KR101465378B1

KR101465378B1 - 보청기 및 출력 스테이지 구동 방법

Info

Publication number: KR101465378B1
Application number: KR1020137010330A
Authority: KR
Inventors: 닐스 올레 크누센
Original assignee: 비덱스 에이/에스
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2014-11-26
Also published as: CN103155601B; EP2681930B1; AU2011360733A1; JP5580946B2; CN103155601A; WO2012116721A1; JP2014509499A; US20130216076A1; KR20130055697A; US8837758B2; CA2828266A1; CA2828266C; EP2681930A1; SG192907A1; AU2011360733B2; DK2681930T3

Abstract

보청기(40)에서, 시그마-델타 변조기(2)에 의해 구동되는 직접 디지털 H-브리지 출력 드라이버 스테이지(1)는 절전의 3-레벨 출력 모드 또는 전력 소비하는 2-레벨 출력 모드로 동작하도록 구성된다. H-브리지 출력 드라이버 스테이지(1)의 3-레벨 출력 모드는 저전력 소비를 갖지만, 보청기(40)의 무선 수신기(17)에서 무선 신호의 수신을 잠재적으로 간섭하는 용량성 노이즈를 방출하는 단점을 겪는다. 무선 수신기(17)가 신호를 수신할 때마다 2-레벨 출력 모드를 선택하고 무선 수신기(17)가 유휴일 때마다 3-레벨 출력 모드를 선택하는 새로운 방법을 제공함으로써, 용량성 간섭은 보청기(40)의 무선 수신기(17)를 방해하지 못한다. 이용 동안에, 타이머(33)가 간헐적으로 무선 수신기(17)를 활성화시킨다. 2-레벨 출력 모드와 3-레벨 출력 모드 간의 선택은 시그마-델타 컨버터(2)의 양자화 스테이지(8, 13)에서 수행된다. 따라서, 보청기(40)의 전력 소비가 무선 수신기(17)의 수신 품질과 타협하지 않고 감소될 수 있다. 제어기(16)는 무선 수신기(17)의 동작 모드와 출력 모드 선택을 위한 수단(11)을 조정하도록 구성된다.

Description

보청기 및 출력 스테이지 구동 방법{HEARING AID AND A METHOD OF DRIVING AN OUTPUT STAGE}

본 출원은 보청기에 관한 것이다. 더 구체적으로, 그것은 보청기의 디지털 출력 스테이지를 구동하기 위한 방법에 관한 것이다. 그것은 또한 그 방법을 사용하기 위해 구성된 보청기에 관한 것이다.

이와 관련해서, 보청기는 청각 장애인이 귀 뒤에 또는 귀 안에 끼도록 구성된, 마이크로폰, 오디오 프로세서, 및 음향 출력 변환기를 포함하는, 작고 배터리에서 동력을 얻는 장치로서 정의된다. 사용자의 청력 손실을 측정하여 계산된 처방에 따라 보청기를 맞춤으로써, 보청기는 특정한 주파수 대역의 청력 손실을 보상하기 위해서 특정한 주파수 대역을 증폭시킬 수 있다. 정확하고 융통성 있는 증폭을 제공하기 위해서, 최신형의 보청기는 디지털 유형의 보청기이다.

당대의 디지털 보청기는 디지털 신호 프로세서를 통합하고, 이 디지털 신호 프로세서는 마이크로폰으로부터의 오디오 신호를 처방에 따라 음향 출력 변환기를 구동하기에 적합한 전기 신호로 처리하기 위한 것이다. 공간을 절약하고 효율성을 향상시키기 위해서, 일부 디지털 보청기 프로세서는 출력 신호의 디지털-아날로그 변환을 수행하지 않고 음향 출력 변환기를 직접적으로 구동하기 위해 디지털 출력 신호를 이용한다. 디지털 신호가 충분히 높은 주파수를 갖는 디지털 비트 스트림으로서 직접 음향 출력 변환기에 전달되면, 음향 출력 변환기의 코일은 저역 통과 필터로서의 임무를 수행하여 예컨대 15-20 kHz 아래의 주파수만이 음향 출력 변환기에 의해 재생되도록 한다. 바람직하게, 디지털 출력 신호는 펄스 폭 변조 신호, 시그마-델타 변조 신호, 또는 이들의 조합 신호이다.

최근의 보청기 세대는 또한 보청기 회로용의 무선 신호의 수신을 목적으로 작은 무선 수신기를 통합한다. 이러한 무선 수신기의 일반적인 용도는 보청기 사용자에 의해 주변에 전달되는 무선 원격 제어로부터의 볼륨 및 프로그램 설정, 텔레비전 세트나 컴팩트 디스크 플레이어 또는 휴대전화 같은 외부 소스로부터의 오디오 신호의 스트리밍, 처방에 따라 보청기 설치 기사에 의한 보청기의 무선 프로그래밍을 원격 제어하여, 이에 따라 번거로운 선들에 대한 필요성, 피팅 장비(fitting equipment)와 보청기 간의 오류가 발생하기 쉬운 전기 접촉들, 또는 다른 보청기로부터의 동기 신호들을 제거할 수 있다. 이러한 목적을 위해 활용된 무선 수신기는 물리적으로 작아야 하며, 보통 정도의 전력 요건을 가져야 하며, 사용된 송신기의 목적 범위 내에서 신뢰성 있게 수행되어야 한다.

WO-A1-09/062500에 개시된 종류와 같은, 디지털 무선 수신기는 수신 시에 비교적 높은 선택성을 유지하면서도 매우 적은 전력을 요구하기 때문에 특히 유용하다. 다른 유형의 무선 수신기들이 활용될 수 있지만, 보청기에서 사용할 수 있는 제한된 전력은 선택성, 결과적으로, 무선 수신기의 획득 가능 범위와 신뢰성에 심각한 제한을 둔다. 다른 보청기에서 내부 송신기가 대략 30 cm의 적정 범위를 가지는 반면, 보청기와 함께 사용하기 위한 원격 제어 송신기는 약 1 m의 적정 범위를 갖는다. 원격 제어 송신기는 프로그램 선택 및 볼륨 제어와 같은 다양한 명령을 보청기에 발행할 수 있으며, 또한 보청기에 대해 디지털 표현 오디오 신호의 스트리밍을 수행할 수 있어, 이에 따라 송신기에서 수신기로의 신뢰성 있는 전송 링크의 존재에 크게 의존할 수 있다. 송신기 및 수신기 세트를 가진 보청기의 쌍은 프로그램 선택 및 볼륨 설정 외에, 보청기에서의 신호 처리와 관련된 중앙 파라미터를 교환할 수 있는 능력을 가질 수 있다. 이 능력은 또한 두 개의 보청기 사이에 신뢰성 있는 전송 링크의 존재에 의존한다.

H-브리지(H-bridge)는 전동기 또는 확성기와 같은 유도 부하를 제어하기 위한 전자 회로이다. 이것은 H-브리지에 존재하는 전자 스위치들의 세트를 열고 닫음으로써 H-브리지의 출력 단자들 간에 연결된 부하(load)를 통해 전류 흐름의 방향을 제어함으로써 동작한다. 바람직하게, 스위치들은 BJT 트랜지스터 또는 MOSFET 트랜지스터와 같은 반도체 스위칭 소자로서 구현될 수 있다. 이것의 동작 원리는 적합하게 조절된 디지털 신호가 확성기를 직접적으로 구동하는 것을 가능하게 하기 위해서 직접 디지털 드라이버 출력 스테이지가 이용되는 것을 허용하여, 이에 따라 전용 디지털-아날로그 컨버터에 대한 필요성을 제거하고, 동시에 출력 스테이지를 위한 전력 요건을 줄인다.

시그마-델타 변조기는 신호를 비트 스트림으로 변환하기 위한 전자 회로이다. 변환될 신호는 디지털 또는 아날로그일 수 있고, 시그마-델타 변조기는 일반적으로 고분해능의 신호가 저분해능의 신호로 변환되는 애플리케이션에 이용된다. 이와 관련해서, 시그마-델타 변조기는 보청기에서 H-브리지 출력 스테이지를 구동하는데 이용된다.

