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Mehrstufiger Transistorverstärker für Schwerhörigengeräte Die Erfindung
betrifft einen mehrstufigen Transistorverstärker für Schwerhörigengeräte mit einer
automatischen Verstärkungsregelung (AVC), bei der vom Ausgang der Endstufe des Verstärkers
ein teil der Tonfrequenzspannung abgenommen und einem Gleichrichter zugeführt wird
und die gleichgerichtete Spannung als Regelspannung an eine Elektrode des Transistors
einer vorhergehenden Stufe zur Verschiebung dessen Arbeitspunktes gelangt.
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Diese automatische Verstärkungsregelung hat bei Schwerhörigengeräten
die Aufgabe, größere Lautstärkeunterschiede der auf das Mikrofon des Schwerhörigengerätes
fallenden Schallereignisse bis zu einem gewissen Grade auszugleichen und dem Benutzer
des Schwerhörigengerätes einen zwischen Grenzen wenigstens einigermaßen gleichbleibenden
Schalldruckpegel anzubieten.
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Die Regelgleichspannung für diese automatische Verstärkungsregelung
wird üblicherweise durch einen integrierenden Gleichrichtungsvorgang eines Teiles
der am Ausgang des Verstärkers auftretenden Tonfrequenzspannung gewonnen, wobei
jede Frequenz dieser Spannung bei dem Gleiehrichtungsvorgang im wesentlichen mit
dem gleichen Anteil zu der Regelspannung beiträgt, wie er am Ausgang des Verstärkers
vorhanden ist. Die automatische Verstärkungsregelung ist also im wesentlichen frequenzunabhängig.
Wenn
man annimmt, dafl der eigentliche Verstärker eine im wesentlichen gerade Frequenzkurve
hat und alle für das Schwerhörigengerät in Frage kommenden Tonfrequenzen gleichmäßig
verstärkt, so ist die am Verstärkerausgang vorhandene Tonfrequenzspannung im wesentlichen
von der Frequenzkurve des Mikrofons abhängig. Da die üblichen Mikrofone für Sahwerhörigengeräte
in dem Bereich zwischen 800 und 2000 Hertz besonders empfindlich sind, wird die
gleichgerichtete Regelspannung vorwiegend aus diesem Frequenzbereich gebildet. Dagegen
reagiert beispielsweise die automatische Verstärkungsregelung nicht oder nur in
geringem Maße, wenn auf das Mikrofon Schallereignisse treffen, die nur oder vorwiegend
Frequenzen unterhalb von b00 Hertz enthalten.
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Diese bekannte und übliche Art der automatischen Verstärkungsregelung
für Schwerhörigengeräte erfüllt aber in manchen Fällen nicht ihren Zweck. Dies ist
beispielsweise der Fall bei der Anwendung einer automatischen Verstärkungsregelung
auf Schwerhörigengeräte, die für Nervenschwerhörige mit Lautheitsausgleich (Recruitment)
bestimmt sind. Dieser Lautheitsausgleich ist in den meisten Fällen frequenzabhängig
und tritt beispielsweise sehr häufig nur im tiefen Frequenzgebiet auf. Bei diesen
Schwerhörigengeräten müßte also die automatische Verstärkungsregelung nur für die
tiefen Frequenzen wirksam sein, während die hohen Frequenzen immer voll verstärkt
werden sollen.
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Aus den oben geschilderten Gründen ist aber die automatische Verstärkungsregelung
der bisher üblichen Art gerade in dem Frequenzgebiet
unterhalb
von 800 Hertz kaum wirksam. Daher wird durch diese bekannte Art der automatischen
Verstärkungsregelung die meist notwendige Begrenzung der tiefen Frequenzen nicht
erreicht.
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Die Erfindung zeigt aber einen Weg, wie diese Schwierigkeiten vermieden
werden können und wie sich auch in dem eben geschilderten Beispiel eine befriedigend
arbeitende automatische Verstärkungsregelung erzielen läßt.
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Ausgehend von der bekannten Art der automatischen Verstärkungsregelung
(AVC), bei der vom Ausgang der Endstufe des Verstärkers ein Teil der Tonfrequen--spannung
abgenommen und einem Gleichrichter zugeführt- wird und die gleichgerichtete Spannung
als Regelspannung an eine Elektrode des Transistors einer vorhergehenden Stufe zur-Verschiebung
dessen Arbeitspunktes gelangt, schlägt die Erfindung vor, daß zwischen dem Ausgang
der Endstufe und dem Gleichrichter ein Netzwerk mit frequenzabhängiger Übertragungskurve
liegt, das der den Gleichrichter erreichenden Tonfrequenzspannung einen vorgegebenen
Frequenzverlauf verleiht. Durch das erfindungsgemäß dem Gleichrichter vorgeschaltete
Netzwerk mit frequenzabhängiger Übertragungskurve lassen sich jetzt die zur Bildung
der Gleichstromregelspannung beitragenden Anteile--der verschiedenen Frequenzbereiche
der Tonfrequenzspannung so auswählen, daß die Verstärkungsregelung einem vorgegebenen
Frequenzgang folgt.
