RU1794282C

RU1794282C - Hearing aid

Info

Publication number: RU1794282C
Application number: SU914940936A
Authority: RU
Inventors: Анвар Лутфрахманович Галиев; Раиля Гаммовна Галиева; Вячеслав Александрович Лисовский; Павел Павлович Корсунцев; Лилия Адисовна Кравцова
Original assignee: Анвар Лутфрахманович Галиев
Priority date: 1991-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1993-02-07

Abstract

Использование: в радиотехнике. Сущность изобретени : аппарат содержит аку- стоэлектрический преобразователь 1, предварительный усилитель 2, делитель 3 напр жени , элемент 4 задержки, элемент 5 сравнени ключ 6, блок 7 усилени и переключени , фильтр 8, электроакустический преобразователь 9. 3 ил.Usage: in radio engineering. SUMMARY OF THE INVENTION: the apparatus comprises an acoustoelectric transducer 1, a preamplifier 2, a voltage divider 3, a delay element 4, a comparison element 5, a key 6, an amplification and switching unit 7, a filter 8, an electro-acoustic transducer 9. 3 ill.

Description

Изобретение относитс к импульсной и радиотехнике и может быть использовано при создании высокоэкономичных слуховых аппаратов.The invention relates to pulsed and radio engineering and can be used to create highly economical hearing aids.

Известны слуховые аппараты, выполненные по классической схеме усилени аналоговых сигналов и использующих телефоны со средним выводом, автотрансформаторы и высокоомные телефоны 1. Однако в существующих слуховых аппаратах КПД не превышает 30...50%, элементы питани имеют весьма ограниченный срок службы, а их схемы содержат значительное количество комплектующих элементов, требующих предварительного подбора их номиналов , что снижает технологичность такого рода устройств и повышает их себестоимость , . ;.Known hearing aids made according to the classical scheme of amplifying analog signals and using telephones with an average output, autotransformers and high-resistance phones 1. However, in existing hearing aids, the efficiency does not exceed 30 ... 50%, the batteries have a very limited service life, and their circuits contain a significant number of components that require preliminary selection of their ratings, which reduces the manufacturability of such devices and increases their cost,. ;.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс слуховой аппарат Килли- она, полностью, кроме микрофонного усилител , выполненный на КМОП-транзи- сторах и содержащий микрофон, выход которого через усилитель и разделительный конденсатор подключен к интегратору, на другой вход которого подаютс импульсы скважностью два с генератора, выполненного на 19 транзисторах, двух диодах, одном резисторе и одном триггера со счетным входом и соединенного через усилитель и фильтр с электроакустическим преобразователем 2.The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a Killin hearing aid, which, in addition to a microphone amplifier, is made on CMOS transistors and contains a microphone, the output of which is connected through an amplifier and isolation capacitor to an integrator, to the other input of which pulses are supplied with a duty cycle of two from a generator made on 19 transistors, two diodes, one resistor and one trigger with a counting input and connected through an amplifier and a filter with electro-acoustic pre verters 2.

Этот аппарат имеет более высокие энергоэкономические и качественные показатели , в том числе простоту технологии производства и высокую надежность за счет выполнени на комплементарных полевых транзисторных структурах, реализуемых по технологии цифровых ЙМС.This apparatus has higher energy-economic and quality indicators, including the simplicity of production technology and high reliability due to the implementation on complementary field-effect transistor structures implemented using digital YMS technology.

Однако, облада высокой технологичностью и относительно малым энергопотреблением , в тоже врем известный аппарат не позвол ет значительно повысить КПД при упрощенном схемном решении, -так как наличие отдельного генератора пр моугольных импульсов со значительным количеством транзисторных структур, с одной стороны, повышает потребл емый от источника питани ток, а с другой, использование широтно-импульсной модул ции с периодом квантовани , равным периоду следовани импульсов генератора, не позвол ет увеличить эффективную площадь .импульсов на выходе широтно-импульсно- го модул тора. При этом ток потреблени ключевых усилителей в момент их переключени не зависит от модулируемого сигнала, так как частота переключений посто нна. Сказанное свидетельствует об ограниченной области использовани такого рода устройств .However, having high manufacturability and relatively low power consumption, at the same time, the known apparatus does not significantly increase the efficiency with a simplified circuit solution, since the presence of a separate rectangular pulse generator with a significant number of transistor structures, on the one hand, increases the power consumption from the source power supply current, and on the other hand, the use of pulse width modulation with a quantization period equal to the pulse repetition period of the generator does not allow to increase the effective area . pulses at the output of a pulse-width modulator. At the same time, the current consumption of key amplifiers at the time of their switching does not depend on the modulated signal, since the switching frequency is constant. The foregoing indicates a limited area of use for such devices.

