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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln
eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal mit
Hilfe eines Analog/Digital-Wandlers.
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Analog/Digitalwandler
sind an sich in der Praxis in einer großen Anzahl von verschiedenen Ausführungsformen
bekannt.
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Ein
grundsätzliches
Problem von Analog/Digital-Wandlern mit Halbleiterkomponenten, einschließlich Analog/Digital-Wandlern
in der Form integrierter Halbleiterschaltungen, ist die Tatsache,
daß der
Leistungsverbrauch übermäßig zunimmt,
wenn der Dynamikbereich zunimmt.
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In
modernen digitalen Hörgeräten ist
zum Beispiel das Ziel, in der Lage zu sein, Eingangspegel, die lauter
als die klassische Grenze von 90–95 dBSPL, zum Beispiel bis
zu 115 dBSPL sind, ohne übermäßige Verzerrung
zu verarbeiten. Es ist jedoch nicht möglich, einen herkömmlichen
Halbleiter-Analog/Digital-Wandler
mit einem Dynamikbereich von zum Beispiel 100 dB für diesen
Zweck zu verwenden, da der Leistungsverbrauch eines derartigen Analog/Digital-Wandlers
für die
Verwendung in einem Hörgerät zu hoch
ist.
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Andererseits
wird bevorzugt, daß die
Signalverarbeitung so weit wie möglich
digital stattfindet, um die Verwendung analoger Schaltungen, die
empfindlich für
hochfrequente Strahlung, zum Beispiel von drahtlosen Telefonen,
sind, so weit wie möglich zu
vermeiden. Außerdem
stellen digitale Lösungen eine
größere Freiheit
hinsichtlich der Programmierung von Parametern für die Optimierung der Signalverarbeitung
bereit.
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WO
00/30260 offenbart ein System zum Umwandeln eines analogen Eingangssignals
in ein digitales Ausgangssignal mit Hilfe einer Analog/Digital-Wandlung,
einer Analog- und Digital-Signalanpassung und eines Schwellwertvergleichs.
In dem offenbarten System paßt
eine automatische Verstärkungsregelungsschaltung
(AGC-Schaltung) das analoge Eingangssignal eines Analog/Digital-Wandlers
durch einen vorbestimmten Verstärkungssteuerungsschritt an,
wenn ein oberer oder unterer Schwellwert des Eingangssignalpegels
unter- bzw. überschritten
wird. Das digitale Ausgangssignal wird dann durch eine digitale
Multiplikation, d.h. durch Verschieben der Gewichtung seiner Bits
zu einer höheren
oder tieferen Position, richtig eingestellt.
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US-A-5-206
647 offenbart eine automatische Verstärkungsregelungs-Analog/Digital-Wandlungsschaltung
mit mehrfacher Näherung
zum Umwandeln eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal
mit einem verstärkungsgeregelten Verstärker, der
auf die Differenz zwischen einem analogen Eingangssignal und einer
analogen Version einer digitalen Näherung des analogen Eingangssignals
anspricht. Der verstärkungsgeregelte
Verstärker wird
derart gesteuert, daß er
eine stabile automatische Analog/Digital-Wandlungsschaltung mit
mehrfacher Näherung
bereitstellt, die einen verbesserten Rauschabstand hat.
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DE 41 25 379 C offenbart
ein Hörgerät, das ein
Mikrophon zum Umwandeln von Schall in ein analoges elektrisches
Eingangssignal und einen Lautsprecher zum Umwandeln eines analogen
elektrischen Signals in Schall aufweist. Analoge Verstärkungsschaltungen,
die einen analogen Signalpegelbegrenzer zum Abschneiden von Amplitudenspitzen in
dem Tonfrequenzbereich des Hörgeräts aufweisen,
sind vorgesehen.
