Auswahl eines Audioverstärkers für intelligente hörbare tragbare Geräte
"Audioverstärker" ist die Hauptkomponente intelligenter hörbarer Geräte (ob kabelgebunden oder drahtlos), die in oder hinter dem Ohr eingesetzt werden.
Für das Design von Hörer-tragenden Geräten wandelt die analoge Schaltung den Ton durch das Mikrofon um, verstärkt und justiert ihn und sendet ihn dann an den Mikrocontroller (MCU), so dass die MCU das Signal weiter anpassen und filtern kann und schließlich den Mikrolautsprecher antreibt, um das Signal an Eardrum zu senden. Die digitale Verarbeitung auf Basis der Micro Processing Unit (MPU) kann die Eliminierung von Hintergrundgeräuschen und akustischem Feedback fördern, den Spracheffekt verbessern und eine automatische Verstärkungsregelung (AGC) bieten.
Abbildung 1: Blockdiagramm, das die grundlegenden Bausteine des Designs des hörtragenden Geräts zeigt.
Audioverstärker verwenden lineare Transistoren, um eine Ausgangsspannung zu bilden, die als skalierbare Version der Eingangsspannung bezeichnet werden kann.
Audiosysteme verwenden in der Regel Verstärker der Klassen A, B und AB. Für Miniatur-Hörgeräte sind Verstärker der Klassen B und AB aufgrund ihres hohen Stromverbrauchs jedoch keine pragmatische Wahl. Solange der Konstrukteur den Betrieb im linearen Bereich des Verstärkers sicherstellen kann, scheint die Wahl eines Klasse-A-Verstärkers, der die Verzerrung für den Vorverstärker reduziert, die ideale Wahl zu sein.
Class-A-Verstärker haben eine geringe Verzerrung und ein geringes Echo. Das Problem ist, dass bei Verwendung einer kleinen Batterie der Energieverbrauch des Klasse-A-Verstärkers höher ist und der Dynamikumfang nicht groß ist. Daher kann die energieeffiziente Version des Class A Verstärker-Class H (Class H) Vorverstärkers eine bessere Wahl sein.
Tatsächlich werden Class-D-Verstärker jedoch allmählich zur besten Wahl für das Hörerdesign. Der bereits 1958 vorgeschlagene Class-D-Verstärker verbraucht deutlich weniger Strom als die oben genannten Verstärker. Daher sind Class-D-Verstärker energieeffizienter und verlängern somit die Batterielebensdauer.
Abbildung 2: Class-D-Verstärker mit digitalen Eingängen machen Systemdesigns fast Plug-and-Play
Noch wichtiger ist, dass der Class-D-Verstärker keinen Digital-Analog-Wandler (DAC) benötigt, sodass er Lautsprecher direkt anfahren kann. Der Klang muss nicht digital verarbeitet werden, so dass der verstärkte Klang klarer, natürlicher und angenehmer für das Ohr ist.
Class-D-Verstärker spielen offensichtlich eine wichtige Rolle bei der Bereitstellung effizienterer Verstärkungsfunktionen für kleine Geräte wie Abhörgeräte. Medizinische Hörgeräte sind ein weiteres Design, bei dem die Energieeffizienz und die rauscharmen Eigenschaften von Class-D-Verstärkern vollständig demonstriert werden können.
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