CN101409858A - 包括磁场传感器的助听器用集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供包括磁场传感器的助听器用集成电路。其中，集成电路从多个音频源中选择一个或更多个音频源，以将其提交给信号处理电路。可以响应于检测到诸如来自电话听筒的外部磁场而自动地执行对音频源的选择，或者通过用户输入来手动控制对音频源的选择。

Description

包括磁场传感器的助听器用集成电路

本申请是申请号为“200380110849.4”，申请日为“2003年12月16日”，发明名称为“包括磁场传感器的助听器用集成电路”(国际申请号PCT/US2003/040130，国际申请日2003年12月16日)的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及助听系统。更特别地，本发明涉及能够确定并适应周围环境条件的助听装置。

背景技术

助听装置，例如，助听器等，应当能够在几种环境条件下进行操作，并可适应这些环境条件。例如，助听装置应当能够在各种音频源(例如，感应线圈(telecoil)、麦克风、或者辅助装置)中自动进行选择。一种可买到的助听器利用磁性簧片开关来提供磁场检测和自动换能器模式选择。不幸的是，存在许多与利用磁性簧片开关相关联的局限性。通常，簧片开关缺乏对与许多类型的电话一起进行操作的灵敏性，并且经常需要把外部磁体放置到电话听筒(handset earpiece)上。另外，簧片开关需要使用通信装置的一部分，如助听器内非常有限的空间。此外，如果助听器掉落或者经受了极高的磁场，则簧片开关可能易受损坏或者性能改变的影响，从而破坏助听系统的有效可靠性。另一个缺点涉及把簧片开关实现到助听系统中时因所需的附加组件和制造工作而导致的成本增加。

发明内容

一个描述的实施例针对用于助听的系统和方法，例如便听的听力装置和方法等，其中集成电路使得可容易地响应于检测到外部磁场而选择音频源模式。在示范性的实施例中，用于助听装置的集成电路可操作地设置在多个音频源与一个信号处理电路之间。集成电路可以包括磁场传感器和阈比较器。选通门，例如多路复用器，可以被可操作地耦合，并对来自磁场阈比较器的输出进行响应。选通门可以包括多个输入，所述多个输入能够耦合到多个换能器输出或辅助音频源，例如磁音频源(感应线圈)、声音频源(麦克风)。响应于磁场的存在，选择音频源或换能器输出之一来将其输出给信号处理电路。

在另选描述的实施例中，可以提供手动超控(override)模式，以使得可以将多个音频源输出和/或换能器输出同时提交给信号处理电路。

在又一个描述的实施例中，一集成电路可操作地设置在多个音频源与一个信号处理电路之间。该集成电路可以包括用于检测外部磁场存在的传感器。磁场阈比较器可以可操作地连接到所述传感器。选通门可操作地对磁场阈比较器进行响应。所述选通门包括多个输入和一个选通门输出。所述多个输入连接到所述多个音频源。选通门输出包括多个模式信号并连接到信号处理电路。选通门输出对磁场阈比较器进行响应，从而检测到外部磁场使得能够把所述多个音频源信号中的一个提交给信号处理电路。

在另一个描述的实施例中，一集成电路可以包括用于检测外部磁场存在的传感器。磁场阈比较器可以包括可操作地连接到磁场阈值的第一输入和可操作地连接到传感器的第二输入。磁场阈比较器进一步包括适于连接到信号处理电路的输出。所述输出包括第一信号和第二信号，并且响应于对感测的外部磁场与磁场阈值的比较而被确定，其中，当磁场阈值超过感测到的外部磁场时第一信号被提交给信号处理电路，而当感测到的外部磁场超过磁场阈值时第二信号被提交给信号处理电路。

尽管下文提出了对本发明的众多不同实施例的详细描述，但应当理解，本发明的法定范围由本申请结尾处提出的权利要求的文字所限定。详细的描述仅被视为是示例性的，而没有描述本发明每个可能的实施例，这是因为，描述每个可能的实施例即便不是不可能的，也是不现实的。使用当前的技术或者在本申请申请日之后开发的技术可以实现众多另选的实施例，它们仍将落入限定本发明的权利要求的范围内。此外，在此描述的实施例的结构、特征以及功能应被认为是可互换的，并且可以与任一在此描述的实施例一起使用每一结构、特征或功能。

