CH691787A5 - Klirrunterdruckung bei Hörgeräten mit AGC. - Google Patents

Description

  



  Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Verstärkerschaltung zur Klirrunterdrückung von geregelter Signalverstärkung in einem Hörgerät. 



  Hörgeräte besitzen heute meistens Verstärker mit signalpegelabhängiger Verstärkungsregelung (AGC). Diese Verstärkungsregelung ermöglicht es, die Eingangssignale in der Weise zu verstärken, dass sie einerseits vom Patienten gut hörbar sind und andererseits das Klangempfinden bei hohen Eingangssignalen für den Patienten angenehm bleibt. 



  Bei einem Verstärker mit signalpegelabhängiger Verstärkungsregelung tritt durch den Regelvorgang Klirren auf, welches vom Patienten als störend empfunden wird. Gut sichtbar ist dies bei konstantem Sinus-Eingangssignal, bei dem auch im eingeschwungenen Zustand ein ständiges Nachregeln erforderlich ist. Die Nachregelintensität ist abhängig von der Ausschwingzeit der Verstärkerschaltung. Das Klirren ist direkt abhängig von der Nachregelintensität und damit indirekt abhängig von der Ausschwingzeit. Um niedriges Klirren zu erreichen, sind längere Ausschwingzeiten erforderlich. Mit den derzeit üblichen und gewünschten minimalen Ausschwingzeiten bei Hörgeräten ist das Klirren nur mit erheblichem technischen Aufwand in einem erträglichen Mass zu halten.

   Auch Normen für Hörgeräte könne aufgrund dessen teilweise nur schwierig oder in bestimmten Fällen gar nicht eingehalten werden. 



  DE 2 353 696 beschreibt ein Hörgerät mit einer automatischen Verstärkungsregelung, für die mehrere unterschiedlich lange Einschwing-/Ausschwingzeiten vorgegeben sind, zwischen den wahlweise gewechselt werden kann. Die Einstellung erfolgt über manuell zu betätigende Einstellmittel. 



  Des Weiteren ist aus der DE-AS 1 927 848 ein Hörgerät bekannt, welches einen mehrstufigen Transistorverstärker aufweist, an dessen Eingang ein Mikrofon über zwei Signalleitungen angeschlossen ist und bei dem eine in der Nähe des Verstärkerausgangs liegende Stufe von ihrem Ausgang auf ihren Eingang einen automatisch wirkenden Verstärkungsregelungskreis enthält, und der Eingang der Stufe in der ersten Signalleitung einen Spannungsteiler enthält, der aus einem festen Widerstand und einem in Abhängigkeit vom Ausgangssignal veränderlichen Widerstandszweig aus zwei Dioden besteht, die wechselstrommässig antiparallel geschaltet sind. Hierdurch können die bei entsprechenden Schaltungen auftretenden Verzögerungen vermieden werden, da der Gleichstromkreis des Verstärkers selbst unbeeinflusst bleibt. 



  Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine entsprechende Verstärkerschaltung zur Verfügung zu stellen, welches bzw. welche eine Reduzierung des Klirrens der Verstärkungsregelung ermöglicht. 



  Diese Aufgabe wird beim Verfahren durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie bei der Verstärkerschaltung durch die Merkmale des Patentanspruchs 13 gelöst. Abhängige Ansprüche betreffen zweckmässige Ausgestaltungen der Erfindung. 



  Erfindungsgemäss sind für die Verstärkungsregelung mehrere unterschiedlich lange Ausschwingzeiten derselben vorgegeben, wobei sich die Ausschwingzeiten hinsichtlich ihrer Länge unterscheiden und eine Auswahl der jeweiligen Ausschwingzeit in Abhängigkeit einer Zustandsänderung des zu verarbeitenden Signals erfolgt. Eine vorgenommene Verstärkung wird aufgrund der langen Ausschwingzeit mit schwachen Nachregelungen aufrechterhalten. Wegen der langen Ausschwingzeit tritt demzufolge niedriges Klirren auf. Sofern sich der Zustand des Sig nals ändert, z.B. dieser kleiner wird und deswegen die Verstärkung wieder hochgeregelt werden soll, wird auf die kürzere Ausschwingzeit übergegangen. Hierdurch kann das Klirren der Verstärkungsregelung erheblich minimiert werden.

