne.
Kõlarina tuleks kasutada ka mobiiltelefoni kõrvaklappe. Kõrvaklappidel peab olema üsna kõrge vastupidavus, umbes kakskümmend viis kuni nelikümmend oomi.
Seadme toiteks kasutatakse liitiumtabletti (pinge kolm volti). Kui te ei leidnud liitiumtahvelarvutit, võite kasutada tavalise käekella kolme akut. Akuühenduse konfiguratsioon on järjestikku ja kogupinge peaks olema 4,5 volti. Kokkupanemisel tuleks erilist tähelepanu pöörata mikrofonile ja selle polaarsusele – mikrofon peab olema õigesti ühendatud.
Kui teil on soovi ja võimalust, võite ülalkirjeldatud võimaluse asemel kasutada Bluetooth-peakomplekti liitiumioonakut. Liitiumioonaku võimsusega 80-120 milliamprit ja pingega 3,7 volti võimaldab kuuldeaparaadil kauem töötada ja seda saab laadida. Seadme jaoks saab kasutada järgmist tüüpi transistore: S9014 ja S9018, samuti transistore KT315 ja KT368.
Läheme edasi, uurides küsimust, kuidas oma kätega kuuldeaparaati valmistada. Seadme suuruse vähendamiseks peaksite kasutama SMD komponente. Kuuldeaparaadi tundlikkuse suurendamiseks saate mittepolaarse kondensaatori välja vahetada vastavalt 0,01 mikrofaradi kasutatavale mikrofonile.
Kuuldeaparaadi kokkupanek.
Kuuldeaparaadi kokkupanemisel tuleb tagada mikrofoni kvaliteetne isolatsioon kõlarist – vastasel juhul tekib kasutamise ajal taust.
Seadme teisel versioonil on kaks kaskaadi, mis täiustavad mikrofoni tööd. Kuna mikrofonitahvlil endal on sisseehitatud võimendi (üheastmeline), siis on tulemuseks kõrgendatud tundlikkusega, umbes 9-10 meetrit kuuldeaparaat. Sa lihtsalt vajad lisage lihtne võimendi, mis töötab ühel transistoril (sarnaselt eelmises etapis kasutatud võimendiga).
Esimest tüüpi kuuldeaparaatide vool on 5 milliamprit tunnis, teine - umbes 10 milliamprit tunnis.
Selline kuuldeaparaat töötab pidevalt ja te ei pea seda välja lülitama, seega pole lülitit vaja.
Sarnased tehases toodetud seadmed on üsna kallid, samas kui selles artiklis käsitletav valik on odav ja ei jää kvaliteedilt alla tehasenäidistele.
See asjaolu on eriti oluline pensionäridele ja madala sissetulekuga inimestele, kes ei saa endale lubada kaubamärgiga kuuldeaparaadi ostmist. Saate rõõmustada oma vanavanemaid või aidata kolleegil või sõbral kuulmisprobleemidest üle saada. Piisab, kui võtta kõik ülaltoodud vajalikud elemendid ja iseseisvalt konstrueerida seade, mis aitab inimestel ümbritsevat maailma täielikult tajuda ning helisid ja lähedastega suhtlemist nautida.
Nagu näete, DIY kuuldeaparaat üsna lihtne teha, selles pole midagi keerulist, kuid kasu on üsna käegakatsutav.
Lihtne kuuldeaparaat automaatse võimenduse juhtimisega 3D-prinditud korpuses
Kuna korpus pole miniatuurne, saab kasutada mahukamat (võrreldes miniatuursete mudelitega) Li-Ion akut, mis võimaldab seadmel pikemat aega autonoomselt töötada. Teine eelis võrreldes miniatuursete Hiina mudelitega on sõltumatus kõrvaklappide tüübist. Kuna kõrvaklapp on siin väline osa, saate kõrvaklapi valida eraldi ilma kuuldeaparaati ennast muutmata, kuna kogu seadme jõudlus sõltub suuresti kõrvaklappide enda omadustest. Soovitatav on valida kõrvaklapid vastavalt kasutaja kuulmisomadustele. Muidugi, kui ostate spetsialiseeritud kauplusest kalli kuuldeaparaadi, teeb kvalifitseeritud töötaja audiogramme ja kohandab seadme vastavalt patsiendi kuulmisomadustele, kuid kui ostate Hiina veebipoodidest odavaid mudeleid, on see võimatu.
Seadme korpusel on helitugevuse regulaator, kõrvaklappide pesa, elektreetmikrofoni kapsel ja pesa laadija ühendamiseks. Kuuldeaparaati laaditakse viievoldise mobiiltelefoni laadijaga. Korpus on prinditud 3D-printerile. 3D-mudelid saate alla laadida artikli lõpus olevalt lingilt koos trükkplaadi ja muude selle projekti failidega. Li-Ion aku laadimiseks kasutatakse Aliexpressist tellitud miniatuurset odavat kontrolleriplaati.
!!! Ärge proovige laadida Li-Ion akut otse pingeallikast ilma kontrollerplaadita! See on akule ohtlik ja võib põhjustada tulekahju!
