KR20030091012A - 골전도 보청기의 제어장치 및 방법 - Google Patents

골전도 보청기의 제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 골전도 보청기의 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제어장치는, 마이크 회로, 전치증폭기, 필터회로 및 전력증폭기가 구비된 통상의 골전도 보청기에 있어서, 상기 골전도 보청기에 부착되어 진동신호를 감지하는 진동센서 및 상기 진동센서의 진동신호를 전기신호로 변환하고 적분하여 적정 전압값으로 변환하며 상기 전기신호를 역위상으로 부궤환시켜서 상기 전력증폭기의 입력신호로 인가하는 제 1 부궤환회로를 포함한다.
따라서, 상기 전력증폭기에 적정 전압을 공급하여 안정적인 동작을 할 수 있도록 하고, 잡음을 제거하며 인체에 적정한 진동을 인가할 수 있는 효과가 있다.

Description

골전도 보청기의 제어장치 및 방법{Control Device and Method of Bone Conduction Hearing Aid}
본 발명은 골전도 보청기의 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 골전도(骨傳導) 보청기에 진동센서를 부착하여 전기신호로 변환하고 부궤환회로를 통해 적분하여 적정한 전압값으로 변환하거나, 상기 진동센서를 통해 감지한 진동신호에 따른 전기신호를 전력증폭기의 입력으로 역위상 부궤환시킴으로써, 상기 전력증폭기의 안정한 동작과 잡음 제거 및 적정한 인체의 진동을 인가하기 위한 골전도 보청기의 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 음향 피드백(acoustic feedback)은 보청기에서 사용가능한 최대 이득(Gain)을 심각히 제한하는 원인이 될 뿐만 아니라, 보청기 착용자에게 지속적인 불편을 주는 바람직하지 않은 현상이다. 피드백은 음향발생장치와 음향감지장치 간의 음향간섭을 의미하며, 그 음향간섭에 의해 지속적인 오실레이션(Oscillation)이 발생한다. 이런 현상은 통상 시스템의 오픈루프 이득(Open-loop Gain)이 0dB 이상일 때 발생하며, 보청기에서는 그 이득이 높게 세팅되어 있을 때 흔히 발생한다.
상기 피드백을 제거하는 것은 오실레이션의 발생을 방지하는 것이므로, 피드백을 제거함으로써 보청기를 사용하여 얻을 수 있는 이득 범위를 넓힐 수 있다. 이득 범위가 넓어진다면 음성신호의 대역폭을 보다 효과적으로 사용할 수 있고, 결과적으로 보청기 착용자의 음성 인지도를 높일 수 있다. 이러한 이유로 보청기를 설계하는데 있어 피드백 제거는 매우 중요하다.
상기 음향 피드백을 방지하기 위해 보청기에서 흔히 사용하는 방법은 전체 대역 혹은 고주파 대역의 이득을 미리 제한하는 것이다. 그러나, 통상 보청기 사용자들은 보청기가 제공하는 이득보다 더 큰 이득을 원하기 때문에 이 방법은 효과적이지 못하다.
피드백 제거를 위해 사용되는 또 다른 방법은 노치필터(Notch Filter)를 사용하는 것이다. 즉, 협대역(Narrow Band) 노치필터를 보청기의 마이크 입력과 증폭회로 사이에 삽입함으로써 오실레이션이 발생하기 쉬운 주파수에서의 시스템 이득을 줄이는 것이다. 실험결과에 의하면, 이 방법을 사용하는 경우 3~5dB의 추가 이득을 얻을 수 있지만, 여전히 높은 이득을 요구하는 보청기에서 사용하기에는 부적합하며, 음성신호 중 일부가 찌그러져 상실될 수 있기 때문에 음성신호의 손상을 가져오는 문제점이 있다. 또한, 상기 증폭회로에 안정적인 전압공급이 이루어지지 않아 인체에 적절한 진동이 인가되지 못하는 문제점이 있었다.
