DE2316939C3 - Elektrische Hörhilfeschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Hörhilfeschaltung, bei der der übertragene Frequenzbereich in mindestens zwei Teilbereiche zerlegt wird.

Der Systemaufbau des akustischen Sinneskanals des Menschen entspricht im Prinzip einer aufwendigen Datenverarbeitungsanlage. Das ankommende akustische Signal wird in verschiedenen Stufen einer komplizierten Verarbeitung unterworfen, an deren Ende die bewußte Wahrnehmung steht. Aufbau und Funktion dieser Stufen sind bis jetzt nicht in allen Einzelheiten bekannt Insbesondere die Kenntnis der Wechselwirkungen sowohl zwischen einzelnen Signalanteilen (z. B. zwei Tönen) innerhalb derselben Stufe des akustischen Sinneskanals als auch signalabhängige gegenseitige Beeinflussungen der verschiedenen Stufen, insbesondere von Rückkoppelungen, bei denen die Funktion vorgeschalteter Stufen durch die in nachgeschalteten Stufen auftretenden Signale beeinflußt wird, ist noch sehr unvollkommen. Ähnlich wie bei technischen Datenerfassungsanlagen können Funktionsausfälle und Signalverfälschungen in jeder Stufe auftreten. Die Ursachen der Störungen sind manchmal morphologisch direkt zu erkennen, ein großer Teil ist aber nur aufgrund der auftretenden Störung des gesamten Systems

feststellbar.

An erster Stelle der Bemühungen zur Verbesserung

oder Wiederherstellung der herabgesetzten bzw. verminderten Hörfähigkeit steht — wenn möglich — die Herstellung der normalen Arbeitsweise. Ersatzweise wird versucht das ankommende Signal derart zu verstärken, daß es vom akustischen Sinneskanal zu der normalen Wahrnehmung verarbeitet werden kann.

Sprachliche Signale besitzen eine erhebliche Redun-

danz über der zu vermittelnden Information. Das ergibt im Normalfall eine außerordentlich störfeste Nachrichtenübertragung: bruchstückhafte Sätze können verstanden, Worte bei starkem Störpegel erkannt werden. Das bedeutet aber, daß Signalverfälschungen nicht unbedingt zu Verständlichkeitsverlust führen. Somit genügt es meist, eine Signalveränderung vorzunehmen, die das Ausmaß der Störung größenordnungsmäßig herabsetzt Dies ist aber oft problematisch, wenn die Empfindlichkeit der Sinneszellen herabgesetzt ist Es ist zwar

&Mgr; grundsätzlich möglich, eine verringerte Rezeptorenempfindlichkeit durch einen höheren Signaipegel auszugleichen. Diese Möglichkeit wird aber dadurch erheblich eingeschränkt, daß bei angehobener Wahrnehmungsschwelle die Schmerzschwelle nicht ebenfalls angehoben ist sondern oft sogar erheblich niedriger liegt Das führt zu drastischer Beschränkung des Dynamikumfangs des Hörorgans. Meist sind damit weitere Komplikationen aufgrund von Störungen in den Regelmechanisrnen verbunden. Die meisten Hörorgane mit Haarzellschäden weisen einen ausgeprägten Laut-

. heitsausgleich auf: Die Hörschwelle ist angehoben, ein überschwelliger Ton wird aber als lauter empfunden, als seinem Schwellenabstand entspricht Diese Fälle erfordern eine präzise Steuerung- der Lautstärke, um die einzelnen Schallpegelwerte des ankommenden Signals in solche umzusetzen, die als entsprechend laut wahrgenommen werden, sowie eine verzögerungsfrei wirkende Begrenzung des maximalen Schalldruckpegels auf einen Wert unterhalb der Sclfccirzgrenze.

Für diese Aufgabe sind Amplitudenchlipper (PC = Peak Clipper) entwickelt worden, die die Momentanwerte des Signals begrenzen und deren kubische Verzerrungsprodukte — und nur diese treten bei symmetrischer Begrenzung auf — die Sprachverständlichkeit erfahrungsgemäß kaum beeinträchtigen.

PC bewirkt von einem bestimmten Amplitudenwert ab eine Begrenzung durch »Abschneiden« der Spitzen.

Dieser Vorgang erfo'gt verzögerungslos.

Zur Regelung der Dynamik werden seit einiger Zeit

so Schaltungen eingesetzt die ein mit wachsender Ausgangsamplitude steigendes Steuersignal erzeugen, dai den Verstärkungsfaktor herunterregelt Diese Regelung erfolgt ohne wesentliche Verzerrung des Signals und besitzt endliche Ein- und Ausschwingungen.