확성기의 진동막(diaphragm)이 확성기 코일을 통해 어떠한 전류도 흐르지 않을 때마다 휴지 위치 또는 중립 위치에 있다고 가정하고, 확성기를 통해 양쪽 방향으로 최대 허용 전류가 흐를 때마다 2개의 극한 위치에 있다고 가정한다. 양전압 임펄스 및 음전압 임펄스로 나타나는 H-브리지로부터의 충분히 빠르게 변하는 비트 스트림을 확성기 단자에 적용함으로써, 확성기의 2개의 극한 진동막 위치 사이의 임의의 위치에 이를 수 있다. 비트 스트림에서 양의 임펄스의 수가 많을수록, 확성기 진동막은 제1 극한 위치를 향해 더욱 이동할 것이고, 비트 스트림의 음의 임펄스의 수가 많을수록, 확성기 진동막은 제2 극한 위치를 항해 더욱 이동할 것이다. 확성기 코일의 저역 통과 필터링 효과로 인해, 비트 스트림의 스위칭 주기가 확성기의 재생 주파수 한계보다 충분히 높다면, 이런 식으로 구동될 때 어떠한 가청의 스위칭 노이즈도 확성기에서 나오지 않을 것이다. 따라서, 디지털 비트 스트림이 확성기를 직접적으로 제어할 수 있다.

EP-B1-1716723호로부터 보청기를 위한 디지털 출력 스테이지가 공지되고, 상기 출력 스테이지는 보청기를 위해 음향 출력 변환기를 구동하기 위한 H-브리지 및 시그마-델타 컨버터를 포함한다. 출력 스테이지는 3-레벨 출력 스테이지로 나타나는데, 왜냐하면 이것이 3개의 개별 신호 레벨로 구성된 비트 스트림을 음향 출력 변환기에 전달할 수 있기 때문이다. 다음에서, 이러한 레벨은 "+1", "-1" 및 "0"으로 나타나고, 여기서 "+1"은 음향 출력 변환기에 걸친 최대 양전압과 동일하고, "-1"은 음향 출력 변환기에 걸친 최대 음전압과 동일하고, "0"은 어떠한 전압도 없는 것과 같다. 이것은 양전압 펄스가 음향 출력 변환기의 진동막을 한 방향으로 이동하게 하고, 음전압 펄스가 음향 출력 변환기의 진동막을 다른 방향으로 이동하게 한다는 사실을 이용한다. "0" 레벨이 사이 사이에 배치된 "+1" 레벨 및 "-1" 레벨로 구성된 클록킹된 비트 스트림을 전압 펄스로서 음향 출력 변환기에 전달함으로써, 확성기 코일이 전압 펄스의 적분기 역할을 하기 때문에, 음향 출력 변환기 진동막의 기계적 서스펜션의 제한 내에서 임의의 위치 편차가 획득될 수 있다. 종래 기술의 디지털 출력 스테이지는 음향 출력 변환기의 양 단자에 "+1" 레벨 및 "-1" 레벨을 동시에 적용함으로써 "0" 레벨을 발생시킨다.

음향 출력 변환기에 "0" 레벨을 발생시키는 이러한 방법은, 어떠한 추가적인 컴포넌트도 "0" 레벨을 제공하는데 필요하지 않기 때문에 구현하기가 매우 쉽다는 장점을 갖고, "0" 레벨이 어떠한 추가적인 전류도 이용하지 않기 때문에 전력을 절약할 수 있다는 장점을 가지며, 3개의 개별 레벨의 제공은 음향 출력 변환기에 걸친 가능한 전압 스윙을 효과적으로 두 배로 만든다. 그러나, 이것은 일부 내재하는 문제점을 갖는데, 이 문제점은 다음에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.

"+1" 레벨 및 "-1" 레벨 모두는 음향 출력 변환기의 와이어 및 단자에 대해 차동 전압을 발생시킨다. 이것은 "0" 레벨을 이용하는 경우는 아니다. "0" 레벨을 이용하면, 양단의 와이어들은 동일한 전압을 동시에 전달하고, 이것은 "+1" 레벨과 "-1" 레벨 간에 빠르게 스위칭하는 전압이기 때문에, 이것은 그 인접 환경에 더욱 많은 공통 모드 신호 에너지를 방출한다. 이런 방출은 보청기에 일반적으로 존재하는 무선 송신기 수신기 코일 또는 텔레코일과 같은, 인근 회로에 크로스토크의 증가를 야기한다. 이러한 크로스토크 1 MHz 이상의 주파수를 갖기 때문에, 이것은 인근 텔레코일에 보청기에서 보통 발견될 수 있는 문제를 일으키지 않는데, 텔레코일이 8-10 kHz 이하의 주파수를 전달하도록 구성되기 때문이다. 그러나, 무선 수신기 코일은 불가피하게 이러한 크로스토크 현상에 의해 유도된 용량성 간섭 신호로부터 신호 대 잡음비에 매우 상당한 감소를 겪고, 대개 신뢰성 있는 신호 수신이 불가능하게 되는 정도로 된다.

이러한 용량성 간섭은 대부분 출력 회로의 전기적으로 노출된 부분, 주로 보청기의 전자 회로 칩의 출력 패드를 음향 출력 변환기의 입력 단자에 연결시키는 와이어에서 나온다. 기계적인 이유로 이러한 와이어를 더욱 짧게 하는 것은 불가능하지만, 와이어를 꼬고 이들을 물리적으로 가깝게 유지함으로써, 이러한 와이어들과 근처에 있는 민감한 전자 회로들 사이의 용량성 결합의 일부 감소가 달성될 수 있다.

보청기의 H-브리지 출력 스테이지로부터의 전압 펄스는 기본적으로 1-2 MHz의 주파수를 갖는 구형파 신호로서 출력 변환기에 나타나고, 따라서 이런 방식으로 생성된 "0" 레벨로부터의 결과적 스위칭 노이즈 성분은 무선 수신기와 같이, 이러한 주파수 범위에서 용량성 간섭에 민감한 전자 회로의 동작을 방해할 수 있다. 피해받는 전자 장비가 보청기의 무선 원격 제어 수신기를 통합하는 경우, 전자기 간섭에 기인하는 문제들이 특별히 심각한데, 무선 원격 제어의 유효 동작 범위가 출력 스테이지에서 나오고 원격 제어 신호가 제대로 수신되지 못하게 하는, 용량성 간섭에 의해 상당히 제한되기 때문이다.

WO-A1-03/047309호는 보청기 또는 휴대폰과 같은 이동 장치용의 확성기를 구동하기 위한 디지털 출력 드라이버 회로를 개시한다. 디지털 드라이버 회로는 입력, 변조기, 및 3-레벨 H-브리지를 포함하고, 드라이버 회로를 전자기 간섭으로부터 보호하기 위해서, 그리고 드라이버 출력을 확성기에 연결하는 와이어를 짧게 유지하기 위해서 확성기 인클로저에 통합된다. 드라이버 회로는 드라이버 회로를 위한 공급 전압을 조정하기 위해 확성기에 연결된 피드백 회로를 더 포함한다.

WO-A1-03/047309호의 교시로 기술된 바와 같이, 확성기에 통합된 출력 드라이버는 보청기에 이용되는 종류의 동적 표준 확성기와 교환할 수 없다. 예를 들어, 보청기 하우징 및 회로가 예컨대, 상이한 정도의 청력 손실을 치료하기 위해 상이한 임피던스 값을 갖는 상이한 확성기의 범위를 이용하도록 적응될 수 있다면, 통합된 출력 드라이버를 갖는 확성기는 이러한 구성에 적합하지 않을 것이다. 귀 내 수신기형(receiver in the ear; RITE) 확성기와 함께 이용되도록 구성된 보청기는 또한 이러한 방법을 이용하여 구현하는 것이 비현실적일 수 있다. 이러한 유형의 유연성이 요구되는 경우, 보청기 회로의 출력 스테이지 단자와 보청기의 확성기 단자 사이의 긴 와이어는 불가피하다. 확성기에서부터 피드백 회로까지의 신호를 위한 추가 세트의 긴 와이어가 또한 종래 기술의 출력 드라이버에 의해 요구되고, 이것은 용량성 간섭 노이즈를 더욱 증가시킨다.

