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声音检测设备


这个项目,一个 声音检测设备 from 1983年,如何创建一种使用声音灌注电路的声音显微镜,以防止损坏听力。


声音检测设备的执行摘要

用于放大远端或弱声音的声音检测装置,包括新颖的大声抑制电路,每当放大器输出信号超过预定幅度时,用于临时地分流放大器输入信号以接地。麦克风,放大器和声音抑制电路安装在像手电筒一样的魔杖中。魔杖可以附着在耳机上。

声音检测设备的背景

用于增加微弱或远处声音幅度的放大装置是众所周知的,但是这种设备应该防止损坏用户'当麦克风元件指向异常响亮的声源时的耳朵和电路元件。

虽然本领域知道动态范围压缩电路,用于呈现恒定幅度的所有声音(无论是响亮的还是软),这种电路的输出缺乏原始声音的大部分特性。其他已知电路采用过滤器以减小信号的某些方面的幅度而不影响信号的其他部分。

虽然这种滤波电路可以针对特定应用程序定制,但是包括用于各种用途的滤波电路的收听装置不可避免地滤除一些理想的声音并通过一些令人讨厌的声音。

声音检测设备概述

该设计是一种声音检测装置,包括用于检测微弱或远处声音的麦克风,用于产生比麦克风提供的输入信号更大幅度的输出信号的放大器,以及将输入信号分流到接地的响亮的声音抑制电路放大器输出信号的幅度超过预定级别。

在典型的设备中,放大器输出被馈送到扬声器,优选地提供耳机和麦克风之间的声学​​隔离的耳机(主要用于防止反馈)。

优选的响亮声音抑制电路包括比较器元件,例如运算放大器,其将放大器输出幅度与参考偏置信号进行比较,并且只要放大器输出超过其预定水平,就可以在其输出处产生抑制信号。

抑制信号被传导到可变阻抗元件,该可变阻抗元件从放大器输入到地分流。当产生抑制信号时,通常具有高阻抗的可变阻抗元件变为低阻抗装置,将放大器输入信号分流到地。

如果可变阻抗元件是晶体管,则其基座接收抑制信号,并且其集电极和发射器连接到放大器的信号和接地输入端子。抑制信号的极性诸如饱和晶体管,从而在其收集器和发射器之间提供低阻抗路径。

比较器还可以产生用于偏置可变阻抗元件的电路逐次击败信号,以呈现在放大器输入上的高阻抗分流(有效地开路),除非抑制信号替换电路逐次的信号。如果可变阻抗元件是晶体管,则电路失去信号基本上基本上超出其截止点偏置晶体管的基极,从而确保晶体管的集电极和发射极之间的高阻抗。

在设计的优选实施例中,电阻电容 - 二极管网络连接在比较器输出和可变阻抗元件之间,以便在放大器输出信号幅度(电压电平)下降到预定的放大器输出信号幅度(电压电平)之后短暂地维持第二或两个的抑制信号最大水平。

在响亮的声音被抑制后产生的安静间隔是响亮的声音抑制电路操作的可听指示。该特征还防止可变阻抗装置放大瞬态抑制信号,从而检测抑制。

从以下描述中,设计的其他特征和优点将变得显而易见。


图2:是沿图2中的2-2线截取的局部纵向部分。 1用于声音检测设备



声音检测装置的描述

图。图1和图2示出了本设计的声音检测装置的方式方便地布置用于检测可以不可知的远处或微弱声音。麦克风装置20,这里,驻极体冷凝器麦克风但可能是其他类型的麦克风或换能器,其轴21沿着垂直于魔杖22的纵向轴线的最大灵敏度安装在该轴线21中。 2安装。

示出了输出插座J-1,用于接收通过柔性线25连接到耳机26的传统输入插头24.在该实施例中,组合的开关开关和电位计容量计量控制器27安装到棒22。耳机26包括具有声学绝缘焊盘30和31的耳罩28和29,其将诸如32的耳机26中的扬声器与周围环境隔离,特别是从麦克风装置20的附近,当设备佩戴在耳朵上时用户33。

在该实施例中,耳机26包括诸如34的各个体积控制,以允许用户为每个耳朵提供不同的体积。尽管示出了单声道系统,但是通过提供第二麦克风,放大器等,可以容易地适应立体声侦听。

所示实施例非常易于使用。锥体22被指向,所以轴21拦截诸如鸟35的远处声音源(正如指向手电筒)。然后,所选择的声音通常通过电路23放大并通过扬声器(例如32)通过诸如32进入用户的声音's ears.

