DE1927848C3

DE1927848C3 - Hearing aid

Info

Publication number: DE1927848C3
Application number: DE19691927848
Authority: DE
Inventors: Ivar Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Veit
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1969-05-31
Publication date: 1976-02-05

Description

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Die Erfindung betrifft ein Hörgerät mit einem mehrstufigen Transistorverstärker, 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, der einen Spannungsteiler aufweist, der einen vom Regelsignal gesteuerten Widerstand enthält.The invention relates to a hearing aid with a multi-stage transistor amplifier, at the input of which a Microphone is connected via two signal lines and one of which is close to the amplifier output Lying stage from its output to its input contains an automatically acting gain control circuit, which has a voltage divider, the contains a resistor controlled by the control signal.

Die bisher bekannten Schaltungen mit automatischer Verstärkungsregelung weisen Regclungszeiten auf, die in der Größenordnung von 100 bis 300 m/sec liegen. Diese nachziehende Regelung wird aber in der Regel •Is störend empfunden. Bei den meisten bekannten Re-Jelschaltungen erfolgt die Regelung über eine Veränderung der Basisgleichspannung und damit eine Veränderung des Arbeitspunkles. Dies hat aber Umladungen der an diesen Stellen liegenden Kopplungskondensatofen zur Folge, wodurch die erwähnten langen Regelungszeiten erhalten werden. Eine andere bekannte Regelschaltung, die ohne wahrnehmbare Verzögerung arbeitet, enthält Schaltglicder, die über eine amplitudenabhängige Gegenkopplung eine Signalkompression bewirkt Dies hat aber den Nachteil, daß die Gegenkopplung wegen der nichtlinearen Bauelemente Verzerrungen hervorruft. Außerdem bewirkt cm solcher Gegenkopplungszweig wegen seines auch bei fehlenden, Signali endlicher, Widerstandes eine unerwünschte Reduzierung der Verstärkungswirkung.The previously known circuits with automatic gain control have Regclungszeiten that are of the order of 100 to 300 m / sec. As a rule, however, this subsequent regulation will apply • Is bothersome. With most of the known Re-Jelschaltung the regulation takes place via a change in the basic DC voltage and thus a change of the work item. However, this has charge reversals of the coupling condensate furnace located at these points result, whereby the mentioned long regulation times are obtained. Another known control circuit, which works without a perceptible delay, contains Schaltglicder, which has an amplitude-dependent Negative feedback causes signal compression. This has the disadvantage that negative feedback causes distortion because of the non-linear components. In addition, cm causes such a negative feedback branch an undesirable reduction because of its resistance, even if there is no signal, which is finite the reinforcement effect.

Aus der DT-AS 12 75 139 ist zwar eine Verstärkerschaltung mit automatischer Verstärkerregelung bekannt bei welcher der Widerstand der Kollektor-l-mitter-Str»cke eines Transistors vom Ausgangssignal gesteuerHst und die ein Gegenkopplungsnetzuci k umfaßt das aus einem Widerstand und der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors besteht. Dabei hegt aber diese Strecke als variabler Widerstand m einem Zweig eines Spannungsteilers, der auf die Gegenkopplung einwirkt. Dies ergibt aber wenigstens auf der abfallenden Seite der zu steuernden Signale unerwünscht lange Regelzeiten.From the DT-AS 12 75 139 is an amplifier circuit with automatic amplifier control known at which the resistance of the collector-mid-line of a transistor controlled by the output signal and which comprises a negative feedback network that from a resistor and the collector-emitter path of a transistor. In this case, however, this route harbors a variable resistance Branch of a voltage divider that acts on the negative feedback. But at least this results in the sloping one Side of the signals to be controlled undesirably long control times.