   Im Übrigen ermöglicht die Erfindung die Realisierung von kürzeren Ausschwingzeiten, ohne dass der Klirrfaktor der Verstärkungsregelung ansteigt. Die erreichbare Klirrunterdrückung entspricht etwa dem Verhältnis von langer Ausschwingzeit zu kurzer Ausschwingzeit. 



  Zweckmässigerweise erfolgt die Aktivierung der gewünschten Ausschwingzeit durch mittelbare oder unmittelbare Erfassung der Änderung des Signalpegels. 



  Eine solche Erfassung kann nach einer einfach zu realisierenden Ausgestaltung der Erfindung unter Auswertung von durch das Ausgangssignal verursachter Regelimpulse der Verstärkungsregelung vorgenommen werden. 



  Zweckmässigerweise werden die betreffenden Regelimpulse am Ausgang der Verstärkungsschaltung abgegriffen. Es ist jedoch bei Bedarf auch möglich, eine Signalauswertung an einer anderen oder mehreren Abgriffstellen des Signalpfads vorzunehmen. 



  Gemäss einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ansprechdauer des Umschaltvorgangs zwischen längerer und kürzerer Ausschwingzeit grösser als die durch das Signal erzeugten Regelimpulse, um Blindschaltungen zu vermeiden. Der Umschaltvorgang als solcher wird hierdurch durch Regelimpulse aufgrund der Signalverarbeitung nicht beeinträchtigt. 



  Vorzugsweise ist die Ansprechdauer des Umschaltvorgangs durch die niedrigste Signalfrequenz und/oder höchste Periodendauer bestimmt. Beispielsweise muss bei einem Einwellengleichrichter die Zeitkonstante der Umschalteinrichtung grösser sein als die Schwingungsdauer der niedrigsten Frequenz. Zusätzliche unregelmässige stärkere Regelimpulse, verursacht durch Aktivierung des Schaltvorgangs, können damit vermieden werden. Derartige Regelimpulse können zu Ausgangssignalverzerrungen führen. 



  Gemäss einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens sind zwei unterschiedliche Ausschwingzeiten t1 und t2 vorgegeben. Die Ausschwingzeiten können sich z.B. im Bereich eines Faktors von etwa 10 unterscheiden. 



  Eine zweckmässige Weiterbildung des erfindungsgemässen Gedankens betrifft die Möglichkeit, mindestens eine der vorgegebenen Ausschwingzeiten für die Anpassung an unterschiedliche Hörsituationen veränderbar vorzusehen. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, die Ausschwingcharakteristik zur Klirrunterdrückung besonders auftretenden Hörsituationen (Autogeräuschumgebung, party noise etc.) anzupassen. Diese Anpassung kann zweckmässigerweise vom Benutzer selbst am Hörgerät vorgenommen werden, falls das Hörgerät mit einem entsprechenden Stellelement ausgestattet ist. 



  Zudem ist die Erfindung insofern vorteilhaft, als die Einstellung der Ausschwingzeiten der Verstärkungsregelung in einfacher technischer Realisierung unter Einsatz digitaler Signalverarbeitung erfolgen kann. 



  Patentanspruch 13 beansprucht - nebengeordnet zu den Verfahrensansprüchen - eine Verstärkerschaltung zur Klirrunterdrückung. Diese ist gekennzeichnet durch Mittel zur Vorgabe mindestens einer weiteren Ausschwingzeit für die Verstärkungsregelung, wobei die Ausschwingzeiten unterschiedlich sind und Mittel zur Umschaltung zwischen den unterschiedlichen Ausschwingzeiten vorgesehen sind, wobei die Umschaltung in Abhängigkeit einer Zustandsänderung des Signals, insbesondere einer Pegeländerung des Signals. 



  Die Erfassung der Pegeländerung kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen. Eine technisch einfache Lösung besteht darin, hierfür einen Regeldetektor einzusetzen, welcher mit einem Schalter zur Umschaltung zwischen den Ausschwingzeiten beschaltet ist. 



