Слуховой аппарат

[striz]

Уважаемые форумчане, предлагаю вам эту разработку с надеждой, что она кому- нибудь пригодится.
Буду рад в двойне если кто предложит более удачный вариант. С уважением, Игорь Кухлеев.

Причиной данной разработки послужило то, что по воле судьбы мне пришлось обратиться к сурдологам по вопросу снижения слуха в области высоких частот.
Те сообщили, что они смогут поправить мой слух. Однако после курса уколов заявили, что паталогии слуха неизлечимы и отправили на протезирование, предупредив что самый хилый слуховой аппарат для меня будет стоить минимум 40000р. на каждое ухо. Посмотрел в интернете рекомендованный кабинет, но кроме заверений, что я являюсь крутой и современной личностью ничего не обнаружил. Ни цен на услуги, ни технических характеристик аппаратов, ни их ассортимента.
От такого лечения осталось ощущение халтуры
40 лет тому назад я делал чувствительный микрофонный усилитель на германиевых транзисторах. Он работал прекрасно, звук казался прозрачным, хорошо прослушивались далекие голоса, что касается шумов, то я не помню чтобы они мне мешали. И вообразил, что на современных деталях создам нечто очень качественное. Как же я ошибся и был ошарашен.... На поиски этой схемотехники пришлось потратить около года времени, правда вместе со всеми другими житейскими делами.
Большое спасибо [https://forum.vegalab.ru/showthread....122447]Allckkk[/CODE] за практическую помощь в поиске схемотехники преда
Большое спасибо [https://forum.vegalab.ru/showthread....132195]Semimat[/CODE] за обстоятельный рассказ как работает микрофон
Первоисточником была эта разработка http://radioskot.ru/publ/unch/karman...arat/6-1-0-627
При всей ее привлекательности оказалось, что УМ 34119 излишне прожорлива для слухового и дает вполне заметные на слух искажения (видно по даташиту).
Пришлось сразу заменить ее на более экономичную и качественную ТРА301. Обвязка 34119 по ее даташиту мне понравилась, поэтому ТРА301 я включил по этой же схеме, потребовалось только изменить обвязку входов.
На слух сразу почувствовал улучшение качества звука.
Для УМ выбрана мостовая схема потому, что по завершению разработки планируется повесить аппарат на каждое ухо, то есть использоваться будет в монофоническом режиме (стерео наушники подключать к мостовому усилителю проблематично)
УМ оказался самым простым узлом, не требующим больших затрат времени. Нужно только создать комфортную для Вас АЧХ подбором компонентов обратных связей, не забыв при этом временно отключать все другие фильтры устройства. Я номиналы по податашиту не изменил никак (хотя пробовал перенастраивать фильтры УМ многократно).
А пред первоисточника на мой взгляд оказался не очень качественным .
Должен сказать,что в настоящей разработке пред с микрофоном оказался самым сложным и трудоемким узлом, несмотря на малое количество деталей.
Я не смог получить от преда первоисточника неискаженный сигнал. К тому же с моими деталями пред первоисточника имел явно избыточное усиление.
Попробовал пред отсюда http://dedclub.blogspot.ru/2014/10/ssm2167.html Гораздо лучше.
Новая схема неплохо работала в домашних условиях, но когда я потаскал ее по производственным цехам, ревущим автострадам, то она показала непригоднсть для слухового аппарата.
Рев пролетавших мимо машин превращался в какой-то скрежет непонятного происхождения. Закрой глаза- и не поймешь что это был автомобиль.
Громкая , да и не громкая речь прослушивалась с хриподцой. В очень тихой комнате явственно прослушивались небольшие шумы тракта. Причина была не понятна, пока не попробовал применить разработки участников форумов на тему снижения искажений микрофона.
Сначала попробовал заменить свои безымянные дешевки (микрофоны) на более качественные. Проездом в Москве нашел "сосну", но в ЧИП и ДИПе не смогли назвать дату изготовления микрофона. Брать кота в мешке за 2000р. не стал.
Воспользовался наводкой[https://forum.vegalab.ru/showthread....1#post2132195] Semimat[/CODE] а на хороший микрофон. его цена не запредельна- около 800 р.
Вложение 255961
однако стоимость пересылки в 3-5 раз дороже микрофона - до5000р.
Вложение 255965

Что называется приехали...Ну нету этого у нас в универмаге
Пришлось попытаться выжать из моего хлама (микрофонов) максимум.
Наслышан, что схема [https://forum.vegalab.ru/showthread....t72335]феникса[/CODE] имеет низкие искажения и даже способна снизить шумы микрофона.Попытался перевести схему Феникса на низковольтное и экономичное питание вот по такой схеме.
Вложение 256866