Omatehtud kuuldeaparaadi skemaatiline skeem koos automaatse võimenduse juhtimisega. Diagrammi suurendamiseks klõpsake sellel
Mikrofoni ja GND_mic kontaktidega on ühendatud elektreetmikrofon (ei ole joonisel näidatud). Kapsli positiivne klemm peab olema ühendatud mikrofoni kontaktiga ja selle teine, negatiivne klemm peab olema ühendatud GND_mic kontaktiga. Tavaliselt on see tihvt kapsli korpusega ühendatud. Kasutatud elektreetkondensaatori kapsel tüüp WM-61A Hiinast Aliexpressilt:
Toitepinge antakse kapslile läbi takisti R1. Järgmisena suunatakse signaal läbi kondensaatori C2 esimesse võimendusastmesse, mis tehakse transistoridel Q1 ja Q2. Automaatne võimenduse juhtseade on monteeritud transistorile Q3 ja väljatransistorile Q4. Väljatransistor juhib esimese astme võimendust, manööverdades transistori Q2 kollektoriahelas takisti R13 vahelduvvooluga, vähendades astme võimendust sisendsignaali taseme tõustes. Seega säilib kaskaadi väljundis suhteliselt konstantne signaalitase, kui sisendnivoo muutub laias vahemikus. Siin alaldab diood D3 helisignaali vahelduvpinget, muutes selle pulseerivaks pingeks, mida võimendab transistor Q3 ja seejärel silub elektrolüütkondensaator C7.
Eelvõimendi astme väljundist suunatakse signaal helitugevuse potentsiomeetrile. Potentsiomeetrit põhidiagrammil ei näidata. Selle ühendamine plaadi kontaktidega on näidatud alloleval väikesel diagrammil. Kasutatakse 10 kOhm potentsiomeetrit.
Helitugevuse reguleerimise potentsiomeetri ühendusskeem plaadi kontaktidega
Helitugevuse potentsiomeetri liugurilt edastatakse signaal lõplikule võimendile, mis on kokku pandud MC34119 () kiibile. Kiip on heli võimsusvõimendi, mis on võimeline töötama väga madala toitepingega alates 2 voltist ja sobib ideaalselt kasutamiseks meie liitiumioonaku toitel töötavas kuuldeaparaadis. Tegelikult sisaldab kiip kahte väljundvõimsuse võimenduse etappi, mis töötavad sillarežiimi rakendamiseks antifaasis. Koormus on ühendatud kiibi lõppvõimendite kahe väljundi vahel, mitte väljundi ja maanduse vahel, nagu enamikus teistes integreeritud võimendites. See tähendab, et ühendame kõrvaklapid mikroskeemi 5 ja 8 tihvtidega. Ükski kõrvaklappide tihvt ei tohiks olla maandusega ühendatud; peaksite sellele tähelepanu pöörama, kui kasutate kõrvaklappide pesa, mille üks kontaktidest on ühendatud metallkorpusega. selline pistikupesa tuleb isoleerida seadme ühisest juhtmest.
Seadme toide.
Toiteallikana saate kasutada mis tahes väikest, sobiva suurusega Li-Ion akut pingega 3,7 V. Tegin “väikese sõrme” Li-Ion aku jaoks ümbrise, olin liiga laisk, et seda osta, ja lõpuks kasutasin väikest akut laste mänguasjast - helikopterist.
Aku laadimiseks kasutasin seda Aliexpressist tellitud tahvlit. 10 tk selliseid tahvleid maksab 150 rubla ringis, tellisin palju 10 tk, lauad on amatöörraadios kasulikud ja odavad.
Kuna kontrolleriplaadil on tavaline mikro-USB-pistik, saate kuuldeaparaadi laadimiseks kasutada tavalist laadijat mis tahes mobiiltelefonist.
Patareide ühendamise skeem kuuldeaparaadi plaadiga
Trükkplaat loodud programmis DipTrace. PCB joonised leiate arhiivist koos projekti failidega.
Mu isal tekkisid aastate jooksul kuulmisprobleemid ja... retsepti järgi anti talle Medtekhnika poes pärast tervet aastat ootamist “21. sajandi tehnoloogia ime” - kuuldeaparaat. See oli tavaline kuulmisaparaat vaegkuuljatele, mille tootis meie kohalik raadiotööstus.
See oli tehtud väga halvasti: vooluringi disain ja elementide alus olid ammu vananenud, monteerimise ja osade kvaliteet jättis soovida ning parameetrid olid lihtsalt olematud! “Tehnika ime” töötas halvasti (peaaegu ei kompenseerinud kuulmislangust) ega pidanud kaua vastu (miniatuursed patareid “surisid” väga kiiresti). Ja "laadimine" ise ei kestnud kaua.
Hiljuti avatud Kuulmisproteesimiskeskus pakkus uue põlvkonna aparaati koos kõrvakanali parameetrite programmeerimisega. Tundub hea, aga nende hinnad “närivad” ja nagu hiljem selgus, ei suuda nad ka sügavat kuulmislangust kompenseerida.
Seega pidin selle probleemi ise lahendama. Kust alustada? Otsustasin kohe loobuda piesokeraamilisest mikrofonist (kas kujutate ette, seda kasutatakse ikka veel kuuldeaparaatides!) selle sageduskarakteristik on täielik viletsus. Nüüd on müügil elektreetmikrofonid (sisseehitatud väljatransistorvõimendiga) mobiiltelefonidest või kaasaegsetest telefonidest. Sellistel mikrofonidel on sujuv sagedusreaktsioon ja kõrge tundlikkus.
Samuti lükkasin tagasi elektromagnetilise telefonikapsli, mis on selgelt modelleeritud TM-4M järgi (mingisugune anakronism, mis kangekaelselt keeldub saamast eelmise sajandi reliikviaks). Selle sageduskarakteristik on võrreldav piesokeraamilise mikrofoniga ja tagasitulek (kõrge mähise takistuse tõttu) on madal. Sellise tagasipöördumise korral ei toimu tõesti kuulmisparandust. Selleks otstarbeks pidasin sobivaks kaasaskantavate pleierite tavalised kõrvasisesed stereokõrvaklapid.