상기한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 골전도 보청기에 진동센서를 부착하여 전기신호로 변환하고 부궤환회로를 통해 적분하여 적정한 전압값으로 변환하거나, 상기 진동센서를 통해 감지한 진동신호에 따른 전기신호를 전력증폭기의 입력으로 역위상 부궤환시킴으로써, 상기 전력증폭기에 적정 전압을 공급하여 안정적인 동작을 할 수 있도록 하고, 잡음을 제거하며 인체에 적정한 진동을 인가하기 위한 골전도 보청기의 제어장치 및 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기 제어장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기 제어장치의 제 1 부궤환회로의 구성을 나타내는 회로도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10: 마이크회로 20: 전치증폭기
30: 필터회로 40: 골전도 보청기
45: 진동센서 50: 제 1 부궤환회로
60: 전력증폭기 70: 제 2 부궤환회로
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 골전도 보청기의 제어장치는, 마이크 회로, 전치증폭기, 필터회로 및 전력증폭기가 구비된 통상의 골전도 보청기에 있어서, 상기 골전도 보청기에 부착되어 진동신호를 감지하는 진동센서 및 상기 진동센서의 진동신호를 전기신호로 변환하고 적분하여 적정 전압값으로 변환하며 상기 전기신호를 역위상으로 부궤환시켜서 상기 전력증폭기의 입력신호로 인가하는 제 1 부궤환회로를 포함한다.
상기 제 1 부궤환회로는, 상기 진동센서에 연결되어 센서를 통해 감지되는 진동신호를 전기신호로 변환하는 센서검출부, 상기 진동신호에 따른 전기변화분을 출력하는 초단증폭부, 상기 초단증폭부의 출력신호, 다이오드 전파정류의 직류성분 및 상기 제 1 부궤환회로의 출력신호에 따라 피드백되는 변동입력신호를 합산하여 증폭하는 중간증폭/3단증폭부 및 상기 증폭신호에 따라 상기 전력증폭기와 상기 진동센서 사이를 도통시키고 출력된 상기 증폭신호에 따른 변동입력신호를 피드백시키기 위한 FET(Field Effect Transistor) 스위치를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 부궤환회로의 출력신호는 상기 필터회로의 출력신호와 믹싱되어 상기 전력증폭기로 입력되는 것이 바람직하다.
상기 제어장치는, 상기 전력증폭기로부터 상기 보청기로 출력되는 신호를 피드백하여 적정 전압값으로 변환하고 상기 필터회로의 입력신호로 인가하는 제 2 부궤환회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 골전도 보청기의 제어방법은, 골전도 보청기에 부착된 진동센서를 통해 진동신호를 감지하여 제 1 부궤환회로의 센서검출부를 통해 전기신호로 변환하는 단계, 상기 제 1 부궤환회로의 초단증폭부를 통해 진동에 따른 상기 전기신호의 변화분을 증폭하여 출력하는 단계, 상기 초단증폭부의 출력신호, 다이오드 전파정류의 직류성분 및 피드백되는 변동입력신호를 합산하여 상기 제 1 부궤환회로의 중간증폭/3단증폭부를 통해 증폭하여 출력하는 단계, 상기 3단증폭부의 출력신호에 따라 상기 제 1 부궤환회로의 FET스위치를 도통시켜 전력증폭기의 입력신호로 인가하는 단계 및 상기 제 1 부궤환회로의 출력신호와 필터회로를 통해 출력되는 신호를 믹싱하고 상기 전력증폭기를 통해 증폭하여 상기 골전도 보청기로 출력하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 제어방법은, 상기 전력증폭기로부터 상기 골전도 보청기로 출력되는 신호를 제 2 부궤환회로로 피드백시키는 단계, 상기 제 2 부궤환회로를 통해 적정 전압값으로 변환하여 출력하는 단계 및 상기 제 2 부궤환회로의 출력신호와 전치증폭기의 출력신호를 믹싱하여 상기 필터회로로 입력하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서 본 발명에 따른 골전도 보청기의 제어장치 및 방법의 바람직한 일 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기 제어장치를 나타내는 블록도이다. 도면에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 골전도 보청기의 제어장치(1)는, 음성신호를 입력받아 전기신호로 변환하는 마이크회로(10)와, 상기 전기신호를 일정 전압값으로 증폭하는 전치증폭기(20)와, 상기 전치증폭기(20)의 출력신호와 제 2 부궤환회로(70)를 통해 피드백되어 적정 전압값으로 변환된 신호가 믹싱되어 입력된 신호를 일정 주파수대역으로 분리하는 필터회로(30)와, 골전도 보청기(40)에 부착되어 진동신호를 감지하는 진동센서(45)와, 진동센서(45)의 진동신호를 전기신호로 변환하고 적분하여 적정 전압값으로 변환하며 상기 전기신호를 역위상으로 부궤환시켜서 전력증폭기(60)의 입력신호로 인가하기 위한 제 1 부궤환회로(40) 및상기 필터회로(30)의 출력신호와 제 1 부궤환회로(40)의 출력신호가 믹싱된 신호를 입력받아 일정 전압으로 증폭하여 골전도 보청기(40)로 출력하는 전력증폭기(60)를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 골전도 보청기의 제어장치(1)는, 상기 전력증폭기(60)로부터 보청기(40)로 출력되는 신호를 피드백하여 적정 전압값으로 변환하고 필터회로(30)의 입력신호로 인가함으로써 잡음을 제거하고 전력증폭기(60)로 안정된 전압을 공급하여 인체에 적정 진동을 인가하기 위한 제 2 부궤환회로(70)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기 제어장치의 제 1 부궤환회로(50)의 구성을 나타내는 회로도이다.