Erfindungsgemäß sind die vorgenannten Nachteile dadurch vermieden, daß der Eingang der Stufe m der ersten Signalleitung den Spannungsteiler enthalt, der aus einem festen Widerstand und einem in Abhängigkeit vom Ausgangssignal veränderlichen Widerstandszweig aus zwei Dioden besteht, die wechselstrommüßig antiparallel geschaltet sind, daß die Basis des Transistors der geregelten Stufe über einen Kopplungskondensator an der Verbindungsstelle beider Zweige des Spannungsteilers liegt, daß die Dioden mit dem Kmiuer eines im Regelkreis liegenden Transistors gleichspannungsmäßig in Serie geschaltet sind, wobei die eine Diode an die zweite Signalleitung angeschlossen ist und die andere Diode zwischen den Emitter des im Regelkreis liegenden Transistors und die Verbindungsieitung zwischen dem genannten Kopplungskondensator und dem Spannungsteiler geschaltet ist und daß die Basis des Regeltransistors über eine gleichrichtende Diode sowie einen Kopplungskondensator mit dem Ausgang des zu regelnden Transistors in Verbindung steht.According to the invention, the aforementioned disadvantages are avoided in that the input of stage m of the first signal line contains the voltage divider, which consists of a fixed resistor and a variable resistance branch depending on the output signal of two diodes, which are connected in antiparallel with alternating current, that the base of the transistor of the regulated stage via a coupling capacitor at the junction of both branches of the voltage divider, that the diodes are connected in series with the Kmiuer of a transistor in the control loop, one diode being connected to the second signal line and the other diode between the emitter of the lying in the control circuit transistor and the connecting line between said coupling capacitor and the voltage divider is connected and that the base of the control transistor via a rectifying diode and a coupling capacitor with the output of the to be regulated Transistor is in communication.

Bei dieser Ausführung werden die bei bekannten Schaltungen auftretenden Verzögerungen usw. vermieden, weil der Gleichstromkreis des Verstärkers selbst unbeeinflußt bleibt. Außerdem wird hier der bei der bekannten Kompression auftretende Verstärkungsverlust vermieden. Durch die Anordnung der Regelungsschleife an oder nahe des Verstärkerausgangs wird die beanspruchte einfache Auslegung des Verstärkers möglich, weil dadurch das Signal ausreichend groß ist. Zu besonders guter Ausnutzung des Regelungssignals kann die Signalgleichrichtung anstatt mit einer Diode mit einer Spannungsverdopplungsschaltung erfolgen. Außerdem ist es vorteilhaft, die Verdopplerschallung mit einer stabilisierten Gleichspannung vorzuspannen, indem etwa eine Diode der Verdopplerschallung mit einem Punkt verbunden ist, der mittels eines Widerstandes und einer weiteren Diode spannungsstabilisiert ist. Dadurch wird die gesamte Regelung unabhängig von der Betriebsspannung. With this design, the delays etc. that occur with known circuits are avoided, because the DC circuit of the amplifier itself remains unaffected. In addition, the one at the well-known Compression loss of gain avoided. Through the arrangement of the control loop the claimed simple design of the amplifier is possible at or near the amplifier output, because this makes the signal sufficiently large. The Signal rectification can be done with a voltage doubling circuit instead of a diode. Besides that it is advantageous to bias the doubler sound with a stabilized DC voltage by about a diode of the doubling sound is connected to a point, which by means of a resistor and a another diode is voltage-stabilized. This makes the entire regulation independent of the operating voltage.

Nachfolgend werden weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung an Hand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.Further advantages and details of the invention are shown below with reference to that shown in the figure Embodiment explained.

Das schcmalisch dargestellte Hörgerät mit seinem Mikrofon 1, seinem fünfstufigen Verstärker 2 und seinem Hörer 3 umfaßt die in der aufgebrochenen Stelle eingezeichnete Verstärkerstufe, welche die automatisch wirkende Verstärkungsregelungsstufe enthält. Dabei wird das vom Mikrofon 1 kommende Signal über die Leitungen 5' und 6, den im verdeckten Teil 4 enthalte-The hearing aid shown schematically with its microphone 1, its five-stage amplifier 2 and its Receiver 3 includes the amplifier stage drawn in the broken-open point, which the automatic contains acting gain control stage. The signal coming from microphone 1 is transmitted via the Lines 5 'and 6, which are contained in the concealed part 4