Цель изобретени - повышение КПД снижени энергопотреблени за счетThe purpose of the invention is to increase the efficiency of reducing energy consumption due to

уменьшени количества комплектующих элементов и переменного шага квантовани широтно-импульсной модул ции.reducing the number of component parts and a variable quantization step for pulse width modulation.

Цель достигаетс тем, что в слуховой аппарат, содержащий акустоэлектрическийThe goal is achieved in that in a hearing aid containing acoustoelectric

0 преобразователь, выход которого соединен с предварительным усилителем, блок усилени и переключени , один выход которого подключен к первым входам фильтра и электроакустического преобразовател , а дру5 гой выход- к второму входу фильтра, выход которого соединен с вторым входом электроакустического преобразовател , согласно изобретению введены делитель напр жений , вход которого подключен к выходу0 a transducer whose output is connected to a pre-amplifier, an amplification and switching unit, one output of which is connected to the first inputs of the filter and the electro-acoustic transducer, and another 5 output is to the second input of the filter, the output of which is connected to the second input of the electro-acoustic transducer, according to the invention, a divider voltage, the input of which is connected to the output

0 предварительного усилител , элемент задержки , информационный вход которого соединен с первым выходом делител напр жений , элемент сравнени , первый и второй входы которого подключены соот5 ветственно к выходу элемента задержки и второму выходу делител напр жений, и ключ, информационный вход которого соединен с шиной питани , управл ющий вход - с выходом элемента сравнени и вхо0 дом блока усилени и переключени , а выход - с управл ющим входом элемента задержки.0 a preamplifier, a delay element, the information input of which is connected to the first output of the voltage divider, a comparison element, the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the delay element and the second output of the voltage divider, and a key, the information input of which is connected to the power bus , the control input is with the output of the comparison element and the input of the amplification and switching unit, and the output is with the control input of the delay element.

Перечисленные в отличительной части формулы признаки вл ютс существенны5 ми отличи ми, поскольку не вы влены ни в одном из аналогов, а положительный эффект достигаетс лишь совместным использованием признаков ограничительной и отличительной частей формулы изобретео ни .The features listed in the characterizing part of the claims are significant 5 differences, since they have not been identified in any of the analogues, and the positive effect is achieved only by using the features of the restrictive and characterizing parts of the claims.

На фиг.1 изображена обща структура слухового аппарата; на фиг.2 - схема делител напр жений, элемента задержки, элемента сравнени и ключа; на фиг.З 5 сравнительные временные диаграммы прототипа и изобретени .Figure 1 shows the general structure of a hearing aid; Fig. 2 is a diagram of a voltage divider, a delay element, a comparison element, and a key; Fig. 5 shows comparative timing diagrams of the prototype and the invention.

Слуховой аппарат содержит (фиг.1) акустоэлектрический преобразователь 1, предварительный усилитель 2, делитель 3The hearing aid contains (Fig. 1) an acoustoelectric transducer 1, a preamplifier 2, a divider 3

0 напр жений, элемент 4 задержки, элемент 5 сравнени , ключ 6, блок 7 усилени и переключени , фильтр 8 и электроакустический преобразователь 9. Делитель 3 напр жений содержит (фиг.2) разделитель5 ный конденсатор 10 и резисторы 11,12. 13. элемент 4 задержки - накопительный конденсатор 14 и резисторы 15,16, а ключ б - транзистор 17 и резистор 18.0 voltages, delay element 4, comparison element 5, switch 6, amplification and switching unit 7, filter 8 and electro-acoustic transducer 9. The voltage divider 3 contains (Fig. 2) a isolation capacitor 10 and resistors 11,12. 13. The delay element 4 is a storage capacitor 14 and resistors 15.16, and the key b is a transistor 17 and a resistor 18.

Слуховой аппарат работает следующим образом.Hearing aid works as follows.

В отсутствии входного сигнала (режим молчани ) выходные напр жени делител 3 отличаютс друг от друга на величину, соответствующую шагу квантовани . В момент включени источника питани напр - жени на входах элемента 5 отличаютс друг от друга, а через врем , определ емое элементом 4, эти напр жени сравниваютс - с учетом порога чувствительности элемента 5 срабатывает ключ 6, а напр жение на выходе элемента 4 восстанавливаетс в первоначальное состо ние. ..In the absence of an input signal (silent mode), the output voltages of the divider 3 differ from each other by an amount corresponding to the quantization step. At the moment the power source is turned on, the voltages at the inputs of element 5 are different from each other, and after the time determined by element 4, these voltages are compared - taking into account the sensitivity threshold of element 5, the key 6 is activated, and the voltage at the output of element 4 is restored to initial condition. ..

