Слуховой аппарат Советский патент 1993 года по МПК H04R25/00 

Изобретение относится к импульсной и радиотехнике и может быть использовано при создании высокоэкономичных слуховых аппаратов.

Известны слуховые аппараты, выполненные по классической схеме усиления аналоговых сигналов и использующих телефоны со средним выводом, автотрансформаторы и высокоомные телефоны 1. Однако в существующих слуховых аппаратах КПД не превышает 30...50%, элементы питания 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, . ;.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является слуховой аппарат Килли- она, полностью, кроме микрофонного усилителя, выполненный на КМОП-транзи- сторах и содержащий микрофон, выход которого через усилитель и разделительный конденсатор подключен к интегратору, на другой вход которого подаются 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.

Этот аппарат имеет более высокие энергоэкономические и качественные показатели, в том числе простоту технологии производства и высокую надежность за счет выполнения на комплементарных полевых транзисторных структурах, реализуемых по технологии цифровых ЙМС.

Однако, обладая высокой технологичностью и относительно малым энергопотреблением, в тоже время известный аппарат не позволяет значительно повысить КПД при упрощенном схемном решении, -так как наличие отдельного генератора прямоугольных импульсов со значительным количеством транзисторных структур, с одной стороны, повышает потребляемый от источника питания ток, а с другой, использование широтно-импульсной модуляции с периодом квантования, равным периоду следования импульсов генератора, не позволяет увеличить эффективную площадь .импульсов на выходе широтно-импульсно- го модулятора. При этом ток потребления ключевых усилителей в момент их переключения не зависит от модулируемого сигнала, так как частота переключений постоянна. Сказанное свидетельствует об ограниченной области использования такого рода устройств.

Цель изобретения - повышение КПД снижения энергопотребления за счет

уменьшения количества комплектующих элементов и переменного шага квантования широтно-импульсной модуляции.

Цель достигается тем, что в слуховой аппарат, содержащий акустоэлектрический

0 преобразователь, выход которого соединен с предварительным усилителем, блок усиления и переключения, один выход которого подключен к первым входам фильтра и электроакустического преобразователя, а дру5 гой выход- к второму входу фильтра, выход которого соединен с вторым входом электроакустического преобразователя, согласно изобретению введены делитель напряжений, вход которого подключен к выходу

0 предварительного усилителя, элемент задержки, информационный вход которого соединен с первым выходом делителя напряжений, элемент сравнения, первый и второй входы которого подключены соот5 ветственно к выходу элемента задержки и второму выходу делителя напряжений, и ключ, информационный вход которого соединен с шиной питания, управляющий вход - с выходом элемента сравнения и вхо0 дом блока усиления и переключения, а выход - с управляющим входом элемента задержки.

Перечисленные в отличительной части формулы признаки являются существенны5 ми отличиями, поскольку не выявлены ни в одном из аналогов, а положительный эффект достигается лишь совместным использованием признаков ограничительной и отличительной частей формулы изобретео ния.

На фиг.1 изображена общая структура слухового аппарата; на фиг.2 - схема делителя напряжений, элемента задержки, элемента сравнения и ключа; на фиг.З 5 сравнительные временные диаграммы прототипа и изобретения.

Слуховой аппарат содержит (фиг.1) акустоэлектрический преобразователь 1, предварительный усилитель 2, делитель 3

0 напряжений, элемент 4 задержки, элемент 5 сравнения, ключ 6, блок 7 усиления и переключения, фильтр 8 и электроакустический преобразователь 9. Делитель 3 напряжений 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.

Слуховой аппарат работает следующим образом.

В отсутствии входного сигнала (режим молчания) выходные напряжения делителя 3 отличаются друг от друга на величину, соответствующую шагу квантования. В момент включения источника питания напря- жения на входах элемента 5 отличаются друг от друга, а через время, определяемое элементом 4, эти напряжения сравниваются - с учетом порога чувствительности элемента 5 срабатывает ключ 6, а напряжение на выходе элемента 4 восстанавливается в первоначальное состояние. ..

Время восстановления, т.е. время возврата в исходное состояние выходного напряжения элемента 4, выбрано таким, чтобы в отсутствии модулируемого сигнала на выходе элемента 5 формировались прямоугольные импульсы со скважностью два.

Шаг квантования определяется по соотношению верхнего и нижнего пороговых напряжений элемента 5, а частота дискретизации в отсутствии модулируемого сигнала определяется как постоянной времени элемента 4, так и чувствительностью элемента 5 с учетом его шага квантования. Вы- бор оптимального значения частоты квантования (дискретизации) осуществляют исходя из следующих соображений.

С точки зрения экономичности устройства следует иметь частоту квантования как можно меньшей, так как возрастание частоты влечет повышение тока потребления переключаемыми элементами. Значительное снижение частоты ведет к снижению качества преобразуемой информации. По теореме Котельникова минимальная частота дискретизации определяется как FKB.MUH. 2FB, где FB - верхняя частота преобразуемого сигнала. При этом квантованные сигналы имеют постоянную длительность, а их амплитуда несет информацию об исходном сигнале, Если осуществить квантование по уровню, то суммарная частота квантования FKB. 2FB x DC, где DC - динамический диапазон преобразуемого сигнала, определяемый целевым назначением модулятора.

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,

В заявляемом объекте частота квантования принята равной 50 кГц, потому время задержки элемента 4 должно быть равным 1/2 FKB., т.е. 10 мкс, а период следования импульсов в отсутствии преобразуемого сигнала - соответственно 20 мкс.

При наличии преобразуемого сигнала в зависимости от его амплитуды и полярности на выходе элемента 5 формируются ши- ротно-модулированные импульсы с переменной скважностью в отличие от классического принципа широтно-импульсной модуляции, в котором имеет место постоянный период следования импульсов.

Использование: в радиотехнике. Сущность изобретения: аппарат содержит аку- стоэлектрический преобразователь 1, предварительный усилитель 2, делитель 3 напряжения, элемент 4 задержки, элемент 5 сравнения ключ 6, блок 7 усиления и переключения, фильтр 8, электроакустический преобразователь 9. 3 ил.

Формула и зобретения Слуховой аппарат, содержащий акусто- эяектрический преобразователь, выход которого соединен с предварительным усилителем, блок усиления и переключения, один выход которого подключен к первым входам фильтра и электроакустического преобразователя, а другой - к второму входу фильтра, выход фильтра связан с вторым входом электроакустического преобразователя, отличающийся тем. что, с целью повышения КПД за счет снижения энергопотребления, в него введены делитель напряжения, элемент задержки, информационный вход которого соединен с первым выходом делителя напряжений, . элемент сравнения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу элемента задержки и второму выходу делителя напряжений, и ключ, причем вход делителя напряжений подключен к выходу предварительного усилителя, информационный вход ключа соединен с шиной питания, выход - с управляющим входом элемента задержки, а выход элемента сравнения связан с входом блока усиления и переключения и управляющим входом ключа.

Составитель Л. Кравцова

Техред М.МоргенталКорректор Е. Папп

Редактор С. Кулакова

Заказ 534Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5