Skeemi aluseks valisin pealtkuulamiseks mõeldud võimendi (“spioonitehnika”). Natuke lihtsustades sain täiesti töötava kuuldeaparaadi skeemi (joonis 1), mis mahub standardkorpusesse mõõtudega 128x66x28 mm.
Takisti R1 määrab kuuldeaparaadi mikrofoni VM1 tundlikkuse. Kondensaatorid SZ ja C4 moodustavad sageduskarakteristiku kõrgsageduspiirkonnas (vältivad ultrahelis eneseergastust ja hoiavad ära võimendi ülekoormamise kõrgematel helisagedustel). Kondensaator C5 moodustab madalatel sagedustel sageduskarakteristiku (eemaldab mikrofoni "mulisemise"). Takisti R8 määrab väljundastme tööpunkti: pinge emitteritel VT4 ja VT5 peaks olema pool toitepingest.
GB1 aku oleku indikaator on monteeritud transistorile VT6. Takisti R12 seab LED VD2 süütepingeks 4 V, mis vastab minimaalsele lubatud aku pingele. VD2-na kasutatakse "Piranha" seeriast 2 mm läbimõõduga rohelist valgusdioodi. Aku koosneb neljast elemendist mahutavusega 500... 1000 mAh. LED VD3 näitab laadimist (kustub pärast laadimist). Punast AL307 kasutatakse VD3-na. Zeneri dioodid VD4 ja VD5 on valitud pinge (ühendatud laadimisseadmega) piiramiseks 7.3. ..7.4 V. Plaadile paigaldamisel kasutatakse väljundpistikuna X1 lihtsat plastikust stereopistikut, mille parem ja vasak kanal on paralleelselt trükkplaadil, kuna see parandab kõrvaklappide väljundit. Kuna sellised pistikupesad ei pea kaua vastu, soovitan paigaldada kaks neist paralleelselt. See võimaldab teil mitte raisata aega ühe pistikupesa parandamisele (vahetamisele) - peate lihtsalt sisestama kõrvaklapid teise pistikupessa.
Trükkplaadi kuju, osade paigutus plaadil ja joonis on näidatud joonisel 2-4. VM1 mikrofon on paigaldatud pehmesse kummiklambrisse ja fikseeritakse korpuse sees silikoonliim-tihendiga.
Aku laadimisseade on valmistatud elektroonikaseadmete universaalsest toiteallikast ("hiina") (joonis 5). See kasutab töötamiseks trafo sekundaarmähise kolmandat (alumist) kraani. Väljundi avatud vooluahela pinge on umbes 9,7 V, laadimisvool määratud R1 nimiväärtusel on umbes 50 mA. Ühest akulaadimisest piisab 3...5 päevaks kuuldeaparaadi tööks. Seade võimaldab samaaegset tööd ja laadimist.
Selle kuuldeaparaadi tekitatav helirõhk (mul puudusid vastavad mõõteriistad) on nii suur, et tekitab normaalse kuulmisega inimesel valu ja sellele järgneva ajutise (mitu minutit) kurtuse. Minu isa, kellel on sügav kuulmislangus, sai selle kuuldeaparaadiga peaaegu täieliku kuulmiskompensatsiooni ja hea arusaadavuse.
Disaini kordamisel tuleks erilist tähelepanu pöörata kõrvaklappidele. Mõned neist ei suuda tekitada piisavalt kõrget helirõhku kas kõrge oomilise takistuse või madala efektiivsuse (lugemiskvaliteedi) tõttu. Hea efekti võivad anda kõrvapealsed kõrvaklapid, millel on peapael ja pehmed kõrvapadjad Hi-Fi seadmete jaoks. Selliste kõrvaklappide kasutamine on aga võimalik ainult siis, kui kõrvapadjad istuvad hästi.
Rinnatasku klapi külge kinnitamiseks on kasulik paigaldada kuuldeaparaadi korpuse esiseinale riiv. Kogenud raadioamatööridel on mõttekas tegeleda kuuldeaparaadi suuruse vähendamisega, lülitudes üle mikroskeemidele ja miniakudele.
V.ZAKHARENKO. UA4HRV, Samara.
V. Muravin
Kuulmispuudega inimestel aitab kuulmisaparaat (HA) suhelda välismaailmaga ning osaleda aktiivselt töö- ja ühiskondlikes tegevustes. Mõne jaoks on see ainus viis inimkõne taasesitamiseks, teiste jaoks on see vahend kõne arusaadavuse suurendamiseks ja võimaldab isegi parandada muusika kuulamise kvaliteeti.
Meie riigis toodab tööstus mitut tüüpi erinevate tehniliste omadustega ja erineva disainiga kuuldeaparaate.
Praegu käib töö kuuldeaparaatide üleviimiseks uuele elemendibaasile, et parandada nende tehnilisi omadusi ja kasutusmugavust. Seega on K538UN2 SA jaoks välja töötatud spetsiaalne mikroskeem. Selle mikroskeemi võimendil on madal müratase, madal energiatarve ja see on mõeldud telefoni ühendamiseks takistusega 1 kOhm.