본 발명의 목적은, 3가지 레벨을 이용하여 동작하는 출력 스테이지의 전력 효율성을 면밀히 유지하면서 3-레벨 출력 스테이지와 연관된 간섭으로 인한 문제를 최소화하는 방식으로, 보청기를 위한 H-브리지 유형의 출력 스테이지를 구동하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 양태에 따라, 보청기의 H-브리지 출력 스테이지를 구동하는 방법이 고안되고, 상기 보청기는 적어도 하나의 입력 변환기, 아날로그-디지털 컨버터, 디지털 신호 프로세서, 시그마-델타 변조기, 제1 양자화 블록, 제2 양자화 블록, 디코더, H-브리지 출력 컨버터, 음향 출력 변환기, 타이머, 제어기 및 무선 수신기를 구비하고, 상기 무선 수신기는 유휴 동작 모드 및 청취 동작 모드를 구비하며, 상기 방법은, 디지털 신호 프로세서로부터의 출력 신호에 기초하여 시그마-델타 변조기의 구동 신호를 발생시키는 단계, 제1 양자화 블록에서 처리하는 단계, 2개의 이산 레벨을 정의하도록 구성된 제1 비트 스트림을 발생시키기 위해 시그마-델타 변조기 출력 신호를 이용하는 단계, 제2 양자화 블록에서 처리하는 단계, 3개의 이산 레벨을 정의하도록 구성된 제2 비트 스트림을 발생시키기 위해 시그마-델타 변조기 출력 신호를 이용하는 단계, 제어기가 타이머를 이용하여 디코더로 하여금 제1 비트 스트림 및 제2 비트 스트림 중 하나의 비트 스트림을 선택하는 것을 가능하게 하는 제어 시퀀스를 실행하는 단계, 및 무선 수신기의 동작 모드를 제어하는 단계, 디코더가 무선 수신기가 청취 모드에 있을 때마다 제1 비트 스트림을 선택하는 단계, 디코더가 무선 수신기가 유휴 모드에 있을 때마다 제2 비트 스트림을 선택하는 단계, 및 선택된 비트 스트림에 기초하여 H-브리지 출력 컨버터에 구동 신호를 제공하는 단계를 포함한다.

시그마-델타 변조기의 동작 모드를 선택할 때 무선 수신기의 동작 모드를 고려하여, H-브리지 출력 컨버터는 무선 수신기가 유휴 모드일 때마다, 즉, 어떤 신호도 수신되지 않을 때, 3-레벨 모드로 구동된다. 이 경우, H-브리지 출력 컨버터를 3-레벨 모드로 구동함으로써 전력 소비는 감소한다. 무선 수신기가 청취 모드일 때마다, H-브리지 출력 컨버터는 2-레벨 모드로 구동된다. 이 경우 전력 소비는 다소 증가되지만, 3-레벨 모드로 H-브리지 출력 컨버터를 구동하는 것과 연관된 간섭은 감소된다.

바람직한 실시 예에서, 제어기는 무선 수신기가 주기적으로, 예컨대, 1초당 20번씩, 청취 모드에 진입하는 것을 가능하게 하여, 결국 무선 수신기가 청취 모드로 있는 듀레이션(duration) 동안 H-브리지 출력 컨버터로 하여금 2-레벨 모드로 동작하도록 한다. 청취 모드 기간의 듀레이션은, 무선 수신기가 청취 모드 기간 내에 무선 신호를 검출하지 않는 한, 비교적 짧을 수 있고, 예컨대, 10 ms일 수 있다. 그렇지 않으면, 무선 수신기는 유휴 모드로 재진입할 수 있고, 결국 H-브리지 출력 컨버터로 하여금 3-레벨 모드로 다시 동작하도록 한다. 그러나 무선 수신기가 청취 모드 기간 내에 무선 신호의 존재를 검출하면, 미리 정해진 기간의 듀레이션 동안, 예를 들어 10분의 1초 동안, 어떤 무선 신호도 검출되지 않을 때까지, 무선 수신기에 의한 유휴 모드로의 재진입은 억압된다. 그리고 나서, 무선 수신기는 유휴 모드로 재진입하여, 이에 따라 H-브리지 출력 컨버터를 3-레벨 모드로 다시 동작하도록 한다.

제2 양태에서, 본 발명은 보청기에 관한 것으로, 상기 보청기는 적어도 하나의 입력 변환기, 아날로그-디지털 컨버터, 디지털 신호 프로세서, 시그마-델타 변조기, 제1 양자화 블록, 제2 양자화 블록, 디코더, H-브리지 출력 컨버터, 음향 출력 변환기, 타이머, 제어기 및 무선 수신기를 구비하고, 상기 무선 수신기는 유휴 동작 모드 및 청취 동작 모드를 구비하며, 시그마-델타 변조기는 디지털 신호 프로세서로부터의 출력 신호에 기초하여 구동 신호를 발생시키도록 구성되고, 제1 양자화 블록은 제1 비트 스트림을 발생시키도록 구성되고, 제2 양자화 블록은 시그마-델타 변조기 출력 신호에 기초하여 제2 비트 스트림을 발생시키도록 구성되고, 제1 비트 스트림은 2개의 이산 레벨을 통합하고, 제2 비트 스트림은 3개의 이산 레벨을 통합하며, 제어기는 디코더로 하여금 제1 비트 스트림 및 제2 비트 스트림 중 하나의 비트 스트림을 선택하는 것을 가능하게 하고, 무선 수신기의 동작 모드를 제어하도록 구성되고, 상기 제어기는 무선 수신기가 청취 모드에 있을 때마다 디코더가 제1 비트 스트림을 선택하게 하고, 무선 수신기가 유휴 모드에 있을 때마다 디코더가 제2 비트 스트림을 선택하게 하도록 구성된다.

추가적인 특징들이 종속항에 나타날 것이다.

본 발명에 따르면, 보청기 및 출력 스테이지 구동 방법을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명은 이제 도면에 대하여 더욱 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보청기를 위한 H-브리지 출력 스테이지의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 보청기의 H-브리지의 출력 스테이지의 가능한 상태들을 도시하는 표이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 동작 모드를 제어하기 위한 알고리즘의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 보청기의 무선 수신기 및 출력 스테이지의 동작 순서를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 H-브리지 출력 스테이지를 갖는 보청기의 개략도이다.

도 1의 개략도는 본 발명에 따른 보청기와 함께 이용하기 위한 출력 스테이지(1)를 도시한다. 출력 스테이지는 시그마-델타 변조기(2), 제1 양자화기를 구성하는 제1 비교기(8), 제2 비교기(9) 및 제3 비교기(10)를 포함하는 제2 양자화기(13), 디코더(11), H-브리지(12), 제어기(16), 제어 와이어(14), 제어용 스위치(15), 무선 수신기(17), 안테나(18), 및 음향 출력 변환기(19)를 포함한다. 시그마-델타 변조기(2)는 차분 노드(3), 제1 합산 노드(4), 제2 합산 노드(5), 제1 단위 지연 블록(6), 및 제2 단위 지연 블록(7)을 포함한다. H-브리지는 제1 트랜지스터(20), 제2 트랜지스터(21), 제3 트랜지스터(22), 및 제4 트랜지스터(23)를 포함한다. 또한, 도 1에 보청기의 디지털 신호 프로세서(DSP)로부터의 출력 단자가 도시된다.

디지털 신호 프로세서(DSP)의 출력 단자는 시그마-델타 컨버터(2)의 입력에 연결된다. 디지털 신호 프로세서(DSP)의 출력 단자는 시그마-델타 컨버터(2)의 차분 노드(3)의 제1 입력에 연결되고, 시그마-델타 컨버터(2)의 출력으로부터의 피드백 루프는 차분 노드(3)의 제2 입력에 연결된다. 차분 노드(3)의 출력은 제1 합산 노드(4)의 제1 입력에 연결되고, 제1 단위 지연 블록(6)의 출력은 제1 합산 노드(4)의 제2 입력에 연결된다. 제1 합산 노드(4)의 출력은 제1 단위 지연 블록(6)의 입력과 제2 합산 노드(5)의 제1 입력 사이에서 나뉜다. 제2 단위 지연 블록(7)의 출력은 제2 합산 노드(5)의 제2 입력에 연결되고, 제2 합산 노드(5)의 출력은 제2 단위 지연 블록(7)의 입력, 차분 노드(3)로 들어가는 피드백 루프, 제1 비교기(8)의 포지티브 입력, 제2 비교기(9)의 포지티브 입력, 및 제3 비교기(10)의 포지티브 입력 사이에서 각각 나뉜다.

