專利名稱：配置用于突發(fā)式無(wú)線通信的聽(tīng)力儀器及對(duì)其供電的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聽(tīng)力儀器，其具有用于在聽(tīng)力儀器和其他設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信的通信單元。此外，本發(fā)明涉及對(duì)被配置為用于無(wú)線數(shù)據(jù)通信的聽(tīng)力儀器供電的方法。 無(wú)線數(shù)據(jù)通信可以是突發(fā)式的。
背景技術(shù)：
在US 6，173,063中，公開(kāi)了一種具有電壓調(diào)節(jié)器的助聽(tīng)器，該電壓調(diào)節(jié)器用于將來(lái)自電池的電壓調(diào)節(jié)為D類(lèi)輸出。在US 2006/0233405中，公開(kāi)了一種具有電壓控制限流器的助聽(tīng)器，該電壓控制限流器用于限制供給至音頻放大器的電流。上述兩個(gè)公開(kāi)分別描述了適合于響應(yīng)于輸出放大器的功耗來(lái)調(diào)節(jié)和限制供給至助聽(tīng)器的輸出放大器的電力的助聽(tīng)器。通常，在諸如助聽(tīng)器的聽(tīng)力儀器中，僅能從能源(電源)處獲得有限電量。例如， 在助聽(tīng)器中，典型地從傳統(tǒng)ZnO2電池供電。通常，無(wú)線通信電路在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中需要相當(dāng)?shù)碾娏?。?tīng)力儀器中的通信單元，諸如用于突發(fā)式無(wú)線通信的通信單元，至少在突發(fā)期間會(huì)從能源牽引相當(dāng)大的電流。由于能源中通常相對(duì)較大的內(nèi)部電阻，所以來(lái)自于能源的這種電流的流出會(huì)造成相對(duì)較大的瞬時(shí)電壓降。聽(tīng)力儀器中的一個(gè)或多個(gè)單元可能對(duì)這種電源電壓上的降低敏感——這種降低會(huì)造成聲音質(zhì)量上的下降和/或一個(gè)或多個(gè)單元的中斷工作。在EP 1272001中，公開(kāi)了一種具有與能源并聯(lián)連接的電容器的助聽(tīng)器。與助聽(tīng)器中的能源并聯(lián)耦合的電容器將在瞬時(shí)加載期間作為將供電的能源自動(dòng)地向助聽(tīng)器的相同部件供給電流。通常，在諸如助聽(tīng)器的聽(tīng)力儀器中，僅設(shè)置諸如電池的一個(gè)能源。因此，這種助聽(tīng)器的所有耗電部件通常提供有來(lái)自那一個(gè)能源的電力，因此，這種電容器的電容量必須對(duì)應(yīng)于功耗的整體瞬變，結(jié)果需要例如ImF 20mF或更高的電容量。因此，需要根據(jù)本發(fā)明的聽(tīng)力儀器和方法。

發(fā)明內(nèi)容
整個(gè)申請(qǐng)將涉及聽(tīng)力儀器之間的互連。由于本發(fā)明涉及聽(tīng)力儀器的電源，所以除非特別指出是信號(hào)連接(通常是不明顯的電信號(hào)連接)或無(wú)線信號(hào)連接(通常是無(wú)線或電感連接)否則這些提到的連接是供電電連接。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，設(shè)置了包括通信單元(COM)的聽(tīng)力儀器。該COM可被配置為用于在聽(tīng)力儀器和(例如)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的另一設(shè)備之間進(jìn)行(例如，無(wú)線)數(shù)據(jù)通信。 數(shù)據(jù)通信，或至少其一部分可以是突發(fā)式的(通信突發(fā))，還稱為占空比化通信。聽(tīng)力儀器還可具有用于將輸入音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC)。聽(tīng)力儀器還可具有用于將聲音轉(zhuǎn)換為輸入音頻信號(hào)的麥克風(fēng)(MIC)。
聽(tīng)力儀器可進(jìn)一步包括用于將數(shù)字輸入信號(hào)處理成已處理的信號(hào)的諸如數(shù)字信號(hào)處理器的信號(hào)處理器(DSP)。聽(tīng)力儀器可進(jìn)一步具有用于放大已處理的信號(hào)的音頻放大器(AMP)。聽(tīng)力儀器可進(jìn)一步具有用于將放大的已處理信號(hào)轉(zhuǎn)換聲音的接收器(REC)。聽(tīng)力儀器可進(jìn)一步具有用于對(duì)聽(tīng)力儀器供電的能源(BAT)。該能源可包括電池。 該能源可以是可更換的。該能源可具有輸出電壓。根據(jù)第一方面，聽(tīng)力儀器可進(jìn)一步具有至少一個(gè)包括第一穩(wěn)定電路的一個(gè)穩(wěn)定電路。第一穩(wěn)定電路可以被配置為例如至少在能源的輸出電壓的瞬降期間向聽(tīng)力儀器的第一子電路提供穩(wěn)定的電源電壓。在能源的輸出電壓的瞬降可能是由于通信單元。