DE1762903A1

DE1762903A1 - Multi-stage transistor amplifier for hearing impaired devices

Info

Publication number: DE1762903A1
Application number: DE19681762903
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl-August Heyne
Original assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Current assignee: Robert Bosch Elektronik GmbH
Priority date: 1968-09-19
Filing date: 1968-09-19
Publication date: 1970-09-17

Description

Mehrstufiger Transistorverstärker für Schwerhörigengeräte Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen Transistorverstärker für Schwerhörigengeräte mit einer automatischen Verstärkungsregelung (AVC), bei der vom Ausgang der Endstufe des Verstärkers ein teil der Tonfrequenzspannung abgenommen und einem Gleichrichter zugeführt wird und die gleichgerichtete Spannung als Regelspannung an eine Elektrode des Transistors einer vorhergehenden Stufe zur Verschiebung dessen Arbeitspunktes gelangt.Multi-stage transistor amplifier for hearing-impaired devices The invention relates to a multi-stage transistor amplifier for hearing impaired devices with a automatic gain control (AVC), in which the output of the output stage of the amplifier a part of the audio frequency voltage is removed and fed to a rectifier and the rectified voltage as a control voltage to one electrode of the transistor a previous stage for shifting its operating point arrives.

Diese automatische Verstärkungsregelung hat bei Schwerhörigengeräten die Aufgabe, größere Lautstärkeunterschiede der auf das Mikrofon des Schwerhörigengerätes fallenden Schallereignisse bis zu einem gewissen Grade auszugleichen und dem Benutzer des Schwerhörigengerätes einen zwischen Grenzen wenigstens einigermaßen gleichbleibenden Schalldruckpegel anzubieten.This automatic gain control is used in hearing aids the task of larger volume differences on the microphone of the hearing impaired device to compensate for falling sound events to a certain extent and the user of the hearing impaired device is at least somewhat constant between boundaries Offer sound pressure level.

Die Regelgleichspannung für diese automatische Verstärkungsregelung wird üblicherweise durch einen integrierenden Gleichrichtungsvorgang eines Teiles der am Ausgang des Verstärkers auftretenden Tonfrequenzspannung gewonnen, wobei jede Frequenz dieser Spannung bei dem Gleiehrichtungsvorgang im wesentlichen mit dem gleichen Anteil zu der Regelspannung beiträgt, wie er am Ausgang des Verstärkers vorhanden ist. Die automatische Verstärkungsregelung ist also im wesentlichen frequenzunabhängig. Wenn man annimmt, dafl der eigentliche Verstärker eine im wesentlichen gerade Frequenzkurve hat und alle für das Schwerhörigengerät in Frage kommenden Tonfrequenzen gleichmäßig verstärkt, so ist die am Verstärkerausgang vorhandene Tonfrequenzspannung im wesentlichen von der Frequenzkurve des Mikrofons abhängig. Da die üblichen Mikrofone für Sahwerhörigengeräte in dem Bereich zwischen 800 und 2000 Hertz besonders empfindlich sind, wird die gleichgerichtete Regelspannung vorwiegend aus diesem Frequenzbereich gebildet. Dagegen reagiert beispielsweise die automatische Verstärkungsregelung nicht oder nur in geringem Maße, wenn auf das Mikrofon Schallereignisse treffen, die nur oder vorwiegend Frequenzen unterhalb von b00 Hertz enthalten.The control DC voltage for this automatic gain control is usually through an integrating rectification process of a part obtained the audio frequency voltage occurring at the output of the amplifier, wherein essentially with each frequency of this voltage in the unidirectional process contributes the same proportion to the control voltage as it does at the output of the amplifier is available. The automatic gain control is therefore essentially independent of frequency. if it is assumed that the actual amplifier has an essentially straight frequency curve and all sound frequencies that come into question for the hearing aid device are uniform amplified, the audio frequency voltage present at the amplifier output is essentially depends on the frequency curve of the microphone. As the usual microphones for hearing impaired devices are particularly sensitive in the range between 800 and 2000 Hertz, the rectified control voltage mainly formed from this frequency range. Against it For example, the automatic gain control does not respond or only reacts in to a small extent, if sound events hit the microphone that are only or predominantly Contains frequencies below b00 Hertz.

