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Anwendungsgebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Empfänger mit beweglicher Armatur.
Im Einzelnen betrifft die Erfindung Empfänger mit beweglicher Armatur,
die dafür
eingerichtet sind, einen hohen akustischen Output bei hohen Frequenzen
bereitzustellen, wenn sie von einem Verstärker mit einer niedrigen Outputimpedanz
angetrieben werden. Zusätzlich
betrifft die Erfindung eine Hörgerät-Endstufe,
die dafür
eingerichtet ist, einen Empfänger
mit beweglicher Armatur und mehrfachen Antriebsspulen anzutreiben.
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Hintergrund der Erfindung
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Derzeit
werden Minilautsprecher oder Miniempfänger mit beweglicher Armatur
zur Anwendung als Hörgerät immer öfter in
spannungsbetriebenen Applikationen verwendet, die durch digitale
Schaltverstärker
oder Klasse D-Verstärker,
wie z. B. digital modulierte PWM- oder PDM-basierte Outputverstärker, betrieben
werden. Solche digital modulierten Verstärker haben Endstufeeigenschaften,
die typischerweise die Lautsprecher mit beweglicher Armatur von
einer sehr niedrigen Quellenimpedanz antreiben, typischerweise 10–50 Ω bei Audiofrequenzen, von
einem Paar Differenzverstärkeranschlüsse bei Audiofrequenzen.
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Ein
Miniempfänger
mit beweglicher Armatur nach dem Stand der Technik umfasst eine
einzelne längliche
Antriebsspule, die einen zentralen Tunnel oder eine zentrale Öffnung mit
einer zentralen Längsachse
bildet. Ein Paar ebene quadratische permanente Magnetelemente ist
entgegengesetzt in einem Magnetgehäuse angebracht, um einen im
wesentlichen rechteckigen Luftspalt dazwischen zu bilden. Das Magnetgehäuse ist
im Widerlager mit der Antriebsspule angebracht und so positioniert,
dass eine zentrale Achse des rechteckigen Luftspalts im wesentlichen
mit der zentralen Achse des Antriebsspulentunnels abgestimmt ist.
Eine flache U-förmige,
aus einem magnetischen durchlässigen
Material hergestellt Armatur, umfasst einen ablenkbaren Teil, der sich
der Länge
nach und zentral durch den Antriebsspulentunnel und den Luftspalt
entlang ihrer gemeinsamen Längsachse
erstreckt.
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Da
die Armatur durch das Paar von permanenten Magneten magnetisiert
wird, verursacht ein wechselnder Signalstrom, der auf die Antriebsspule aufgebracht wird,
eine Antriebskraft, die auf die Armatur in eine Richtung, die im
wesentlichen senkrecht zur gemeinsamen zentralen Längsachse
des Antriebsspulentunnels und des Luftspalts ist, aufgebracht wird.
Die Bewegung der Armatur verursacht durch eine Antriebsstange oder
Antriebsnadel, die starr mit der Armatur verbunden ist, eine entsprechende
Bewegung einer Membran. Die Antriebsspule ist elektrisch mit einem
Paar von extern erreichbaren Antriebsanschlüssen verbunden, das auf einem Gehäuse des
Miniempfängers
mit beweglicher Armatur positioniert ist. Das Paar von Differenzverstärkeranschlüssen des
digital modulierten PWM- oder PDM-basierten Outputverstärkers ist
demgemäß mit diesen
Spulenanschlüssen
verbunden.
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Leider
steigt die Impedanz eines Empfängers
mit beweglicher Armatur in Übereinstimmung mit
den beschriebenen einzelnen Antriebsspulenausformungen nach dem
Stand der Technik schnell im Takt mit Frequenz innerhalb des Audiofrequenzbereichs.
Diese Steigerung der Impedanz wird durch innewohnende induktive
Eigenschaften der Antriebsspule verursacht. Ein Ergebnis dieser
steigenden Impedanzkurve ist, dass ein Nettoinput von elektrischer Leistung,
der niedriger als erwünscht
ist, einer Antriebsspule in einem oberen Teil des Audiofrequenzbereichs,
d. h. Frequenzen über
ca. 2000 Hz oder 3000 Hz, zugeführt
werden kann.