Tööstuslikult toodetud CA-de puhul võib aga täheldada järgmisi puudusi:
ebapiisav akustiline võimendus. Heli taasesitusaparaadi kahjustusega inimeste kuulmislangus võib ulatuda 80...90 dB-ni sagedusel 4 kHz, mida peetakse minimaalseks vastuvõetavaks ülemise pääsuriba sageduseks rahuldava (92%) kõnearusaadavuse tagamisel;
seadme tasane sagedusreaktsioon, mille GOST 10893-69 järgi ei tohiks sagedusalas 400...3000 Hz ebatasasus olla suurem kui 30 dB (erineva tüüpi kuulmislangusega inimestel on erinevad audiogrammid);
SA madal efektiivsus. Tarbimisvoolud on ca 5...12 mA, mis 0,05...0,15 mA/h võimsusega toiteallikate kasutamisel tagab seadme töötamise 10... 12 tunniks Väljundastmed töötavad, nagu reegel lineaarses režiimis ja see toob kaasa asjaolu, et vaikses režiimis on voolutarve sama, mis maksimaalse helitugevuse korral;
maksimumtaseme piirajaid pole. Ainult ühel SA mudelil on AGC ja see on samuti ebaefektiivne. Tipppiirikuid ja kompressoreid tööstuslikes kuuldeaparaatides ei kasutata;
märgatavate (hästi nähtavate) sisselülitusindikaatorite puudumine, mis on eriti oluline suhteliselt suure voolutarbimise korral. Reeglina on CA-l helitugevuse regulaatoril koos toitelülitiga märge.
Kuuldeaparaadi parameetritest avaldab kõige suuremat mõju heli taasesituse kvaliteedile ja kõne arusaadavusele ning seega ka tegelikule mõjule kuulmisproteesimisel kuuldeaparaadi amplituud-sagedusreaktsioon (AFC) ja müratase. .
Vaatame seda üksikasjalikumalt. Nagu juba märgitud, on kaubanduslikult toodetud kuuldeaparaadid halva sagedusreaktsiooniga ja kuulmislangust saab iseloomustada erinevate audiogrammidega. Kui heli taasesitusaparaadi kahjustuse korral on audiogramm tasane ja selle ebatasasused on umbes 20 dB, siis helivastuvõtja kahjustuse ja kombineeritud kahjustuse korral väheneb audiogramm sagedusvahemikus 500. .4000 Hz, mille kalle ulatub 30 dB/okt. .
Lisaks tuleb arvestada, et CA-s kasutatavatel mikrofonidel ja telefonidel on ka sageduskarakteristiku langus sagedusvahemikus 2000...4000 Hz kaldega kuni 30 dB/okt. Mõned CA-d on varustatud sageduskarakteristiku regulaatoritega, kuid need on kõige lihtsamad ahelad ja ei anna vajalikku korrektsiooni.
Teine oluline SA töö kvaliteeti mõjutav tegur on müratase. On teada, et kõne arusaadavaks tajumiseks on vajalik, et signaali-müra suhe oleks üle 20 dB. Kui aktsepteerime helitugevuse minimaalset taset 40 dB, ei tohiks sisendile viidatud mürapinge olla suurem kui 3 μV.
CA sisemist müra saab vähendada, kasutades sisendastmetes madala müratasemega transistore.
Kasulikku signaali on ümbritsevast mürast keerulisem eraldada. Kui terve kõrv tajub ümbritsevaid müra suunaliselt valikuliselt, s.t valib nende hulgast kindlast suunast tuleva kasuliku info, siis SA võimendab kõikidest suundadest tulevaid helisid; Selle tulemusena on kõrvakanali sisendi signaali-müra suhe ebapiisav.
SA täiustamisel ja uute mudelite loomisel on vaja arvestada kõigi loetletud teguritega, mis mõjutavad heli taasesituse kvaliteeti ja kõne arusaadavust.
Vaatleme kuuldeaparaadi struktuuriskeemi.
Kuuldeaparaat on reeglina seade, mis koosneb mikrofonist, sisendvõimendist, korrektsiooniseadmest, terminali võimendist ja telefonist (joonis 1).
Riis. 1 Kuuldeaparaadi plokkskeem
Korrektsiooniseadet saab kombineerida ühe võimendiga, kuid see ei ole funktsionaalselt ja struktuurselt täielik ega vasta täielikult SA sageduskarakteristiku korrigeerimise üsna kõrgetele nõuetele.
Lisaks võib SA-s olla ka maksimaalse väljundsignaali taseme piiraja, CA sisselülitamise indikaator, tühja aku indikaator jne.
Tehnilised nõuded nii kogu kuuldeaparaadile kui ka selle komponentidele määratakse kindlaks patsiendi kuulmisomadustega.
Kõige detailsema ja täpsema kuulmisomaduste mõõtmise tagab audiomeetriline mõõtmismeetod, mille puhul saadetakse läbi elektrodünaamiliste telefonide testkõrva erineva sageduse ja helitugevusega toonid. Sel juhul sobivad elektrodünaamilised telefonid, kuna neil on madalaim akustiline takistus ja seetõttu on helirõhu sõltuvus väliskõrva suuruse individuaalsetest erinevustest väiksem. Lisaks rahuldab see mõõtmiste ühtsuse nõuet, kui tulemusi saab võrrelda ja need ei sõltu kohast, ajast ja tingimustest.
Võite valida teistsuguse marsruudi: tehke kuuldeaparaadiga kasutatava telefoniga audiogramm. Seejärel võtab audiogramm arvesse nii antud telefoni sageduskarakteristikuid kui ka kuulmekäigu individuaalseid iseärasusi, mis võimaldab luua tõhusama skeemi kuuldeaparaadi sagedusreaktsiooni korrigeerimiseks. Teine viis on vastuvõetav konkreetse patsiendi jaoks SA loomisel. Juhul, kui SA-d luuakse modulaarselt, saab välja töötada mitmeid parandusseadmete mooduleid, millest üks on pärast audiogrammi võtmist seadmesse sisse ehitatud.
