DE1487399A1 - Hoerhilfe fuer Schwerhoerige - Google Patents

Description

Royal Industries, Inc., Pasadena, Staat Kalifornien, (U.S.A.)

Hörhilfe für Schwerhörige

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hörhilfe für Schwerhörige und insbesondere den Verstärker einer derartigen Hörhilfe, der ein verbessertes Hören der Benutzer sicherstellt.

Hörfehler werden generell in zwei Gruppen eingeteilt, und zwar in Fehler des schalleitenden und in Fehler des schallempfindenden Apparates. In den meisten Fällen stellen Personen mit einen Fehler im schalleitenden Apparat ein Ansteigen der Hörschwelle und ein ähnliches Ansteigen der Schmerzschwelle fest. Hit anderen Worten heißt das, daß

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sich ihr Hörbereich nicht wesentlich Indert. Personen, die unter einem Fehler des schallempfindenden Apparates leiden stellen demgegenüber in fast allen Pillen eine starke Verminderung ihres Hörbereiches fest· Bei diesen Personen senkt sich dl« Hörschwelle hlufig so wait, daß der Schalldruck eines «it linearer Verstärkung arbeitenden Hörgerätes über ihre Schmerzschwelle hinausgeht. Dieser Hangel entsteht dann, wenn ein linearer Verstärker in einer Hörhilfe bei verhältnismäßig starken Eingangssignalpegeln bis in den Sättigungs- oder Übersteuerungsbereich gefahren wird. Wenn ein linearer Verstärker -übersteuert wird, hört die Verstärkung auf und der Verzerrungspegel nimmt stark zu, wodurch Verständigungsschwierigkeiten sowie Schmerzen beim Benutzen eines derartigen Gerätes auftreten·

Zum Vermeiden dieses Nachteils sind bereits Schaltungen vorgeschlagen worden. Diese Schaltungen können als Verstärkerschaltungen mit Dynamikregelung bezeichnet werden und bewirkten eine Dynamikpressung bzw. eine Begrenzung der Verstärkung im Bereich des Sättigungspegels der Verstärker. Eine der häufig benutzten Dynamikregelungen ist die auch als AVC bezeichnete automatische Lautstärkesteuerung· Die üblichen AVC-Schaltungen richten das Signal gleich und begrenzen die Signalspannung mit Hilfe eines Kreises großer Zeitkonstante, bevor die resultierende Steuer-Glelch-

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spannung an eine geeignete Stelle der Schaltung zum Bewirken der automatischen Lautstärkesteuerung gelangt. Die häufigsten Nachteile bekannter AVC-Schaltungen sind ein positives oder negatives Überschwingen, lange Einschwingzeiten und lange Abklingzeiten. Eine andere Art einer Dynamikregelung ist in der kanadischen Patentschrift 684 125 vom 14. April 1964 beschrieben. In der dort beschriebenen Anordnung wird eine lineare Dynamikregelung angewendet, in deren Schaltung eine bestimmte Rückkopplungstechnik angewendet wird. Mit dieser Schaltungsart wird der Verstärkerausgang linear über den gesamten Verstärkungsbereich verringert.

Durch die vorliegende Erfindung werden alle genannten Nachteile beseitigt und ein verbesserter Hörhilfenverstärker geschaffen, der Personen mit Fehlern im schallempfindenden Apparat ein stark verbessertes Hören ermöglicht. Diese Verbesserung des Hörens wirkt sich besonders in geräuschvoller Ungebung aus und bedeutet gleichzeitig ein Verbessern der Unterscheidungsmöglichkeit einzelner Geräusche.

Die erfindungsgemäße Hörhilfe hat einen Verstärker mit einer ausnehmend kurzen Einschwing- und Abklingzeit, die erheblich Ober den Werten der bekannten Schaltungen »it automatischer Lautstärkeregelung

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liegen und der von dem bei den bekannten AVC-SchaItungen auftretenden Problemen frei ist. Die Schwierigkeiten der AVC-Schaltungen werden dadurch vermieden, daß der Verstärker gemäß der Erfindung kein Glied mit einer langen Zeitkonstante hat.

Der in der erfindungsgemäßen Hörhilfe verwendete Verstärker ist ein Wechselstromverstärker mit einer Gegenkopplung, die sich durch eine Schaltung mit nicht-linearer ohmscher Impedanz auszeichnet. Der Widerstand des Gegenkopplungskreises ist abhängig von dem dem Verstärker zugeführten Eingangssignalivariabel. Zur Erzeugung dieses Effektes sind im Gegenkopplungskreis zwei Dioden o. dgl. in entgegensetzter Durchlaßrichtung parallel zueinander und geraeinsam in Reihe mit einer Impedanz geschaltet, die die Leitung der Dioden o. dgl. steuert.