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Die
steigende Impedanz des Empfängers
mit beweglicher Armatur führt
zu einer gedämpften
akustischen Hochfrequenzreaktion unter Bedingungen kleiner treibenden
Signale sowie zu einer Outputleistungsfähigkeit im Hochfrequenzbereich,
die kleiner als das erwünschte
Maximum ist. Beide dieser Nachteile sind besonders bedauerlich,
da zu verstehen ist, dass die große Mehrheit hörgeschädigter Personen den
größten Hörverlust
bei Hochfrequenzen, und von daher den größten Bedarf an Verstärkung und
Outputleistungsfähigkeit
im oberen Teil des Audiofrequenzbereichs hat, um angemessen ihre
jeweiligen Hörverluste
zu kompensieren.
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EP 1154673 A1 beschreibt
ein Hörgerät mit einem
Empfänger
mit beweglicher Armatur, umfassend eine erste und eine zweite Antriebsspule,
die durch ein erstes und ein zweites Signal versorgt werden. Die
beiden Antriebsspulen dienen dazu, das Problem des Zusatzes eines
analogen und eines digitalen elektrischen Signals durch magnetische
Superposition der jeweiligen magnetischen, durch die erste und die
zweite Antriebsspule erzeugten Felder zu lösen.
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GB 2301728 A beschreibt
einen Lautsprecher mit beweglicher Armatur mit zwei Antriebsspulen,
die jeweils mit separaten elektrischen Eingangsanschlüssen verbunden
sind. Der Lautsprecher ist für
die Anwendung in einem Headset vorgesehen, und die beiden separaten
Antriebsspulen dienen dazu, den Lautsprecher mit zwei verschiedenen
Kommunikationsnetzwerken, einem lokalen Netzwerk und einem Befehlsnetz
zu verbinden. Die beiden Antriebsspulen haben verschiedene Impedanzen,
die somit den beiden Antriebsspulen ermöglichen, individuell mit den
elektrischen Eigenschaften des Netzwerkes, mit dem sie verbunden
sind, zusammenzupassen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, einen Empfänger mit beweglicher Armatur
bereitzustellen, der für
Hörgeräte geeignet
ist. Der Empfänger
muss einen hohen akustischen Output im oberen Teil des Audiofrequenzbereichs
bereitstellen können.
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Der
Zweck wird dadurch erfüllt,
dass in einem ersten Aspekt ein Empfänger mit beweglicher Armatur,
der für
ein Hörgerät geeignet
ist, bereitgestellt wird, umfassend
- – ein Gehäuse, umfassend
eine Geräuschöffnung zur
Lieferung eines akustischen Signals in Erwiderung auf ein Eingangssignal,
- – einen
Spulentunnel, umfassend eine erste und eine zweite Antriebsspule,
- – eine
ablenkbare Armatur, umfassend einen Armaturteil, der sich durch
den Spulentunnel erstreckt, und
- – Frequenzteilungsmittel,
das geeignet ist, das Audioeingangssignal in ein erstes Audiosignal
eines ersten vorbestimmten Frequenzbereichs für die erste Antriebsspule und
in ein zweites Audiosignal eines zweiten vorbestimmten Frequenzbereiches
für die
zweite Antriebsspule zu unterteilen.
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Durch
Antrieb des Empfängers
unter Anwendung von zwei separaten Antriebsspulen, die in verschiedenen
Frequenzbereichen des Audiospektrums betrieben werden, ist es möglich, für die steigenden Impedanzeigenschaften
gegen höhere
Frequenzen, die eine einzelne Antriebsspule vorbringt, zu kompensieren.
Ein Empfänger
mit beweglicher Armatur nach der Erfindung kann eine überlegene
maximale Outputleistungsfähigkeit
und eine geeigneter Reaktion im oberen Teil des Audiofrequenzbereichs
bereitstellen.
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Es
versteht sich, dass die erste und die zweite Antriebsspule physisch
in irgendeiner geeigneten Position relativ zueinander positioniert
werden können.
In einer nicht-vollständigen
Liste von Positionen sind die erste und die zweite Antriebsspule
wie folgt positioniert: hintereinander, um einander herum und aufeinander.