Светодиод из экономии батареек пришлось заменить на резистор. Применение стабилитронов- недопустимая роскошь для слухового. Надеюсь, что Феникс не будет возмущен, если я измененный мною кусочек от его разработки для краткости буду называть Фениксом.
Для сравнения (иначе бродя по городу трудно оценить качество девайса) собрал второй аналогичный пред, но по схеме с резистором в истоке микрофона.
Велико было желание сравнить схему Феникса и схему [https://forum.vegalab.ru/showthread....78149]Линквица[/CODE] в эдаком низковольтном варианте, но я не смог придумать что делать с высоким выходным сопротивлением Линквица. Ведь дополнительно навешивать [https://forum.vegalab.ru/showthread....21]повторители[/CODE] в пред нежелательно для слухового. Шумыссс...
Вместо Линквица собрал микрофон с резистором в истоке и нагрузкой в стоке.
Вложение 256867

Потом набрел на [https://forum.vegalab.ru/showthread....ost1850472]эту[/CODE] схему. Похожа, еще раз спастбо Allckkk
Ну, сразу был восторг от обоих предов. Искажения уменьшились кардинально. ИМХО в стандартном включении микрофона звук изменялся до неузнаваемости именно "благодаря" искажениям микрофона.
Однако, после выравнивыния усилений обоих предов с микрофонами (путем подбора резистора в истоке) оказалось, что шумы у схемы Феникса заметно выше. Возможно потому, что у Феникса два транзистора в усилении, а во второй схеме -только один.

Сразу оговорюсь, что усилительные свойства второй схемы в разы лучше чем у этого варианта схемы Феникса (при прослушивании каждого преда со своим отдельным микрофоном) по НЕИЗВЕСТНОЙ причине. Мои попытки выяснить причину такой разницы путем замены микрофонов между собой, ни к чему не привели т.к. оба преда после замены микрофонов оказались вдрызг расстроены по постоянному току.
Вот выявился еще оччень крупный недостаток обоих предов: они НЕРЕМОНТОПРИГОДНЫ. Замена, например микрофона при очень плотном монтаже слухового будет неприятным занятием с полной перенастройкой.
В этом конкретном случае усилительные качества и приведенные шумы схемы с резистором в истоке получились гораздо лучше, чем в измененной мною схеме Феникса.
Тем не менее очередной раз первая же прогулка по городу развеяла надежды...
У обоих предов оказалась слишком высокая чувствительность к инфранизким частотам. Вплоть до того что происходила низкочастотная модуляция полезного звука и невозможно было слушать разговор при таких помехах. Наблюдалось при поездках в автобусах"ПАЗ" и в помещениях с работающми венткамерами, при хлопании дверью дома.
Кроме того, термостабильность у обои схем- никакая. Хуже- термостабильность второй схемы. Она захрипела даже при прогреве до 40градусов, а при -8 усиление полностью упало у обоих предов.
Улучшить термостабильность этих предов я даже не пытался из-за их вредоносной чувствительности к НЧ помехам, все равно схему надо переделывать.
Необходимо разделить микрофон и пред конденсатором для подавления инфранизких частот и заодно для обеспечения термостабильности . В точности мне не известно, какая же схемотехника оказалась бы лучшей для слухового, слишком хлопотно было многократно все перепроверять и каждый раз все перенастраивать для проверок.
По факту вот победивший у меня вариант преда:
Вложение 256868

Что касается АРУ.
Поскольку пришлось уменьшить усиление преда по сравнению с первоисточником, сигнала для АРУ не хватило и потребовалось в АРУ добавить 1 каскад. Для того, чтобы в АРУ действовали только слышимые звуки вставил внутри АРУ фильтр НЧ и ВЧ. Это полезно также для общей крутизны фильтров тракта. Разделил пред и АРУ по постоянному току, заменив полуоткрытый диод VD3 в первоисточнике на конденсатор, что дало возможность тасовать узлы как угодно.
Получается, от прежней АРУ остался в основном только принцип действия, весьма удачный.