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Beginnend
mit WO 00/30206 als dem nächstliegenden
Stand der Technik ist es eine erste Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
zum Umwandeln eines analogen Eingangssignals in ein digitales Ausgangssignal
mit einem verbesserten Dynamikbereich zur Verfügung zu stellen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- a)
Umwandeln des analogen Eingangsignals in eine digitale Darstellung;
- b) Bestimmen des Signalpegels der digitalen Darstellung, die
um einen ersten Wert gedämpft
wurde;
- c) Vergleichen des Signalpegels, wie in Schritt b) bestimmt,
mit einem ersten Schwellwert, und wenn der bestimmte Signalpegel
höher als
der erste Schwellwert ist:
- – Dämpfen des
analogen Eingangssignals um einen zweiten Wert, und
- – Verstärken der
digitalen Darstellung um einen dritten Wert;
- d) Bestimmen des Signalpegels der digitalen Darstellung des
gedämpften
analogen Eingangssignals, das um einen vierten Wert verstärkt wurde;
- e) Vergleichen des Signalpegels, wie in Schritt d) bestimmt,
mit einem zweiten Schwellwert, der niedriger als der erste Schwellwert
ist, und wenn der bestimmte Signalpegel niedriger als der zweite
Schwellwert ist:
- – Verstärken des
analogen Eingangssignals um einen fünften Wert, und
- – Dämpfen der
digitalen Darstellung um einen sechsten Wert; und
- f) Wiederholen der Schritte a–e, wobei das digitale Ausgangssignal
die verstärkte/gedämpfte digitale Darstellung
ist.
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Die
Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß es in der Praxis nicht notwendig
und in vielen Fällen, zum
Beispiel im Fall eines Hörgeräts, sogar
unerwünscht
ist, den gesamten dynamischen Eingangssignalbereich von 100 dB am
Ausgang des Hörgeräts verfügbar zu
machen, weil es den Dynamikbereich der meisten Benutzer, deren Hörvermögen beeinträchtigt ist,
bei weitem übersteigt.
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Wenn
das erfindungsgemäße Verfahren
verwendet wird, wird zuerst eine grobe Schätzung des Dynamikbereichs der
digitalen Darstellung des analogen Eingangssignals, das um den ersten
Wert gedämpft
wurde, vorgenommen. Wenn der auf diese Weise bestimmte Dynamikbereich
einen vorbestimmten ersten oder hohen Schwellwert übersteigt, wird
das analoge Eingangssignal um einen zweiten Wert gedämpft, und
die digitale Darstellung des auf diese Weise gedämpften analogen Eingangssignals wird
um einen dritten Wert verstärkt.
Die Auswirkung davon ist, daß die
durch die Belastung des Analog/Digital-Wandlers verursachte Verzerrung
des analogen Eingangssignals wirksam verhindert wird, indem das
analoge Eingangssignal um den zweiten Wert gedämpft wird, während das
am Ausgangsanschluß dargestellte
digitale Ausgangssignal Werte über
dem Maximalbereich des Analog/Digital-Wandlers erreicht, wenn die
digitale Darstellung gleichzeitig um den dritten Wert verstärkt wird.
Obwohl das Rauschen in der digitalen Darstellung als ein Ergebnis
der Verstärkung
der digitalen Darstellung im Vergleich zu dem Eingangssignal ebenfalls
verstärkt wird,
wird dies durch das höhere
Eingangssignal, das in diesem Fall verfügbar ist, verdeckt.
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Durch
die nachfolgende Bestimmung, ob der Signalpegel der digitalen Darstellung
des gedämpften
analogen Eingangssignals, das um einen vierten Wert verstärkt wurde,
unter einem zweiten oder unteren Schwellwert liegt, welcher niedriger
als der erste Schwellwert ist, kann bestimmt werden, ob der Signalpegel
des analogen Eingangssignals wieder abgenommen hat. Wenn dies in
der Tat der Fall ist, wird das analoge Eingangssignal um einen fünften Wert verstärkt, und
die digitale Darstellung des auf diese Weise verstärkten analogen
Eingangssignals wird in einer derartigen Weise um einen sechsten
Wert gedämpft,
daß das
an den Ausgangsanschluß gelieferte
digitale Ausgangssignal wieder innerhalb des Maximalbereichs des
Analog/Digital-Wandlers ausgegeben wird.
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Das
weiter oben beschriebene Verfahren führt zu einem vergrößerten dynamischen
Signalbereich, weil die Überlastung
des Analog/Digital-Wandlers in dem Fall eines starken analogen Eingangssignals
vermieden wird, während
der Wert des gelieferten digitalen Ausgangssignals über den
Ma ximalbereich des Analog/Digital-Wandlers steigen kann, und dazu,
daß der
Wert des gelieferten digitalen Ausgangssignals im Fall eines schwächeren analogen Eingangssignals
innerhalb des Maximalbereichs des Analog/Digital-Wandlers bleibt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind der erste, der zweite und der dritte Wert absolut
genommen gleich und ungleich eins, und der vierte, der fünfte und
der sechste Wert sind absolut genommen gleich und im wesentlichen
gleich eins.
