數(shù)字聽診器,概述,音頻信號(hào)通道,電源管理,電池管理
無論是聲學(xué)聽診器，還是數(shù)字聽診器，主要功能都是作為心臟和肺部的輔助診斷工具，通過傾聽聲音信號(hào)進(jìn)行診斷。聲學(xué)聽診器的使用已經(jīng)有大約200年的歷史，而電子數(shù)字聽診器則是近期開發(fā)出來的新型設(shè)備。
本應(yīng)用筆記探討關(guān)于數(shù)字聽診器的基本操作和設(shè)計(jì)考慮，介紹了數(shù)字聽診器和老一代聲學(xué)聽診器的類似之處。本文還簡要介紹了數(shù)字設(shè)計(jì)的最新技術(shù)，包括錄音和回放功能。在討論數(shù)字聽診器的設(shè)計(jì)考慮時(shí)，詳細(xì)介紹了音頻信號(hào)回路的重要功能，給出了音頻編解碼器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及心臟、肺部音頻信號(hào)的頻率要求。本文還描述了系統(tǒng)的子功能，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和傳輸、顯示與背光、電源管理和電池管理等。
數(shù)字聽診器的主要單元是聲傳感器、音頻編解碼器和揚(yáng)聲器。聲傳感器將聲音轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)，這是信號(hào)鏈路的關(guān)鍵。它決定了數(shù)字聽診器的診斷質(zhì)量，而確保用戶獲得與聲學(xué)聽診器相同的體驗(yàn)。
需要對(duì)模擬電壓進(jìn)行調(diào)理，并通過音頻模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)或音頻編解碼器將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。有些數(shù)字聽診器帶有消噪聲功能，需要另一個(gè)聲傳感器或麥克風(fēng)記錄環(huán)境噪聲，然后經(jīng)過數(shù)字輸出消除噪聲。這種方案中，需要使用兩個(gè)音頻ADC。
一旦轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，即可利用微控制器單元(MCU)或數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行信號(hào)處理，包括環(huán)境噪聲抑制和濾波，限制心臟和肺部聲音信號(hào)的帶寬范圍。處理后的數(shù)字信號(hào)通過音頻數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)或音頻編解碼器再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。
在輸出到揚(yáng)聲器之前，利用耳機(jī)放大器或揚(yáng)聲器放大器對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)整�？梢栽诼犜\器的管叉處放置單聲道揚(yáng)聲器，放大后的聲音通過雙聲管傳遞到耳朵。另一種方案是采用雙聲道揚(yáng)聲器，每個(gè)聽筒末端放置一個(gè)�？紤]到這里的聲音信號(hào)頻率較低，揚(yáng)聲器的頻響特性接近于重低音揚(yáng)聲器。根據(jù)不同設(shè)計(jì)方案選擇使用單路或兩路揚(yáng)聲器放大器。
聽診器必須對(duì)20Hz至400Hz心臟發(fā)出的聲音和100Hz至1200Hz肺部發(fā)出的聲音信號(hào)保持較高的靈敏度。注意，不同廠商可能規(guī)定了不同的頻率范圍，可以利用DSP算法濾除頻率范圍以外的信號(hào)。
絕大多數(shù)數(shù)字聽診器采用一節(jié)或兩節(jié)AAA 1.5V原電池供電，設(shè)計(jì)要求用升壓或boost開關(guān)調(diào)節(jié)器將電壓提升到3.0V或5.0V，取決于具體電路。