Вот схема слухового аппарата на сегодня
Вложение 256869

Для согласования выхода АРУ с предом пришлось заменить транзистор в преде на NPN.
В этом почти окончательном варианте сравнил включение микрофона по схеме Линквица и по схеме с нагрузкой в стоке микрофона. Вопреки ожиданиям (высокое выходное сопротивление) схема Линквица имела большее усиление (закорачивание резистора в стоке микрофона никак не влияло на усиление). Осталось выбрать с помощью нарисованных в схеме переключателей наиболее чисто работающий в экстремальных условиях вариант (переключатель микрофона внизу = схема Линквица) и упростить схему для наушного варианта, если предпочитаете его.
О деталях и настройке.
Номинал резистора в истоке микрофона зависит от экземпляра микрофона. Увеличение сопротивления влечет уменьшение чувствительности. Если выберите схему Линквица, то резистор в стоке микрофона R2 может не понадобиться (прежде убедиться влияет ли он на шумы или искажения).
Настройка узлов по постоянному току сводится к установке напряжения половины питания на выходах. Еще лучше дать сигнал на вход и, наблюдая по осцилографу добиться одинакового ограничения сигнала сверху и снизу на выходах.
АРУ работает сразу, может иметь очень высокую чувствительность, которая регулируется общим усилением АРУ, в частности подбором резистора R21. Он сажает импульсы на базе транзистора Т3 и тем самым увеличивает уровень срабатывания АРУ. На мой вкус лучше загрублять АРУ. Пусть лучше немного бьет по ушам, но в целом аппарат не будет отключаться при оглушительном звуке. Транзисторы в АРУ- попались с маркировкой AJ- это примерно как КТ3102В
Диодный ограничитель пиковых помех зависит от того как настроена АРУ. При сигнале на регуляторе громкости менее 200мв подойдут диоды шоттки.
Настройку фильтров предпочитаю делать поотдельности, чтобы потом полосы всех фильтров совпадали в унисон. Срез НЧ делал около 400 гц по принципу неподавления разговорных частот снизу (приятное прослушивание разговора), и при этом чтобы не ощущалось бубнения. Полосу сверху ограничивал 6000гц. Это потому что акценированное звучание звонких звуков повышает разборчивость речи. Многие предпочитают полосу 3500гц, дело вкуса.
Ну вот, когда мы добились вполне приличного качества звучания встает вопрос: куда это девать?
Для опробования наушного варианта ношения побежал в магазин и купил 6-миллиметровые микрофоны какие были, потому что маленькие. Причем на ушах их ОБЯЗАТЕЛЬНО надо ставить по два для подавления акустического возбуждения(паяем параллельно и разворачиваем в противоположные направления). Так эти дешевки зашумели как примусы. Выкинул.
Другие аргументы.
Наблюдая за прохожими я оччень редко вижу людей со слуховыми аппаратами- это при том что врачи рекомендуют всегда носить аппараты, если даже нет необходимости .А с дибильниками в ушах многие ходят и в любом возрасте. Видимо так оценивает народ внешний вид наушного аппарата по сравнению с наушниками с проводами, которые придется носить при карманном варианте аппарата.
По питанию: не смог отыскать в природе литиевых аккумуляторов типоразмера 675. При карманном варианте можно пользоваться бесплатным питанием (уккум от сотового), которого хватит до месяца без зарядки.
По очень миниатюрным переключателям, регуляторе громкости- не достать, разве что случайно. А потенциометр от гарнитур весьма удобно крутить благодаря большому диаметру, и в продаже навалом.
Итак, по причине "шикарного" ассортимента запчастей в магазинах напрашивается более доступный вариант ношения аппарата под одеждой, например в воротнике сорочки, в бейсболке, на шее и т.д. При это сами микрофоны непременно крепить снаружи (под кончиками воротника, на лацконе и т.д.) иначе шуршание не даст вам покоя.

[semimat]

Striz, это очень приятная весть! Конечно, в реальности получить смоделированные результаты не удастся. У меня в модели ведь не были учтены потери в трансформаторе и паразитных емкостях, а также неполная связь между первичной и вторичной обмотками. Я бы посоветовал, раз у тебя вторичная обмотка содержит 450 витков, домотать первичную до 18 витков и обратной связи до 11...12 и остановиться на схеме удвоения. Мне кажется, использование двух полупериодов так и напрашивается, раз получается ровненькая синусоида.

[striz]

Я бы посоветовал, раз у тебя вторичная обмотка содержит 450 витков, домотать первичную до 18 витков и обратной связи до 11...12 и остановиться на схеме удвоения. Мне кажется, использование двух полупериодов так и напрашивается, раз получается ровненькая синусоида.

Semimat,Пожалуй ты прав. Надо привести в порядок что получилось и лучше пока время потратить на опробование микрофона.

[striz]

Мне кажется, использование двух полупериодов так и напрашивается, раз получается ровненькая синусоида.

Semimat, с преобразователем напряжения у тебя и впрямь хорошо получилось. Хорошо работает как однополупериодный, так и двухполупериодный пост 320. Первый хорош тем что более экономичный для устройств не потребляющих ток по высоковольтной цепи питания, второй- тем что без проблем выдает удвоенное напряжение, но почти в два раза более прожорлив.
Оба преобразователя на выходе имеют значительные пульсации, которые у меня убрались применение дополнительного фильтра из дросселя и конденсатора. Оба имеют довольно мощные для микрофона наводки (не экранировались).
Одно меня не устроило: я, как и Indus не получил существенного увеличения чувствительности микрофона при подаче высоковольтного потенциала от этого преобразователя на корпус микрофона. Опробованы два микрофона из моей коллекции.
Но генератор хороший, разбирать не буду. Пусть пока пылится на всякий случай.

