中心議題：

• 數字聽診器的設計考慮
• 音頻編解碼器的設計要點
• 數字聽診器及電子器件選型準則

摘要：本ben文wen探tan討tao關guan於yu數shu字zi聽ting診zhen器qi的de基ji本ben操cao作zuo和he設she計ji考kao慮lv，介jie紹shao了le數shu字zi聽ting診zhen器qi和he老lao一yi代dai聲sheng學xue聽ting診zhen器qi的de類lei似si之zhi處chu。本ben文wen還hai簡jian要yao介jie紹shao了le數shu字zi設she計ji的de最zui新xin技ji術shu，包bao括kuo錄lu音yin和he回hui放fang功gong能neng。在zai討tao論lun數shu字zi聽ting診zhen器qi的de設she計ji考kao慮lv時shi，詳xiang細xi介jie紹shao了le音yin頻pin信xin號hao回hui路lu的de重zhong要yao功gong能neng，給gei出chu了le音yin頻pin編bian解jie碼ma器qi的de設she計ji要yao點dian以yi及ji心xin髒zang
、肺部音頻信號的頻率要求。本文還描述了係統的子功能
，包括數據存儲和傳輸
、顯示與背光
、電源管理和電池管理等。

概述
無(wu)論(lun)是(shi)聲(sheng)學(xue)聽(ting)診(zhen)器(qi)
，還(hai)是(shi)數(shu)字(zi)聽(ting)診(zhen)器(qi)
，主(zhu)要(yao)功(gong)能(neng)都(dou)是(shi)作(zuo)為(wei)心(xin)髒(zang)和(he)肺(fei)部(bu)的(de)輔(fu)助(zhu)診(zhen)斷(duan)工(gong)具(ju)


，通(tong)過(guo)傾(qing)聽(ting)聲(sheng)音(yin)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)診(zhen)斷(duan)。聲(sheng)學(xue)聽(ting)診(zhen)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)已(yi)經(jing)有(you)大(da)約(yue)200年的曆史，而電子數字聽診器則是近期開發出來的新型設備。

shuzitingzhenqidejibenmubiaoshibaochishengxuetingzhenqidewaiguanheganjiao，dantigaoleshengyinxinhaodejiancenengli。lingwai，gaoduanshuzitingzhenqihaitigongleyixiexingongneng，liru：錄lu音yin和he回hui放fang


，也ye可ke以yi提ti供gong直zhi觀guan的de數shu據ju顯xian示shi結jie果guo，並bing顯xian示shi在zai外wai設she顯xian示shi器qi，如ru計ji算suan機ji監jian視shi器qi。先xian進jin的de功gong能neng增zeng強qiang了le醫yi師shi的de診zhen斷duan能neng力li。數shu字zi聽ting診zhen器qi在zai改gai進jin性xing能neng的de同tong時shi，還hai要yao求qiu維wei持chi現xian有you聲sheng學xue聽ting診zhen器qi的de外wai形xing(相同的外觀和感覺)，這就需要使用小尺寸、低功耗的解決方案。

音頻信號通道
數字聽診器的主要單元是聲傳感器

、音頻編解碼器和揚聲器。shengchuanganqijiangshengyinzhuanhuanchengmonidianyaxinhao，zheshixinhaolianludeguanjian。tajuedingleshuzitingzhenqidezhenduanzhiliang
，erquebaoyonghuhuodeyushengxuetingzhenqixiangtongdetiyan。

需要對模擬電壓進行調理，並通過音頻模/數轉換器(ADC)huoyinpinbianjiemaqijiangqizhuanhuanweishuzixinhao。youxieshuzitingzhenqidaiyouxiaozaoshenggongneng，xuyaolingyigeshengchuanganqihuomaikefengjiluhuanjingzaosheng
，ranhoujingguoshuzishuchuxiaochuzaosheng。zhezhongfanganzhong，xuyaoshiyonglianggeyinpinADC。

數字聽診器原理框圖

一旦轉換成數字信號，即可利用微控製器單元(MCU)或數字信號處理器(DSP)進行信號處理，包括環境噪聲抑製和濾波，限製心髒和肺部聲音信號的帶寬範圍。處理後的數字信號通過音頻數/模轉換器(DAC)或音頻編解碼器再轉換成模擬信號。