还应当理解，除非在本申请中使用句子“如在此使用的，术语‘____’由此被定义为表示……”或类似的句子来明确地定义术语，否则不应限制该术语明确地或者通过暗示超出其字面或者通常含意的含意，并且不应当把这种术语解释为限于基于在本申请的任何部分所作的任何陈述(除了权利要求的语言)的范围中。至于在本申请中按与单一含意一致的方式引用在本申请结尾处的权利要求中引述的任何术语，这只是为了清楚起见，以不使读者糊涂，并且无意通过暗示或者其他方式将这种权利要求术语限于所述单一含意。除非通过引述单词“装置”和功能而不引述任何结构来限定权利要求要素，否则不应基于35 U.S.C§112第6款的应用来解释任何权利要求要素的范围。

附图说明

图1是依照一个描述的实施例的集成电路的示意框图；

图2是依照另一个描述的实施例的集成电路的示意框图；以及

图3是依照又一个描述的实施例的集成电路的示意框图。

具体实施方式

图1描绘了以虚线示出的集成电路10，集成电路10可操作地设置在多个音频源12和一个信号处理电路14之间。集成电路10包括磁场传感器16和磁场传感器放大器17以及选通门18。选通门18，优选的是多路复用器，可操作地对来自磁场传感器放大器17的输出进行响应。磁场传感器16可以包括阈比较器26，其中磁场的检测基于检测到的磁场强度是否高于或低于阈电平。阈电平19可以是固定的或可调的。磁场传感器放大器17向选通门18提供输出信号来确保希望的操作。

选通门18包括多个输入20，所述多个输入20用于接收换能器或辅助音频源(例如，磁音频源(感应线圈)、声音频源(麦克风))的输出。选通门输出22耦合到信号处理电路14，其中，响应于检测到外部磁场，选择所述多个输入20中的一个以将其输出给信号处理电路。

图2描绘了另选实施例的集成电路10’。应当理解，可以把本发明具体实现为这些或其他结构。电路设计优选、制造限制等，仅是可以影响是否要在集成电路的结构中包括某种装置(例如，选通门18)的许多参数中的几个。

集成电路10’包括磁场传感器16’，磁场传感器16’集成有磁场传感器放大器17’。磁场传感器16’的输出耦合到具有阈值输入19的阈比较器26。阈比较器26的输出又耦合到选通门18。阈电平还可以是固定的或可调的。图3描绘了集成电路10”的另选实施例，类似于在图2中例示为集成电路10’的实施例。如图3所示，在集成电路10”的设计中还可以包括信号整形装置29，例如偏置单元、放大器、滤波器、整流器等，以及其他电路装置。

集成电路实施例10、10’和10”中的任何一个都可以进一步包括手动超控装置24，该手动超控装置24允许手动选择所述多个输入20中的一个或更多个并将其提交给信号处理电路14。

可以利用若干种技术来检测外部磁场(通常称为B场)的存在，用于在向信号处理电路14提交信号时控制选通门18，例如，麦克风-感应线圈多路复用器(MT MUX)。一些B场检测方法包括但不限于：

●检测高于或低于某个阈电平的静态B场(检测电平可以是滞后的以防止振荡行为)；

●当只把电话听筒拿到感应线圈附近时，检测由感应线圈产生的AC EMF；

●响应于由电话听筒或房间环路(room loop)传输的音频信号，检测由感应线圈产生的AC EMF；或者

●上述的任何一种组合。

静态B场检测方法可以是优选的，因为其在存在环境或人为的电磁干扰(EMI)的情况下更为健壮。其他的外部B场检测方法易受源于EMI的“假”B场检测的影响，这可能导致需要用户干预来进行校正的不希望的换能器模式选择改变。尽管所有三种检测方法可能最初都不利地对EMI进行了响应，但是一旦EMI作用消退，第一种方法就能够自动回复到恰当的换能器模式操作，而无需用户干预。