[semimat]

Striz, конечно, сам преобразователь будет иметь очень высокий уровень пульсаций высокой частоты и будет очень чувствителен к наводкам в низкочастотном звуковом диапазоне. Причем, последние будут хорошо слышны, поскольку фактически сразу попадают на затвор полевика наравне с полезным сигналом. Поэтому к преобразователю обязательно необходим дополнительный фильтр. Увы, фильтр из дросселя и конденсатора здесь не подойдет, поскольку потребуется дроссель размерами больше самого преобразователя. Подойдет только обычный R-C фильтр, где R должно быть 1...3 МОм, а С - 1 мкф (тоже большой по габаритам, поскольку на большое напряжение). Этот фильтр изображен на последнем рисунке из поста #315 . Конденсатор и резистор фильтра при этом должны быть запаяны непосредственно около капсюля, как это показано на фото в # 615938 (только там стоит электролит, а нам надо взять конденсатор с малой утечкой). А подводиться высокое напряжение должно экранированным проводом. Это поможет снизить наводки.
Но надо признать, что и не следовало ожидать значительного увеличения чувствительности. Я уже писал, что оно в лучшем случае будет около 4 раз для очень плохих капсюлей и менее двух раз для хороших.

[striz]

Уважаемые коллеги, дошли руки уделить внимание вопросу устойчивой работы слухового аппарата.
В ходе обсуждения схема моего слухового изменилась до неузнаваемости по сравнению с постом 1, за что большое спасибо всем. Мне представляется что изменения качества звучания произошли в лучшую сторону. К сожалению на сегодня не все ценные предложения и задумки получилось отработать и использовать сполна. Так, остается пока незавершенным поиск надежной схемы двухполупериодного выпрямителя АРУ, не получилось резко увеличить чувствительность микрофона, не опробован кнопочный регулятор громкости. Вот схема, работающая у меня сегодня:


На рис 1 представлена полная схема, которую которую я сейчас использую. Кратко о свойствах этой схемы было написано с посте 284 .
В этой схеме нарисованы те номиналы деталей, которые конкретно сегодня используются в аппарате. В ходе обсуждения были предложены автором схемы с другими номиналами как более совершенный вариант. Я их не привожу здесь только потому что эти схемы у меня пока не были опробованы.
Практика пользования показала, что на качество звучания влияет прежде всего работа цепей развязки узлов аппарата по питанию. При недостаточной развязке наблюдались посторонние звуки, напоминающие зуд или хрип даже при тихой обстановке, но при положении регулятора громкости,соответствующем максимальной громкости. Это сопровождалось появлением на осцилограмме остроконечных коротких импульсов. При усилении звука такие импульсы увеличивались по амплитуде с усилением характерного скрежета. При хорошо подобранных номиналах элементов развязки С2, С3, R2, R20 никакого возбуждения не происходит, что способствует достижению максимально возможной чувствительности. Конкретно нарисованные номиналы получены чисто эмпирически, никаких расчетов этих номиналов не производилось. Повторюсь, методика настройки применена такова: после установки режима узлов по постоянному току (одинаковое ограничение сигнала снизу и сверху при перегрузке) выводим R14 в положение максимальной громкости и подбираем номиналы элементов развязки до устранения посторонних звуков. Желательно иметь в виду что в аппарате применено низкое напряжение питания, поэтому не стоит увлекаться излишним увеличением номиналов резисторов развязки, а пытаться по возможности производить настройку за счет увеличения емкостей конденсаторов развязки.
В аппарате применен предусилитель с явно завышенным усилением, что неизбежно будет вызывать акустическое возбуждение (микрофон- воздух- телефон) при чрезмерных уровнях громкости. Для подавления возбуждения и реального увеличения чувствительности в схему включен режекционный фильтр C10, C11, R12, R13. Регулируя номинал R13 можно существенно снизить порог акустического возбуждения и тем самым дополнительно повысить реальную чувствительность аппарата.
Следует отметить что для повседневного пользования у меня никогда не возникает необходимость повышать уровень громкости до появления акустического возбуждения. Это может понадобиться, например для прослушивания очень тихих звуков, к примеру телевизора чтобы никому не мешать. Однако следует иметь в виду, что режекционный фильтр "вырезает" часть АЧХ, так что эта опция на любителя. Ранее я упоминал, что мною был опробован способ борьбы с акустическим возбуждением путем параллельного подключения микрофонов, и был положительный но не испытанный результат. Однако в данной конструкции этот способ у меня не сработал. Причину выяснять пока не получается и поэтому здесь этот способ не привожу.
Выше написано, что пред имеет завышенную чувствительность, но это ни в коем случае не означает что чувствительность можно снизить. Большое усиление необходимо для нормальной работы АРУ. Кстати, в нарисованной схеме чувствительность АРУ на мой вкус достаточна, но без запаса т.к. по сравнению со схемой пост 1 здесь удален один каскад усилителя АРУ.
Для устойчивой работы аппарата необходимо правильно настроить АРУ. На данной картинке АРУ настроена на более универсальный вариант, то есть здесь выбрано достаточно большое аремя восстановления. Это обеспечивает как нормальное прослушивание в шумной обстановке, так и в тиши квартиры. Однако специалисты утверждают, что для повышения разборчивости невнятной речи полезно быстродействующее АРУ, способное обрабатывать речь "по слогам". В данной схеме имеется возможность ввести переключатель для увеличения быстродействия АРУ. Но для "послогового" режима скорее всего потребуется резкое увеличение чувствительности АРУ для реагирования на тихо сказанные слова и слоги. Поэтому такой режим влечет усложнение аппарата и острой необходимости в этом пока не вижу, хотя конечно, иметь такой режим было бы полезно.
Сейчас АРУ работает так: при резком увеличении громкости происходит почти мгновенное снижение чувствительности вплоть до полного отключения аппарата, по ушам не "бьет". Затем в течение около одной секунды чувствительность восстанавливается. Если доносится постоянный сильный шум, то эти звуки постоянно в динамическом режиме поддерживают состояние низкой равновесной чувствительности аппарата.
Что касается усилителя мощности, его чувствительность можно устанавливать, например резисторами R15, R16. АЧХ в области нижних частот определяется конденсаторами С12, С13, высоких частот- С14, С15.
По микрофонам: все время был вынужден пользоваться 9мм микрофонами т.к. купленные в магазине общедоступные 6мм микрофоны не блистали качеством. Однако, к моему удивлению, некоторые 6 мм микрофоны от сотовых гарнитур оказались по качеству не хуже китайских 9мм микрофонов (правда и не лучше). В связи с этим приходилось переключать микрофон со схемы Линквица на стандартное включение с ОИ.
На рис 2 представлена упрощенная схема аппарата, которая работает практически не хуже (почти) чем полная схема. В ней устранены схема удвоения амплитуды АРУ, диодный ограничитель пиковых помех и режектор. Диодный ограничитель работает прекрасно, но его хорошо дублирует не менее хорошая работа АРУ. О режекторе уже написал. Если у кого возникли непреодолимые трудности с размещением деталей на плате, то упрощенная схема может выручить.