用户将被用户感知来自源35的放大的声音。在所示实施例中,麦克风装置20安装在杯子36内以集中声波,并且提供开放式风屏37。

贡献装置的经济的一个有用特征是魔杖22及其内容物可以与任何传统的耳机26一起使用。此外,除了扬声器之外的输出装置,例如声级仪表,可以替换耳机26而没有从最广泛的设计定义,作为下面公开的响亮的声音抑制电路可以保护诸如仪表运动以及用户的电子设备'耳朵。然而,本文的描述主要是指保护用户的电路's ears.


图1:是由操作者使用的本发明的示意性透视图,以扩大声音检测装置的远处声音




图3是图3的声音检测和响亮的声音抑制部分的示意图。 1用于声音检测设备

View larger image 这里.


现在参考图1所示的示意图。如图3所示,电路23被构造并如下操作。用于操作电路的动力由电池B-1提供,如图28所示。 1.通过开关SW-1和SW-2从电路的其余部分隔离电池B-1的正极端子。

SW-1在电位器控制器27中融入,允许用户关闭或打开设备。 SW-2是J-1的组成部分,如果从J-1移除输入插头24,则自动打开。

麦克风20在其B处获得其偏置电压+ 来自耦合滤波器的终端,包括R-1和接地电容器C-1和C-2,以防止循环。麦克风20还具有接地端子(GND)和信号端子。

在设备的正常操作期间,从麦克风20的麦克风20的终端取出的交流信号被放大。首先将信号通过耦合电容器C-3传递到前置放大器晶体管Q-1的基极。收集器电阻R-2和集电器到基站电阻R-3将收集器偏置和基部偏置落入其规定值以进行操作。

在该实施例中,前置放大器级具有约250的电压增益。忽略现在的Q-2和D-3,这是响亮的声音抑制电路的一部分,前置放大器输出信号通过R-4和C-4耦合到R-5的电阻元件 - 控制器27的电位计。调节R-5的滑动接触以将前置放大器的增益降低到所需水平。

当加入C-8时,可选地提供C-5以防止系统通过系统产生超声波振荡的产生。

部署IC-1并按如下方式起作用:将信号传递到放大器IC-1的输入端子(2和3),其中前终端接地。直流偏置电压通过R-6和C-6提供的去耦和稳定滤波器提供给放大器IC-1。 C-7滤波器和IC-1内输入放大器部分的电压电源。

C-8对于高增益放大器是可选的,并且将这里使用的特定IC-1的增益增加到20到基本上更高的值,可能高达200. R-7包括在内,以减少放大器中的高频HISS输出,当包括C-8时。 R-8和C-9进一步稳定在高频下的信号,如果扬声器装置32的电路变为打开或者如果从J-1移除输入插头24时,如果SW-2无法打开,则提供额外的加载以保护IC-1。 。

R-9和C-10有助于R-8和C-9的功能,C-10还将从IC-1输出5的DC分量从下面描述的响亮声音抑制电路的输入隔离。耦合电容器C-11将放大信号转移到端子J-1的输出,C-12通过电池供电的不需要的AC信号。

在该设计的优选实施例中,IC-1的增益基本上用于所有音频频率和广泛的信号输入幅度,从而提供具有最小变化的输入信号的放大。然而,将理解,设计在声音检测设备中也将具有不符合这些限制的效用。