Врем восстановлени , т.е. врем возврата в исходное состо ние выходного напр жени элемента 4, выбрано таким, чтобы в отсутствии модулируемого сигнала на выходе элемента 5 формировались пр моугольные импульсы со скважностью два.Recovery time, i.e. the time to return to the initial state of the output voltage of the element 4 is selected so that in the absence of a modulated signal, rectangular pulses with a duty cycle of two are formed at the output of the element 5.

Шаг квантовани определ етс по соотношению верхнего и нижнего пороговых напр жений элемента 5, а частота дискретизации в отсутствии модулируемого сигнала определ етс как посто нной времени элемента 4, так и чувствительностью элемента 5 с учетом его шага квантовани . Вы- бор оптимального значени частоты квантовани (дискретизации) осуществл ют исход из следующих соображений.The quantization step is determined by the ratio of the upper and lower threshold voltages of element 5, and the sampling frequency in the absence of a modulated signal is determined by both the time constant of element 4 and the sensitivity of element 5, taking into account its quantization step. The choice of the optimal value of the quantization (sampling) frequency is carried out proceeding from the following considerations.

С точки зрени экономичности устройства следует иметь частоту квантовани как можно меньшей, так как возрастание частоты влечет повышение тока потреблени переключаемыми элементами. Значительное снижение частоты ведет к снижению качества преобразуемой информации. По теореме Котельникова минимальна частота дискретизации определ етс как FKB.MUH. 2FB, где FB - верхн частота преобразуемого сигнала . При этом квантованные сигналы имеют посто нную длительность, а их амплитуда несет информацию об исходном сигнале, Если осуществить квантование по уровню, то суммарна частота квантовани FKB. 2FB x DC, где DC - динамический диапазон преобразуемого сигнала, определ емый целевым назначением модул тора.From the point of view of the cost-effectiveness of the device, the quantization frequency should be as low as possible, since an increase in the frequency leads to an increase in the consumption current of the switched elements. A significant reduction in frequency leads to a decrease in the quality of the converted information. By Kotelnikov's theorem, the minimum sampling rate is defined as FKB.MUH. 2FB, where FB is the upper frequency of the converted signal. In this case, the quantized signals have a constant duration, and their amplitude carries information about the original signal. If level quantization is performed, then the total quantization frequency FKB. 2FB x DC, where DC is the dynamic range of the converted signal, determined by the purpose of the modulator.

При преобразовании звуковых сигналов с верхней частотой 3,5 кГц в динамическом диапазоне DC б...8 минимальное значение FKB. 2 х 3,5 х (6...8) 42...Б6 кГц,When converting audio signals with an upper frequency of 3.5 kHz in the dynamic range of DC b ... 8, the minimum FKB value. 2 x 3.5 x (6 ... 8) 42 ... B6 kHz,

В за вл емом объекте частота квантовани прин та равной 50 кГц, потому врем задержки элемента 4 должно быть равным 1/2 FKB., т.е. 10 мкс, а период следовани импульсов в отсутствии преобразуемого сигнала - соответственно 20 мкс.In the claimed object, the quantization frequency is assumed to be 50 kHz, therefore, the delay time of element 4 must be equal to 1/2 FKB., I.e. 10 μs, and the pulse repetition period in the absence of a converted signal is 20 μs, respectively.

При наличии преобразуемого сигнала в зависимости от его амплитуды и пол рности на выходе элемента 5 формируютс ши- ротно-модулированные импульсы с переменной скважностью в отличие от классического принципа широтно-импульсной модул ции, в котором имеет место посто нный период следовани импульсов.In the presence of a converted signal, depending on its amplitude and polarity, pulse-modulated pulses with variable duty cycle are generated at the output of element 5, in contrast to the classical principle of pulse-width modulation, in which a constant pulse repetition period takes place.

Claims

Formula and inventions A hearing aid comprising an acoustoelectric transducer whose output is connected to a pre-amplifier, an amplification and switching unit, one output of which is connected to the first inputs of the filter and the electro-acoustic transducer, and the other to the second input of the filter, the filter output is connected the second input of the electro-acoustic transducer, characterized in that. that, in order to increase the efficiency by reducing energy consumption, a voltage divider, a delay element, the information input of which is connected to the first output of the voltage divider, is introduced into it. a comparison element, the first and second inputs of which are connected respectively to the output of the delay element and the second output of the voltage divider, and a key, wherein the input of the voltage divider is connected to the output of the preamplifier, the information input of the key is connected to the power bus, the output to the control input of the element delays, and the output of the comparison element is connected to the input of the amplification and switching unit and the control input of the key.

Compiled by L. Kravtsova

Tehred M. Morgenthal Corrector E. Papp

Editor S. Kulakova

Order 534

VNIIIPI of the State Committee for Inventions and Discover at the USSR State Committee for Science and Technology 113035, Moscow, Zh-35, Rauska nab., 4/5