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F_Urnde Zwecke der Erfindung sind alle solche Netzwerke an sichbekannten
Aufbaues geeignet, mit denen man eine.gewünschte übertragungskurve
bzw.
einen vorgegebenen Frequenzverlauf der den Gleichrichter erreichenden Tonfrequenzspannung
erzielen kann. Bei dem oben erläuterten Beispiel, also bei Schwerhörigengeräten,
die für Nervenschwerhörige mit Lautheitsausgleich bestimmt sind, wird man zweckmäßigerweise
das Netzwerk so gestalten, daß es nach Art eines Tiefpasses für tiefere Frequenzen
eine größere Durchlässigkeit als für höhere Frequenzen hat. Auf diese Weise kann
man erreichen, daß beispielsweise ausschließlich oder vorwiegend die tiefen Frequenzen,
z. B. die Frequenzen unterhalb von £500 Hertz, zur Bildung der Regelspannung beitragen,
so daß nur für diese tiefen Frequenzen eine Regelung eintritt, während bei Schallereignissen,
die nur oder vorwiegend die höheren Frequenzen enthalten, die Verstärkungsregelung
unwirksam ist und die volle Verstärkung stets erhalten bleibt.
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Sehr zweckmäßig ist es allerdings, das Netzwerk nach Art einer einstellbaren
Tonblende zur Veränderung des Frequenzverlaufs der den Gleichrichter erreichenden
Tonfrequenzspannung auszubilden. Mit dieser einstellbaren Tonblende ist man in der
Lage, jeden gewünschten Frequenzgang der automatischen Verstärkungsregelung einzustellen.
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Die Wirksamkeit der einstellbaren Tonblende läßt sich noch dadurch
verbessern, daß man der Tonblende einen gleichzeitig als Begrenzer wirkenden Hilfsverstärker
für die Tonfrequenzspannung vorschaltet. Dieser gleichzeitig als Begrenzer wirkende
Hilfsverstärker kann dann so ;)emessen sein, daß die Tonfrequenzspannung
an
seinem Ausgang einen im wesentlichen gleichmäßigen Frequenzverlauf hat.
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Der begrenzende Hilfsverstärker glättet somit den Frequenzgang am
Eingang der Tonblende und schaltet auch die Auswirkung des Mikrofonfrequenzganges
aus, so daß der Frequenzgang der automatischen Verstärkungsregelung nur noch von
der Tonblendeneinstellung abhängig ist.
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Die durch die Begrenzerwirkung des Hilfsverstärkers auftretenden Harmonischen
haben keine nachteilige Wirkung. Wenn das Netzwerk nach Art eines Tiefpasses aufgebaut
ist oder die Tonblende so eingestellt ist, daß sie vorwiegend die tiefen Frequenzen
durehläßt, stören die Harmonischen überhaupt nicht, weil sie durch das Netzwerk
bzw. die Tonblende weitgehend gedämpft werden. Lediglich wenn das Netzwerk eine
einem Hochpaß ähnliche Übertragungskurve hat oder die Tonblende so eingestellt ist,
daß sie vorwiegend höhere Frequenzen durchläßt, können die Harmonischen der tiefen
Frequenzen eine geringe Einwirkung auf die automatische Lautstärkeregelung haben.
In der Praxis werden aber die Fälle überwiegen, bei denen die Tonblende als Tiefpaß
eingestellt ist. Bei der bisherigen automatischen Verstärkungsregelung der hier
in Frage stehenden Art ist im allgemeinen die Einregelzeit vernachlässigbar klein
und beträgt ungefähr 10 ms, dagegen hat man bisher die Ausregelzeit mit etwa 100
bis 500 ms so groß gewählt, daß sie normalerweise die Wortpausen überbrückt.
Im
Gegensatz hierzu kann es bei der erfindungsgemäß verbesserten automatischen Lautstärkeregelung
für die Sprachverständlichkeit zweckmäßig sein, die Regelzeiten, also außer der
Einregelzeit auch die Ausregelzeit, so kurz zu machen, daß Vokale und Konsonanten
einzeln ausgeregelt werden. Wird dann die Tonblende vor dem Gleichrichter so eingestellt,
daß sie vorwiegend die tiefen Frequenzen durchläßt, also als Tiefpaß wirkt, so würde
die Verstärkung nur für die Vokale begrenzt werden, während die Konsonanten unbeeinflußt
bleiben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in stark
schematisierter Form dargestellt.
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Mit 1 ist ein mehrstufiger Transistorverstärker an sich bekannter
Bauart für ein Schwerhörigengerät bezeichnet. Am Eingang des Verstärkers 1 ist ein
Mikrofon 2 angeschlossen, während der Ausgang des Verstärkers 1 einen Hörer 3 speist.
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Von dem Ausgang des Verstärkers 1 wird ein Teil der dort vorhandenen
verstärkten Tonfrequenzspannung abgenommen und dem Eingang eines Hilfsverstärkers
# zugeführt. Der Verstärker 4 wirkt gleichzeitig als Begrenzer, so daß an seinem
Ausgang eine für alle Frequenzen nahezu gleichgroße Spannung auftritt. Diese nunmehr
nahezu frequenzunabhängige Tonfrequenzspannung gelangt zu einer einstellbaren Tonblende
5, mit der man der einen nachgeschalteten Gleichrichter erreichenden Tonfrequenzspannung
einen beliebigen vorgegebenen Frequenzverlauf verleihen kann. Insbesondere läßt
sich die Tonblende 5 so einstellen, daß sie als Tiefpaß wirkt und vorwiegend die
tieferen Frequenzen den Gleichrichter 6 erreichen.
Durch den Gleichrichter
6 zusammen mit einem nachgeschalteten Lntkopplungsnetzwerk wird in der bisher üblichen
Weise eine Gleichstromregelspannung erzeugt, die, wie nur schematisch angedeutet
ist, einer Elektrode des Transistors einer Anfangsstufe des Verstärkers 1 zugeführt
wird und durch Verschiebung des Arbeitspunktes dieses Transistors die Verstärkung
in der bekannten Weise beeinflußt.