시그마-델타 변조기(2)의 출력은 제1 비교기(8)의 포지티브 입력 단자, 제2 비교기(9)의 포지티브 입력 단자, 및 제3 비교기(10)의 포지티브 입력 단자들에 각각 연결된다. 제1 비교기(8)의 네거티브 입력 단자는 논리 LOW에 연결되고, 제2 비교기(9)의 네거티브 입력 단자는 논리 레벨 X에 연결되며, 제3 비교기(10)의 네거티브 입력 단자는 논리 레벨 Y에 연결된다. 제1 양자화기(8)의 출력은 디코더(11)의 제1 입력에 연결되고, 제2 양자화기(13)의 출력은 디코더(11)의 제2 입력 및 제3 입력에 연결된다. 시그마-델타 변조기(2)로부터의 출력 신호를 기초하여, 제1 양자화기(8)는 2개의 상이한 양자화 레벨을 발생시킬 수 있고, 제2 양자화기(13)는 3개의 상이한 양자화 레벨을 발생시킬 수 있다.

디코더(11)의 제1 출력은 H-브리지(12)의 제1 트랜지스터(20)에 연결되고, 디코더(11)의 제2 출력은 H-브리지(12)의 제2 트랜지스터(21)에 연결되고, 디코더(11)의 제3 출력은 H-브리지(12)의 제3 트랜지스터(22)에 연결되며, 디코더(11)의 제4 출력은 H-브리지(12)의 제4 트랜지스터(23)에 연결된다. 제1 트랜지스터(20)의 소스 단자와 제3 트랜지스터(22)의 소스 단자는 Vss에 연결된다. 제1 트랜지스터(20)의 드레인 단자 및 제2 트랜지스터(21)의 소스 단자는 음향 출력 변환기(19)의 제1 단자에 연결된다. 제3 트랜지스터(22)의 드레인 단자 및 제4 트랜지스터(23)의 소스 단자는 음향 출력 변환기(19)의 제2 단자에 연결되며, 제2 트랜지스터(21)의 드레인 단자 및 제4 트랜지스터(23)의 드레인 단자는 Vdd에 연결된다.

제어기(16)의 제어 와이어(14)는 제어용 스위치(15)의 제어 입력과 디코더(11)의 제어 입력에 각각 연결된다. 제어용 스위치(15)는 무선 수신기(17)의 출력을 제어기(16)의 입력에 연결하고, 제어용 스위치(15)가 열렸을 때마다 이 연결을 불가능하게 한다. 시그널링 와이어는 안테나(18)에 의해 포착되고 무선 수신기(17)에 의해 복조되는 무선 신호에 기초하는 데이터를 제어기(16)에 제공하기 위해, 무선 수신기(17)를 제어기(16)에 연결한다.

사용 시에, 디지털 신호 프로세서(DSP)는 시그마-델타 변조기(2)의 입력에 오디오 신호를 나타내는 비트 스트림을 제공한다. 비트 스트림은 제1 비교기(8)의 입력, 제2 비교기(9)의 입력, 및 제3 비교기(10)의 입력에 각각 맞도록 하기 위해 시그마-델타 변조기(2)에 의해 컨디셔닝된다. 제1 비교기(8)는 시그마-델타 변조기(2)로부터의 출력 신호에 대해 제1의 2-레벨 양자화기의 역할을 하고, 제2 비교기(2) 및 제3 비교기(10)는 함께 시그마-델타 변조기(2)로부터의 출력 신호에 대해 제2의 3-레벨 양자화기(13)의 역할을 한다.

제1 비교기(8)는 시그마-델타 변조기(2)로부터의 출력 신호의 레벨이 제1의 미리 결정된 한계 미만일 때마다 논리 LOW 레벨을 출력하고, 출력 신호의 레벨이 상기 제1의 미리 결정된 한계보다 높을 때마다 논리 HIGH 레벨을 출력한다. 제2 비교기(9)는 입력 신호가 한계(X) 미만일 때마다 논리 LOW 레벨을 출력하고, 입력 신호가 한계(X)보다 높을 때마다 논리 HIGH 레벨을 출력한다. 제3 비교기(10)는 입력 신호가 한계(Y) 미만일 때마다 논리 LOW 레벨을 출력하고, 입력 신호가 한계(Y)보다 높을 때마다 논리 HIGH 레벨을 출력한다.

따라서, 제2 비교기(9)와 제3 비교기(10)는 함께 디코더(11)에 대해 4가지 가능한 레벨들을 발생시킬 수 있다. 그러나 이 레벨들 중 오직 3개만이 디코더(11)에서 이용되는데, 제2 비교기(9)의 출력이 논리 HIGH이고 제3 비교기(10)의 출력이 논리 LOW인 조건이, 제2 비교기(9)의 출력이 논리 LOW이고 제3 비교기(10)의 출력이 논리 HIGH인 조건과 동일하게 취급되기 때문이다. 이 3가지 조건들은 디코더(11)에 의해 해석될 수 있다. 예컨대, 입력 레벨에 대한 심볼 "-1"은 2 개의 비교기 출력들을 논리 LOW가 되게 하고, 입력 레벨에 대한 심볼 "0"은 2개의 비교기 출력들을 서로 상이하게 하고(즉, 하나의 비교기 출력은 논리 LOW인 반면, 다른 하나의 비교기 출력은 논리 HIGH임), 입력 레벨에 대한 심볼 "+1"은 2개의 비교기 출력들을 논리 HIGH가 되게 한다. 이런 방식으로, 제1 양자화기(8)는 시그마-델타 변조기(2)로부터의 입력 신호로부터 2개의 이산 레벨들을 효과적으로 발생시키고, 제2 양자화기(13)는 시그마-델타 변조기(2)로부터의 입력 신호로부터 3개의 이산 레벨들을 효과적으로 발생시킨다.

디코더(11)는 제1 양자화기(8)로부터의 2-레벨 출력 또는 제2 양자화기(13)로부터의 3-레벨 출력을 디코딩될 입력 신호로서 선택할 수 있다. H-브리지(12)와 함께 디코더(11)는 제1 양자화기(8)로부터의 출력 신호가 입력 신호로서 선택될 때마다 2-레벨 동작 모드에서, 제2 양자화기(13)로부터의 출력 신호가 입력 신호로서 선택될 때마다 3-레벨 동작 모드에서, 확성기(19)를 구동할 수 있다.

디코더(11)의 입력으로서 어떤 출력을 이용할지에 대한 결정은 제어기(16)의 제어 와이어(14)의 상태에 의해 결정된다. 제어 와이어(14)는 각각 어서트된 상태(asserted state) 또는 언어서트된 상태(unasserted state)에 있을 수 있다. 제어 와이어(14)가 어서트된 상태에 있을 때마다, 디코더(11)는 제1 양자화기(8)의 2-레벨 출력으로부터의 출력 신호를 그 입력 신호로서 이용한다. 제어 와이어(14)를 어서트하는 것은 또한 스위치(15)를 닫고, 이에 따라 무선 수신기(17)가 안테나(18)를 통해 무선 신호를 수신하는 것을 가능하게 한다. 무선 수신기(17)가 무선 신호를 수신하도록 인에이블(enable)될 때마다, 무선 신호의 존재에 대한 정보는 별도 와이어(도시되지 않음)를 통해 제어기(16)에 전달된다. 제어 와이어(14)가 언어서트된 상태에 있을 때마다, 디코더(11)는 제2 양자화기(13)의 3-레벨 출력으로부터의 출력 신호를 그 입력 신호로서 이용한다. 제어 와이어(14)를 언어서트하는 것은 또한 스위치(15)를 열고, 이에 따라 무선 수신기(17)가 무선 신호를 수신하는 것을 못하게 한다.

디코더(11)가 디코딩을 위한 "-1" 심볼을 수신할 때마다, 이것은 H-브리지(12)의 제2 트랜지스터(21) 및 제3 트랜지스터(22)를 각각 켠다. 제2 트랜지스터(21)는 음향 출력 변환기(19)의 상위 단자를 양전압(Vdd)에 연결하고, 제3 트랜지스터(22)는 음향 출력 변환기의 하위 단자를 음전압(Vss)에 연결하여, 확성기 막은 안쪽으로 움직인다.

디코더(11)가 디코딩을 위한 "+1" 심볼을 수신할 때마다, 이것은 H-브리지(12)의 제1 트랜지스터(20) 및 제4 트랜지스터(23)를 각각 켠다. 제1 트랜지스터(20)는 음향 출력 변환기(19)의 상위 단자를 음전압(Vss)에 연결하고, 제4 트랜지스터(23)는 음향 출력 변환기의 하위 단자를 양전압(Vdd)에 연결하여, 확성기 막은 바깥쪽으로 움직인다.