Die erste und die zweite Antriebsspule können ausgewählt werden, um entweder niedrige oder
hohe Impedanz zu haben, und wenn bevorzugt können die erste und die zweite
Antriebsspule verschiedene Impedanzen haben. In bevorzugten Ausführungsformen
haben die erste und die zweite Antriebsspule eine Gleichstromimpedanz
im Bereich von 50–500 Ω, vorzugsweise
im Bereich von 50–100 Ω. Alternativ
können
die Antriebsspulen eine Gleichstromimpedanz im Bereich von 1–50 kΩ, vorzugsweise
im Bereich von 1–10
kΩ, haben.
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Das
Frequenzteilungsmittel kann eine oder mehrere passive Komponenten,
vorzugsweise einen Kondensator umfassen.
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Die
erste und die zweite Antriebsspule können auf mehrere verschiedene
Weisen elektrisch verbunden werden. Sie können zum Teil untereinander elektrisch
verbunden sein, oder sie können
mit dem Frequenzteilungsmittel separat elektrisch verbunden sein,
alternativer kann das Frequenzteilungsmittel separate erste und
zweite Teile umfassen, die für
das Verbinden mit jeweiligen ersten und zweiten Antriebsspulen geeignet
sind. Die erste und die zweite Antriebsspule können in Kaskaden zwischen einem Paar
von extern erreichbaren Eingangsanschlüssen am Gehäuse des Empfängers mit
beweglicher Armatur verbunden werden. Alternativ werden entsprechende
erste Enden der ersten und der zweiten Antriebsspule mit einem gemeinsamen
Knotenpunkt verbunden, der mit einer ersten extern erreichbaren Eingangsanschluss
wirksam verbunden ist, und zweite Enden der ersten und der zweiten
Antriebsspule werden jeweils mit einem zweiten und einem dritten
extern erreichbaren Eingangsanschluss verbunden, um einen Empfänger mit
drei Anschlüssen zu
bilden. Ein Induktivitätsverhältnis zwischen
der ersten und der zweiten Antriebsspule ist zwischen 1 und 5, vorzugsweise
zwischen 2 und 3.
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Der
Empfänger
kann weiterhin einen Verstärker
umfassen, der wirksam zwischen einem Empfängereingangsanschluss und dem
Frequenzteilungsmittel verbunden ist.
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Der
Empfänger
kann weiterhin einen Verstärker
umfassen, der wirksam zwischen einem Ausgang des Frequenzteilungsmittel
und der ersten oder der zweiten Antriebsspule verbunden ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Empfänger
- – einen
ersten Verstärker,
der mit einem ersten Ausgang des Frequenzteilungsmittels wirksam verbunden
ist, um das erste Audiosignal zu empfangen, und der geeignet ist,
die erste Antriebsspule im ersten vorbestimmten Frequenzbereich anzutreiben,
und
- – einen
zweiten Verstärker,
der mit einem zweiten Ausgang des Frequenzteilungsmittels wirksam verbunden
ist, um das zweite Audiosignal zu empfangen, und der geeignet ist,
die zweite Antriebsspule im zweiten vorbestimmten Frequenzbereich anzutreiben.
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Das
Frequenzteilungsmittel ist vorzugsweise dafür geeignet, ein digital kodiertes
Eingangssignal zu empfangen und zu verarbeiten und erste und zweite
Audiosignale in Form von entsprechenden digital kodierten Audiosignalen
zu erzeugen, und der erste und der zweite Verstärker umfassen entsprechende
digitale Verstärker.
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In
Bezug auf alle erwähnte
Ausführungsformen
hat das Frequenzteilungsmittel vorzugsweise eine Übergangsfrequenz
zwischen 1 und 5 kHz. Der erste vorbestimmte Frequenzbereich kann
darauf beschränkt
sein, sich im wesentlichen über
die Übergangsfrequenz
zu erstrecken. Der zweite vorbestimmte Frequenzbereich kann darauf
beschränkt sein,
sich im wesentlichen unter der Übergangsfrequenz
zu erstrecken.