Diese bekannte und übliche Art der automatischen Verstärkungsregelung für Schwerhörigengeräte erfüllt aber in manchen Fällen nicht ihren Zweck. Dies ist beispielsweise der Fall bei der Anwendung einer automatischen Verstärkungsregelung auf Schwerhörigengeräte, die für Nervenschwerhörige mit Lautheitsausgleich (Recruitment) bestimmt sind. Dieser Lautheitsausgleich ist in den meisten Fällen frequenzabhängig und tritt beispielsweise sehr häufig nur im tiefen Frequenzgebiet auf. Bei diesen Schwerhörigengeräten müßte also die automatische Verstärkungsregelung nur für die tiefen Frequenzen wirksam sein, während die hohen Frequenzen immer voll verstärkt werden sollen.This known and common type of automatic gain control for devices for the hearing impaired, however, in some cases does not serve its purpose. This is for example the case when an automatic gain control is used on devices for the hearing impaired, which are designed for the nerve-impaired with loudness compensation (recruitment) are determined. In most cases, this loudness compensation is frequency-dependent and occurs, for example, very often only in the low frequency range. With these Hearing impaired devices would have to use the automatic gain control only for the low frequencies will be effective, while the high frequencies will always be fully amplified should be.

Aus den oben geschilderten Gründen ist aber die automatische Verstärkungsregelung der bisher üblichen Art gerade in dem Frequenzgebiet unterhalb von 800 Hertz kaum wirksam. Daher wird durch diese bekannte Art der automatischen Verstärkungsregelung die meist notwendige Begrenzung der tiefen Frequenzen nicht erreicht.For the reasons outlined above, however, the automatic gain control is of the usual type, especially in the frequency range below from 800 Hertz hardly effective. Hence, through this known type of automatic Gain control does not limit the low frequencies, which is usually necessary achieved.

Die Erfindung zeigt aber einen Weg, wie diese Schwierigkeiten vermieden werden können und wie sich auch in dem eben geschilderten Beispiel eine befriedigend arbeitende automatische Verstärkungsregelung erzielen läßt.However, the invention shows a way in which these difficulties can be avoided can be and as in the example just described a satisfactory working automatic gain control can be achieved.

Ausgehend von der bekannten Art der automatischen Verstärkungsregelung (AVC), bei der vom Ausgang der Endstufe des Verstärkers ein Teil der Tonfrequen--spannung abgenommen und einem Gleichrichter zugeführt- wird und die gleichgerichtete Spannung als Regelspannung an eine Elektrode des Transistors einer vorhergehenden Stufe zur-Verschiebung dessen Arbeitspunktes gelangt, schlägt die Erfindung vor, daß zwischen dem Ausgang der Endstufe und dem Gleichrichter ein Netzwerk mit frequenzabhängiger Übertragungskurve liegt, das der den Gleichrichter erreichenden Tonfrequenzspannung einen vorgegebenen Frequenzverlauf verleiht. Durch das erfindungsgemäß dem Gleichrichter vorgeschaltete Netzwerk mit frequenzabhängiger Übertragungskurve lassen sich jetzt die zur Bildung der Gleichstromregelspannung beitragenden Anteile--der verschiedenen Frequenzbereiche der Tonfrequenzspannung so auswählen, daß die Verstärkungsregelung einem vorgegebenen Frequenzgang folgt.Based on the known type of automatic gain control (AVC), where part of the audio frequency voltage from the output of the output stage of the amplifier removed and fed to a rectifier and the rectified voltage as a control voltage to an electrode of the transistor of a previous stage for shifting reaches its working point, the invention proposes that between the output the output stage and the rectifier form a network with a frequency-dependent transfer curve lies that the audio frequency voltage reaching the rectifier is a predetermined one Frequency response gives. By the rectifier connected upstream according to the invention Network with frequency-dependent transmission curve can now be used to form the components contributing to the DC control voltage - the various frequency ranges Select the audio frequency voltage so that the gain control is a given Frequency response follows.

F_Urnde Zwecke der Erfindung sind alle solche Netzwerke an sichbekannten Aufbaues geeignet, mit denen man eine.gewünschte übertragungskurve bzw. einen vorgegebenen Frequenzverlauf der den Gleichrichter erreichenden Tonfrequenzspannung erzielen kann. Bei dem oben erläuterten Beispiel, also bei Schwerhörigengeräten, die für Nervenschwerhörige mit Lautheitsausgleich bestimmt sind, wird man zweckmäßigerweise das Netzwerk so gestalten, daß es nach Art eines Tiefpasses für tiefere Frequenzen eine größere Durchlässigkeit als für höhere Frequenzen hat. Auf diese Weise kann man erreichen, daß beispielsweise ausschließlich oder vorwiegend die tiefen Frequenzen, z. B. die Frequenzen unterhalb von £500 Hertz, zur Bildung der Regelspannung beitragen, so daß nur für diese tiefen Frequenzen eine Regelung eintritt, während bei Schallereignissen, die nur oder vorwiegend die höheren Frequenzen enthalten, die Verstärkungsregelung unwirksam ist und die volle Verstärkung stets erhalten bleibt.For the purposes of the invention, all such networks are known per se Structure, with which you can create a desired transfer curve respectively. a predetermined frequency curve of the audio frequency voltage reaching the rectifier can achieve. In the example explained above, i.e. in the case of hearing aids, which are intended for the hearing impaired with loudness compensation, are expediently used Design the network in such a way that it is like a low-pass filter for lower frequencies has a greater permeability than for higher frequencies. That way you can one can achieve that, for example, only or predominantly the low frequencies, z. B. the frequencies below £ 500 Hertz contribute to the formation of the control voltage, so that regulation only occurs for these low frequencies, while in the case of sound events, which only or predominantly contain the higher frequencies, the gain control is ineffective and the full gain is always maintained.