剩余的电路元件形成与先前描述的放大器可操作地相关联的响亮声音抑制电路,用于临时分流以接地,只要在IC-1的端子5上呈现的输出信号超过预定幅度时,就会跨越R-5的输入信号。

响亮的声音抑制电路的主要组件是比较器IC-2和可变阻抗元件Q-2,其(间接地)分流在IC-1的输入端子2和3上。

IC-2在终端2和3处具有第一和第二输入,用于接收要进行比较的信号。输入2是反相输入,输入3是非反相输入。如下,将放大信号的负阶段从IC-1的输出供给到IC-2的反相端子2。 C-10滤除从IC-1的端子5中取出的任何DC分量,而R-9和D-1是来自IC-1的输出信号的正和负相的相应信号路径。

通过D-1的整流的负相输出信号通过电阻器R-10传递到端子2。包括电容器C-13以提供额外的稳定性并降低高频噪声。端子2通过连接到电池供应的正侧的电阻器R-11正偏置。

端子2处的偏压由R-9,R-10,R-11的电阻和D-1的正向电压降决定。 IC-2的非反相输入3的偏置由包括电阻器R-12和R-13的分压器提供。 IC-2在该实施例中具有约+0.5伏的切换点。

在IC-1的端子5处的低信号幅度条件下,IC-2的反相输入具有比非更换输入更高的偏置电压,因此IC-2通常保持在其低状态。只要IC-1的端子5的信号的幅度足够大,可以将IC-2的端子2的正偏置降低到小于IC-2端子3的偏置的水平,对应于声音的放大过度响度,IC-2的输出从其低状态转移到其高位状态非常迅速。

该IC-2的高状态输出,有时在本文中称为抑制信号,通过IC-2的端子6,通过D-2,R-14和D-3,到可变阻抗装置的基极(晶体管)Q-2。

抑制信号足够大以使Q-2饱和,从而导致其集电极和发射器之间的低阻抗路径,其在效果桥接IC-1的输入端子2和3。 (在该实施例中,Q-2间接分流在IC-1上,因为滤波电容器C-4和电位计R-5插入。)R-2和R4提供将Q-2驱动成饱和所需的收集偏差(必需的饱和,并导致晶体管Q-的低阻抗。因此,当抑制信号被提供给晶体管Q-2时,IC-1的输入信号有效地熄灭。

应当理解,抑制信号在IC-2的终端6处产生抑制信号,因此在速度的Q-2的基极处呈现,即IC-1的输出超过触发IC-2的预定幅度。此外,如果IC-2产生短持续时间的实际方波脉冲作为抑制信号,则将在Q-2处放大该脉冲,在Q-2处被放大,在IC-1的输出处形成瞬态信号,其将再次触发抑制信号。

为了消除这种自我检测问题,电阻电容二极管网络可操作地连接在IC-2的输出和Q-2的基极之间。当如前所述触发IC-2时,抑制信号的一部分电荷C-14。当压缩信号停止时,C-14在压缩信号的电位下临时保持Q-2基极的电位。

C-14充分地通过R-14和R-15排出,使得没有产生具有大量频率的瞬态AC信号。通过IC-2的端子6和4的C-14的电位低电阻放电路径被D-2阻挡。在这里所示的电路中C-14,R-14和R-15的尺寸大小如此,在抑制信号停止后,Q-2将保持饱和(并且没有信号不会被放大)大约两秒钟。

这次延迟向用户提供了一个可听指示,即设备被指向过度强度的声音源,鼓励设备重定向。

最后,除了在IC-2的输出时提供抑制信号之外,IC-2在该实施例中提供了一个电路倒置信号,以偏置Q-2以切断。除了馈送到抑制信号时,这确保了Q-2的阻抗保持高。

电路23的一个示例具有下表I中列出的组件值:



Q-1和Q-2是NPN晶体管,例如类型PN 2222或2N3904。 IC-1是LM386N放大器,IC-2是A IC-2是741N型运算放大器,各自可从国家半导体半导体公司提供D-1,D-2和D-3各自为1N914二极管。


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