디코더(11)가 디코딩을 위한 "0" 심볼을 수신할 때마다, 이것은 H-브리지(12)의 제2 트랜지스터(21) 및 제4 트랜지스터(23)를 각각 켠다. 제2 트랜지스터(21) 및 제3 트랜지스터(22) 모두는 음향 출력 변환기(19)의 상위 단자 및 하위 단자를 음전압(Vss)에 연결하고, 확성기 막은 그 휴지 위치로 움직인다.

디코더(11)가 H-브리지(12)의 제어를 위해 3-레벨 입력을 이용할 때마다 무선 수신기(17)는 디스에이블(disable)되는 방식으로, 그리고 디코더(11)가 H-브리지(12)의 제어를 위해 2-레벨 입력을 이용할 때마다 무선 수신기(17)는 인에이블되는 방식으로, 제어기(16)는 무선 수신기(17)의 동작을 이용하여 시그마-델타 변조기(2)로부터의 출력 신호의 양자화 분해능을 조정한다.

도 2에 도시된 표는 본 발명의 실시 예에 따른 보청기의 H-브리지 출력 스테이지에 연결될 때, 도 1의 음향 출력 변환기(19)와 유사한 음향 출력 변환기의 연결 와이어의 가능한 상태를 보여준다. 표 옆에는 연결 단자들(A와 B)을 갖는 음향 출력 변환기가 그려져 있다. 본 발명에 따른 보청기의 바람직한 실시예의 구성에서, 제1 양자화기, 제2 양자화기 및 디코더와 함께 시그마-델타 컨버터는 보청기의 H-브리지 출력 스테이지를 위한 2개 또는 3개의 상이한 출력 심볼들 중 하나를 발생시킬 수 있다.

심볼 "-1"이 발생될 때, H-브리지 출력 스테이지는 음향 출력 변환기의 단자(A)를 음전압, 바람직하게 Vdd로 표시된 음극의 배터리 전압에 연결하고, 음향 출력 변환기의 단자(B)는 양전압, 바람직하게 Vss로 표시된 양극의 배터리 전압에 연결한다. 이는 음향 출력 변환기의 변환기 코일 내의 기전력을 단자(B)에서 단자(A)의 방향으로 유도하고, 이에 따라 변환기 코일에 기계적으로 연결된 변환기 막은 한 방향, 말하자면 안쪽으로 움직일 것이다.

심볼 "+1"이 발생될 때, H-브리지 출력 스테이지는 음향 출력 변환기의 단자(A)를 양극의 배터리 전압(Vss)에 연결하고, 음향 출력 변환기의 단자(B)는 음극의 배터리 전압(Vdd)에 연결한다. 이는 음향 출력 변환기의 변환기 코일 내의 기전력을 반대 방향, 즉 단자(A)에서 단자(B)의 방향으로 유도하고, 이에 따라 변환기 막은 반대 방향, 말하자면 바깥쪽으로 움직일 것이다.

심볼 "0"이 발생될 때, H-브리지 출력 스테이지는 음향 출력 변환기의 단자(A) 및 단자(B) 모두를 음극의 배터리 전압(Vdd)에 연결한다. 이 경우에, 음향 출력 변환기의 변환기 코일 내에 어떠한 기전력도 유도되지 않고, 이에 따라 변환기 막은 그 휴지 위치로 움직일 것이다.

H-브리지가 2-레벨 모드로 들어갈 때, 심볼 "0"은 발생되지 않는다. 2-레벨 모드와 3-레벨 모드 간의 스위칭은 디코더에서 수행되는 것이 유리하다. 디코더에서, 시그마-델타 변조기의 출력 신호 양자화 분해능을 2-레벨에서 3-레벨로, 또는 3-레벨에서 2-레벨로 변경함으로써, 시그마-델타 변조기의 피드백 히스토리가 전부 보존된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이것은 항상 이용 가능한 2-레벨 및 3-레벨 양자화 분해능 모두를 갖고, 필요에 따라 보청기의 음향 출력 변환기의 출력을 구동하기 위해 적합한 양자화 분해능을 선택하는 디코더에 의해 수행될 수 있다. 시그마-델타 변조기의 피드백 히스토리가 전부 보존된다는 사실은, 시그마-델타 변조기의 2-레벨 모드와 3-레벨 모드 간의 스위칭이 어떠한 가청 아티팩트(audible artifact)들 없이 음향 출력 변환기에 대한 출력 신호와 관련해 원활히 수행됨을 의미한다.

비트 스트림의 2-레벨 변조 및 3-레벨 변조 모두를 제공하는 쉬운 방법은 2개의 별도의 시그마-델타 변조기를 활용하는 것일 수 있다. 2-레벨 및 3-레벨 능력 모두를 갖는 단일 시그마-델타 변조기 대신에 3-레벨 시그마-델타 변조기와 병행하여 2-레벨 시그마-델타 변조기가 이용되면, 2-레벨 모드에서 3-레벨 모드로, 혹은 3-레벨 모드에서 2-레벨 모드 전환되는 매 시점마다 시그마-델타 변조기의 피드백 히스토리는 손실될 것이다. 이 구성은 필연적으로 출력 신호에 바람직하지 않은 거짓된 과도현상(spurious transient)들을 도입시킬 수 있다. 출력 비트 스트림의 2-레벨 및 3-레벨 변조 모두를 선택적으로 생성할 수 있는 단일 시그마-델타 변조기를 도입함으로써, 출력 스테이지의 피드백 히스토리는 상이한 양자화 분해능 간에 스위칭할 때 보존된다.

도 3은 본 발명에 따른 보청기의 무선 수신기 및 H-브리지 출력 스테이지에 대한 바람직한 제어 알고리즘을 나타내는 흐름도를 도시한다. 도 3의 알고리즘에 의해 이용되는 타이밍 값들은 외부의 서브루틴에 의해 계산 및 검출되어, 이에 따라, 도시되지 않는다. 타이밍 플래그(timing flag)들만이 시스템에 의해 조우되는 타이밍 값들에 기초하여 도 3에 도시된 알고리즘에 암묵적으로 전달된다. 단계(301)에서 시작하는 알고리즘은 즉시 단계(302)로 계속되고, 이 단계(302)에서, 무선 수신기는 유휴 모드로 들어간다. 알고리즘은 단계(303)에서 H-브리지 출력 스테이지를 3-레벨 모드로 설정하고, 단계(304)에서 루프(loop)에 진입한다. 단계(304)에서, 알고리즘은 무선 수신기가 최근에 유휴 모드로 들어간 이후로 50 밀리세컨드가 경과했는지를 결정한다. 이런 경우가 아니라면, 알고리즘은 50 밀리세컨드가 경과할 때까지 단계(304)로 되돌아가고, 그 후에 단계(305)로 계속되며, 단계(305)에서, 무선 수신기는 청취 모드로 들어간다. 그 다음, 알고리즘은 무조건적으로 단계(306)로 계속되며, 단계(306)에서, H-브리지 출력 스테이지는 2-레벨 모드로 들어간다.

알고리즘은 단계(307)로 계속되고, 단계(307)에서, 무선 수신기의 표시기는 무선 신호가 존재하는지를 알고리즘에게 알려준다. 이런 경우가 아니라면, 알고리즘은 단계(308)에서 수행되는 테스트로 진출하여, 무선 수신기가 신호를 검출하지 않고 청취 모드로 진입한 이후로 10 밀리세컨트가 경과했는지를 결정한다. 10 밀리세컨드가 아직 경과하지 않았다면, 알고리즘은 무선 신호가 무선 수신기에 의해 아직 포착되지 않았는지를 테스트하기 위해서 단계(307)로 되돌아간다. 이와 달리, 무선 수신기가 무선 신호의 존재를 검출하지 않고 10 밀리세컨드가 경과하였다면, 알고리즘은 무선 수신기가 유휴 모드로 되돌아가는 단계(302)로 다시 들어가고, H-브리지가 3-레벨 모드로 다시 들어가는 단계(303)로 무조건적으로 계속되어, 알고리즘의 절차는 무기한으로 반복된다.