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In
einer praktischen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
das für
die Verwendung in einem Hörgerät gedacht
ist, sind der erste, der zweite und der dritte Wert in der Größenordnung von
18 dB, und der vierte, der fünfte
und der sechste Wert sind in der Größenordnung von 0 dB.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
eine Vorrichtung zum Umwandeln eines analogen Eingangssignals in
ein digitales Ausgangssignals, die aufweist: eine Reihenschaltung
mit einem Eingangsanschluß zum
Eingeben des analogen Eingangssignals, einen Analog/Digital-Wandler
zum Umwandeln des analogen Eingangssignals in eine digitale Darstellung,
einen ersten steuerbaren analogen Verstärkungsblock, der zwischen den
Eingangsanschluß und
den Analog/Digital-Wandler geschaltet ist, eine digitale Verstärkungsschaltung
und einen Ausgangsanschluß zum
Liefern des digitalen Ausgangssignals, gekennzeichnet durch eine
digitale Schaltung zum Bestimmen des Signalpegels der digitalen
Darstellung, die mit dem Analog/Digital-Wandler verbunden ist, einen zweiten
steuerbaren digitalen Verstärkungsblock,
der zwischen den Analog/Digital-Wandler und die Schaltung zum Bestimmen
des Signalpegels geschaltet ist, und einen dritten steuerbaren digitalen
Verstärkungsblock,
der mit der digitalen Verstärkungsschaltung
verbunden ist, wobei der erste, der zweite und der dritte Verstärkungsblock
mit ihren jeweiligen Steuereingängen
mit einer logischen Steuerschaltung verbunden sind, um den ersten,
den zweiten und den dritten Verstärkungsblock gemäß dem weiter
oben diskutierten Verfahren an sprechend auf ein Ausgangssignal,
das von der Schaltung zum Bestimmen des Signalpegels bestimmt wird,
zu steuern.
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In
dieser Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
findet die Signalverarbeitung mit Ausnahme des ersten Verstärkungsblocks,
wie beabsichtigt, so weit wie möglich
digital statt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, daß der
erste Verstärkungsblock
derart eingerichtet ist, daß er
das analoge Eingangssignal in einem ersten Zustand um einen fünften Wert
verstärkt und
das analoge Eingangssignal in einem zweiten Zustand um einen zweiten
Wert dämpft,
daß der zweite
Verstärkungsblock
derart eingerichtet ist, daß er
die digitale Darstellung in einem ersten Zustand um einen ersten
Wert dämpft
und die digitale Darstellung in einem zweiten Zustand um einen vierten
Wert verstärkt,
daß der
dritte Verstärkungsblock
derart eingerichtet ist, daß er
die digitale Darstellung in einem ersten Zustand um einen sechsten
Wert dämpft
und die digitale Darstellung in einem zweiten Zustand um einen dritten
Wert verstärkt,
wobei der erste, der zweite und der dritte Wert absolut genommen
gleich sind und der vierte, der fünfte und der sechste Wert absolut
genommen gleich sind, und dadurch, daß die Verstärkungsblöcke gleichzeitig in den ersten
Zustand geschaltet werden oder gleichzeitig in den zweiten Zustand
geschaltet werden.
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Folglich
werden die Verstärkungsblöcke abhängig von
dem bestimmten Dynamikbereich oder Signalpegel in einen ersten oder
zweiten Zustand geschaltet.
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In
einer praktischen Ausführungsform
sind der erste, der zweite und der dritte Wert absolut genommen
nicht gleich eins und sind zum Beispiel in der Größenordnung
von 18 dB, und der vierte, der fünfte
und der sechste Wert, sind im wesentlichen gleich eins, d.h. 0 dB.
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In
einer einfachen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
der zweite und der dritte digitale steuerbare Verstärkungsblock die
Form von Bitschiebern haben.
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In
einer weiter entwickelten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
hat die Schaltung zum Bestimmen des Signalpegels eine erste Stufe,
die eine Schaltung zum Bilden des Absolutwerts der digitalen Darstellung
aufweist, eine zweite Stufe, die eine steuerbare Entzerrschaltung
aufweist, und eine dritte Stufe, die eine Schaltung zum automatischen
Steuern der Verstärkung
der digitalen Verstärkungsschaltung
aufweist.