nen drei Verstärkerstufen und dann über die Leitungen S und 6 dem Transistor 7 des Verstärkers zugeführt. Die Zuführung in der Leitung 5 erfolgt über den Koppelkondensator 8, den Widerstand 9 und den weiteren g'c-ichsirümmäßig trennenden Kondensator iO zur Basis 11 des Transistors 7, während die Leitung 6 direkt /um Emitter 12 führt. Der Kollektor 13 führt einerseits über die Leitung 14 und die im verdeckten Verstä^rkerteil 15 enthaltene weitere Verstärkerstufe sowie die Leitung 14' zum Hörer 3, dessen zweiter Anschluß die Leitung 17' bildet, die den Batieriestromkreis schließt. Der Kollektor 13 liegt über den Widerstand 16 am Pluspol der zwischen den Leitungen 6 und 17 angeschlossenen Batterie 19. Außerdem führt vom Kollektor 13 zur Basis 11 über den Widerstand 18 eine Gegenkopplungsleitung, mit der gleichzeitig der Arbeitspunkt stabilisiert ist. An seinem Eingang enthält der Transistor 7 einen Spannungsteiler, der aus. dem Widerstand 9 und den für das Eingangssignal antiparallelgeschalteten Dioden 20, 21 besteht, die über den Kondensator 22 zwischen dem Widerstand 9 und dem Kondensator 10 an der Leitung 5 liegen. Diese beiden Dioden werden vom Emittergleichstrom des Transistors 23 durchflossen, wobei der Emitter 24 über das aus dem Widerstand 25 und dem Kondensator 26 gebildete RC-Glied an der Leitung 6 liegt. Der Kollektor 27 ist über die Leitung 28 mit der Leitung 17 verbunden. Die BasisNEN three amplifier stages and then fed via the lines S and 6 to the transistor 7 of the amplifier. The supply in the line 5 takes place via the coupling capacitor 8, the resistor 9 and the further generally separating capacitor OK to the base 11 of the transistor 7, while the line 6 leads directly to / around the emitter 12. The collector 13 performs the one hand via the line 14 and the further amplifier stage 15 kerteil given as well as the conduit 14 'to the receiver 3, the second terminal of the line 17' forms in the covered Amplifiers ^r, which closes the Batieriestromkreis. The collector 13 is connected via the resistor 16 to the positive pole of the battery 19 connected between the lines 6 and 17. In addition, a negative feedback line leads from the collector 13 to the base 11 via the resistor 18, with which the operating point is stabilized at the same time. At its input, the transistor 7 contains a voltage divider from. the resistor 9 and the diodes 20, 21 connected in anti-parallel for the input signal, which are connected to the line 5 via the capacitor 22 between the resistor 9 and the capacitor 10. The emitter direct current of the transistor 23 flows through these two diodes, the emitter 24 being connected to the line 6 via the RC element formed from the resistor 25 and the capacitor 26. The collector 27 is connected to the line 17 via the line 28. The base

29 liegt über die Leitung 30 an dem aus den Dioden 30, 31 und 32 bestehenden Netzwerk. Die beiden Dioden29 is connected via line 30 to the one from diodes 30, 31 and 32 existing network. The two diodes

30 und 31 sind dabei in Spannungsverdopplcrschaltung betrieben. Über den Widerstand 33 stehen die Dioden 30, 31 mit der Leitung 17. den Widerstand 34 mit der Leitung 6 und den Kondensator 35 mit der Leitung 14 in Verbindung. Die Diode 32 liegt zwischen dem Widerstand 33 und der Leitung 6 und erstellt die für die Gleichrichterdioden 30. 31 notwendige stabilisierte Vorspannung. Diese Vorspannung ist so dimensioniert, daß in signallosem Zustand durch den Transistor 23 gerade noch kein Emittergleichstrom fließt. Die zusätzliche Diode 32 kann entfallen, wenn das Gerät mit einer konstanten Betriebsspannung versorgt wird. Der Kondensator 36 verbindet die Leitung 3Γ mit der Leitung 6. Beim Auftreten einer Wechselspannung am Ausgang des Transistors 7, also zwischen den Leitungen 6 und 14, wird über den Kondensator 35, die Gleich ichterdioden 30 und 31 die Basisspannung des Transisors 23 erhöht. Mit zunehmender Signalamplitude am Ausgang des Transistors 7 wächst so die Gleichspannung an der Basis des Transistors 23. Mit zunehmender Größe des Eingangssignals überschreitet die Gleichspannung an der Basis 29 den Schwellenwert, so daß ein Emitterstrom zu fließen beginnt. Dieser von der Signalwechselspannung abhängige Strom durchfließt dann die beiden Dioden 20 und 21, deren differentieller Widerstand bei steigendem Strom abnimmt. Damit wird aber das Spannungsteilerverhältnis am Eingang des Transistors 7 verändert, derart, daß diesem Transistor eine entsprechend niedrigere Eingangswechselspannung zugeführt wird, wodurch auch das verstärkte Signal automatisch verkleinert wird.30 and 31 are operated in a voltage doubler circuit. The diodes are connected to the resistor 33 30, 31 with the line 17. the resistor 34 with the Line 6 and the capacitor 35 with the line 14 in connection. The diode 32 is between the Resistor 33 and the line 6 and creates the stabilized necessary for the rectifier diodes 30. 31 Preload. This bias is dimensioned so that in the signalless state through the transistor 23 straight no direct emitter current is flowing yet. The additional diode 32 can be omitted if the device is equipped with a constant operating voltage is supplied. The capacitor 36 connects the line 3Γ to the line 6. When an alternating voltage occurs at the output of transistor 7, that is, between lines 6 and 14, the base voltage of the transistor 23 is via the capacitor 35, the rectifier diodes 30 and 31 elevated. As the signal amplitude at the output of the transistor 7 increases, the DC voltage at the increases Base of transistor 23. As the size of the input signal increases, the DC voltage exceeds of the base 29 exceeds the threshold value so that an emitter current begins to flow. This from the signal alternating voltage dependent current then flows through the two diodes 20 and 21, their differential resistance decreases with increasing current. But this increases the voltage divider ratio at the input of the transistor 7 changed in such a way that this transistor is supplied with a correspondingly lower AC input voltage which also automatically reduces the amplified signal.