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Das
Frequenzteilungsmittel kann dafür
geeignet sein, das erste Audiosignal eines ersten Frequenzbereichs
bereitzustellen, der alles oder das meiste vom wirkenden Bereich
des Miniempfängers mit
beweglicher Armatur, wie z. B. eine Frequenz zwischen 100–10 kHz
oder 200 Hz–8
kHz, deckt. Gemäß dieser
Ausführungsform
wird das zweite Audiofrequenzsignal der zweiten Antriebsspule über Frequenzen
von 1–10
kHz oder bevorzugter 2 kHz–10 kHz
oder noch bevorzugter 3 kHz–10
kHz, zugeführt. Alternativ
kann der Audiofrequenzbereich in zwei oder mehrere Frequenzbereiche
ohne wesentliche Überlappung
eingeteilt werden. Die wirkende Frequenzbereiche der Antriebsspulen
können
geteilt werden, damit die erste Antriebsspule mit einem Antriebssignal
bis zu ca. 3 kHz versorgt wird, während die zweite Antriebsspule
mit einem Antriebssignal über
3 kHz versorgt wird. Das Frequenzteilungsmittel kann die Teilung
von Antriebsspannung oder Antriebsstrom zwischen der ersten und
der zweiten Spule steuern und Roll-off-Raten von 6 oder 12 oder 18 dB unter
und über
der Übergangsfrequenz
anwenden.
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Der
Empfänger
kann weiterhin eine dritte Antriebsspule und Frequenzteilungsmittel
umfassen, die dafür
eingerichtet sind, das Eingangssignal in ein drittes elektrisches
Audiosignal eines dritten vorbestimmten Audiofrequenzbereichs für die dritte
Antriebsspule zu teilen.
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In
Bezug auf alle erwähnte
Ausführungsformen
des ersten Aspekts ist es klar, dass der Empfänger mit beweglicher Armatur
nicht nur für
Hörgeräte, sondern
generell für
tragbare Kommunikationsausrüstung,
einschließlich
z. B.: Handys, In-Ear-Monitoren
und Headsets, angewendet werden kann.
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In
einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Hörgerätendstufe,
umfassend
- – einen
Endstufeneingangsanschluss, der dafür geeignet ist, ein digital
kodiertes Eingangssignal zu empfangen,
- – digitales
Frequenzteilungsmittel, das mit dem Endstufeneingangsanschluss wirksam
verbunden und dafür
geeignet ist, das digital kodierte Audiosignal in erste und zweite
Audiosignale von jeweils ersten und zweiten vorbestimmten Frequenzbereichen
zu teilen,
- – einen
ersten Empfängerspulenantrieb,
der mit einem ersten Ausgang des digitalen Frequenzteilungsmittels
wirksam verbunden ist, um das erste Audiosignal zu empfangen,
- – einen
zweiten Empfängerspulenantrieb,
der mit einem zweiten Ausgang des digitalen Frequenzteilungsmittels
wirksam verbunden ist, um das zweite Audiosignal zu empfangen.
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Somit
ist die Endstufe für
die Verbindung mit entsprechenden Antriebsspulen eines Zweispulenumformers
mit beweglicher Armatur eingerichtet, z. B. ein Umformer mit 3 oder
4 externen Anschlüssen, und
erreicht somit die Vorteile, die in Verbindung mit dem ersten Aspekt
der Erfindung erwähnt
sind.
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Vorzugsweise
umfassen die ersten und die zweiten Empfängerspulenantriebe ein entsprechendes
Paar von Differentialausgangsanschlüssen (unterschiedlichen Ausgangsanschlüssen).
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In
einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein tragbares Kommunikationsgerät, umfassend
einen Empfänger
mit beweglicher Armatur gemäß dem ersten
Aspekt. Das tragbare Kommunikationsgerät kann ein Hörgerät, Handy,
In-Ear-Monitor oder Headset sein. Dieselben Vorteile und Ausführungsformen, die
oben in Verbindung mit dem ersten Aspekt erwähnt sind, gelten auch für den dritten
Aspekt.
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In
einem vierten Aspekt betrifft die Erfindung ein Hörgerät, das eine
Endstufe gemäß dem zweiten Aspekt
umfasst. Dieselben Vorteile und Ausführungsformen, die oben in Verbindung
mit dem zweiten Aspekt erwähnt
sind, gelten auch für
den vierten Aspekt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Im
folgenden wird die Erfindung detailliert unter Bezugnahme auf die
beigefügten
Figuren beschrieben, wobei
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1 eine
schematische Darstellung eines Empfängers mit zwei Antriebsspulen
zeigt,
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2 Darstellungen
von zwei Ausführungsformen
zeigt, wo Frequenzteilung zwischen zwei Antriebsspulen durch einen
Kondensator implementiert ist,
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3 eine
Darstellung einer Ausführungsform
zeigt, wo Frequenzteilung zwischen drei Antriebsspulen durch zwei
Kondensatoren implementiert ist,
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4 eine
Darstellung von zwei Antriebsspulen mit einer Verbindung mit drei
Anschlüssen
zu einem Satz von Differenzverstärkerausgängen zeigt,
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5 eine
schematische Darstellung eines bevorzugten digitalen Empfänger mit
zwei Antriebsspulen zeigt, die durch separate digitale Verstärker betrieben
werden, und
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6 eine
schematische Darstellung einer bevorzugten digitalen Endstufe zeigt,
die dafür
eingerichtet ist, einen Empfänger
mit zwei Antriebsspulen anzutreiben.