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Diese
erfindungsgemäße Ausführungsform der
Erfindung stellt nicht nur den Vorteil des vergrößerten dynamischen Eingangsbereichs
bereit, sondern verhindert darüber
hinaus über
die Schaltung zum automatischen Steuern der Verstärkung eine anhaltende Überlastung
der Vorrichtung.
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Obwohl
der Aufbau, der den ersten und den zweiten Verstärkungsblock aufweist, sicherstellt,
daß das
digitale Signal, das in die Schaltung zum Bestimmen des Signalpegels
eingegeben wird, nicht durch den Wechsel der Verstärkungswerte
beeinflußt
wird, das heißt,
daß am
Eingang der fraglichen Schaltung keine Signalsprünge auftreten, wird, in noch
einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bevorzugt, daß ein
digitaler Pegelbegrenzer ebenso wie eine digitale Schaltung zum
Entfernen von Knacken und Signalspitzen, die durch die logische
Steuerschaltung gesteuert wird, zwischen die digitale Verstärkungsschaltung
und den Ausgangsanschluß geschaltet
werden.
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Die
Erfindung betrifft außerdem
ein Hörgerät, das aufweist:
mindestens einen ersten Wandler zum Umwandeln von Schall in ein
analoges elektrisches Eingangssignal und mindestens einen zweiten Wandler
zum Umwandeln eines elektrischen Signals in Schall, sowie Signalverarbeitungsschaltungen,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Hörgerät eine erfindungsgemäße Schaltung,
wie weiter oben diskutiert, aufweist, wobei der erste Wandler betriebsfähig mit dem
Eingangsanschluß dieser
Vorrichtung verbunden ist und der zweite Wandler durch die Signalverarbeitungsschaltungen
betriebsfähig
mit dem Ausgangsanschluß dieser
Vorrichtung verbunden ist.
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Die
Erfindung wird hier im weiteren mit Hilfe einer beispielhaften Ausführungsform,
insbesondere für
die Verwendung in einem Hörgerät, detaillierter beschrieben.
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1 ist
ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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2 ist
ein Flußdiagramm
der Hauptschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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3 ist
ein Blockschaltbild eines Hörgeräts, in das
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
eingebaut ist.
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1 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
einer Vorrichtung 1 zum Umwandeln eines analogen Eingangssignals
in ein digitales Ausgangssignal gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Das
Bezugszeichen 2 zeigt einen Analog/Digital-Wandler an,
der in englischer Fachliteratur allgemein mit dem Akronym ADC (Analog
Digital Converter) bezeichnet wird. Der ADC 2 kann von
einer an sich bekannten Art, zum Beispiel ein ADC in Form einer
integrierten Halbleiterschaltung, sein.
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Mit
der analogen Seite oder der Eingangsseite des ADC 2 ist
ein erster analoger Verstärkungsblock 3 verbunden,
der mit einem Eingangsanschluß 4 versehen
ist.
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Mit
der digitalen Seite oder der Ausgangsseite des ADC 2 ist
eine Reihenschaltung verbunden, die aufweist: eine digitale Verstärkungsschaltung 5, zum
Beispiel in der Form eines digitalen Multiplizierers, eine digitale
Begrenzungsschaltung 6 (die in englischer Fachliteratur
als „Clipper" bezeichnet wird)
und eine Schaltung 7 zum Entfernen oder Unterdrücken von
Knacken und Signalspitzen in der digitalen Darstellung, wie sie
von dem ADC 2 aus einem an dem Eingangsanschluß 4 eingegebenen
anlogen Eingangssignal erzeugt wird. Verbunden mit der Schaltung 7 ist
ein Ausgangsanschluß 8,
auf dem das schließlich
erzeugte digitale Ausgangssignal geliefert wird.