그러나, 알고리즘이 단계(307)를 처리하는 동안 무선 신호가 무선 수신기에 의해서 사실상 검출되면, 그 대신 알고리즘은 단계(309)로 계속되고, 단계(309)에서, 서브루틴(도시되지 않음)은 보청기의 무선 수신기에 의해 수신되는 데이터 비트들을 디코딩하는 프로세스를 수행하기 위해 호출된다. 알고리즘은 단계(310)로 계속되고, 단계(310)에서, 신호가 무선 수신기에 의해 검출된 이후로 100 밀리세컨드가 경과했는지를 결정하기 위해서 테스트가 수행된다. 이런 경우가 아니라면, 알고리즘은 단계(309)로 되돌아가고, 무선 수신기에 의해 수신되는 데이터 비트들을 디코딩하는 프로세스를 계속한다. 그렇지 않으면, 알고리즘은 단계(311)로 계속되고, 단계(311)에서, 무선 신호가 여전히 존재하는지를 결정하기 위해서 테스트가 수행된다. 이런 경우라면, 알고리즘은 단계(309)로 되돌아가서, 디코딩 프로세스를 계속한다. 이런 경우가 아니라면, 그 대신 알고리즘은 무선 수신기가 유휴 모드로 다시 들어가는 단계(302)로 되돌아가고, H-브리지가 3-레벨 모드로 다시 들어가는 단계(303)로 계속된다.

도 3에 도시된 알고리즘의 기능의 본질은 다음과 같다: 보청기의 무선 수신기는 유휴 모드에 들어가고 보청기의 H-브리지 출력 스테이지는 50 밀리세컨드 동안 3-레벨 모드로 들어간다. 그리고 나서, 간섭을 최소화하기 위해 H-브리지 출력 스테이지는 2-레벨 모드로 들어가고, 무선 수신기는 무선 신호의 존재를 청취한다. 어떤 신호도 10 밀리세컨드의 기간 동안 무선 수신기에 의해 검출되지 않았다면, 전력을 절약하기 위해서 무선 수신기는 유휴 모드로 다시 들어가고 H-브리지 출력 스테이지는 3-레벨 모드로 다시 들어간다. 그러나, 보청기의 무선 수신기가 무선 신호의 존재를 검출하면, 수신된 무선 신호의 수신 및 디코딩이 시작된다. 무선 신호가 여전히 존재하는지를 결정하기 위해서 매 0.1초마다 테스트가 수행된다. 이런 경우라면, 수신된 무선 신호의 수신과 디코딩이 계속된다. 무선 신호가 더 이상 존재하지 않는 것으로 간주되면, 전력을 절약하기 위해서 무선 수신기는 다시 한번 유휴 모드로 다시 들어가고 H-브리지 출력 스테이지는 3-레벨 모드로 다시 들어간다.

도 4는 본 발명에 따른 보청기의 무선 수신기와 출력 스테이지 간의 상호 운용상의 특성(interoperational characteristics)을 나타내는 그래프의 예시 세트를 도시한다. 도 4의 상위 그래프는 도 1에 도시된 바와 같은 제어기(16)의 제어 와이어(14)의 상태를 나타내고, 도 4의 중간 그래프는 도 1의 음향 출력 변환기(19)의 입력 단자에서 볼 수 있는 H-브리지의 출력 신호를 도시하며, 도 4의 하위 그래프는 도 1의 제어기(16)의 제어 와이어(14)에 의해 제어되는 제어가능 스위치(15)에 의해 제어될 때의 도 1 수신기(17)의 활동을 도시한다. 3개의 그래프 모두는 동기화된 것으로 가정된다.

도 4의 상위 그래프는 도 1의 제어 와이어(14)가 짧은 시간 동안 어서트된 것을 나타내고, 이에 따라 도 1의 무선 수신기(17)를 인에이블하고, H-브리지 출력 스테이지를 2-레벨 모드로 동작하게 만든다. 제어 와이어가 언어서트될 때마다, 무선 수신기는 디스에이블되고, H-브리지 출력 스테이지는 3-레벨 모드로 동작된다. 이것은 도 4의 중간 그래프에 도시되어 있는데, 여기서 H-브리지 출력 스테이지로부터의 임의의 출력 신호는 제어 와이어가 언어서트될 때 3-레벨 동작을 나타내고, 제어 와이어가 어서트될 때 2-레벨 동작을 나타낸다. 도 4의 하위 그래프는 도 1의 수신기(17)의 동작을 나타낸다.

도 4의 그래프에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 보청기의 출력 스테이지의 동작은, 이제 도 1에 도시된 요소들을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도 4의 하위 그래프 아래에는, T₁ 내지 T₈로 표기된, 8개의 타임 인스턴트(time instant)를 갖는 타임라인(timeline)이 제안되었다. 인스턴트(0)에서, 제어 와이어(14)는 언어서트되고, 무선 수신기(17)는 비활성화이고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 3-레벨 출력 모드로 동작하여, 도 1의 음향 출력 변환기(19)에 직접 3-레벨 디지털 출력 신호를 전달한다.

인스턴트(T₁)에서, 제어 와이어(14)는 어서트되고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 자신의 동작을 3-레벨 출력 모드에서 2-레벨 출력 모드로 변경한다. 동시에, 무선 수신기(17)는 활성화된다. 이 조건은 거의 10 밀리세컨드 후에 있는, 인스턴트(T₂)까지 지속되고, 여기서 제어 와이어(14)는 언어서트되고, 무선 수신기(17)는 비활성화되고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 3-레벨 출력 모드로 그 동작을 다시 변경하도록 설정된다. 인스턴트(T₂)에서부터, 거의 50 밀리세컨드 후에 있는, 인스턴트(T₃)까지, 제어 와이어(14)는 언어서트되고, H-브리지는 3-레벨 출력 모드로, 무선 수신기(17)는 비활성화 상태로 남아있다. 이 경우에, 도 4의 하위 그래프에 점선으로 덧붙여진 무선 신호(R₀)는 인스턴트(T₂)와 인스턴트(T₃) 사이에 부수적으로 발생한다. 무선 수신기(17)가 비활성화 모드로 있기 때문에, 무선 신호(R₀)는 보청기의 무선 수신기(17)에 의해 포착되지 않는다.

인스턴트(T₃)에서, 무선 수신기(17)는 제어 와이어(14)를 어서트함으로써 다시 활성화되고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 그 동작을 3-레벨 출력 모드에서 2-레벨 출력 모드로 변경한다. 인스턴트(T₃)와 인스턴트(T₄) 사이에 어떤 무선 신호도 무선 수신기(17)에 의해 검출되지 않기 때문에, 약 10 밀리세컨드 후에 있는, 인스턴트(T₄)에서 제어 와이어(14)는 언어서트되고, 이때 무선 수신기(17)는 다시 비활성화되고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 3-레벨 출력 모드로 그 동작을 다시 변경한다.

인스턴트(T₄)와 인스턴트(T₅) 사이에, 도 4의 하위 그래프에 가는 실선으로 덧붙여진 또 다른 무선 신호(R₁)가 발생하지만, T₅에 계속 존재하기 때문에, 그것은 무선 수신기(17)에 의해 검출된다. 무선 수신기(17)에 의한 무선 신호(R₁)의 검출은 제어기(16)가 제어 와이어(14)를 어서트되게 하여, 이에 따라 무선 수신기(17)를 활성화 상태로 유지하고, H-브리지 출력 스테이지(1)를 2-레벨 출력 모드로 동작하게 한다. 인스턴트(T₅)와 인스턴트(T₆) 사이의 시간 기간 내에, 도 4의 하위 그래프에 가는 실선으로 덧붙여진 제3 무선 신호(R₂)는 무선 수신기(17)에 의해 검출 및 디코드된다. 무선 수신기(17)는 무선 신호(R₂)의 수신 동안 수신 플래그(reception flag)를 어서트되게 하여, 무선 수신기(17)가 비활성화 상태로 되돌아가는 것을 막는다. 결국, 이것은 또한 H-브리지 출력 스테이지(1)가 2-레벨 출력 모드로 되돌아가는 것을 지연시킨다.

무선 신호(R₂)가 중단되면, 타이밍 기능은 미리 정해진 시간 동안 제어 와이어(14)의 언어서션(unassertion)을 지연한다. 어떤 다른 무선 신호도 인스턴트(T₆) 이전에 검출되지 않기 때문에, 제어 와이어(14)는 T₆에서 다시 언어서트된다. 이것에 의하여 무선 수신기(17)는 비활성화되고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 3-레벨 출력 모드로 그 동작을 다시 변경한다. 약 50 밀리세컨드 후에 있는, 인스턴트(T₇)에서, 무선 수신기(17)는 제어 와이어(14)를 어서트함으로써 다시 활성화되고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 3-레벨 출력 모드에서 2-레벨 출력 모드로 그 동작을 변경한다. 약 10 밀리세컨드 후에 있는, 인스턴트(T₈)에서, 제어 와이어(14)는 다시 언어서트되고, 이에 의해 무선 수신기(17)는 다시 비활성화되고, H-브리지 출력 스테이지(1)는 3-레벨 출력 모드로 그 동작을 다시 변경한다.