  Die Erfassung der Zustandsänderung des Signals kann an unterschiedlichen Stellen erfolgen. Zweckmässigerweise wird die Erfassung der Zustandsänderung des Signals an der Ausgangsseite des Regelverstärkers vorgenommen. 



  Der Gegenstand der Patentansprüche 16 und 17 beschreibt jeweils eine besondere Ausgestaltung zur Realisierung der Erfassung der Zustandsänderung des Signals sowie der Umschaltung zwischen den einzelnen Ausschwingzeiten. 



  Zweckmässigerweise ist die Zeitkonstante tM zur Umschaltung zwischen den einzelnen Ausschwingzeiten grösser als die Zeitabstände der Regelimpulse, d.h. die Taktung derselben, um nicht gewollte Umschaltungen zwischen den einzelnen Ausschwingzeiten zu vermeiden. 



  Unterschiedlich lange Ausschwingzeiten lassen sich beispielsweise in einfacher Weise durch eine Kombination von dynamischen und statischen Elementen erzielen. Hierzu kann als dynamisches Element eine Kapazität und als statisches Element ein Ohm'scher Verbraucher vorgesehen sein. 



  Eine Weiterbildung der erfindungsgemässen Verstärkerschaltung ist darin gekennzeichnet, dass mindestens eine der unterschiedlichen Ausschwingzeiten veränderlich ist. Das Ausschwingverhalten der Verstärkungsregelung kann, falls gewünscht, auch vom Patienten durch Betätigung eines Stellelements unterschiedlichen Hörumgebungssituationen angepasst werden. 



  Die Erfindung eignet sich insbesondere auch für den Einsatz in Hörgeräten mit einer digitalen Signalverarbeitung, wobei unterschiedliche Ausschwingzeiten durch geeignete Signalverarbeitungsalgorithmen berechnet und angewendet werden. 



  Zudem ist es möglich, unterschiedliche Ausschwingzeiten für unterschiedliche Hörsituationen in einer Speichereinrichtung abrufbar festzulegen. 



  Im Folgenden wird eine zweckmässige Ausgestaltung einer Anordnung der Verstärkerschaltung zur Klirrunterdrückung für den Einsatz in einem Hörgerät anhand der einzigen Figur näher erläutert. 



  Bezugszeichen 1 bezeichnet die Schaltung in ihrer Gesamtheit. Die Schaltung umfasst einen Verstärker 2 zur eingangspegelabhängigen Verstärkung eines Eingangssignals (AGC). Die Ausgangssignale des Verstärkers 2 werden von einem Regeldetektor 3 (z.B. Komparator) abgegriffen. Mit dem Regeldetektor 3 erfolgt eine pegelabhängige Erfassung der Ausgangssignale. 



  Die Spannung über den Kondensator 7 kontrolliert den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 2. 



  Der Regeldetektor 3 steht mit einem Regelumsetzer 4 in Verbindung, welcher die Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung über den Kondensator 7 und damit die Ansprechzeit der Verstärkungsregelung (auch genannt "attack"-Zeit) festlegt. 



  Die Festlegung der Ausschwingzeit (auch genannt "release"-Zeit) erfolgt durch einen mit dem Regelumsetzer 4 verbundenen Widerstand 5, welcher die Kapazität 7 in einer vorgegebenen Zeit t2 entlädt (RC-Glied 10). Das RC-Glied 10 definiert demzufolge die Zeit, in der die Verstärkung wieder hochgeregelt wird. 



  Neben dem RC-Glied 10 umfasst die Verstärkerschaltung 1 durch Parallelschaltung eines weiteren Widerstands 6 ein weiteres RC-Glied 11, wobei das RC-Glied 11 eine "release"-Zeit t min 1 aufweist. 



  Die "release"-Zeit t min 1 des RC-Glieds 11 ist sehr viel kürzer als die "release"-Zeit t2 des parallelen RC-Glieds 10. Beispielsweise beträgt die "release"-Zeit t min 1 50 ms und die "release"-Zeit t2 500 ms. 