[striz]

Если это все заработает в железе, надо думать о малопотребляющем усилителе мощности класса D, чтобы уложиться в 0.7...1 мА полного потребления слухового аппарата.

Semimat, я как-то делал промеры потребления тока слуховым аппаратом на тему скока на што уходит. Так вот, на микрофон уходило 400 мка, на ток покоя ум-700мка, на пред и ару- 200мка. Получается около 1,3 ма. При этом на вполне подходящей, далеко не самой тихой громкости в телефонах весь потребляемый ток составил около 1,8-2,2 ма, естественно ток сильно изменялся от сюжета. То есть "на наушники" уходило совсем не много- меньше миллиампера. Как мне представляется такой расклад говорит о том, что вполне актуально применить УМ класса D, поработать над снижением потребления микрофона и немножко обжать пред поскольку эти устройства потребляют львиную долю тока питания по сравнению с энергией, затраченной не наушники. Попытался найти в нете микросхемы для подходящего УМ D-класса, но пока ничего не попалось. Предлагаются в основном мощные усилители.

---------- Сообщение добавлено 14.31 ---------- Предыдущее сообщение было 14.02 ----------

Ещё вспомнил, что на работе есть пульты с микросхемой-усилителем D-класса. Посмотрел параметры этой микросхемы SSM2304 - 7мА при 2,5В

Indus, а микросхемы усилителей мощности с такими параметрами вам не попадались на глаза?
ток покоя- десятки микроампер, напряжение питания- 2вольта- 4 вольта, мощность- чтобы хватило для наушников из магазина (8-30ом). Я имею в виду даташит или прайс, например. Мне что-то не попадается, но о таком слышал.

[indus]

Я ещё тогда тоже порылся, но ничего лучше LM4673, LM4675 (оба моно) с их током покоя в 2,5мА не нашёл.

[striz]

Я ещё тогда тоже порылся, но ничего лучше LM4673, LM4675 (оба моно) с их током покоя в 2,5мА не нашёл.

Indus, ясно. Спасибо за ответ.

[Openreel]

микросхемы усилителей мощности с такими параметрами вам не попадались

Есть их нынче
http://www.ti.com/lsds/ti/audio-ic/h...r-product.page

например
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tpa6100a2.pdf
и даже корпус паябельный на коленке

[semimat]

Openreel, спасибо за ценнейший материал. Получается, что наши проблемы уже решены. Я даже думаю, что весь слуховой аппарат, начиная от выхода микрофона, может быть построен на паре микросхем из перечня, поскольку среди них есть очень малошумящие. При этом ток потребления в отсутствии громких звуков будет составлять несколько десятков микроампер.