静态B场检测方法的另一个优点是：其可以配置有仅在10Hz量级的低频(即，非常低的带宽需求)下操作的放大器。这对开发以最小功耗操作的检测器和控制电路是非常有利的。

存在若干种可能的半导体(例如，固态硅)装置，其可以用作针对电话听筒的静态B场的检测器。硅外部B场检测器可以包括：横向双极型磁敏晶体管(LBMT)、分裂漏MAGFET、或者微机电系统(MEMS)型装置。也可以利用标准的霍尔效应传感器。

使用LBMT的优点是：它是用于检测B场的非常灵敏的硅装置；它比MAGFET装置噪声小；并且在使用标准的安装方法来把IC附接至感应线圈的主体时，它检测与硅表面相切(这与感应线圈的最大灵敏度的方向相同)的B场。不同于LBMT的是，MAGFET和标准的霍尔效应传感器对垂直于硅表面的B场敏感。LBMT的潜在缺点是，可能需要非标准的安装技术来把IC附接至感应线圈主体，以确保感应线圈具有与传感器装置相同的最大B场灵敏度取向。

对于助听装置应用，B场传感器的功耗应当为100微瓦或更小，以尽可能地延长助听器的电池寿命。在这个功率电平下，MAGFET还可以提供用作B场传感器的足够灵敏度，这是因为LBMT通常在毫瓦功率电平下进行操作以获得高B场检测灵敏度。然而，LBMT可以按低占空比来操作以节能，因为B场检测电路不需要持续工作。

因为可以利用LBMT和分裂漏MAGFET来产生与B场强度成比例的差分电流输出，所以可以容易地把任一种装置集成到与助听装置中通常包括的感应线圈前置放大器相同的硅集成电路中。把检测器差分电流输出转换成数字信号(其用来控制MT MUX操作所需的换能器选择模式)所需的其他放大器电路，也可以被容易地集成到与所有上述电路相同的硅IC中。注意，标准的霍尔效应传感器按电压模式进行操作，所以需要另选的电压型信号处理结构来产生用于MT MUX操作的希望控制信号。

应当理解，本发明的实施例和实现不限于特定的磁场检测方法，用于磁场检测的其他半导体装置的实现也在本发明的范围内。

另外，可以利用超控开关来控制MT MUX操作并给用户提供手动选择操作模式的能力，这使得可以将感应线圈和麦克风输出(或者其他音频源)同时提交给助听装置的信号处理电路。在通常布有磁房间环路以辅助被削弱的听力的收听环境(如教堂、礼堂以及教室)中，这个特征是希望的，其中，助听器使用者可以同时利用在这些情况下提供的磁和声音频信息。

如上所述，所述的实施例解决了现今的助听装置的许多限制。例如，每个实施例都能够以非常低的成本容易地与“主动感应线圈”换能器中的感应线圈前置放大器电子装置合并到同一集成电路上。另外的好处可以包括：

●提供了自动检测电话听筒是否在附近的能力；

●提供了在外部磁场强度低于预定阈电平时，自动选择合适音频源(即，麦克风输出)以将其输出到助听装置的信号处理电路的能力；

●提供了在外部磁场强度高于预定阈电平时，自动选择合适的音频源(即，感应线圈输出)以将其输出到助听装置的信号处理电路的能力；

●通过更有弹性且更不易受破坏或性能改变影响的集成电路设计，提供了改进的助听装置可靠性；

●有效地利用了助听装置中现有的可用空间；以及

●通过减少装置组件的数量，降低了助听装置制造者的装配过程的复杂度和成本。

本领域技术人员根据前面的描述将清楚本发明的其他修改和另选实施例。该描述应被视为仅是例示性的，并且是为了教导本领域技术人员实现本发明的最佳方式。在实质上不脱离本发明精神的情况下，可以改变所述结构和方法的细节，并且保留对落入所附权利要求的范围内的所有修改的专用使用。

Claims (22)