Sehr zweckmäßig ist es allerdings, das Netzwerk nach Art einer einstellbaren Tonblende zur Veränderung des Frequenzverlaufs der den Gleichrichter erreichenden Tonfrequenzspannung auszubilden. Mit dieser einstellbaren Tonblende ist man in der Lage, jeden gewünschten Frequenzgang der automatischen Verstärkungsregelung einzustellen.It is very useful, however, to set up the network in the manner of an adjustable Sound screen to change the frequency curve of the rectifier reaching Train audio frequency voltage. With this adjustable tone screen you are in the Able to set any desired frequency response of the automatic gain control.

Die Wirksamkeit der einstellbaren Tonblende läßt sich noch dadurch verbessern, daß man der Tonblende einen gleichzeitig als Begrenzer wirkenden Hilfsverstärker für die Tonfrequenzspannung vorschaltet. Dieser gleichzeitig als Begrenzer wirkende Hilfsverstärker kann dann so ;)emessen sein, daß die Tonfrequenzspannung an seinem Ausgang einen im wesentlichen gleichmäßigen Frequenzverlauf hat.The effectiveness of the adjustable tone screen can still be determined by this improve that the sound diaphragm is an auxiliary amplifier that also acts as a limiter for the audio frequency voltage. This also acts as a limiter Auxiliary amplifier can then be measured so that the audio frequency voltage at its output has an essentially uniform frequency curve.

Der begrenzende Hilfsverstärker glättet somit den Frequenzgang am Eingang der Tonblende und schaltet auch die Auswirkung des Mikrofonfrequenzganges aus, so daß der Frequenzgang der automatischen Verstärkungsregelung nur noch von der Tonblendeneinstellung abhängig ist.The limiting auxiliary amplifier thus smooths the frequency response on Input of the tone screen and also switches the effect of the microphone frequency response off, so that the frequency response of the automatic gain control is only from depends on the tone aperture setting.

Die durch die Begrenzerwirkung des Hilfsverstärkers auftretenden Harmonischen haben keine nachteilige Wirkung. Wenn das Netzwerk nach Art eines Tiefpasses aufgebaut ist oder die Tonblende so eingestellt ist, daß sie vorwiegend die tiefen Frequenzen durehläßt, stören die Harmonischen überhaupt nicht, weil sie durch das Netzwerk bzw. die Tonblende weitgehend gedämpft werden. Lediglich wenn das Netzwerk eine einem Hochpaß ähnliche Übertragungskurve hat oder die Tonblende so eingestellt ist, daß sie vorwiegend höhere Frequenzen durchläßt, können die Harmonischen der tiefen Frequenzen eine geringe Einwirkung auf die automatische Lautstärkeregelung haben. In der Praxis werden aber die Fälle überwiegen, bei denen die Tonblende als Tiefpaß eingestellt ist. Bei der bisherigen automatischen Verstärkungsregelung der hier in Frage stehenden Art ist im allgemeinen die Einregelzeit vernachlässigbar klein und beträgt ungefähr 10 ms, dagegen hat man bisher die Ausregelzeit mit etwa 100 bis 500 ms so groß gewählt, daß sie normalerweise die Wortpausen überbrückt. Im Gegensatz hierzu kann es bei der erfindungsgemäß verbesserten automatischen Lautstärkeregelung für die Sprachverständlichkeit zweckmäßig sein, die Regelzeiten, also außer der Einregelzeit auch die Ausregelzeit, so kurz zu machen, daß Vokale und Konsonanten einzeln ausgeregelt werden. Wird dann die Tonblende vor dem Gleichrichter so eingestellt, daß sie vorwiegend die tiefen Frequenzen durchläßt, also als Tiefpaß wirkt, so würde die Verstärkung nur für die Vokale begrenzt werden, während die Konsonanten unbeeinflußt bleiben.The harmonics caused by the limiting effect of the auxiliary amplifier have no adverse effect. If the network is built like a low-pass filter or the sound aperture is set so that it predominates in the low frequencies the harmonics do not interfere at all, because they pass through the network or the tone screen can be largely attenuated. Only if the network has a has a transfer curve similar to a high-pass filter or the tone aperture is set in such a way that that it lets through predominantly higher frequencies, the harmonics of the lower Frequencies have little effect on the automatic volume control. In practice, however, the predominant cases are those in which the tone diaphragm is used as a low-pass filter is set. With the previous automatic gain control this one In the type in question, the settling time is generally negligibly small and is about 10 ms, on the other hand the settling time has been around 100 up to now up to 500 ms selected so large that it normally bridges the word pauses. in the In contrast to this, it can be the case with the automatic volume control improved according to the invention for speech intelligibility, the regular times, i.e. apart from the Settling time also the settling time, to make vowels and consonants so short can be adjusted individually. If the sound screen in front of the rectifier is then set so that that it mainly lets through the low frequencies, i.e. acts as a low-pass filter, so would The gain can only be limited for the vowels, while the consonants are unaffected stay.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in stark schematisierter Form dargestellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown in strong shown in schematic form.