CA sisendvõimendi peab olema viimase etapi sõitmiseks piisav. Oluline nõue on ka madal müratase, kuna sisendvõimendi signaaliallikaks on suhteliselt madala tundlikkusega mikrofon (umbes 4 mV/Pa). SA sisendvõimendite töö eripäraks on madalad töövoolud ja pinged.
Tavaliselt on CA-sisendvõimendid ehitatud kahe- või kolmeastmelise ahela abil, milles transistorid on ühendatud ühise emitteri ahela järgi. Alalisvoolurežiimi stabiliseerimine toimub kohaliku negatiivse tagasiside abil.
Võimendil, mille vooluring on näidatud joonisel, on suurem stabiilsus kui tööstuslikel CA-del. 2.
Riis. 2. Sisendvõimendi 1 skemaatiline diagramm
See võimendi on ehitatud vastavalt vooluahelale, millel on otseühendused astmete vahel ja on kaetud alalisvoolu ühise negatiivse tagasisidega (NFE). Alalisvoolu režiim seadistatakse takistite R3 ja R6 abil. Võimendi esimene aste kasutab madala müratasemega transistori P28. Lisaks tagab selle transistori töörežiim (Ik = 0,4 mA, Uke = 1,2 V) ka minimaalse müra. Võimendi sagedusriba -3 dB tasemel on 300...7000 Hz, võimendus Ku on 1700.
Madala müratasemega sisendastmetes töötavad hästi germaaniumtransistorid P28, MP39B, GT310B, GT322A, räni KT104B, KT203B, KT326B, eriti häid tulemusi annavad aga KT342, KT3102 ja KT3107 seeria madala müratasemega transistorid. Need on võimelised töötama kümnete mikroampriteni ulatuvatel kollektorivooludel ja alla 1 V kollektor-emitteri pingetel, kaotamata oma kõrgeid võimendusomadusi.
KT3102E transistore kasutava sisendvõimendi ahel on näidatud joonisel fig. 3 ja on ehituselt sarnane eelmisele diagrammile.
Riis. 3. Sisendvõimendi 2 skemaatiline diagramm
Esimese astme transistor töötab mikrovoolurežiimis (Ik = 0,04 mA, Uke = 1 V). Sellise võimendi võimendus on 3000.
Suurema võimenduse saab, kui emitteri järgija asetatakse esimese ja teise astme vahele, nagu on näidatud joonisel fig. 4.
Riis. 4. Sisendvõimendi 3 skemaatiline diagramm
Siin tutvustatakse lisaks lokaalsele negatiivsele tagasisidele igas etapis ja üldisele alalisvoolu tagasisidele ka vahelduvvoolu tagasiside (Roc), millega saab reguleerida võimendi võimendust. Võimendi võimendus ilma tagasisideta (Roc keelatud) on 11 000, tagasisidega - 1700; Lühise korral sisendile rakendatav mürapinge ei ületa 2 µV.
Juba varem oli öeldud, et SA ots-ots-sageduskarakteristiku peamised moonutused määravad mikrofon ja telefon. Kõige tavalisem kuuldeaparaatide mikrofon on M1. Selle sageduskarakteristik on näidatud joonisel fig. 5 .
Riis. 5. Mikrofoni amplituud-sagedusreaktsioon
See omadus on keskmistatud ja võetud vabas heliväljas. Sellised mõõtmised kujutavad endast rasket tehnilist väljakutset. Reaalsetes tingimustes mõjutavad mikrofoni sageduskarakteristiku tüüpi suuresti ruumi helitugevus, ümbritsevad objektid jne. Seetõttu võtame edaspidi arvesse mikrofoni keskmist vastust.
Mikrofoni, telefoni ja kuulmislanguse keskmiste omaduste analüüs erinevat tüüpi kahjustuste korral võimaldab meil jagada sagedusvahemiku kolmeks osaks: kuni 1000 Hz, 1000 kuni 2000 Hz ja üle 2000 Hz.
Kuni 1000 Hz piirkonnas on tekkiv sageduskarakteristik, mis kujutab endast mikrofoni, telefoni ja kuulmislanguse sageduskarakteristiku summat, veidi tõusnud mikrofoni ja telefoni sageduskarakteristiku tõusu tõttu.
Piirkonnas 1000 kuni 2000 Hz võib saadav sagedusreaktsioon olla konstantne, tõusta või langeda, mis on seotud sellele piirkonnale iseloomuliku kuulmislanguse kujuga. Võib esineda ka väikseid tõuse ja mõõnasid.
Sagedustel üle 2000 Hz on sellest tuleneva sageduskarakteristiku langus tingitud telefoni sagedusreaktsiooni langusest ja kuulmislanguse omadustest.
Sellest järeldub, et parandusseadmete väljatöötamisel on vaja moodustada nende seadmete sageduskarakteristik, mis on pöördvõrdeline tee "mikrofon-telefon-kõrv" sagedusreaktsioonile.
Seda paranduskarakteristikut on võimalik saada madalpääsfiltrite (LPF), kõrgpääsfiltrite (HPF) või stoppfiltrite paralleelse ühendamisega erinevates kombinatsioonides. Filtri sektsioonide arv sõltub sageduskarakteristiku nõutavast kaldest.
Aastal kirjeldatud aktiivfiltrite baasil saab ehitada korrektsiooniseadmeid, milles mitteinverteerivate võimenditena on parem kasutada mitte operatiivvõimendeid, vaid säästlikumaid emitterijärgijaid.
Riis. 6. Teist järku filtrite skemaatilised diagrammid: a - madalad sagedused; b - kõrged sagedused
Aktiivsete kõrgpääsfiltrite ja teist järku madalpääsfiltrite skeemid on näidatud joonisel fig. 6 ning kõrgpääsfilter ja kolmanda järgu madalpääsfilter on näidatud joonisel fig. 7. Nende sageduskarakteristiku kalded on 12 ja 18 dB/okt. vastavalt.