在(zai)輸(shu)出(chu)到(dao)揚(yang)聲(sheng)器(qi)之(zhi)前(qian)，利(li)用(yong)耳(er)機(ji)放(fang)大(da)器(qi)或(huo)揚(yang)聲(sheng)器(qi)放(fang)大(da)器(qi)對(dui)音(yin)頻(pin)信(xin)號(hao)進(jin)行(xing)調(tiao)整(zheng)。可(ke)以(yi)在(zai)聽(ting)診(zhen)器(qi)的(de)管(guan)叉(cha)處(chu)放(fang)置(zhi)單(dan)聲(sheng)道(dao)揚(yang)聲(sheng)器(qi)，放(fang)大(da)後(hou)的(de)聲(sheng)音(yin)通(tong)過(guo)雙(shuang)聲(sheng)管(guan)傳(chuan)遞(di)到(dao)耳(er)朵(duo)。另(ling)一(yi)種(zhong)方(fang)案(an)是(shi)采(cai)用(yong)雙(shuang)聲(sheng)道(dao)揚(yang)聲(sheng)器(qi)，每(mei)個(ge)聽(ting)筒(tong)末(mo)端(duan)放(fang)置(zhi)一(yi)個(ge)。考(kao)慮(lv)到(dao)這(zhe)裏(li)的(de)聲(sheng)音(yin)信(xin)號(hao)頻(pin)率(lv)較(jiao)低(di)，揚(yang)聲(sheng)器(qi)的(de)頻(pin)響(xiang)特(te)性(xing)接(jie)近(jin)於(yu)重(zhong)低(di)音(yin)揚(yang)聲(sheng)器(qi)。根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)設(she)計(ji)方(fang)案(an)選(xuan)擇(ze)使(shi)用(yong)單(dan)路(lu)或(huo)兩(liang)路(lu)揚(yang)聲(sheng)器(qi)放(fang)大(da)器(qi)。

聽診器必須對20Hz至400Hz心髒發出的聲音和100Hz至1200Hz肺部發出的聲音信號保持較高的靈敏度。注意，不同廠商可能規定了不同的頻率範圍
，可以利用DSP算法濾除頻率範圍以外的信號。
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數據存儲和傳輸
一yi旦dan將jiang采cai集ji的de聲sheng音yin信xin號hao轉zhuan換huan成cheng模mo擬ni電dian壓ya
，電dian壓ya信xin號hao可ke以yi通tong過guo一yi個ge音yin頻pin插cha孔kong輸shu出chu，並bing且qie可ke以yi在zai計ji算suan機ji或huo數shu字zi聽ting診zhen器qi上shang回hui放fang。采cai集ji到dao的de聲sheng音yin信xin號hao還hai可ke以yi轉zhuan換huan成cheng數shu字zi信xin號hao

，然ran後hou存cun儲chu在zai聽ting診zhen器qi內nei部bu或huo可ke移yi動dong非fei易yi失shi(NV)存儲器，如EEPROM或閃存，需要時
，可以通過聽診器的揚聲器回放，也可以傳送到計算機做進一步分析。增加一個實時時鍾(RTC)

，可以按時間、日期標注記錄。錄音信號通過有線接口(如USB)或無線接口(如Bluetooth®或其它專有無線接口) 傳遞。

顯示和背光
多數數字聽診器由於空間受限隻能配置小型顯示器
；有些顯示器隻帶有按鍵和LED指示。因為聽診器在操作時環境亮度通常較暗，數字聽診器的顯示器需要背光。小型顯示器需要1到2個由LED驅動器控製的白光發光二極管(WLED)或由EL驅動器控製的場致發光(EL)板。當然，增加一個觸摸屏及其控製器也可以去掉按鍵用戶接口。

電源管理
絕大多數數字聽診器采用一節或兩節AAA 1.5V原電池供電
，設計要求用升壓或boost開關調節器將電壓提升到3.0V或5.0V，取決於具體電路。

如果安裝了單節1.5V電dian池chi，開kai關guan調tiao節jie器qi可ke能neng始shi終zhong保bao持chi有you效xiao，係xi統tong的de低di靜jing態tai電dian流liu成cheng為wei延yan長chang電dian池chi壽shou命ming的de關guan鍵jian。電dian池chi使shi用yong壽shou命ming越yue長chang，數shu字zi聽ting診zhen器qi的de使shi用yong就jiu越yue便bian利li

，也ye更geng接jie近jin聲sheng學xue聽ting診zhen器qi的de使shi用yong習xi慣guan。

采用兩節1.5V串聯電池供電時
，開關調節器可以始終保持有效
，或在不使用時將其關斷。如果電路的工作範圍從3.6V至最低1.8V
，可以不使用開關調節器，從而進一步降低成本、節省空間。低電量報警是必備功能
，確保在對患者診斷過程中不需要更換電池。

電池管理
數字聽診器可以采用可充電電池供電
，最好選擇單節Li+電(dian)池(chi)。如(ru)果(guo)使(shi)用(yong)可(ke)充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)，在(zai)數(shu)字(zi)聽(ting)診(zhen)器(qi)或(huo)充(chong)電(dian)架(jia)內(nei)需(xu)要(yao)配(pei)備(bei)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)器(qi)。電(dian)量(liang)計(ji)可(ke)以(yi)精(jing)確(que)測(ce)量(liang)電(dian)池(chi)的(de)剩(sheng)餘(yu)電(dian)量(liang)，計(ji)算(suan)電(dian)池(chi)能(neng)夠(gou)支(zhi)持(chi)的(de)工(gong)作(zuo)時(shi)間(jian)。如(ru)果(guo)電(dian)池(chi)可(ke)拆(chai)卸(xie)
，為(wei)確(que)保(bao)安(an)全(quan)以(yi)及(ji)較(jiao)好(hao)地(di)管(guan)理(li)售(shou)後(hou)市(shi)場(chang)，有(you)必(bi)要(yao)增(zeng)加(jia)防(fang)偽(wei)認(ren)證(zheng)功(gong)能(neng)。