즉, 도면에서 나타낸 것처럼 제 1 부궤환회로(50)의 센서검출부(51)는, 골전도 보청기(40)에 부착된 진동센서(45)에 연결되어 센서를 통해 감지되는 진동신호를 4개의 저항으로 이루어진 브릿지회로를 통해 전기신호로 변환한다. 그리고, 초단증폭부(52)에서는 상기 진동신호에 따른 전기변화분을 차동 연산증폭기(Differential Operational-Amplifier: U1)를 통해 증폭하여 출력하고, 중간증폭/3단증폭부(53, 54)는 초단증폭부(52)의 출력신호, 다이오드 전파정류의 직류성분 및 부궤환회로(50)의 출력신호에 따라 피드백되는 변동입력신호를 합산하여 차동 연산증폭기(U2, U3)를 통해 증폭한다.
상기 증폭신호에 따라 FET 스위치가 온(ON)되어 도 1의 A지점과 B지점 사이를 도통시키고 필터회로(30)의 출력신호와 함께 믹싱되어 전력증폭기(60)를 통해 적정 전압으로 증폭되어 골전도 보청기(40)로 인가된다. 상기 FET 스위치는 적정한 전압에 해당하는 상기 증폭신호에 따라 온/오프되는 것이 바람직하며, FET 스위치를 통해 상기 제 1 부궤환회로(50)의 출력신호에 따른 변동입력신호가 상기 중간증폭/3단증폭부(53, 54)로 피드백된다.
이하에서는 전술한 본 발명에 따른 골전도 보청기 제어장치(1)를 이용한 골전도 보청기의 제어방법을 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기의 제어방법을 나타내는 흐름도이다. 우선, 골전도 보청기(40)에 부착된 진동센서(45)를 통해 진동신호를 감지하여(S100) 제 1 부궤환회로(50)의 센서검출부(51)를 통해 전기신호로 변환하고(S101), 제 1 부궤환회로(50)의 초단증폭부(52)를 통해 진동에 따른 상기 전기신호의 변화분을 증폭하여 출력한다(S102). 그리고, 상기 초단증폭부(52)의 출력신호, 다이오드 전파정류의 직류성분 및 FET 스위치를 통해 피드백되는 변동입력신호를 중간증폭/3단증폭부(53, 54)를 통해 합산하고 증폭하여 출력한다(S103).