Riis. 7. Kolmandat järku filtrite skemaatilised diagrammid: a - madalpääs; b - kõrged sagedused
Kui paranduskarakteristikul peaks olema suurem kalle, on vaja järjestikku sisse lülitada mitu filtrit.
Barjäärifiltri skeem on näidatud joonisel fig. 8, a ja selle sageduskarakteristik on näidatud joonisel fig. 8, b.
Riis. 8. Barjäärifilter:
a - skemaatiline diagramm; b - sageduskarakteristik
Filtri stopperiba sõltub selle võimendusest.
Stop-riba keskmine sagedus määratakse valemiga
fo = 0,28/RC,
kus R=R1=R2, C=C1=C2.
Lõppvõimendid peab olema reeglina tasase sageduskarakteristikuga, tagama koormuse juures vajaliku maksimaalse signaalitaseme ja olema ökonoomne.
Tööstuslikes CA-des on viimane etapp ehitatud reeglina odotsükli ahela järgi ja töötab lineaarses režiimis, seetõttu on selliste võimendite väljundtase ja efektiivsus ning seega ka CA madal.
SA efektiivsust saab suurendada, kui lõppvõimendi on ehitatud vastavalt ujuva tööpunktiga vooluringile, nagu on näidatud joonisel fig. 9, a, b).
Riis. 9. Ujuva tööpunktiga lõppvõimendite skemaatilised diagrammid
Seade vastavalt joonisel fig. 9,b iseloomustab kaskaadi tööpunkti tõhusam nihe, kui sisendisse suunatakse signaal, ja sellest tulenevalt väiksemad mittelineaarsed moonutused. Takisti R1 määrab algvoolu (ilma signaalita) väärtuseks 2...3 mA ja takisti R2 minimaalse signaali moonutuse koormusel. Sel juhul jõuab transistori VT1 maksimaalne kollektori vool 20 mA-ni. Lõplik võimendi, mis on ehitatud vastavalt joonisel fig. 9, annab maksimaalse signaali 500 mV 60 oomi koormuse juures 3 V toitepingel ja 1,5 mV pingel 9 V, mis vastab maksimaalsetele väljundtasemetele 120 ja 130 dB (telefoni tundlikkuse puhul eeldatakse, et 0,04 Pa/mV). Selliste vooluahelate puuduseks on madal (mitte rohkem kui 10...15%) efektiivsus ja suured mittelineaarsed moonutused. Suurema efektiivsuse (kuni 50%) tagavad lõppvõimendid, mis on ehitatud tõukeahela abil, nagu on näidatud joonisel fig. 10, a, b. Nendes võimendites on algvool 1,2 mA joonisel fig. 10, a ja 2 mA joonisel fig. 10, b, seatakse vastavalt takistitega R4 ja R2. Takistid R2 ja R4 ahelate jaoks vastavalt joonisele fig. 10, a ja 10, b vastavalt, pinge punktis A on seatud võrdseks poolega toitepingest.
Joonis 10. Push-pull lõppvõimendite skemaatilised diagrammid
Lõppvõimendid, mis on ehitatud vastavalt joonisel fig. 10 pakuvad joonisel fig. 10, a ja 10, b vastavalt, kasutegur on umbes 50%.
Peaaegu samad omadused kui võimendil, mis on ehitatud vastavalt joonisel fig. 10, b, kuid vähemate osadega, on võimendi, mis põhineb operatsioonivõimendil K140UD5A (joonis 11). Siin määrab takisti R1 pinge punktis A võrdseks poolega toitepingest ja takisti R4 määrab kaskaadvõimenduse. Algvool on ligikaudu 2,8 mA. Võimendi, mis on ehitatud vastavalt joonisel fig. 11, tagab maksimaalse väljundi taseme 131 dB. Selle võimendi efektiivsus on veidi madalam kui eelmistel - 37%.
Uuringu käigus ei olnud eesmärgiks valida igas paaris transistore h21e parameetri järgi. Iga paari transistoride valimisel võeti arvesse nende võrdlusandmeid: struktuur (p-n-p, n-p-n), materjal (germaanium, räni), kollektori pöördvool, võimendus, küllastuspinge. Transistorid paigaldati võimendisse, mis oli valmistatud vastavalt joonisel fig. üksteist.
Riis. 11. Mikrolülitusega lõppvõimendi skemaatiline diagramm
Igas paaris uuriti igat tüüpi 3 transistorit (juhusliku valiku välistamiseks). Maksimaalset väljundpinget mõõdeti üle koormuse - takisti takistusega 60 oomi. Mõõtmistulemused on toodud tabelis. 1.
Tabelis on näha, et parimad tulemused saadakse germaaniumtransistoridega. Kõrgsagedustransistoride GT329B ja GT310B kasutamine ei ole õigustatud, pealegi on nende transistoride maksimaalsete lubatud parameetrite väärtused lähedased selle võimendi töörežiimile.
Veelgi suurem kasutegur (kuni 75%) saavutatakse lõppvõimenditega, mis on valmistatud sildahela abil. Kuigi neis on peaaegu 2 korda rohkem osi, võimaldavad need saada samast toitepingest kaks korda rohkem võimsust, mis on eriti oluline kaasaskantavate seadmete puhul.
Kõige lihtsamal juhul koosneb sildahela abil kokkupandud lõppvõimendi kahest identsest lõppastmest (A2, A3), mille sisendid on ühendatud parafaasiväljunditega (A1) kaskaadiga ja väljundid on ühendatud koormus (joon. 12).