[striz]

Есть их нынче

Openreel, спасибо за интересные даташтиы по первой ссыске. Правда у меня не получилось среди описанных микросхем найти с параметрами очень малого потребления тока в покое например как я писал в посте 326. По- видимому я сам что-то напутал и микросхем усилителей мощности D- класса для телефонов с потреблением покоя в десятки микроампер возможно не существует в природе.
Что касается второй ссылки, микросхема TPA6100A2D хорошая, похожая по качеству на ТРА301, которая у меня работает в аппарате. Но я хотел поинтересоваться насчет существования микросхем с потреблением тока покоя на порядок меньше чем у этих микросхем.

[indus]

Микросхема TPA6100 интересна тем, что она стерео. Один канал можно использовать по назначению, а другой в качестве предусилителя. Всё на одной микросхеме.
Конечно, максимальная амплитуда на наушниках будет в 2 раза меньше, чем у мостового TPA301. Но из-за того, что TPA301 вы включили не по стандартной схеме, у вас на одном выходе в 2 раза меньше чем на другом. Т.е. будет в 1,5 раза меньше, чем у вас сейчас.


На сайте http://fast-help.narod.ru/index.htm в разделе "Схемотехника, теория" нашёл интересную статью про импульсный усилитель с малым током потребления - 35мкА - "Широтно-частотный импульсный модулятор". Автор прямо говорит, что он может использоваться в качестве усилителя слуховых аппаратов. Схема там без номиналов, но дана вся теория.
2.3.3.2 - ШЧИМ.doc

[striz]

Микросхема TPA6100 интересна тем, что она стерео

Indus, TPA6100 состоит из двух операционников, но они связаны между собой гальванически- цепи питания неинвертирующих входов объединены. Не уверен что такая внутренняя связь не помешает включить их последовательно в тракте усиления. Шумы их я не просматривал т.к. это усилитель мощности и наврятли по шумам он подойдет для входного каскада усиления.
Но все эти рассуждения на другую тему, чем я хотел. Я интересовался у вас и у всех коллег усилителем мощности, потребляющим в покое именно микроток. А ТРА6100 и ТРА310 это хорошие микросхемы, они мне нравятся каждая по- своему, ТРА310 у меня сейчас нормально работает. Но это из другой оперы, они потребляют почти 1 миллиампер.
Дело в том что после того как схема слухового аппарата в общих чертах доработана, в продолжение темы мне вернулась старая задача попробовать эту схемотехнику переделать на миниатюрный наушный вариант слухового аппарата как один из способов ношения.
Ведь карманный вариант удобен тем что в стерео исполнении он управляется едиными органами (ручками). Крутанул- и оба канала переключены. Удобно.
Но для ношения зимой такой аппарат придется носить поверх одежды, что не очень эстетично. Иначе будет назойливо доставать шуршание микрофона о верхнюю одежду. Для такого случая для зимы мне приходится думать о двух наушых оппаратах, хотя по ходу дергать себя за два уха одновременно я считаю очень не удобным. Думал о "комбинированном" способе ношения- например не на ушах а на воротничке. Но тут ворох проблем- легко запутаться в проводах, соединяющих по воротнику отдельные каналы с общими органами управления. К тому же легко наловить наводок т.к. везде довольно высокий импеданс.
Извини, я немного отвлекся. Так вот, чтобы сделать второй (зимний) ушной комплект очень желательно еще более низковольтное питание и еще меньшее потребление тока поскольку здесь скорее всего пользоваться аккумулятором от сотового не получится.
Вот в чем моя проблема сегодня. Пробую поискать соответствующую микросхему усилителя мощности.
Большое спасибо за ссылки по ВЧ модулированным усилителям, но думаю самому разработать качественно работающую схему усилителя D- класса мне будет не по-силам. Времени на это не хватит- это точно.

---------- Сообщение добавлено 06.05.2016 в 00.04 ---------- Предыдущее сообщение было 05.05.2016 в 23.15 ----------

Но из-за того, что TPA301 вы включили не по стандартной схеме, у вас на одном выходе в 2 раза меньше чем на другом

Это интересно, спасибо за подсказку. Прошу уточнить, не совсем понял. Вы утверждаете, что в таком включении как применено у меня каналы микросхемы работают по- разному, не симметрично? Если так то конечно поищу другой вариант. Нестандартное включение ТРА301 я использовал потому что в даташите применены фильтры первого порядка, что маловато для формирования АЧХ.

---------- Сообщение добавлено 00.38 ---------- Предыдущее сообщение было 00.04 ----------

На сайте http://fast-help.narod.ru/index.htm в разделе "Схемотехника, теория" нашёл интересную статью про импульсный усилитель с малым током потребления - 35мкА - "Широтно-частотный импульсный модулятор"

Indus, модулятор в статье я увидел, но усилителя в статье не обнаружил. Интересно не только то что возможно повышение КПД под действием модулятора, не менее интересно полное выключение усилителя под действием модулятора(уменьшение тока покоя). Напрашивается мысль: а если использовать вход для выключения обычных микросхем для подачи модулирующих тактовых сигналов? Но это опять городить генератор, заботится о возможных помехах, размерах и т.д. и т.п. Было бы лучше все-таки если бы нашлась готовая микросхема.