본 발명의 실시예에 따른 H-브리지 출력 스테이지의 동작 원리를 입증하기 위해, 도 4의 하위 그래프에 나타난 무선 전송의 3가지 버스트(burst)들은 약간 짧은 것으로 도시된다. 이는 가능한 한 간략한 방법으로, 무선 수신기(17)가 단지 보청기의 제어기(16)에 의해 활성화될 때 무선 신호들을 수신할 수 있다는 사실과 무선 수신기(17)가 무선 신호를 조우할 때마다 보류중인(pending) 비활성화를 지연시킬 수 있는 능력이 있다는 사실을 나타내기 위한 것이다. 실제 예에서, 보청기용의 무선 전송은 상당히 길 것이고, 예에서 무선 수신기의 2개의 활성화 사이에 경과하는 것으로 도시된, 60 밀리세컨드보다 상당히 긴 시간에 걸쳐 이어지는 것이 바람직하다.

도 5에는 본 발명의 실시예에 따른 H-브리지 출력 스테이지를 통합한 보청기(40)의 회로도가 도시된다. 보청기(40)는 음향 입력 변환기(30), 아날로그-디지털 컨버터(31), 디지털 신호 프로세서(32), 시그마-델타 변조기(2), 제1 양자화 블록(8), 제2 양자화 블록(13), 디코더(11), H-브리지(12), 제어기(16), 제어 와이어(14), 제어가능 스위치(15), 타이머(33), 음향 출력 변환기(19), 및 안테나(18)를 구비한 무선 수신기(17)를 포함한다. 도 5에는 또한 안테나(35)를 구비한 무선 송신기(34)를 도시된다. 시그마-델타 컨버터(2), 디코더(11), 제어기(16), H-브리지(12), 음향 출력 변환기(19), 및 무선 수신기(17)는 도 1에 도시된 시스템의 해당 부분과 유사한 것으로 간주된다.

사용 시에, 보청기(40)의 마이크로폰(30)은 음향 신호를 포착하고, 음향 신호를 전기 신호들로 변환하여, 그 전기 신호를 아날로그-디지털 컨버터(31)의 입력에 준다. 아날로그-디지털 컨버터(31)로부터의 디지털 출력 신호는 디지털 신호 프로세서(32)를 위한 입력으로 이용되고, 여기서 신호 처리의 주요 부분, 예컨대, 필터링, 압축, 처방 이득(prescription gain) 산출 등이 일어난다. 디지털 신호 프로세서(32)로부터의 출력 신호는 디지털 신호이며 이는 시그마-델타 변조기(2)의 입력으로 들어간다.

디지털 비트 스트림인 것으로 간주될 수 있는, 시그마-델타 변조기(2)로부터의 출력 신호는 2개의 가지로 나뉘는데, 제1 가지는 제1 양자화 블록(8)으로, 제2 가지는 제2 양자화 블록(13)으로 간다. 제1 양자화 블록(8) 및 제2 양자화 블록(13)으로부터의 출력 신호는 디코더(11)에 대한 입력 신호로서 주어진다. 디코더(11)는 H-브리지(12)를 위한 제어 신호들의 세트를 발생시킨다. H-브리지(12)의 출력 단자는 음향 출력 변환기(19)의 입력 단자에 연결되고, H-브리지(12)는 음향 출력 변환기(19)를 위한 디지털 출력 신호를 발생시킨다.

제1 양자화 블록(8)으로부터의 출력 신호는 디코더(11)를 통해 2-레벨 모드로 H-브리지(12)를 구동하기 위해 의도된 2-레벨 비트 스트림이다. 제2 양자화 블록(13)으로부터의 출력 신호는 디코더(11)를 통해 3-레벨 모드로 H-브리지(12)를 구동하기 위해 의도된 3-레벨 비트 스트림이다. 이에 따라, 디코더(11)는 H-브리지(12)를 위한 제어 신호들의 세트를 발생시키기 위한 입력 신호로서 제1 양자화 블록(8)으로부터의 출력 신호 또는 제2 양자화 블록(13)으로부터의 출력 신호 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

제1 양자화 블록(8)으로부터의 2-레벨 출력 신호가 이용될 때, 디코더(11)는 2-레벨 모드로 동작되는 것이라고 하고, 제2 양자화 블록(13)으로부터의 3-레벨 출력 신호가 이용될 때, 디코더(11)는 3-레벨 모드로 동작한다고 한다. 무선 수신기(17)는 무선 신호 수신이 억압되는 유휴 모드 및 무선 신호 수신이 인에이블되는 활성 모드로 동작할 수 있다.

제어기(16)는 H-브리지(12)를 위한 제어 신호들의 세트를 발생시키기 위해서 디코더(11)가 정해진 상황에서 이용하기로 되어 있는 모드를 결정한다. 이런 목적으로, 제어기(16)는 타이머(33) 및 무선 수신기(17)로부터의 정보를 각각 이용하여, 디코더(11)의 동작 모드가 무엇이어야 할지를 결정한다. 타이머(33)는 도 4에 도시된 타이밍 시퀀스와 유사한 타이밍 시퀀스를 발생시킨다. 이 타이밍 시퀀스는 보청기(40)의 무선 수신기(17) 및 디코더(11)의 동작을 제어하기 위해 제어기(16)에 의해 이용된다. 타이밍 시퀀스의 제1 페이즈(phase) 동안, 타이머(33)는 무선 수신기(17)의 동작을 유휴 모드에서 활성 모드로 변경하도록 하기 위해, 그리고 디코더(11)가 2-레벨 모드로 동작하도록 하기 위해서 그리고 H-브리지(12)에 대해 제1 양자화 블록(8)으로부터의 2-레벨 비트 스트림을 선택하도록 하기 위해, 규칙적 간격으로 제어기(16)에 신호를 보낸다.

무선 수신기(17)가 타이머(33)로부터의 신호에 기초하여 유휴 모드로부터 활성 모드로 그 동작 모드를 변경해야 하는 것으로 제어기(16)가 결정할 때, 제어기(16)는 무선 수신기(17)를 활성화시키기 위해 제어용 스위치(15)를 연결하게 하도록 제어 와이어(14)를 어서트한다. 동시에, 제어기(16)는 제어 와이어(14)를 통해, 디코더(11)가 H-브리지(12)를 제어하기 위해 제1 양자화 블록(8)으로부터 발행된 2-레벨 비트 스트림을 선택하도록 한다. 무선 수신기(17)는 이제 활성 모드로 있으며, H-브리지(12)는 음향 출력 변환기(19)를 위해 2-레벨 비트 스트림을 생성하고 있다.

무선 송신기(34)가 활성 모드로 있는 무선 수신기(17)에 의해 포착되는 무선 신호를 전송하지 않는 한, 제어기(16)는 타이머(33)로부터 신호를 기다리고, 타이머(33)로부터 신호를 검출하면 제어 와이어(14)를 언어서트하여, 이에 따라 제어용 스위치(15)를 분리하고, 다음에는 무선 수신기(17)는 유휴 모드로 되돌아가게 하며, 디코더(11)가 H-브리지(12)를 제어하기 위해 제2 양자화 블록(13)의 3-레벨 비트 스트림을 선택하도록 한다. 그러나, 무선 송신기(34)가 무선 신호를 전송하고, 이 무선 신호가 무선 수신기(17)에 의해 검출되면, 신호는 무선 수신기(17)에서부터 제어기(16)에 보내져서, 무선 수신기(17)가 제어기(16)에 무선 신호 수신 및 디코딩을 완료하였음을 알릴 때까지, 타이머(33)로부터의 신호를 연기하도록 알린다.