Riis. 12. Sillaklemmvõimendi plokkskeem
Lõppfaasis integreeritud operatiivvõimendite (operatsioonivõimendite) kasutamisel saate parafaasiväljunditega kaskaadi kõrvaldada, ühendades ühe operatsioonivõimendi inverteeriva sisendiga ahelasse ja teise mitteinverteeriva sisendiga ahelasse. Sellise võimendi vooluahel on näidatud joonisel fig. 13.
Riis. 13. Silla lõppvõimendi skemaatiline diagramm
Lõppvõimendid saab teha ka vastavalt punktis toodud skeemidele. Kõik need on kokku pandud sillaahela abil ja erinevad üksteisest väljundtransistorite sisselülitamise ja nende juhtimise viiside poolest. Nende võimendite efektiivsus on 40–75%.
Tabelis 2 on näidatud joonisel fig. 9, 10, 11, 13.
tabel 2
Tööstuslikes CA-des näidatakse sisselülitatud olekut helitugevuse regulaatori märgiga koos toitelülitiga.
Selline indikaator on aga vaevumärgatav ja tühikäigul sisselülitamine põhjustab toiteallikate kiiret tühjenemist.
LED-tuled annavad hea ülevaate SA aktiveerimisest. Praktika on näidanud, et AL102A LED helendab hästi ka voolutugevusel 2,5...3 mA ja AL310A LED ka 1,5 mA voolul.
AS-i aktiveerimise näitamiseks võite kasutada impulsi indikaatorit, mille skeem on näidatud joonisel fig. 14. See põhineb asümmeetrilisel multivibraatoril, mis põhineb transistoridel VT1, VT2. Multivibraatori koormus on LED VD3 AL310A. Selle sära kestus määratakse vooluahela R2C1 parameetritega ja välgu sagedus määratakse R3C2 ahela parameetritega. Takisti R4 piirab impulssvoolu läbi LED-i. Ülaltoodud diagrammil on LED-välgu sagedus umbes 0,5 Hz ja LED-i väljalülitamise ja sisselülitamise suhe on umbes 7.
Riis. 14. Impulsi indikaatori skemaatiline diagramm
Vaatleme mitut võimalikku SA kujundust.
Lihtsaima SA skeem on näidatud joonisel fig. 15 . See seade sisaldab kaheastmelist sisendvõimendit ja üheastmelist ujuva tööpunktiga lõppvõimendit. Toiteindikaator on AL102A LED.
Riis. 15. Kuuldeaparaadi skemaatiline diagramm 1
Seade kasutab tööstuslike kuuldeaparaatide Ml mikrofoni ja TM2A telefoni. Helitugevuse reguleerimine lülitiga - takisti SP3-3. Seadme toiteallikaks on Krona aku.
SA tehnilised omadused: akustiline võimendus 58 dB, maksimaalne väljundtase 128 dB. Algne voolutarve (ilma signaalita) mitte rohkem kui 4 mA. Võimendi sageduskarakteristik on tasane vahemikus 300...7000 Hz. SA on paigutatud plastikust korpusesse, mille mõõtmed on 85X59X24 mm.
Kuuldeaparaat, mille skeem on näidatud joonisel fig. 16 on üsna ökonoomne: kahe 1,5 V aku toitel tarbib (signaali puudumisel) voolu 1,7 mA. Samal ajal pole SA parameetrid halvemad kui eelmise disaini omad. Seega on akustiline võimendus 64 dB ja maksimaalne väljundtase 120 dB. Sellel SA-l on ka tasane sageduskarakteristik vahemikus 300...6000 Hz ja see on paigutatud 85x59x18 mm plastkorpusesse.
Riis. 16. Kuuldeaparaadi skemaatiline diagramm 2
Järgmise disaini väljatöötamisel võeti TM-2A telefoniga kuulmislanguse tunnused. Kuulmispuudega inimese audiogrammi võrreldi terve inimese audiogrammiga. Nende kahe audiogrammi erinevus on kuulmislanguse tunnus, mis on esitatud joonisel fig. 17.
Riis. 17. Kuulmiskaotuse tunnused
Audiogramm võeti järgmiselt. Esiteks määrati generaatori väljundist tuleva signaali sagedus ja minimaalne tase. Seejärel pandi kuulmekäiku telefon, mille jaoks arendatav seade oli mõeldud. Signaali taset tõsteti järk-järgult, kuni see muutus kuuldavaks. Mõõdeti generaatori väljundist saadavat signaali. Tavaliselt vähendati seejärel järk-järgult helisignaali. Kui telefonist heli kadus, mõõtsime millivoltmeetriga generaatori väljundist signaali. Generaatori signaali esimese ja teise mõõtmise aritmeetiline keskmine on lävitase. Vajalik on mõõta lävitasemeid sagedusvahemikus 200...7000 Hz. Mõõtmiste täpsuse suurendamiseks ja juhuslike vigade välistamiseks võib audiogrammi võtmist korrata 3...5 korda.
Kadude karakteristikute põhjal on selge, et piirkonnas kuni 1000 Hz toimub tõus kaldega ligikaudu 12 dB/okt ja pärast 1000 Hz järsk langus: kuni 2500 Hz kaldega 26 dB /okt., siis veelgi rohkem. Lisades mikrofoni keskmise sageduskarakteristiku kuulmislanguse karakteristikule, saame korrigeerimisseadme karakteristikud. See näeb välja nagu näidatud joonisel fig. 18.
Riis. 18. Korrektsiooniseadme omadused
Sellise karakteristiku saab saada barjäärifiltri abil, mille vooluahel ja eksperimentaalne sageduskarakteristik on toodud joonisel fig. 19.