  Der Widerstand 6 liegt an einem von einem Monoflop 9 mit einer Zeitkonstante tM offen gehaltenen Schalter 8. Spricht der Regeldetektor 3 aufgrund des Pegels der Ausgangssignale an, wird über die Rückkoppelung über das RC-Glied 10 die Verstärkung des Verstärkers 2 zurückgeregelt. Die langsame Ausschwingzeit t2 sorgt dafür, dass ständig schwache und durch das Ausgangssignal bestimmte Regelimpulse auftreten, so lange das Eingangssignal nicht abnimmt. Hierbei wird mit jedem Regelimpuls gleichzeitig auch das Monoflop 9 gesetzt. 



  Damit keine zusätzlichen Regelimpulse durch das Monoflop 9 veranlasst werden, so lange das Eingangssignal nicht abnimmt, sollte die Zeitkonstante tM des Monoflops 9 grösser sein als die Zeitabstände der Regelimpulse, die durch das Signal verursacht werden. Bestimmend ist hierbei also die niedrigste Signalfrequenz und/oder die längste Periodendauer. Z.B. muss bei einem Einwellengleichrichter die Zeitkonstante tM des Monoflops 9 grösser sein als die Schwingungsdauer der niedrigsten Frequenz, bei einem Doppelwellengleichrichter grösser als die halbe Periodendauer. 



  Nimmt das Eingangssignal am Verstärker 2 ab, wird von der Verstärkerschaltung 1 automatisch auf eine kürzere Ausschwingzeit übergegangen. Im Falle der Abnahme des Eingangssignals gibt der Regeldetektor 3 keine Regelimpulse ab. In Anbetracht dessen wird nach Ablauf der Zeitkonstante tM des Monoflops 9 der Schalter 8 geschlossen und hierbei die Verstärkung mit einer kürzeren resultierenden Ausschwingzeit t1 hochgeregelt. Sobald das Eingangssignal wieder ansteigt, d.h. über den Regeldetektor erneut Regelimpulse abgegeben werden, wird das Monoflop 9 erneut gesetzt, wodurch der Schalter 8 geöffnet wird und die Verstärkerschaltung 1 auf die Ausschwingzeit t2 zurückfällt. 



  Die gesamte Ausschwingzeit t1 setzt sich bei der in der Figur dargestellten Verstärkerschaltung 1 aus der Zeitkonstante tM des Monoflops 9 und der Parallelschaltung der Ohm'schen Widerstände 5, 6 mit den "release"-Zeiten t min 1 bzw. t2 entsprechend folgender Formel zusammen: 
EMI8.1
 
 
 



  daraus folgt mit t2 >> t min 1 : t1  APPROX  tM + t min 1 



  Durch die erfindungsgemässe Schaltung ergibt sich eine Klirrunterdrückung im Verhältnis der Ausschwingzeiten t2/t min 1. 



  In der praktischen Anwendung im audiologischen Bereich sind bisher nur minimale Ausschwingzeiten von etwa 40-50 ms möglich gewesen, da andernfalls das Klirren zu stark wird. Mit der verbesserten Schaltung können erheblich kürzeren Ausschwingzeiten mit gleichem oder sogar niedrigerem Klirren realisiert werden. Die kleinste erreichbare Ausschwingzeit ist mit t min 1  IDENTICAL  0
 tM, Ausschwingzeit = 
EMI8.2
 
 



  Da in Hörgeräten lediglich Signalfrequenzen mit mehr als 100 Hz vorkommen, beträgt die minimale realisierbare Ausschwingzeit etwa 10 ms für einen Einwellengleichrichter und 5 ms für einen Doppelwellengleichrichter. Insgesamt stellt die Erfindung daher einen erheblichen Beitrag im Bereich der Hörgerätetechnik dar.

Claims (23)

1. Verfahren zur Klirrunterdrückung der Signalverstärkung in einem Hörgerät unter Verwendung einer signalpegelabhängigen Verstärkungsregelung, dadurch gekennzeichnet, dass a) für die Verstärkungsregelung mehrere unterschiedlich lange Ausschwingzeiten vorgegeben sind, b) zwischen den Ausschwingzeiten gewechselt wird und c) die Auswahl der jeweiligen Ausschwingzeit in Abhängigkeit einer Zustandsänderung des zu verarbeitenden Signals erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine längere Ausschwingzeit aktiviert wird, wenn aufgrund des zu verarbeitenden Signals keine Hochregelung der Verstärkung erfolgt und im Falle einer Hochregelung der Verstärkung auf eine kürzere Ausschwingzeit übergegangen wird.