In einer Hörhilfe ist dieser Regelverstärker einem Vorverstärker nachgeschaltet, der das von einem Schallaufnehmer kommende Signal verstärkt. Aufgrund seiner Gegenkopplung hat der Regelverstärker eine krummlinige Ausgangscharakteristik j dabei wirkt der Regelverstärker bis zu einemAusgangsschalldruck von etwa 80 bis 90 dB über dem Eingangsschalldruck linear, worauf die Gegenkopplung das Ausgangssignal entlang der krummlinigen Charakteristik' abregelt. Wenn der Ausgangsschalldruck einen Pegel in der Größenordnung von 110 dB erreicht,

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bewirkt die Schaltung eine nahezu völlig logarithmische AusgangscharaJcteristik. Der Regelverstärker kann direkt an einen Kopfhörer o. dgl. angeschlossentoerden, der
das elektrische Ausgangssignal in Schallwellen umwandelt.

Die Erfindung ist nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert und in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Pig. 1 ein Schaltschema einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltschema einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung; und

Flg. 3 eine grafische Darstellung der Ausgangskennlinien bekannter Verstärker und des
erfindungsgemäßen Verstärkers.

Der die krummlinige Ausgangsklemmlinie erzeugende Regelverstärker der Erfindung wird nachstehend insbesondere
in Verbindung mit Figur 1 erläutert.

Die erfindungsgemäße Hörhilfe besitzt als Schallaufnehmer ein übliches Mikrophon 10, das die ankommenden Schallwellen in ein elektrisches Signal umwandelt. Das Signal gelangt dann in einen Vorverstärker 11 und wird dort
auf einen einstellbaren Pegel angehoben. Das verstärkte Signal gelangt dann über einen von dem Benutzer mit der

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Hand einstellbaren Lautstärkeregler in den Regelverstärker 12. Am Ausgang des Regelverstärkers 12 ist ein Wandler in Form eines Kopfhörers 14 oder eines Lautsprechers vorgesehen, der die ankommenden elektrischen Signale wieder in Schallwellen umwandelt· Mit Ausnahme des Regelverstärkers 12 entspricht die Hörhilfe im wesentlichen dem Stand der Technik.

Der als Wechselstromverstärker aufgebaute Regelverstärker 12 hat einen Transistor 15 mit einem Emitter 15a, einem Kollektor 15b und einer Basis 15c. Der Emitter 15a liegt an einer Sammelschiene, die mit dem negativen Anschlußpunkt einer Gleichstromversorgung bzw. einer Batterie 16 verbunden ist. Die Basis 15c liegt über einen Kondensator 17 am Abgriff des LautstSrkereglers 13. Der Kollektor 15b des Transistors wird über einen Widerstand .18 vorgespannt, der zwischen Kollektor und Basis liegt. Der Kollektor 15b ist außerdem an den Kopfhörer 14 und eine nicht-lineare Impedanz 20 angeschlossen, die als Gegenkopplung zwischen Kollektor 15b und Basis 15c liegt. Die zweite Klemme des Kopfhörers 14 liegt am positiven Anschlußpunkt der Batterie 16, die im übrigen auch die bekannten Teile der Schaltung mit Strom versorgt.

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Die nicht-lineare Impedanz 20 besteht aus einem Widerstand 21, der in Reihe mit einem Kondensator 24 an die Parallelschaltung zweier Dioden 22, 23 geschaltet ist. Die Dioden 22, 23 sind gegenpolig geschaltet, so daß beide Halbwellen der vom Kollektor 15b kommenden Wechselspannung wirksam sind.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß die Gegenkopplungsschaltung in Abhängigkeit von dem dem Regelverstärker 12 zugeführten Eingangssignal einen nicht—linearen Widerstand darstellt. Zu diesem Zweck ist die Einstellung so gewählt, daß die Dioden 22, 23 bei kleinen Eingangspegeln sperren, wodurch die Gegenkopplung rnwirksam wird und der Verstärker bei diesen niedrigen Pegeln eine lineare Ausgangskennlinie hat. Oberhalb eines bestimmten, in Abhängigkeit von dem vom Verstärker abgegebenen Schalldruckpegel einstellbaren Signalpegels steigt der Gegenkopplungsstrom proportional an. Der Punkt, bei dem die Dioden 22 und 23 zu leiten beginnen, wird mit Hilfe des Widerstandes 21 so eingestellt, daß der Ausgangsschalldruck für den Benutzer der Hörhilfe eine angenehme und richtige Stärke hat. In einer speziellen Ausführungsform ist die Schaltung so ausgelegt, daß über die Gegenkopp* lung unterhalb von etwa 80 bis 90 dB Ausgangsschalldruck kein oder nur ein vernachlässigbar kleiner Strom fließt.