Riis. 19. Barjäärifiltri skemaatiline diagramm ja amplituud-sageduskarakteristik
Korrektsiooniga kuuldeaparaadi skeem on näidatud joonisel fig. 20.
Riis. 20. Kuuldeaparaadi skemaatiline diagramm 3
See seade sisaldab kaheastmelist sisendvõimendit, parandusseadet, mis on barjäärfilter, kaheastmelist lõppvõimendit, mis on kokku pandud push-pull trafodeta ahelaga, ja impulsi indikaatorit SA sisselülitamiseks. Seadme akustiline võimendus on 87 dB, maksimaalne väljundtase on 124 dB. Algne voolutarve (ilma signaalita) mitte rohkem kui 1,8 mA. LED-indikaatori välgusageduseks on valitud umbes 0,5 Hz ning LED-i välja- ja sisselülitusolekute suhe on umbes 7, seega on selle tarbimine toiteallikast väike.
Kuuldeaparaadi toiteallikaks on kaks 1,5 V patareid.See on paigutatud plastikust korpusesse, mille mõõtmed on 59x85x16 mm. Subjektiivse hinnangu kohaselt tagavad need kõlarid kõne hea arusaadavuse ja parandavad muusika kuulamise kvaliteeti. Eriti suur võimendus saadi 1...3 kHz piirkonnas, kusjuures tavaliste kuuldeaparaatide kasutamisel pole sellise sagedusega helisid praktiliselt kuulda.
Kirjandus
1. Ephrussi M. M. Kuuldeaparaadid ja audiomeetrid. - M.: Energia, 1975.
2. M u r a v i V. D. Kuuldeaparaadid.- Raadioamatööri abistamiseks. Vol. 58, 1977.
3. Alekseev G.V. Mõned meetodid sildvõimsusvõimendite ühendamiseks eelvõimendiga - Pooljuhtelektroonika sidetehnoloogias. Vol. 21, 1981.
4. Makljukov M. Lamesageduslike karakteristikutega RC filtrid.- Raadio, 1968, nr 7.
5. Kareev V., Terekhov S. Operatsioonivõimendid aktiivsetes RC filtrites.-Raadio, 1977, nr 8.
[e-postiga kaitstud]
Kuuldeaparaat on lihtne helivõimendusseade, mis koosneb mikrofonist, sisendvõimendist, lõppvõimendist ja telefonist. Sisendvõimendi on monteeritud kahele transistorile T1 ja T2 vastavalt astmete vaheliste otseühendustega vooluringile ja on kaetud ühise negatiivse alalisvoolu tagasisidega, et stabiliseerida võimendust ja parandada amplituud-sageduskarakteristikuid. Transistoride T1 ja T2 režiimide seadistamine toimub takistite R3 ja R6 abil. Oluline on kasutada võimendi esimeses etapis madala müratasemega transistori P28. Lisaks tagab selle transistori töörežiim (Ik = 0,4 mA, Uke = 1,2 V) ka minimaalse müra. Võimendi tagab ühtlase signaali võimenduse vestlusspektri sagedusalas 300...7000 Hz. Transistori T2 kollektorist läheb signaal potentsiomeetrile R7, mis toimib võimenduse regulaatorina. P28 transistori asemel saab kasutada: MP39B, GT310B, GT322A, räni KT104B, KT203B, KT326B, eriti häid tulemusi annavad aga KT342, KT3102 ja KT3107 seeria madala müratasemega transistorid. Viimane etapp on monteeritud transistorile T3 vastavalt ujuva tööpunktiga võimendiahelale, mis võimaldab vaikses režiimis astme tarbitavat voolu järsult vähendada.
Seda kuuldeaparaadi võimendi ahelat iseloomustab kaskaadi tööpunkti efektiivne nihe ja sellest tulenevalt väikesed mittelineaarsed moonutused. Kui takistilt R7 sisendisse suunatakse signaal läbi kondensaatori C6, suunatakse signaal transistori T3 alusele Transistori poolt võimendatud signaal kollektorist T3 läbi kondensaatori C8 suunatakse dioodidel D1 ja D2 asuvasse kahekordsesse alaldi. . Alaldatud pinge koguneb kondensaatorile C7 ja rakendatakse transistori T3 alusele, nihutades selle tööpunkti avanemise suunas.
Takisti R8 määrab algse kaskaadivoolu. Kuuldeaparaadi toiteallikaks on 9-voldine Krona elemendi pinge. LED D3 tähistab sisselülitamist. Mikrofonina saab kasutada mis tahes miniatuurset dünaamilist või kondensaatormikrofoni. Kui kasutate kondensaatormikrofoni, peate sellele toite andma 3–5 kOhm takisti kaudu. Telefonina saate kasutada TM-3, TM-4. Kuuldeaparaadile valiti sobiv plastikust ümbris, kuhu mahub trükkplaat ja toiteplokk. Seadistamisel peate esmalt määrama kõigi transistoride voolud. takistid R4 ja R6 voolu T1 ja T2, seejärel takisti R8, kui mikrofon on välja lülitatud, määrake transistori T3 puhkevooluks 2-2,5 mA. Generaatorist suunatakse transistori T3 alusele 1000 Hz sagedusega signaal, mille amplituud vastab maksimaalsele signaali amplituudile transistori T3 kollektoris. Moonutusteta signaali võimenduse saavutamiseks kasutage takistit R9. Sel juhul peaks transistori kollektori voolu väärtus olema 15-17 mA. Valige kondensaatori C3 mahtuvus vastavalt parimale helile, karmide helide puudumisele. Autor: Shimko Sergey.