Mit 1 ist ein mehrstufiger Transistorverstärker an sich bekannter Bauart für ein Schwerhörigengerät bezeichnet. Am Eingang des Verstärkers 1 ist ein Mikrofon 2 angeschlossen, während der Ausgang des Verstärkers 1 einen Hörer 3 speist.With 1 a multi-stage transistor amplifier is known per se Designated design for a hearing aid device. At the input of amplifier 1 is a Microphone 2 connected, while the output of amplifier 1 feeds a listener 3.

Von dem Ausgang des Verstärkers 1 wird ein Teil der dort vorhandenen verstärkten Tonfrequenzspannung abgenommen und dem Eingang eines Hilfsverstärkers # zugeführt. Der Verstärker 4 wirkt gleichzeitig als Begrenzer, so daß an seinem Ausgang eine für alle Frequenzen nahezu gleichgroße Spannung auftritt. Diese nunmehr nahezu frequenzunabhängige Tonfrequenzspannung gelangt zu einer einstellbaren Tonblende 5, mit der man der einen nachgeschalteten Gleichrichter erreichenden Tonfrequenzspannung einen beliebigen vorgegebenen Frequenzverlauf verleihen kann. Insbesondere läßt sich die Tonblende 5 so einstellen, daß sie als Tiefpaß wirkt und vorwiegend die tieferen Frequenzen den Gleichrichter 6 erreichen. Durch den Gleichrichter 6 zusammen mit einem nachgeschalteten Lntkopplungsnetzwerk wird in der bisher üblichen Weise eine Gleichstromregelspannung erzeugt, die, wie nur schematisch angedeutet ist, einer Elektrode des Transistors einer Anfangsstufe des Verstärkers 1 zugeführt wird und durch Verschiebung des Arbeitspunktes dieses Transistors die Verstärkung in der bekannten Weise beeinflußt.From the output of the amplifier 1, a part of the existing there amplified audio frequency voltage removed and the input of an auxiliary amplifier # fed. The amplifier 4 also acts as a limiter, so that at his Output a voltage that is almost the same for all frequencies occurs. This now Almost frequency-independent audio frequency voltage reaches an adjustable tone screen 5, with the audio frequency voltage reaching a downstream rectifier can give any given frequency response. In particular, lets adjust the tone diaphragm 5 so that it acts as a low-pass filter and predominantly the Reach the rectifier 6 at lower frequencies. Through the rectifier 6 together with a downstream decoupling network is used in the previously usual Way generates a DC control voltage, which, as only indicated schematically is supplied to one electrode of the transistor of an initial stage of the amplifier 1 and by shifting the operating point of this transistor, the gain influenced in the known manner.

Claims

Patent claims 1. Multi-stage transistor amplifier for visually impaired hearing aids rr; it an automatic gain control (AVC), in which part of the audio frequency saving is taken from the output of the final stage of the amplifier and fed to a rectifier and the rectified voltage as a control voltage to an electrode of the transistor preceding stage reached for shifting the operating point of Ge, characterized in that between the output of -ndstufe w: d of the rectifier a network with frequency-dependent Ubertragungskurve is that imparts a predetermined frequency response of the rectifier reaching audio frequency. 2. "transistor amplifier according to claim 1, characterized in that the network in the manner of a low-pass filter for lower audio frequencies has a greater permeability than for higher frequencies. 3. transistor amplifier according to claim 1, characterized in that the network in the manner of an adjustable tone screen for change 4. Transistor amplifier according to one of claims 1 to 3, characterized in that an auxiliary amplifier, which simultaneously acts as a limiter for the audio frequency voltage, is connected upstream of the network the same time as a limiter acting auxiliary amplifier is dimensioned so that the audio frequency at its output has a substantially uniform frequency response. 6. transistor amplifier according to one of claims 1 to 5, characterized in that both the settling time and the a control time of the automatic gain control are so short that vowels and consonants are individually bus- controlled.