[indus]

TPA6100 состоит из двух операционников, но они связаны между собой гальванически- цепи питания неинвертирующих входов объединены. Не уверен что такая внутренняя связь не помешает включить их последовательно в тракте усиления.

Думаю, что не помешает. Просто два мощных операционника. Но оба их можно включить только по инвертирующей схеме. Наверняка у них есть и другие общие цепи - источники тока, например.

Вы утверждаете, что в таком включении как применено у меня каналы микросхемы работают по- разному, не симметрично? Если так то конечно поищу другой вариант.

У вас получилось очень удачно. Ничего не надо переделывать. Судя по всему, вам не нужна максимальная громкость, а значит и так пойдёт. Эта разница ни на что больше не влияет, ни на ток потребления, ни на характеристики фильтра. Зато вы используете высокоомный вход.
Картинки при разных отношениях "верхнего" и "нижнего" резисторов в обратной связи.

модулятор в статье я увидел, но усилителя в статье не обнаружил.

Я так понял, что модулятор и есть усилитель. В статье нет реальной схемы с выходными цепями, это да.
Модулятор в статье работает на 50кГц-ах. Большинство готовых микросхемы D-класса работают на частотах 200...300кГц и больше. Отсюда, полагаю, и их большой ток покоя.

[striz]

У вас получилось очень удачно. Ничего не надо переделывать. Судя по всему, вам не нужна максимальная громкость, а значит и так пойдёт

Indus, спасибо за дополнительную оценку схемы усилителя мощности. Да, его мощность для аппарата более чем достаточна. Она при желании может быть оглушающей. Повторюсь, я бы предпочел менее мощную, но менее потребляющую микросхему. Но сама по себе микросхема хороша.

---------- Сообщение добавлено 20.15 ---------- Предыдущее сообщение было 20.08 ----------

Я так понял, что модулятор и есть усилитель. В статье нет реальной схемы с выходными цепями, это да

Мне тоже так показалось. В моем случае необходимо к усилителю подключать низкоомную нагрузку 8-30ом(телефоны). Причем телефоны могут быть любые доступные, а не только специальные для слуховых аппаратов. Это одна из позиций философии, которую я пытаюсь воплотить в этой конструкции. А именно: возможность использования и легкой замены самых доступных комплектующих. По- видимому здесь необходима некая комбинация усилителя мощности для раскачки телефонов и модулятора для целей экономии электропотреблкния. Сейчас четко не представляю как это можно втиснуть в слуховой.

---------- Сообщение добавлено 20.18 ---------- Предыдущее сообщение было 20.15 ----------

Большинство готовых микросхемы D-класса работают на частотах 200...300кГц и больше. Отсюда, полагаю, и их большой ток покоя.

Вот как? А я предполагал что усилители D-класса как раз более экономичные чем, например, АВ.

[indus]

Вот как? А я предполагал что усилители D-класса как раз более экономичные чем, например, АВ.

Я коряво выразился. Больший, по сравнению с тем модулятором из статьи.

[Openreel]

Я так понял, что модулятор и есть усилитель. В статье нет реальной схемы с выходными цепями, это да.

Там только модулятор, без выходных ключей и их драйверов. А именно у выходных ключей и их драйверов и будет основное потребление в отсутсвии сигнала. Да и драйвер там поребуется не самый простой, поскольку у модулятора нет мертового времени.

А я предполагал что усилители D-класса как раз более экономичные чем, например, АВ.

Экономичные при ненулевой выходной мощности. а при нулевой выходной мощности лидером будет класс B. Были в конце 90ых прикольные фм приемники стерео с питанием от 3в аккумулятора и солнечной батарейкой. Там всего три микробы было от Sanyo или Тошибы, все смдшные, забыл уже подробности.

[striz]

Экономичные при ненулевой выходной мощности. а при нулевой выходной мощности лидером будет класс B

Openreel, получается мне не надо рыпаться над снижением тока покоя УМ? Лучшего все равно не ожидается? Оговорюсь, обязательно качество звука должно быть не хуже чем у обычных УМ.
P.S.Нулевой мощностью вы называете малую мощность, миливатты?

[semimat]

Striz, твоя мысль о желании создания универсального усилителя, работающего на любую нагрузку, подтолкнула меня к сравнению двух вариантов усилителей - стандартного (полумостового) и парафазного (мостового). И я пришел к выводу, что если для необходимой громкости достаточно полумостового усилителя, то нужно ставить его - он в два раза экономичней мостового.
Мостовой вариант требуется только тогда, когда сопротивление нагрузки (динамика) высоко, а напряжение питания низкое. В этом случае нужна схема позволяющая создать вдвое большее напряжение на нагрузке. Для этого и используется мостовая схема.
Но, во-первых, это вдвое увеличивает ток покоя из-за "удвоения" схемы.
В во-вторых, и это важнее, ток потребления под нагрузкой будет также в два раза больше! Причем независимо от того, одинаково ли усиливают сигнал обе половинки моста, или одна из них вообще не выдает сигнал противоположной полярности. Поясняю это рисунками. На первом приведена работа мостовой схемы в каждый из полупериодов входного сигнала. Там показано прохождение тока в каждый из полупериодов. Очевидно, что в обоих случаях ток нагрузки проходит через источник питания.

