使用數(shù)字信號(hào)控制器的簡(jiǎn)化、高性能的助聽器設(shè)計(jì)

數(shù)字音頻技術(shù)使助聽器制造商能夠提高助聽器性能，降低其尺寸與成本，從而為最終用戶提供更方便和舒適的產(chǎn)品。飛思卡爾提供的設(shè)計(jì)說明對(duì)現(xiàn)代助聽器進(jìn)行剖析，介紹其 DSP56F80x 數(shù)字信號(hào)控制器如何與主要的功能元件相結(jié)合，以小型輕便的外形提供更高的聽力效果和更長(zhǎng)的電池壽命。

圖 1 顯示數(shù)字助聽器的常規(guī)功能，其中包括電源管理、麥克風(fēng)和輸入電路、數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)、音頻輸出組件以及用戶界面功能。

麥克風(fēng)可連接到前置放大器(如圖 2 所示)，與阻抗結(jié)合，并正?；纛l電平。前置放大器輸出連接到放大器輸入，以調(diào)節(jié) ADC 接收到的電壓水平。

ADC 將連續(xù)的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字樣本，以便由 DSP 處理和過濾。

飛思卡爾 MC56F8006 等數(shù)字信號(hào)控制器 (DSC) 可以提供放大器和 ADC 功能，并且還集成計(jì)時(shí)器/PWM 電路，以便向揚(yáng)聲器放大器生成脈寬調(diào)制輸出，如圖 3 所示。用一個(gè) DSC來(lái)取代這些分散的設(shè)備，有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，包括節(jié)省板卡的占用空間，使設(shè)計(jì)人員能夠生產(chǎn)小型助聽器，以及提高可靠性和降低制造成本等。

ADC 的音頻信號(hào)采樣存儲(chǔ)在內(nèi)存中。采集的信號(hào)應(yīng)用了過濾算法。低功率、數(shù)字和自適應(yīng)過濾是電池供電的助聽器的主要設(shè)計(jì)要素。因此，過濾算法可能是產(chǎn)品開發(fā)人員知識(shí)產(chǎn)權(quán) (IP) 的關(guān)鍵部分，使產(chǎn)品能夠最大程度地減少不必要的環(huán)境噪音，以便只將所需的信號(hào)放大并發(fā)送到揚(yáng)聲器。

MC56F8006的核心是器件的處理能力，由飛思卡爾 56800E內(nèi)核提供。憑借其微控制器編程模型和優(yōu)化的指令集，此內(nèi)核能夠執(zhí)行緊湊型 DSP 和控制代碼，因此，可將 DSP 的處理能力與 MCU 的功能相結(jié)合。它是執(zhí)行密集數(shù)學(xué)運(yùn)算但對(duì)功耗敏感的應(yīng)用(例如，當(dāng)前的助聽器所需的復(fù)雜音頻過濾)的理想選擇’。MC56F8006 集成的外圍設(shè)備與內(nèi)核協(xié)作工作，使工程師能夠消除許多外部組件，以最大程度地減少尺寸和重量，并確保使用時(shí)的高可靠性和耐用性。

MC56F8006 的 PWM 輸出可以通過揚(yáng)聲器放大器前面的前置放大器傳遞。揚(yáng)聲器放大器通常是 D 類放大器。這種拓?fù)湟蚱涑叽缧　⒛苄Ц吆蜕岬偷葍?yōu)點(diǎn)而倍受青睞。MC56F8006 的 PWM 輸出有助于高效率運(yùn)行 D 類揚(yáng)聲器放大器，可以較小外形尺寸支持更多的音頻信道和更高功率。飛思卡爾 DSP56F80x 設(shè)備將外圍設(shè)備與軟件相結(jié)合，使 D 類放大器能夠以最高性能工作。

如圖 4 所示，MC13892 包含功率控制邏輯、處理器接口、事件檢測(cè)功能、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及帶幣形備用電池的關(guān)鍵振蕩器電路，另外還在配套處理器 IC 器件上支持外部安全的 RTC。它采用 SPI 和 I2C 接口以及觸摸屏接口電路，全部都包含在高度集成的混合信號(hào) IC 中。MC13892與飛思卡爾 i.MX 處理器或任何其他需要高度集成的雙向功率管理、I/O 和通信設(shè)備的系統(tǒng)相連接。