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Während die
Erfindung für
verschiedene Modifikationen und alternative Formen empfänglich ist, sind
spezifische Ausführungsformen
durch Beispiele in den Zeichnungen gezeigt worden und werden in Einzelheiten
hierin beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die Erfindung
nicht auf die bestimmten beschriebenen Formen begrenzt werden sollte.
Die Erfindung soll stattdessen alle Modifikationen, Äquivalente
und Alternativen abdecken, die innerhalb des Geistes und des Rahmens
der Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, fallen.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die
Empfänger
mit beweglicher Armatur, die im folgenden beschrieben werden, sind
besonders für
Hörgerätminiempfänger geeignet.
Die Prinzipien können
jedoch auch in anderen tragbaren Minigeräten, wie z. B. Headsets, angewendet
werden.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung, die die Grundprinzipien eines Empfängers mit
beweglicher Armatur 1 gemäß der Erfindung darstellt. Der Empfänger 1 umfasst
einen Umformer mit beweglicher Armatur 2 mit zwei Antriebsspulen
L1 und L2. Der Empfänger 1 ist
eingerichtet, um ein Audioeingangssignal 3 zu empfangen
und es in ein entsprechendes akustisches Ausgangssignal durch eine Geräuschöffnung 6 umzuformen.
Das Audioeingangssignal 3 kann als ein analog oder digital
moduliertes Signal bereitgestellt werden, wie z. B. PWM- oder PDM-Signale,
wo das Audiosignal durch eine Ultraschallträgerwelle moduliert worden ist.
Das Audioeingangssignal 3 kann z. B. ein Differenzausgangssignal
von einem Klasse D-Verstärker
sein.
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Mittels
eines Frequenzteilers FD wird das Audioeingangssignal 3 in
ein erstes Audiosignal 4 eines ersten Frequenzbereichs
und ein zweites Audiosignal 5 eines zweiten Frequenzbereichs
geteilt. Die zwei resultierenden Audiosignale 4, 5 werden
dann in die zwei Antriebsspulen L1 bzw. L2 eingegeben. Durch passendes
Auswählen
der ersten und der zweiten Audiofrequenzbereiche ist es möglich, ein
effektives Impedanzverhalten für
den Empfänger 1 zu "gestalten", damit er ein Frequenzverhalten
mit verbesserter Reaktion im oberen Teil des Audiofrequenzbereichs
als im Fall einer einzelnen Antriebsspule aufweist.
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Das
Audioeingangssignal 3 kann z. B. durch den Frequenzteiler
FD ohne Filterung gegeben werden, damit sich das erste Audiosignal 4 durch
den ganzen Frequenzbereich erstreckt. Der Frequenzteiler FD kann
dann eingerichtet werden, um das Audioeingangssignal 3 hochpasszufiltern
und es als das zweite Audiosignal 5 bereitzustellen. Hierbei
wird eine effektive Impedanz, wie beim Eingang des Empfängers 1 gesehen,
die Impedanz der ersten Antriebsspule L1 bei niedrigen Frequenzen
sein. Im oberen Audiofrequenzbereich, d. h. im Durchlassband des
Hochpassfilters des Frequenzteilers FD, weisst der Empfänger 1 eine
Eingangsimpedanz auf, die eine Parallelkopplung der beiden Antriebsspulen L1,
L2 ist, und somit wird die effektive Impedanz im oberen Audiofrequenzbereich
niedriger als für
jeweils jede der Spulen L1, L2. Als ein Ergebnis wird der Empfänger eine
verbesserte Reaktion im oberen Audiofrequenzbereich aufweisen.
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Im
Allgemeinen kann der Frequenzteiler FD durch entweder passive Komponenten
oder durch aktive Mittel implementiert werden. Im folgenden stellen 2 und 3 einfache
passive Ausführungsformen
dar.