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Außerdem mit
der Ausgangsseite des ADC 2 verbunden ist eine Reihenschaltung,
die besteht aus: einem zweiten digitalen Verstärkungsblock 9, einer Schaltung 10 zum
Bilden des Absolutwerts des von dem zweiten Verstärkungsblock 9 ge lieferten
digitalen Signals, eine steuerbare Entzerrschaltung 11 (in der
englischen Fachliteratur als „Smoother" bezeichnet) und
eine Schaltung 12 zum automatischen Steuern der digitalen
Verstärkungsschaltung 5,
die in der englischen Fachliteratur allgemein durch das Akronym
AGC (Automatic Gain Control) bezeichnet wird. Verbunden mit der
AGC 12 ist ein dritter steuerbarer digitaler Verstärkungsblock 13,
der seinerseits mit der digitalen Verstärkungsschaltung 5 verbunden
ist, um deren Verstärkung
zu steuern.
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Der
erste analoge Verstärkungsblock 3,
der zweite digitale Verstärkungsblock 9,
der dritte digitale Verstärkungsblock 13 und
die Schaltung 7 zum Entfernen von Knacken und Signalspitzen
werden von einem logischen Entscheidungsblock 14 gesteuert, der
zum Beispiel einen Mikroprozessor oder etwas ähnliches aufweist, welcher
einen Steuereingang 16 hat, der mit dem Smoother 11 verbunden
ist. Die logische Entscheidungsschaltung 14 weist außerdem einen
Einstelleingang 17 zum Einstellen eines ersten oder oberen
Schwellwerts auf. Der zweite Schwellwert ist niedriger als der erste
Schwellwert.
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In
der dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist die Entzerrschaltung 11 einen Steuereingang 18 zum Einstellen
der Schaltung mittels eines oder mehrerer Parameter auf, und die
AGC 12 weist einen Steuereingang 19 zum Einstellen
der AGC 12 mittels eines oder mehrerer Parameter auf.
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Die
Vorrichtung 1 kann als ganzes in eine integrierte Schaltung
eingebaut werden oder als eine zweiteilige Schaltung, die einen
analogen Teil 20 und einen digitalen Teil 21 aufweist,
konzipiert werden.
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Wie
bereits weiter oben angedeutet, zeigt die 1 eine bevorzugte
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In einer einfacheren Ausführungsform
kann zum Beispiel entschieden werden, die Verwendung der AGC 12 und
zum Beispiel der Schaltung 7 zum Entfernen oder Unterdrücken von
Knacken und Signalspitzen zu unterlassen. Außerdem können die Schaltungen 10 und 12 ersetzt werden
durch eine einzige Schaltung zum Bestimmen des Signalpegels der
digitalen Darstellung des analogen Eingangssignals, das am Eingangsanschluß 4 eingegeben
wird, welche von dem ADC 2 auf seiner digitalen Ausgangsseite
geliefert wird. Für Fachleute
auf dem Gebiet sind derartige Schaltungen an sich bekannt, so daß ihre detaillierte
Erklärung
für ein
gutes Verständnis
der Erfindung nicht als notwendig betrachtet wird.
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Der
Betrieb der Vorrichtung 1 wird nun unter Bezug auf das
Flußdiagramm
von 2, welches das Verfahren zeigt, mit welchem der
Entscheidungsblock 14 den ersten, den zweiten und den dritten
Verstärkungsblock 3, 9, 13 steuert,
erklärt.
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Der
Einfachheit halber wird angenommen, daß die Verstärkungsblöcke 3, 9, 13 jeweils
einen ersten und einen zweiten Zustand haben, wobei der Entscheidungsblock 14 die
fraglichen Verstärkungsblöcke gleichzeitig
in den ersten Zustand oder gleichzeitig in den zweiten Zustand schaltet.
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Der
zweite Verstärkungsblock 9 ist
derart eingerichtet, daß er
die von dem ADC 2 erzeugte digitale Darstellung des analogen
Eingangssignals in seinem ersten Zustand um einen ersten Wert dämpft und
die fragliche digitale Darstellung in einem zweiten Zustand um einen
vierten Wert verstärkt.
Der erste Verstärkungsblock 3 ist
derart eingerichtet, daß er das
an dem Eingangsanschluß 4 eingegebene
analoge Eingangssignal in seinem ersten Zustand um einen fünften Wert
verstärkt
und das analoge Eingangssignal in seinem zweiten Zustand um einen zweiten
Wert dämpft.
Der dritte Verstärkungsblock 13 ist
derart eingerichtet, daß er
die von dem ADC 2 erzeugte digitale Darstellung des Eingangssignals
in einem ersten Zustand um einen sechsten Wert dämpft und die fragliche digitale
Darstellung in seinem zweiten Zustand um einen dritten Wert verstärkt.