상기 3단증폭부의 출력신호에 따라 제 1 부궤환회로(50)의 FET 스위치를 도통시켜 전력증폭기(60)의 입력신호로 인가하게 되고(S104), 상기 FET 스위치를 통해 출력되는 제 1 부궤환회로(50)의 출력신호와 필터회로(30)를 통해 출력되는 신호를 믹싱하고 전력증폭기(60)를 통해 증폭하여 골전도 보청기(40)로 출력한다(S105).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기의 제어방법은, 도 4에서 나타낸 바와 같이, 전력증폭기(60)로부터 골전도 보청기(40)로 출력되는 신호를 제 2 부궤환회로(70)로 피드백시킨 후(S200), 제 2 부궤환회로(70)를 통해 적정 전압값으로변환하여 출력하고(S2O1), 상기 제 2 부궤환회로(70)의 출력신호와 전치증폭기(20)의 출력신호를 믹싱하여 필터회로(30)로 입력함으로써 신호의 왜곡이나 잡음을 제거시킬 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 골전도 보청기의 제어장치 및 방법에 의하면, 전력증폭기에 적정한 전압을 공급하여 안정적인 동작을 할 수 있도록 하고, 잡음을 제거하며 인체에 적정한 진동을 인가할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 골전도 보청기의 제어장치 및 방법에 의하면, 골전도 보청기에 진동센서를 부착하여 전기신호로 변환하고 부궤환회로를 통해 적분하여 적정한 전압값으로 변환하거나, 상기 진동센서를 통해 감지한 진동신호에 따른 전기신호를 전력증폭기의 입력으로 역위상 부궤환시킴으로써, 상기 전력증폭기에 적정 전압을 공급하여 안정적인 동작을 할 수 있도록 하고 잡음을 제거하며 인체에 적정한 진동을 인가할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

  1. 마이크 회로, 전치증폭기, 필터회로 및 전력증폭기가 구비된 통상의 골전도 보청기에 있어서,
    상기 골전도 보청기에 부착되어 진동신호를 감지하는 진동센서; 및
    상기 진동센서의 진동신호를 전기신호로 변환하고 적분하여 적정 전압값으로 변환하며 상기 전기신호를 역위상으로 부궤환시켜서 상기 전력증폭기의 입력신호로 인가하는 제 1 부궤환회로;
    를 포함하는 골전도 보청기의 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부궤환회로는,
    상기 진동센서에 연결되어 센서를 통해 감지되는 진동신호를 전기신호로 변환하는 센서검출부;
    상기 진동신호에 따른 전기변화분을 증폭하여 출력하는 초단증폭부;
    상기 초단증폭부의 출력신호, 다이오드 전파정류의 직류성분 및 상기 제 1 부궤환회로의 출력신호에 따라 피드백되는 변동입력신호를 합산하여 증폭하는 중간증폭/3단증폭부; 및
    상기 증폭신호에 따라 상기 전력증폭기와 상기 진동센서 사이를 도통시키고 출력된 상기 증폭신호에 따라 변동입력신호를 피드백시키기 위한 FET 스위치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 골전도 보청기의 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 부궤환회로의 출력신호는 상기 필터회로의 출력신호와 믹싱되어 상기 전력증폭기로 입력되는 것을 특징으로 하는 상기 골전도 보청기의 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 전력증폭기로부터 상기 보청기로 출력되는 신호를 피드백하여 적정 전압값으로 변환하고 상기 필터회로의 입력신호로 인가하는 제 2 부궤환회로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 골전도 보청기의 제어장치.
  5. 골전도 보청기에 부착된 진동센서를 통해 진동신호를 감지하여 제 1 부궤환회로의 센서검출부를 통해 전기신호로 변환하는 단계;
    상기 제 1 부궤환회로의 초단증폭부를 통해 진동에 따른 상기 전기신호의 변화분을 증폭하여 출력하는 단계;
    상기 초단증폭부의 출력신호, 다이오드 전파정류의 직류성분 및 피드백되는 변동입력신호를 합산하여 상기 제 1 부궤환회로의 중간증폭/3단증폭부를 통해 증폭하여 출력하는 단계;
    상기 3단증폭부의 출력신호에 따라 상기 제 1 부궤환회로의 FET 스위치를 도통시켜 전력증폭기의 입력신호로 인가하는 단계; 및
    상기 제 1 부궤환회로의 출력신호와 필터회로를 통해 출력되는 신호를 믹싱하고 상기 전력증폭기를 통해 증폭하여 상기 골전도 보청기로 출력하는 단계;
    를 포함하여 이루어지는 골전도 보청기의 제어방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어방법은, 상기 전력증폭기로부터 상기 골전도 보청기로 출력되는 신호를 제 2 부궤환회로로 피드백시키는 단계, 상기 제 2 부궤환회로를 통해 적정 전압값으로 변환하여 출력하는 단계 및 상기 제 2 부궤환회로의 출력신호와 전치증폭기의 출력신호를 믹싱하여 상기 필터회로로 입력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 골전도 보청기의 제어방법.
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