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Sobald der Schalldruck den Wert von etwa 80 bis 90 dB am Ausgang überschreitet, beginnen die Dioden 22, 23 zu leiten, so daß die gewünschte Pressung des Ausgangssignals stattfindet. Bei einem Schalldruck am Ausgang von etwa 110 dB leitet die Gegenkopplung sehr stark und regelt den Verstärker ab, wie es sich aus der grafischen Darstellung gemäß Figur 3 ergibt. Auf diese Weise entsteht die krummlinige Ausgangskennlinie mit dem zunächst linearen Anfangsbereich.

In Figur 3 ist gezeigt, daß die konventionellen linearen Verstärker bei etwa 118 dB Ausgangsschalldruck in den Verzerrungsbereich hineinkommen, wodurch die Benutzung derartiger Verstärker unangenehm werden kann. Weiterhin ist in Figur 3 die Ausgangskennlinie einer Schaltung mit automatischer Lautstärkeregelung gemäß dem Stand der Technik gezeigt, die bis zu etwa 107 dB der Kennlinie des linearen Verstärkers folgt. Oberhalb von 107 dB regeln derartige Schaltungen den Ausgang stark ab. Der Regelverstärker gemäß der Erfindung mit der krummlinigen Ausgangscharakteristik hat zunächst einen linearen Bereich bis hinauf zu etwa 95 dB Ausgangsschalldruck und regelt den Verstärker dann entlang der dargestellten krummen Linie, wodurch die Verständlichkeit und der Hörkomfort verbessert werden·

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In Figur 2 ist eine andere Ausftihrungsforra der in Figur 1 gezeigten Schaltung dargestellt. Die Abweichungen gegenüber Figur 1 bestehen ie wesentlichen darin, daß der feste Widerstand 21 gemäß Fig. durch einen regelbaren Widerstand 25 ersetzt ist. Mit dem Regelwiderstand 25 ist die Größe des Abregeleffektes in Abhängigkeit der persönlichen Wunsche des Benutzers sowie auch eine Anpassung an Änderungen im Grade der Schwerhörigkeit möglich. Der Regelwiderstand 25 kann außerdem auch von einem Arzt bzw. Händler zum Anpassen der Hörhilfe an die Erfordernisse der verschiedenen Benutzer verwendet werden.

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I HU I sj *J «J Patentansprüche issausssaaaaiasssa:

1. Hörhilfe für Schwerhörige, die mindestens einen Transistor oder dergleichen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Emitter (15b) und die Basis (15c) des Transistors (15) ein schnell ansprechender, nicht-linearer Gegenkopplungskreis (20) geschaltet ist, welcher eine variable Inipedanzcharakteristik hat, deren Größe in Abhängigkeit von dem in der Hörhilfe verstärkten Signal variiert und eine krummlinige Ausgangskennlinie der Hörhilfe erzeugt.

2. Hörhilfe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsschaltung (20) mindestens eine Diode (22) o. dgl. aufweist, die die Gegenkopplung bis zu einem voreinstellbaren Schwellwert sperrt.

3. Hörhilfe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gegenkopplungsschaltung (2O) zwei gegenpolig und parallel zueinander geschaltete Dioden (22, 23) o. dgl. vorgesehen sind, wodurch die Impedanz der Gegenkopplung in einer nicht-linearen Beziehung zur

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Amplitude des su verstärkenden Signals variiert und eine krummlinige Ausgangskennlinie der Hörhilfe in Abhängigkeit von steigenden Signalamplituden erzeugt.

4. Hörhilfe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den parallel geschalteten Dioden (22, 23) o. dgl. ein Widerstand (21) geschaltet ist, der die Dioden o. dgl. bei einem voreinstellbaren Signalpegel aufsteuert, wodurch die Gegenkopplungsspannung oberhalb des voreinstellbaren Signalpegels mit zunehmenden Eingangssignalpegel steigt und die Verstärkung der Hörhilfe entlang der krummlinigen Ausgangskennlinie reduziert.

5. Hörhilfe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe zu den Dioden (22, 23) liegende Widerstand als Regelwiderstand (25) ausgebildet

6. Hörhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen dem Transistor (15) vorgeschalteten Vorverstärker (11).

7. Hörhilfe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen die Schallwellen in elektrische Signale umsetzenden und an den Transistor (15) angeschlossenen ersten Wandler (io) und durch einen, an den Emitter (15b) des Transistors angeschlossenen.

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die elektrischen Signale in Schallwellen umsetzenden zweiten Wandler (14).

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