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In
einer Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in
einem Hörgerät, wurden
der erste, der zweite und der dritte Wert im wesentlichen gleich ausgewählt, wobei
sie auf einen Absolutwert von 18 dB festgelegt wurden. Der vierte,
der fünfte
und der sechste Wert wurden ebenfalls im wesent lichen gleich ausgewählt, wobei
sie auf einen Wert von 0 dB festgelegt wurden, was der Verstärkung oder
Dämpfung
um den Einheitsfaktor entspricht.
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Wollen
wir nun 2 betrachten. Von den weiter
oben beschriebenen Einstellungen in dem ersten Zustand der Verstärkungsblöcke aus
fortfahrend erzeugt der ADC 2 eine digitale Darstellung
des analogen Eingangssignals, wie es an dem Eingangsanschluß 4 eingegeben
wird. Die fragliche digitale Darstellung wird über die Verstärkungsschaltung 5 und den
Begrenzer 6 und auch die Schaltung 7 zum Entfernen
von Spitzen und Knacken an dem Ausgangsanschluß 8 ausgegeben – und dies
in ungedämpfter Form,
da der dritte Verstärkungsblock 13 in
seinem ersten Zustand auf 0 dB eingestellt ist. Nach der 18 dB-Dämpfung der
von dem ADC 2 erzeugten digitalen Darstellung durch den
zweiten Verstärkungsblock 9 (Schritt 30)
wird der Signalpegel mit Hilfe der Schaltungen 10 und 12 bestimmt
(siehe Schritt 31). Der auf diese Weise bestimmte Signalpegel
wird in den Steuereingang 16 der Entscheidungsschaltung 14 eingegeben.
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Wenn
der Pegel der auf diese Weise gedämpften digitalen Darstellung
höher als
der erste oder obere Schwellwert ist (Schritt 32), kann
gefolgert werden, daß das
analoge Eingangssignal 4 einen so hohen Wert hat oder haben
wird, daß das
Auftreten einer Übersteuerung
der Vorrichtung 1 stattfindet oder stattzufinden droht.
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Um
eine Überlastung
zu verhindern, schaltet die Entscheidungsschaltung 14 die
Verstärkungsblöcke 3, 9 und 13 in
ihren zweiten Zustand, in dem das analoge Eingangssignal um einen
Faktor von 18 dB gedämpft
wird, während
die digitale Darstellung von dem ADC 2 über die Verstärkungsschaltung 5 mit
Hilfe des dritten Verstärkungsblocks 13 um
einen identischen Wert verstärkt
wird, so daß das
digitale Ausgangssignal, das an dem Ausgangsanschluß 8 ausgegeben
wird, im Vergleich zu der digitalen Darstellung um einen Faktor
von 18 dB verstärkt
wurde, Schritte 33 und 34. Obwohl der Eingangssignalbereich
von dem Verstärkungsblock 3 um
einen Wert von 18 dB gedämpft
wurde, macht es die Verstärkung der
digi talen Darstellung möglich,
daß der
Pegel des Ausgangssignals an dem Ausgangsanschluß 8 Werte über dem
Maximalbereich des ADC 2 erreicht. Das Ergebnis hiervon
ist, daß der
Signalbereich der Vorrichtung 1 im Vergleich zu einer ähnlichen
Schaltung ohne die Verstärkungsblöcke 3, 9 und 13 wirksam, ohne
Verzerrung, erweitert wurde.
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In
seinem zweiten Zustand stellt der zweite Verstärkungsblock 9 die
digitale Darstellung des analogen Eingangssignals 4 an
die Pegelbestimmungsschaltungen 10, 12 in ungedämpfter Form
bereit (Schritt 35). Wenn der Pegel der digitalen Darstellung niedriger
als ein zweiter oder unterer Schwellwert ist, Schritt 36,
kann gefolgert werden, daß der
Pegel des analogen Eingangssignals 4 ausreichend abgenommen
hat, um von der Vorrichtung 1 ohne Verzerrung verarbeitet
zu werden. Folglich werden die Verstärkungsblöcke 3, 9 und 13 über die
Entscheidungsschaltung 14 wieder zurück in ihren ersten Zustand geschaltet
(Schritte 37, 38, 30), so daß die digitale Darstellung
des analogen Eingangssignals 4 in ungedämpfter Form als ein digitales
Ausgangssignal an dem Ausgangsanschluß 8 bereitgestellt
wird, so daß der
ganze Eingangssignalbereich des analogen Eingangssignals berücksichtigt
wird.