Es gibt hierbei zwei Varianten: Die sogenannte AVC (Automatic Volume Control) beginnt ihre Regelwirkung erst bei Ausgangspegeln knapp unterhalb des eingestellten Maximalpegels, so daß -· abhängig von der eingestellten Verstärkung — mit wachsendem Schalleo druck eine immer stärkere Einengung der Dynamik erfolgt, bis schließlich bei weiter steigendem Eingangspegel der Ausgangsschalldruckpegel praktisch konstant bleibt AVC verändert nicht die Form der Schwingung; die Amplitude jedoch bleibt von einem bestimmten Wert an konstant Beim DRC (Dynamic Range Control) wird der Dynamikumfang um einen definierten Faktor herabgesetzt, der praktisch unabhängig vom Pegel und der eingestellten Verstärkung ist.

Dieses Verfahren bewirkt im Gegensatz zu AVC, daß auch bei sehr hohen Lautstärken ein lauterer Ton auch immer lauter gehört wird. DRC erhält sowohl die Kurvenfotm als auch den gleichmäßigen Amplitudenanstieg, der für den Ausgangsschalldruck jedoch geringer ist als für den Eingangsschalldruck.

Diese Schaltungen zeigen jedoch einige schwerwiegende Mängel: Der Schalldruck auch niederfrequenter Signale wird herantergeregelt, wenn gleichzeitig höher frequente Signale größerer Amplitude auftreten. Werden beispielsweise einem kontinuierlichen 500 Hz-Ton von z.B. 60 dB Tonimpuise von 2,5 KHz/70 dB eingestrahlt, so ergibt sich eine starke Beeinflussung des Pegels des kontinuierlichen Tons, durch den des aufgetasteten Tons. Weiterhin gibt es keine Möglichkeit, den Frequenzgang der Regelcharakteristik an die Frequenzabhängigkeit des Lautheitsausgleichs anzupassen."

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Mängel zu beseitigen, d.h. es zu ermöglichen, daß aer Schaiidruck einzelner Frequenzbereiche heruntergeregelt werden kann, eine daß davon der Schaiidruck anderer Frequenzbereiche beeinflußt wird und durch einen geeigneten Frequenzgang der Regelcharakteristik diesen an die Frequenzabhängigkeit des Lautheitsausgleiches anzupassen.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Teilbereich je eine separate, von den anderen Frequenzbereichen unabhängig wirkende, den Ausgangsschalldruckpegel vom Eingangsschalldruckpegel beeinflussende Pegelsteuerung mit je einem oder mehreren Regelkreisen zugeordnet ist.

Das ankommende Signal wird durch Filter frequenzmäßig in z. B. drei Anteile zerlegt, von denen jeder einem eigenen Dynamikregler zugeführt wird, der von den anderen unabhängig und frei eingestellt werden kann. Durch Programmierung der Regelkennlinien in den einzelnen Bereichen kann ein jeweils optimaler Kompromiß zwischen der stark progressiv wirkenden AVC und CiT mit konstantem Kompressionsfaktor arbeitenden DRC eingestellt werden.

Beim derzeitigen Stand der Technik ist es kaum möglich, wesentlich umfangreichere Systeme zur Signalaufbereitung als die derzeit üblichen in einem insgesamt am Ohr anzubringenden Hörgerät unterzubringen. Andererseits ist aus psychologischen Gründen eine Versorgung mit Miniatur-Geräten anzustreben. Es bleibt die Möglichkeit, die gesamte Signalaufbereitung in einem Taschengerät vorzunehmen und dessen Signal drahtlos in das Verstärkeriystem, z. B. eines handelsüblichen Hörgerätes zu übertragen, das ausschließlich als Endverstärker arbeitet und für diesen Zweck optimiert werden kann.

Ein erfindungsgemäßes Hörgerät ist anhand eines Blockschaltbildes beispielsweise mit vorteilhaften Einzelheiten dargestellt

Der Ausgang eines Mikrophons 1 ist mit einem Verstärker 2 verbunden. Die verstärkten Signale werden über den Knotenpunkt 10 drei Frequenzfiltern 3a, 3b, 3c zugeführt An jedes Frequenzfilter schließt sich ein Dynamikregler an, der aus zwei parallelen, die Knotenpunkte 11a, Ub, Uc und 12, \2b, 12c verbindenden elektrischen Wegen besteht. Der eine Weg führt über einen Gleichrichter 4 zum Kennliniengeber 5, dann zum Differenzglied 6 und von dort über einen weiteren Gleichrichter 8 zum Knotenpunkt 12. Der andere Weg verbi.vJet über ein Stellglied 7 die beiden Knoten. Der Ausgang des Differenzglicds 6 ist mit einem weiteren Eingang des Stellgliedes 7 verbunden. Die drei Knotenpunkte 12a, i2b, 12csind mit den Eingängen eines Addierverstärkers 9 verbunden, an dessen Ausgang eine elektromagnetische Spule 15 angeschlossen ist

Die Funktionsweise der Schaltung ist folgende: Die für das geschädigte Hörorgan zu verarbeitende akustische Information wird im Mikrophon 1 in elektrische Schwingungen umgesetzt Diese werden im