3.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Erfassung der Zustandsänderung des zu verarbeitenden Signals an einem oder mehreren Abgriffstellen des Signalpfads erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der jeweiligen Ausschwingzeit unter Auswertung von durch die Zustandsände rung des zu verarbeitenden Signals verursachten Impulsen, insbesondere Regelimpulsen, erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Erfassung der Zustandsänderung des zu verarbeitenden Signals eine Erfassung der Änderung des Signalpegels erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl unter Abgriff der Signale an einem Verstärkerausgang erfolgt.

7.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl unter Abgriff der Signale an einem Verstärkereingang erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprechdauer des Umschaltvorgangs zwischen längeren und kürzeren Ausschwingzeiten grösser ist als die Zeitabstände zwischen durch das Signal erzeugten Regelimpulsen.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprechdauer des Umschaltvorgangs zwischen längeren und kürzeren Ausschwingzeiten durch die niedrigste Signalfrequenz und/oder höchste Periodendauer des zu verarbeitenden Signals bestimmt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ausschwingzeiten t1 und t2 vorgegeben sind.

11.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der vorgegebenen Ausschwingzeiten für die Anpassung an unterschiedliche Hörsituationen in ihrer Länge veränderbar ist.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Ausschwingzeiten unter Einsatz digitaler Signalverarbeitung erfolgt.

13.

Verstärkerschaltung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Klirrunterdrückung für den Einsatz in Hörgeräten mit einer Schaltung zur pegelabhängigen Verstärkungsregelung, wobei die Schaltung eine Ausschwingzeit besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Vorgabe mindestens einer weiteren Ausschwingzeit für die Verstärkungsregelung vorgesehen sind, die Ausschwingzeiten unterschiedlich sind und Mittel zur Umschaltung zwischen den Ausschwingzeiten vorgesehen sind, wobei die Umschaltung in Abhängigkeit einer Zustandsänderung des Eingangssignals eines Verstärkers (2), insbesondere einer Pegeländerung desselben erfolgt.

14.

Verstärkerschaltung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Zustandsänderung des Signals durch einen Regeldetektor (3) erfolgt, welcher mit einem Schalter (8) zur Umschaltung der Ausschwingzeiten in Verbindung steht.

15. Verstärkerschaltung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Zustandsänderung des Signals an der Ausgangsseite des Verstärkers (2) erfolgt.

16. Verstärkerschaltung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die längere Ausschwingzeit vorherrscht, so lange Regelimpulse vom Regeldetektor (3) über eine vorbestimmte Zeit abgegeben werden und eine Umschaltung erfolgt, sobald diese Zeit überschritten wird.

17.

Verstärkerschaltung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Monoflop (9) mit einer Zeitkonstante tM mit dem Schalter (8) in Verbindung steht, welches mit jedem Regelimpuls des Regeldetektors (3) gesetzt wird und in diesem Zustand den Schalter (8) geöffnet hält bis die Zeit tM abgelaufen ist.

18. Verstärkerschaltung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante tM grösser ist als die Zeitabstände der Regelimpulse des Regeldetektors (3), wenn ein gleich bleibendes Sinussignal am Eingang des Verstärkers (2) anliegt.

19. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der unterschiedlichen Ausschwingzeiten eine Kombination von dynamischen und statischen Elementen vorgesehen sind.

20.

Verstärkerschaltung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als dynamisches Element eine Kapazität (7) und als statisches Element ein Ohm'scher Verbraucher vorgesehen ist.

21. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der unterschiedlichen Ausschwingzeiten variabel veränderbar ist.

22. Verstärkerschaltung nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine digitale Signalverarbeitung vorgesehen ist und/oder die unterschiedlichen Ausschwingzeiten digital ermittelbar sind.

23. Verstärkerschaltung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speichereinrichtung unterschiedliche Ausschwingzeiten für unterschiedliche Hörsituationen abrufbar festgelegt sind.