타이머(33)는 이제 타이밍 시퀀스의 제2 페이즈에 진입하고, 무선 수신기(17)가 여전히 무선 신호를 수신하고 디코딩하고 있다는 것을 결정하기 위해서 제어기(16)는 규칙적으로 무선 수신기(17)의 상태를 확인한다. 이런 경우라면, 제어기는 현재 상황을 유지하고, 즉 H-브리지(12)가 계속 2-레벨 모드로 동작하고 있게 하고 무선 수신기(17)가 계속 활성 모드를 유지하도록 한다. 무선 송신기(34)가 전송을 종료하면, 무선 수신기(17)는 무선 신호를 검출하는 것을 멈추고, 이에 따라 디코딩 과정을 종료한다. 디코딩 과정을 종료하자마자, 무선 수신기(17)는 무선 신호의 수신이 종료되었다는 정보를 전달하기 위해 제어기(16)에 신호를 보낸다. 이 정보를 얻자마자, 제어기(16)는 무선 수신기(17)를 비활성화하고 H-브리지(12)를 3-레벨 모드로 들어가게 하여, 음향 출력 변환기(19)에 3-레벨 비트 스트림을 생성하기 전에, 타이머(33)로부터 신호를 기다린다.

바람직한 실시예에서, 타이머(33)의 타이밍 시퀀스의 제1 페이즈는, 앞서 기술된 바와 같이, 제2 페이즈보다 상당히 짧다. 타이밍 시퀀스의 2개의 페이즈 사이의 이 관계가 선호되는데, 이는 H-브리지(12)가 타이밍 시퀀스의 제1 페이즈 동안 절전의 3-레벨 동작 모드로 가능한 오랫동안 동작하도록 하고, 무선 수신기(17)가 무선 신호를 수신 및 디코딩하는 동안 3-레벨 동작 모드로 H-브리지(12)의 때 이른 재진입을 방지하여, 이에 따라 H-브리지(12)로부터의 용량성 간섭에 의해 손상된 무선 신호의 수신 위험을 감소시킨다.

Claims

보청기를 위한 출력 스테이지를 구동하는 방법에 있어서,
상기 보청기는 적어도 하나의 입력 변환기, 아날로그-디지털 컨버터, 디지털 신호 프로세서, 시그마-델타 변조기, 제1 양자화 블록, 제2 양자화 블록, 디코더, H-브리지 출력 컨버터, 음향 출력 변환기, 타이머, 제어기 및 무선 수신기를 구비하고, 상기 무선 수신기는 유휴 동작 모드 및 청취 동작 모드를 구비하며,
상기 방법은,
상기 디지털 신호 프로세서로부터의 출력 신호에 기초하여 상기 시그마-델타 변조기의 구동 신호를 발생시키는 단계,
상기 제1 양자화 블록에서 처리하는 단계,
2개의 이산 레벨을 정의하도록 구성된 제1 비트 스트림을 발생시키기 위해 상기 시그마-델타 변조기의 출력 신호를 이용하는 단계,
상기 제2 양자화 블록에서 처리하는 단계,
3개의 이산 레벨을 정의하도록 구성된 제2 비트 스트림을 발생시키기 위해 상기 시그마-델타 변조기의 출력 신호를 이용하는 단계,
상기 제어기가 상기 타이머를 이용하여 상기 디코더로 하여금 상기 제1 비트 스트림 및 상기 제2 비트 스트림 중 하나의 비트 스트림을 선택하는 것을 가능하게 하는 제어 시퀀스를 실행하는 단계, 및 상기 무선 수신기의 동작 모드를 제어하는 단계,
상기 무선 수신기가 상기 청취 모드로 있을 때마다 상기 디코더가 상기 제1 비트 스트림을 선택하는 단계,
상기 무선 수신기가 상기 유휴 모드로 있을 때마다 상기 디코더가 상기 제2 비트 스트림을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 비트 스트림에 기초하여 상기 H-브리지 출력 컨버터에 구동 신호를 제공하는 단계
를 포함하는 보청기를 위한 출력 스테이지를 구동하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 제어 시퀀스를 실행하는 단계는 제1 단계 및 제2 단계를 갖는 제1 페이즈(phase)를 포함하고, 상기 제1 단계에서, 상기 무선 수신기는 상기 유휴 동작 모드로 들어가게 되고, 상기 제2 비트 스트림은 상기 H-브리지 출력 컨버터에 대한 제어 신호로서 상기 디코더에서 선택되고, 상기 제2 단계에서, 상기 무선 수신기는 상기 청취 동작 모드로 들어가게 되고, 상기 제1 비트 스트림은 상기 H-브리지 출력 컨버터에 대한 제어 신호로서 상기 디코더에서 선택되는 것인, 보청기를 위한 출력 스테이지를 구동하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 제어 시퀀스를 실행하는 단계는 제1 단계를 갖는 제2 페이즈를 포함하고, 상기 제1 단계는 상기 무선 수신기가 상기 청취 모드로 있다면 실행되고, 무선 신호가 수신되었는지의 여부를 감지하고, 이에 긍정이면, 상기 제어기가 미리 결정된 시간 동안 상기 청취 모드를 유지시키는 것인, 보청기를 위한 출력 스테이지를 구동하는 방법.
제3항에 있어서, 상기 제어 시퀀스를 실행하는 단계는 상기 제어 시퀀스의 제2 페이즈로부터 상기 제어 시퀀스의 제1 페이즈에 재진입하는 단계를 포함하고, 상기 제어 시퀀스의 제1 페이즈에 재진입하는 단계는 미리 결정된 기간 동안 지연되고, 상기 미리 결정된 기간은 상기 무선 수신기가 무선 신호를 더 이상 수신하지 않는 것으로 상기 제어기가 결정하는 순간부터 계산되는 것인, 보청기를 위한 출력 스테이지를 구동하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 디코더는, 상기 무선 수신기가 상기 청취 모드로 있을 때 상기 H-브리지 출력 컨버터에 대한 제어 신호로서 상기 제1 비트 스트림을 선택하고, 상기 무선 수신기가 상기 유휴 모드로 있을 때 상기 H-브리지 출력 컨버터에 대한 제어 신호로서 상기 제2 비트 스트림을 선택하는 것인, 보청기를 위한 출력 스테이지를 구동하는 방법.
보청기에 있어서,
적어도 하나의 입력 변환기, 아날로그-디지털 컨버터, 디지털 신호 프로세서, 시그마-델타 변조기, 제1 양자화 블록, 제2 양자화 블록, 디코더, H-브리지 출력 컨버터, 음향 출력 변환기, 타이머, 제어기 및 무선 수신기를 구비하고,
상기 무선 수신기는 유휴 동작 모드 및 청취 동작 모드를 구비하며,
상기 시그마-델타 변조기는 상기 디지털 신호 프로세서로부터의 출력 신호에 기초하여 구동 신호를 발생시키도록 구성되고,
상기 제1 양자화 블록은 제1 비트 스트림을 발생시키도록 구성되고,
상기 제2 양자화 블록은 상기 시그마-델타 변조기의 출력 신호에 기초하여 제2 비트 스트림을 발생시키도록 구성되고,
상기 제1 비트 스트림은 2개의 이산 레벨을 통합하고,
상기 제2 비트 스트림은 3개의 이산 레벨을 통합하며,
상기 제어기는 상기 디코더로 하여금 상기 제1 비트 스트림 및 상기 제2 비트 스트림 중 하나의 비트 스트림을 선택하는 것을 가능하게 하고, 상기 무선 수신기의 동작 모드를 제어하도록 구성되고,
상기 제어기는, 상기 무선 수신기가 상기 청취 모드로 있을 때마다 상기 디코더가 상기 제1 비트 스트림을 선택하게 하고, 상기 무선 수신기가 상기 유휴 모드로 있을 때마다 상기 디코더가 상기 제2 비트 스트림을 선택하게 하도록 구성되는 것인, 보청기.
제6항에 있어서, 상기 무선 수신기는 무선 신호의 수신이 진행 중임을 나타내기 위한 수단을 포함하는 것인, 보청기.
제6항에 있어서, 상기 디코더는 상기 선택된 비트 스트림에 기초하여 상기 H-브리지 출력 컨버터에 구동 신호를 제공하도록 구성되는 것인, 보청기.
제7항에 있어서, 상기 제어기는 상기 무선 수신기가 상기 타이머로부터의 정보에 기초하여 주기적으로 상기 청취 모드에 진입하게 하는 수단을 포함하는 것인, 보청기.
제9항에 있어서, 상기 제어기는 상기 무선 수신기가 상기 타이머로부터의 정보에 기초하여 미리 결정된 시간 이후에 상기 유휴 모드에 재진입하게 하는 수단을 포함하는 것인, 보청기.
제10항에 있어서, 상기 제어기는 상기 무선 수신기가 무선 신호의 수신이 진행 중임을 나타낼 때마다 상기 무선 수신기의 상기 청취 모드를 유지하도록 구성되는 것인, 보청기.