1、一种助听装置，其包括：

适于提供音频信号的两个或者更多个音频源；

适于处理由所述音频源提供的音频信号的信号处理电路；以及

设置在所述音频源之一中的集成电路，所述集成电路包括用于检测外部磁场存在的传感器和用于检测磁场阈的磁场阈比较器，所述磁场阈比较器包括一个输出，

其中，可操作地耦合到所述信号处理电路的所述磁场阈比较器的输出响应于检测到的外部磁场而变化。

2、如权利要求1所述的助听装置，其中，所述集成电路进一步包括：

选通门，所述选通门包括两个或者更多个音频源输入和一个输出，所述选通门适于响应于检测到的外部磁场来选择所述输入中的一个或者更多个，并且所述选通门的输出可操作地连接到所述信号处理电路。

3、如权利要求2所述的助听装置，其中，所述集成电路进一步包括：

可操作地耦合到所述磁场阈比较器的磁场阈值，所述磁场阈比较器可操作地耦合到所述传感器，并且适于响应于检测到的外部磁场和所述磁场阈值，向所述信号处理电路提供针对所述选通门的所述音频源输入中的一个或者更多个。

4、如权利要求1所述的助听装置，其中，所述集成电路进一步包括：

手动超控装置，其允许将一个或者更多个音频源信号呈送给所述信号处理电路。

5、如权利要求1所述的助听装置，其中，所述传感器是从由横向双极型磁敏晶体管LBMT、分裂漏MAGFET、霍尔效应传感器、微机电系统MEMS型装置以及有源拾音线圈组成的组中选择的。

6、如权利要求1所述的助听装置，其中，所述传感器具有大致100μW或更低的功率消耗。

7、如权利要求1所述的助听装置，其中，所述音频源中的一个或者更多个是电声换能器、电磁换能器或者其组合。

8、如权利要求7所述的助听装置，其中，所述电声换能器是麦克风。

9、如权利要求7所述的助听装置，其中，所述电磁换能器是拾音线圈。

10、如权利要求3所述的助听装置，其中，所述集成电路进一步包括：

可操作地耦合到所述信号处理电路的信号整形装置。

11、如权利要求10所述的助听装置，其中，所述信号整形装置是从由偏置器、放大器、滤波器以及整流器组成的组中选择的。

12、一种装置，其包括：

适于提供信号的换能器；和

设置在所述换能器中的用于检测外部磁场存在的传感器。

13、如权利要求12所述的装置，其进一步包括：

磁场阈比较器和磁场阈值，所述磁场阈比较器可操作地耦合到所述传感器和所述磁场阈值；以及

选通门，所述选通门适于响应于所述传感器检测到所述外部磁场的存在而提供输出信号，

其中，所述磁场阈比较器、所述磁场阈值以及所述选通门被设置在所述换能器中。

14、如权利要求13所述的装置，其进一步包括：

可操作地耦合到所述选通门的输出的信号处理电路。

15、如权利要求13所述的装置，其进一步包括：

一个或者更多个附加换能器，其适于提供至少一个信号，所述选通门适于响应于检测到的外部磁场来选择一个或者更多个信号。

16、如权利要求15所述的装置，其进一步包括：

可操作地耦合到所述选通门的所述输出的信号处理电路。

17、如权利要求15所述的装置，其进一步包括：

允许从所述选通门输出一个或者更多个信号的手动超控装置。

18、如权利要求16所述的装置，其进一步包括：

允许向所述信号处理电路呈送一个或者更多个信号的手动超控装置。

19、如权利要求12所述的装置，其中，所述传感器是从由横向双极型磁敏晶体管LBMT、分裂漏MAGFET、霍尔效应传感器、微机电系统MEMS型装置以及有源拾音线圈组成的组中选择的。

20、如权利要求12所述的装置，其中，所述传感器具有大致100μW或更低的功率消耗。

21、如权利要求12所述的装置，其中，所述换能器是麦克风或者拾音线圈。

22、如权利要求15所述的装置，其中，所述换能器中的一个或者更多个是麦克风、拾音线圈或者其组合。

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