&iacgr;&ogr; Verstärker 2 verstärkt und dann den drei parallel geschalteten Frequenzfiltern 3a, 3b, 3c zugeführt Der Durchlaßfrequenzbereich dieser Filter ist so gewählt, daß sie insgesamt den gesamten zu übertragenden Frequenzbereich überdecken, den Übertragungsbereich aber so aufteilen, wie es das geschädigte Hörorgan erfordert Jedem Filter ist eine Pegelsteuerung nachgeschaltet in der die Weiterverarbeitung der Signale des entsprechenden Frequenzbereiches geschieht Zu diesem Zweck wird das die Filter 3 verlassende Signal in den Gleichrichtern 4 gleichgerich'nt so daß die Ausgangsspap.nung des Gleichrichtars proportional dem Eingangsschalldruck des entsprechenden Signals ist Die Ausgangsspannung des Gleichrichters wird dem Kennliniengeber 5 zugeführt, dessen Kennlinie optimal an den für das geschädigte Hörorgan erforderlichen Lautheitsausgleich angepaßt ist. Der Ausgang der Kennliniengeber 5 liefert so eine Spannung, die dem Sollausgangsschalldruck proportional ist Diese Spannung wird dem Eingang eines Dif^ferenzgliedes 6

jo zugeführt Durch eine weitere elektrische Verbindung wird das Ausgangssignal der Filter 3 dem Eingang eines Stellgliedes 7 zugeführt, dessen Ausgang wiederum mit einem Gleichrichter 8 verbunden ist. Der Ausgang des Gleichrichters liefert eine Spannung U, die proportional dem Ist-Ausgangsschalldruck des Signals ist Diese Spannung U wird nun dem zweiten Eingang des Differenzgliedes 6 zugeführt Im Differenzglied wird die Ausgangsspannung des Kennliniengebers 5 mit der des Gleichrichters 8 verglichen, d. h. es wird eine Spannung,

.to die dem Soll-Ausgangsschalldruck proportional ist, mit ein· r weiteren Spannung U, die dem Ist-Ausgangsschalldruck proportional ist, verglichen. Die Differenz beider Spannungen wird über den Ausgang des Differenzgliedes einem weiteren Eingang des Stellgliedes 7 zugeführt, das in Abhängigktit von dieser Differenzspannung somit seine Ausgangsspar.iung auf den Sollwert regelt. Die Soll-Ausgangsspannungen werden den Eingängen eines Addierverstärkers 9 zugeführt, an dessen Ausgang das den Erfordernissen des geschädigten Hörorgans entsprechend verarbeitete Signal zur Verfügung steht und beispielsweise über die Magnetspule 15 auf die Telefonspule eines handelsüblichen Ohrgerätes übertragen werden kann.
Aut eine ausführliche Beschreibung der im Block-Schaltbild angegebenen Blöcke wird verzichtet, da sie in direkt verwendbarer Ausführung serienmäßig von der Industrie gefertigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Hörhilfeschaltung, hei der der übertragene Frequenzbereich in mindestens zwei Teilbereiche zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Teilbereich je eine separate, von den anderen Frequenzbereichen unabhängig wirkende, den Ausgangsschalldruckpegel vom Eingangsschalldruckpegel beeinflussende Pegelsteuerung mit je einem oder mehreren Regelkreisen zugeordnet ist.

2. Hörhilfeschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkennlinien der den verschiedenen Frequenzbereichen zugeordneten Regelkreise einstellbar sind.

3. Hörhilfeschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den verschiedenen Frequenzbereichen zugeordneten Regelkreise voneinander unabhängig einstellbar sind.

4. Hörhilfcschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in einem Mikrophon (1) nachgeschalteten Eingangsverstärker (2) verstärkte Signal Frequenzfiltern (3a, 3b, 3c) zugeführt wird, denen Pegelsteuerkreise nachgeschaltet sind, die die Ausgänge der Filter (Ha, 116, lic) über jeweils zwei Wege mit Jen Knotenpunkten (12a, 12/7, \2c) verbinden, wobei der eine Weg in Serienschaltung einen Gleichrichter (4),- einen Kennliniengeber (5), die beiden Eingänge eines Differenzgliedes (6), und einen weiteren, dem ersten entgegengesetzt geschalteten Gleichrichter (8) aufweist, der andere Weg eine»« Eingang und den Ausgang eines Stellglieder (7) aufweist, und in denen der Ausgang des Differenzglii les (6) mit dem anderen Eingang des Stellgliedes (7) verbunden ist, und daß die Knotenpunkte (12a, i2b, XIc) mit den Eingängen eines Addierverstärkers (9) verbunden sind, an dessen Ausgang vorzugsweise eine elektromagnetische Spule (15) zur Übertragung des aufbereiteten Signals angeschlossen ist