А вот как происходит протекание тока нагрузки в разные полупериоды при полумостовой схеме.

Видно, что в один из полупериодов ток нагрузки не проходит через источник питания, а замыкается через конденсатор и общий провод. Это и приводит к вдвое меньшему среднему току потребления от источника.

Так что при использовании 30ти- или 50ти-омного динамика есть резон ставить мостовую схему, а при 4х- и 8ми-омных динамиках лучше полумостовая схема.

Теперь еще некоторые мысли. Первая - это то, о чем сказал openreel, - режим В. Можно сделать усилитель с очень малым током покоя и способный отдавать в нагрузку большие токи. Так работают почти все современные операционные усилители. Они отдают в нагрузку токи в десятки раз больше своего тока покоя (например, AD820 при питании 5В имеет ток покоя 650 мкА, а в нагрузку отдает до 30 мА), и при этом искажения могут быть сделаны очень малыми за счет ООС. Так что поиск малопотребляющих обычных усилителей можно продолжить.

Но я больше надеюсь на усилитель класса D. Очень интересный материал привел indus. Я когда-то использовал КМОП микросхемы 561 серии и скажу, что при уменьшении рабочего напряжения они постепенно снижают токопотребление, их крутизна характеристики переключения падает настолько, что на них можно делать даже линейные усилительные схемы. Не знаю, насколько малыми можно сделать искажения, но думаю, что реально они будут вполне удовлетворительными. (Не надо гнаться за искажениями менее 1%. В качестве подтверждения привожу ссылку на тест, который предложил ясен пень, и который дал мне понять, что авторы грамотных научных исследований по чувствительности человеческого слуха к искажениям пишут правду. #3513

Но в данном случае речь идет о работе КМОП логики в ключевом режиме. Схема, на которую дал ссылку indus, скорее всего, может сама по себе работать на старые высококомные телефонные капсюли (1600 Ом - 3000 Ом). Поскольку у них высокая собственная индуктивность, и они фактически сами выступают в роли фильтра тока частоты переключения, их можно подключать непосредственно к парафазным выходам приведенной схемы. Но лучше поставить еще одну микросхему 561ЛН2. Это шесть мощных логических элементов НЕ. Надо соединить их параллельно (все входы и все выходы) - на таком "ушестеренном" инверторе получается очень мощный выходной каскад полумостового усилителя класса D. А если нужна мостовая схема, то соединять надо в две группы по три инвертора. При использовании 561ЛН2, думаю, можно использовать и низкоомные головки, но тогда надо последовательно с ними ставить дроссель для блокирования токов частоты переключения. Мне кажется, что в такой схеме можно опуститься до 100...200 мкА тока покоя. Надо ставить эксперименты...

[striz]

Мостовой вариант требуется только тогда, когда сопротивление нагрузки (динамика) высоко, а напряжение питания низкое

Semimat, мостовая схема мною была выбрана только из соображений экономии места- нет крупного электролита в нагрузке. К тому же примененная ТРА301 для такого рода микросхем вполне экономична, тем более при питании от сотового аккумулятора. Но для наушного исполнения уменьшение тока покоя в два раза весьма привлекательно, вот только куда крупный конденсатор конденсатор размещать пока не ясно.

---------- Сообщение добавлено 01.58 ---------- Предыдущее сообщение было 01.53 ----------

Самому конструировать усилитель класса D как-то рука сейчас не поднимается. Это интересно, но займет вагон времени и самое главное такая идея не совсем вписывается в задачу сборки наушного варианта. Наверняка получится весьма громоздко.

---------- Сообщение добавлено 02.04 ---------- Предыдущее сообщение было 01.58 ----------

Для меня заманчив вариант размещения стерео комплекта в некоем пластиковом каркасе, который можно размещать в воротниках как зимней так и летней одежды. Или даже просто одевать на шею . Но боюсь длинные проводе вокруг шеи, пусть и аккуратно упакованные в каркасе будут ловить много наводок. Пока такое не пробовал. Но такой вариант в принципе мог решить все вопросы и с удобством и с питанием т.к. практически не отличается от карманного варианта.

---------- Сообщение добавлено 02.25 ---------- Предыдущее сообщение было 02.04 ----------

Надо ставить эксперименты...

Безусловно надо, пока не решил с чего начать. Semimat, спасибо на увлекательные новые идеи. Ты всегда даешь толчок хорошему делу.