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2,
oberer Teil, zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform mit der ersten L1
und der zweiten L2 Antriebsspule, die in Kaskaden angeordnet sind,
und ein Klasse D-Verstärker
bringt ein Signal auf die Antriebsspulen L1, L2 auf. Der Klasse
D-Verstärker
kann ein analoger PWM- oder PDM-Verstärkertyp oder ein digitaler
PWM- oder PDM-Verstärkertyp
sein. Ein Kondensator C1 funktioniert als das Frequenzteilungsnetzwerk,
und er ist parallel zur ersten Antriebsspule L1 verbunden, um die
erste Spule L1 in den zweiten Audiofrequenzbereich zu überbrücken und
im wesentlichen den ganzen Antriebsstrom der zweiten Spule zuzuführen. Das
Induktivitätsverhältnis zwischen
der ersten L1 und der zweiten L2 Spule ist vorzugsweise ca. 2–3.
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Durch
passendes Auswählen
des Kondensators C1 in Übereinstimmung
mit dem gewählten
Induktivitätswert
von L1, wird C1 als ein effektiver Kurzschluss der ersten Spule
L1 im oberen Teil des Audiofrequenzbereichs funktionieren. Demgemäß wird im wesentlichen
das ganze Audiosignal, d. h. Antriebsspannung des Klasse D-Verstärkers A,
auf die zweite Spule L2 innerhalb des zweiten Audiofrequenzbereichs
aufgebracht, was zu einem entsprechend größeren Antriebsstrom durch die
zweite Antriebsspule L2 führt,
verglichen mit der Situation mit einer einzelnen Antriebsspule.
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Bei
niedrigen Frequenzen, d. h. im ersten Audiofrequenzbereich, stellt
der Überbrückungskondensator
C1 eine relativ hohe Impedanz dar, und der Antriebsstrom wird gleichmäßig durch
die erste L1 und die zweite L2 Antriebsspule fließen, was
heisst, dass die Kaskade der ersten L1 und der zweiten L2 Antriebsspule
als eine einzelne Spule mit einer Impedanz, die der Summe ihrer
individuellen Spulenimpedanzen gleicht, funktioniert.
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2,
unterer Teil, zeigt eine Darstellung einer Ausführungsform mit der ersten L1
und der zweiten L2 Antriebsspule, die parallel angeordnet sind, und
ein Klasse D-Verstärker
von einem der obenerwähnten
Typen bringt ein Signal auf die Antriebsspulen L1, L2 auf. Durch
passendes Auswählen
des Kondensators C1, der als ein Frequenzteilungsnetzwerk funktioniert,
wird er als ein effektiver Kurzschluss im oberen Audiofrequenzbereich
dadurch funktionieren, dass die Spulen L1, L2 parallel angebracht
werden, um die gesamte Impedanz des Empfängers zu senken. Vorzugsweise
hat die zweite Spule L2 eine sehr viel niedriger Induktivität als die
erste Spule L1. Somit wird der größte Teil des Antriebsstroms,
der vom Klasse D-Verstärker
A geliefert wird, durch die zweite Spule fließen. Bei niedrigen Audiofrequenzen
wird der Kondensator C1 sicherstellen, dass Antriebsstrom hauptsächlich durch
die erste Antriebsspule L1 aufgrund der steigenden Impedanz des
Kondensators C1 fließt.