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Wenn
es sich danach wieder ergibt, daß der Signalpegel der digitalen
Darstellung 2 über
den ersten Schwellwert steigt, werden die Verstärkungsblöcke 3, 9 und 13 wieder
in ihren zweiten Zustand geschaltet, etc. Wenn der erste Schwellwert
in Schritt 32 nicht überschritten
wurde, werden die Verstärkungsblöcke 3, 9, 13 nicht
in einen anderen Zustand geschaltet. Ähnliches gilt, wenn der Signalpegel
in Schritt 36 nicht unter den zweiten Schwellwert gefallen
ist, dann findet ebenfalls kein Umschalten der Verstärkungsblöcke 3, 9 und 13 statt.
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Fachleute
auf dem Gebiet werden einsehen, daß die Entscheidungsblöcke in einer
noch weiter entwickelten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltung
mehr als zwei Zustände
aufweisen können,
wobei der jeweils erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und
sechste Wert, auf den die Ver stärkungsblöcke 3, 9 und 13 geschaltet
werden können,
abhängig
von dem Zustand der Verstärkungsblöcke 3, 9 und 13 an
diesem Punkt verschiedene Beträge
annehmen können.
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Da
die Verstärkungsblöcke in der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 gleichzeitig
umgeschaltet werden, wird die Bestimmung des Signalpegels nicht durch
Umschaltsprünge
auf den Eingängen
der Schaltungen 10, 11 beeinflußt. Andererseits
kann erwartet werden, daß der
ADC 2 nach dem Umschalten des Verstärkungsblocks 3 Knacken
erzeugt. Dieses Knacken kann jedoch durch geeignetes Steuern der Schaltung 7 über den
Entscheidungsblock 14 in einer wirksamen Weise entfernt
werden.
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In
einer einfachen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
können
einfache Bitschieber als die digitalen Verstärkungsblöcke 9 und 13 verwendet
werden.
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Die
korrekte Einstellung des ersten und zweiten Schwellwerts an dem
Einstelleingang 17 des Entscheidungsblocks 14 hängt von
der Verwendung der Vorrichtung 1 ab. Wenn die Vorrichtung
in einem Hörgerät verwendet
wird, ist es zum Beispiel nicht notwendig, die Verstärkungsblöcke 3, 9, 13 umzuschalten,
wenn die Übersteuerung
nur kurz andauert. Eine Abtastfrequenz von etwa 16 kHz zum Abtasten
oder Bestimmen des Signalpegels der digitalen Darstellung des ADC 2 wird
in diesem Fall normalerweise ausreichen. Dies beeinflußt auch
den Leistungsverbrauch der Vorrichtung 1, der an sich bei
deren Verwendung in batteriegespeisten Anwendungen, wie etwa einem
Hörgerät, wichtig
ist.
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Schließlich kann
bemerkt werden, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung
insbesondere geeignet ist, um die Übersteuerung oder Überlastung
für andauernde
Zeitspannen zu verhindern, ohne den dynamischen Signalbereich zu
verringern und ohne daß ein
Bedarf besteht, Analog/Digital-Wandler mit einem großen Dynamikbereich
und dem damit verbundenen Leistungsverbrauch zu verwenden.
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3 zeigt
ein einfaches Blockschaltbild eines Hörgeräts 25, das aufweist:
einen ersten Wandler in Form eines Mikrophons 26 zum Umwandeln von
Schall in ein analoges elektrisches Signal, einen zweiten Wandler
in Form eines Lautsprechers 27 zum Umwandeln eines elektrischen
Signals in Schall und eine Verarbeitungsvorrichtung, die mindestens eine
Vorrichtung 1, wie weiter oben diskutiert, aufweist, wobei
das Mikrophon 26 mit dem Eingangsanschluß 4 verbunden
ist und der Lautsprecher 27 über zwischengeschaltete Filter
und andere Signalverarbeitungsschaltungen 28, die Fachleuten
auf dem Gebiet an sich bekannt sind, mit dem Ausgangsanschluß 8 der
Vorrichtung 1 verbunden ist.