Bei der erfindungsgemäßen Regelung bleibt der Arbeitspunkt der Transistoren des Verstärkers unverändert, weil die Gleichstromverhältnisse durch die Regelung nicht berührt werden. Infolgedessen kann man die Bemessung der Kopplungskondensatoren zwischen den einzelnen Stufen so vornehmen, wie es die zu erreichende untere Grenzfrequenz erforderlich macht. Im gezeichneten Alisführungsbeispiel stellt der mit 10 bezeichnete Kondensator ein solches Kopplungselenient dar.The operating point remains in the regulation according to the invention of the transistors of the amplifier unchanged because the direct current ratios by the regulation not be touched. As a result, one can size the coupling capacitors between Carry out the individual stages as required by the lower limit frequency to be achieved. in the In the illustrated embodiment, the capacitor denoted by 10 represents such a coupling element represent.

Da der Regelungskreis nur über eine einzige Tiansistorstule wirksam ist, wird nur eine geringe Siebung hinter der Gleichrichterschaltung ei iuiueriich. Dies beruht darauf, daß eventuell noch vorhandene Welligkeiten des gleichgerichteten Signals, wenn überhaupt, dann nur gegenphasig auf den Eingang zurückgeführt werden. Das stellt neben dem unveränderlichen Arbcitspunki den hauptsächlichen Grund dafür dar, daß mit Regelungszeiten von weniger als 20 m/sec gerechnet werden darf, die nicht mehr subjektiv wahrnehmbar sind.Since the control circuit only has a single Tiansistor module is effective, there is only a slight filtering behind the rectifier circuit. This is based that any ripples still present in the rectified signal, if at all, can then only be returned to the input in antiphase. That places next to the unchangeable workspunki the main reason why control times of less than 20 m / sec are expected that are no longer subjectively perceptible.

In einer modifizierten Ausführung kann die im Teil 15 enthaltene Verstärkerstufe weggelassen werden. Der Transistor 7 befindet sich dann in der letzten Verstärkerstufe und der Arbeitswiderstand 16 wird durch den Hörer 3 ersetzt.In a modified embodiment, the amplifier stage contained in part 15 can be omitted. The transistor 7 is then in the last amplifier stage and the load resistor 16 is through replaces handset 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hearing aid with a multi-stage transistor amplifier, at the input of which a microphone is over two signal lines are connected and one of which is close to the amplifier output Stage from its output to its input an automatically acting gain control circuit contains, which has a voltage divider which contains a resistor controlled by the control signal, characterized in that the input of the stage in the first signal line (5) den Contains voltage divider, which consists of a fixed resistor (9) and a function of the Output signal variable resistance branch consists of two diodes (20, 21), the alternating current Are connected anti-parallel that the base (1!) of the transistor (7) of the regulated stage via a Coupling capacitor (10) is at the junction of the two branches of the voltage divider that the diodes (20, 21) with the emitter (24) of a transistor (23) located in the control circuit in terms of DC voltage are connected in series, one diode (20) being connected to the second signal line (6) and the other diode (21) between the emitter (24) of the transistor in the control circuit (23) and the connecting line between said coupling capacitor and the Voltage divider is connected and that the base (29) of the control transistor (23) has a rectifying Diode (31) and a coupling capacitor (35) with the output of the transistor to be regulated (7) communicates.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the rectifying diode (31) by a Voltage doubler circuit (30, 31) is replaced.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the voltage doubler circuit two diodes (30, 31), one of which (30) with the voltage-stabilized connection point is connected between a resistor (33) and a diode (32).