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3 zeigt
eine Darstellung einer Ausführungsform,
die zeigt, dass das generelle erfindungsgemäße Prinzip des Anwendens von
mehr als einer Antriebsspule dazu erweitert werden kann, viele Antriebsspulen
anzuwenden. In 3 sind drei Antriebsspulen L1,
L2, L3 parallel verbunden. L2 hat vorzugsweise eine Induktivität, die viel
größer als
L3 ist, und L1 hat eine Induktivität, die größer als L2 ist. L2 ist mit
einem Kondensator C1 in Reihe geschaltet, und L3 ist mit einem anderen
Kondensator C2 in Reihe geschaltet. Nach den obenbeschriebenen Prinzipien
ist L1 im ganzen Frequenzbereich aktiv, wogegen passende Induktivitätswerte
von L2 und L3 mit passenden Werten für Kondensator C1 und C2 kombiniert
werden können,
damit L2 im Frequenzbereich über
einer ersten Übergangsfrequenz
aktiv ist, wogegen L3 über
einer zweiten Übergangsfrequenz,
die höher
als die erste Übergangsfrequenz
ist, aktiv ist. Erste und zweite Übergangsfrequenz von 1 kHz
und 5 kHz kann z. B. gewählt
werden. Somit zeigt 3 das generelle Prinzip, dass
entsprechende Frequenzteilungsnetzwerke dafür angewendet werden, das Audioantriebssignal
vom Klasse D-Verstärker
A in eine Anzahl von benachbarten Frequenzbanden zu teilen, die
jeweils eine zugehörige,
damit verbundene Antriebsspule haben. Bei der Anwendung von mehr
als zwei Antriebsspulen, wie z. B. drei, vier, fünf oder mehr Antriebsspulen,
und eine passende Auswahl von Antriebsspulenimpedanzen und Übergangsfrequenzen
kann eine noch passender resultierende Impedanzkurve erreicht werden,
als wenn zwei Spulen angewendet werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Klasse D-Verstärker
von einem der obenerwähnten Typen
in einem Miniempfänger
mit beweglicher Armatur eingebaut. Der Klasse D-Verstärker ist
vorzugsweise ein digitaler Verstärker
und für
den Empfang eines digital formatierten Audiosignal eingerichtet.
Der Klasse D-Verstärker umfasst
ein Paar von Differentialausgangsanschlüssen, die wirksam mit jedem
Endteil der in 1 gezeigten Spulennetzwerke verbunden
sind.
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4 zeigt
eine andere Ausführungsform der
Erfindung mit einem Klasse D-Verstärker mit einem Paar von Differentialausgängen (unterschiedlichen
Ausgängen)
A1, A2, die wirksam mit der ersten L1 und der zweiten L2 Antriebsspule
verbunden sind. Die Antriebsspulen L1, L2 sind parallel angebracht, und
jede der Antriebsspulen L1, L2 hat einen zugehörigen Kondensator C1, C2, der
mit der Antriebsspule serieverbunden. Jede Antriebsspule L1, L2
hat ein Ende, das mit einem gemeinsamen Erdanschluss verbunden ist.
Diese Ausführungsform
benötigt
einen Miniempfänger
mit beweglicher Armatur und drei Anschlüssen in den Varianten, die
keinen integrierten Klasse D-Verstärker haben. Ein solcher Empfänger mit
drei Anschlüssen
ist durch den gestrichelten Kasten dargestellt. Für Applikationen,
die einen Verstärker
mit einem Paar von Antriebssignalen A1, A2 mit entgegengesetzten
Phasen verwenden, sind die erste L1- und die zweite L2-Spule entlang
dem Spulentunnel mit entgegengesetzten Phasen gewickelt, um sicherzustellen,
dass die Antriebskräfte,
die dem ablenkbaren Armaturteil aufgebracht werden, gleichphasig
sind.
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In 4 ist
C1 vorzugsweise viel größer als C2,
und vorzugsweise ist C1 größer als
1 μF. Zusätzlich hat
L1 eine Induktivität,
die vorzugsweise ca. zwei mal die Induktivität von L2 ist. Als ein Ergebnis stellt
C1 in Serie mit der ersten Antriebsspule L1 sicher, dass die erste
Antriebsspule L1 im wesentlichen den ganzen Antriebsstrom vom A1-Ausgang des
Klasse D-Verstärkers
durch den ganzen Audiofrequenzbereich empfängt. Umgekehrt stellt der kleinere
Kondensator C2 in Serie mit der zweiten Antriebsspule L2 sicher,
dass nur ein oberer Audiofrequenzbereichteil des Signalantriebsstroms,
der vom A2-Ausgang des Klasse D-Verstärkers geliefert wird, auf die
zweite Antriebsspule L2 aufgebracht wird. Bei Audiofrequenzen, wo
die Impedanz des Kondensators C2 von ca. gleichem Wert oder kleiner
als die Impedanz der zweiten Antriebsspule L2 ist, fließt ein Hauptteil
des Antriebsstroms, der für
den Miniempfänger
mit beweglicher Armatur verfügbar
ist, durch die zweite Spule L2, da die Impedanz dieser Spule L2 niedriger
als die Impedanz der ersten Antriebsspule L1 ist.
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5 zeigt
eine schematische Darstellung einer anderen bevorzugten Ausführungsform.
In 5 umfasst der Miniempfänger mit beweglicher Armatur
zwei integral positionierten Klasse D-Verstärker A1 und A2. Ein Paar von Differentialausgangsanschlüssen eines
ersten Klasse D-Verstärkers
A1 ist wirksam mit einer ersten Antriebsspule L1 verbunden, und
ein Paar von Differentialausgangsanschlüssen eines zweiten Klasse D-Verstärkers A2 ist
wirksam mit einer zweiten Antriebsspule L2 verbunden.
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Die
Ausführungsform
aus 5 ist mit einem aktiven digitalen Frequenzteilungsnetzwerk
FD dargestellt, das das eingehende digital kodierte Eingangssignal
in zwei oder mehrere Frequenzbereiche teilt, die auf einen entsprechenden
digitalen Klasse D-Verstärker
A1, A2 aufgebracht werden. Ein Vorteil dieser Ausführungsform
ist, dass die vorher erwähnten
Komponenten des Frequenzteilungsnetzwerkes, wie z. B. Kondensatoren,
ganz weggelassen werden können,
da ihre Funktion durch digitale Logik ersetzt wird, die zusammen
mit einem oder mehreren digitalen Klasse D-Verstärken auf einer gemeinsamen CMOS-integrierten
Schaltung integriert werden kann.
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Das
Frequenzteilungsnetzwerk aus 5 kann alternativ
als entweder ein passives oder ein aktives Netzwerk oder sogar eine
Kombination von beiden eingebaut werden. Das passive Netzwerk kann einen
Kondensator in Serie mit der zweiten Spule L2 umfassen, um sicherzustellen,
dass die zweite Spule reichlich Antriebsstrom lediglich im oberen
Audiofrequenzbereich empfängt,
siehe die Beschreibung in Verbindung mit 2, für weitere
Einzelheiten. Die erste Antriebsspule L1 kann vorteilhaft über den
ganzen Audiofrequenzbereich durch direkte Verbindung mit dem ersten
Klasse D-Verstärker
betrieben werden. Im oberen Audiofrequenzbereich arbeiten die erste
L1- und die zweite L2-Spule zusammen, um auf die Armatur Antriebskraft
aufzubringen.
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Die
in 5 dargestellte Empfängerausführungsform umfasst eine digitale
Dateneingangssektion I2S, die eingerichtet
ist, um ein digital kodiertes Eingangssignal gemäß einem I2S
digitalen Audioprotokoll zu erhalten. Alternativ kann eine digitale
Dateneingangssektion eingereichtet sein, um digitale Audiosignale
zu empfangen, die gemäß einem
seriellen Datenprotokoll, wie z. B. IIC, SPI oder andere digitale Audioprotokolle,
z. B. SPDIF, kodiert sind.
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6 stellt
eine Hörgerätendstufe,
einen durchgezogenen Kasten, der eingerichtet ist, einen Hörgerätempfänger mit
beweglicher Armatur zu treiben, einen gestrichelten Kasten, mit
erster L1- und zweiter L2-Antriebsspule dar. Die Endstufe ist vorzugsweise
integriert mit dem Hörgerätkreislauf
gebildet, der normalerweise einen DSP (Digital Signal Processor)
umfasst. Somit ist die Endstufe dafür eingerichtet, ein digitales
Audioeingangssignal zu empfangen. Die Endstufe umfasst eine digitale
Frequenzteilungsschaltung FD, die eingerichtet ist, das empfangene
digitale Audioeingangssignal in erste und zweite digitale Audiosignale
von ersten bzw. zweiten Frequenzbereichen zu teilen. Die ersten
und die zweiten digitalen Audiosignale werden in digitale Klasse
D-Verstärker
A1 bzw. A2 eingegeben. Diese Verstärker A1, A2 verstärken die
empfangenen ersten und zweiten digitalen Audiosignale und bringen auf
erste bzw. zweite Ausgangsanschlüsse
der Endstufe erste und zweite verstärkte Audiosignale auf. Die
schematische Darstellung zeigt eine Verbindung mit vier Anschlüssen zwischen
der Endstufe und dem Empfänger.
Unter Anwendung der in 4 dargestellten Prinzipien kann
eine Version mit drei Anschlüssen
jedoch implementiert werden.