第一子電路可包括以下中的至少一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器，數(shù)字信號(hào)處理器以及音頻放大器。第一穩(wěn)定電路可包括第一能量存儲(chǔ)元件和第一整流元件。第一能量存儲(chǔ)元件可適合于至少瞬時(shí)地向第一子電路供電。第一整流元件可適合于防止第一能量存儲(chǔ)元件向通信單元供電。因此，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于具有通信單元的聽(tīng)力儀器和聽(tīng)力儀器的一個(gè)、多個(gè)或所有其他耗能部件，用來(lái)自同一能源的電能供電，其他耗能部件中的至少一個(gè)至少在瞬時(shí)電壓降期間具有經(jīng)穩(wěn)定的供電。這種穩(wěn)定，可在或如果能源被COM以改變供電(例如，通過(guò)在電壓上的下降)的方式所影響時(shí)，防止聽(tīng)力儀器的相關(guān)部件故障和/或以不期望的方式運(yùn)行。因此，由于不穩(wěn)定性和/或降低的聲音質(zhì)量，供電的這種穩(wěn)定尤其與對(duì)例如供電電壓上的下降更敏感的聽(tīng)力儀器的部件有關(guān)。由于能源上的高負(fù)載，類(lèi)似的瞬時(shí)電壓降也會(huì)出現(xiàn)在AMP牽引較高電流或DSP有特別復(fù)雜的處理的具有瞬時(shí)聲音峰值的情形中。至少一個(gè)穩(wěn)定電路可包括單個(gè)單元或可以被劃分成多個(gè)單元。至少一個(gè)穩(wěn)定電路可適合于(例如)通過(guò)調(diào)整、調(diào)節(jié)、平滑、限制等來(lái)穩(wěn)定電力，即，供給至聽(tīng)力儀器的相關(guān)部件的電壓和/或電流。本發(fā)明的至少一個(gè)穩(wěn)定電路可至少在工作期間提供直接來(lái)自能源的電力。至少一個(gè)穩(wěn)定電路可包括限流器，用于響應(yīng)于至限流器的電源電壓而限制電流 (例如，至少向AMP供給的電流)。這可以防止能源的電源電壓由于加載了 ZMP而降低到一定水平之下。限流器可以與AMP串聯(lián)連接。此外，該限流器可以是如US2006/0233405(其中，引入限流器以保護(hù)聽(tīng)力儀器的其他部件不出故障)中所述的響應(yīng)于限流器的電源電壓用于在時(shí)間上連續(xù)模擬地限制向AMP供給的電流。第一穩(wěn)定電路可包括第一能量存儲(chǔ)元件。根據(jù)本發(fā)明的任何能量存儲(chǔ)元件，例如， 第一能量存儲(chǔ)元件，可以是或可以包括電容器和/或任何其他例如可用作能量緩沖器的元件。能量存儲(chǔ)元件可向聽(tīng)力儀器的一個(gè)或多個(gè)部分供電，例如，至少在瞬時(shí)電壓降期間?？刹捎寐?tīng)力儀器，使得能量存儲(chǔ)元件在從能源提供電壓的瞬降期間向聽(tīng)力儀器的至少一部分供電。第一能量存儲(chǔ)元件可至少在瞬時(shí)電壓降期間適于向ADC、DSP和AMP中的至少一個(gè) (諸如ADC和DSP)供電。此外，第一能量存儲(chǔ)元件可至少與ADC、DSP和AMP中的至少一個(gè)并聯(lián)耦合。有利地，設(shè)置第一能量存儲(chǔ)元件，使得它可至少在瞬時(shí)電壓降期間向ADC、DSP和 AMP中的至少一個(gè)(諸如ADC和DSP)供電。例如，第一能量存儲(chǔ)元件可與串聯(lián)耦合的限流器和AMP并聯(lián)耦合。第一能量存儲(chǔ)元件可具有至少1 μ F的電容，諸如在1 μ F至10 μ F的范圍中或至少4. 7 μ F，例如，以在能源的瞬時(shí)電壓降期間為ADC提供充分的備份供給。第一能量存儲(chǔ)元件可具有至少 ο μ F的電容，諸如在10 μ F至100 μ F的范圍中或至少47 μ F，例如，以在能源的瞬時(shí)電壓降期間為ADC和DSP提供充分的備份供給。第一能量存儲(chǔ)元件可具有至少100 μ F的電容，諸如在100 μ F至700 μ F的范圍中或至少470 μ F，例如，以在能源的瞬時(shí)電壓降期間為AMP和可能還有ADC和/或DSP提供充分的備份供給。第一能量存儲(chǔ)元件的上述任何值可定義可能的第二和/或第三能量存儲(chǔ)元件的值。第一穩(wěn)定電路可包括第一整流元件，該第一整流元件可與第一能量元件串聯(lián)耦合并可與ADC、DSP和AMP中的至少一個(gè)串聯(lián)耦合。本發(fā)明的任何整流元件(例如，第一整流元件)可以是或包括理想的整流器，諸如理想的二極管電路。本發(fā)明的任意整流元件可以是或包括二極管。理想的二極管還可是超二極管或精確整流器。精確整流器可包括基于例如運(yùn)算放大器的電路，在文獻(xiàn)中許多變量眾所周知。圖3所示的理想的整流器的實(shí)施方式 (圖2中的單個(gè)電路標(biāo)號(hào))和可選變量見(jiàn)US6，552，599。所示的理想的整流器具有二極管基本上沒(méi)有電壓降的特性。由于在聽(tīng)力儀器中1.3V的典型低電源電壓(supply voltage) 將在典型硅二極管電壓降為0. 7V之后不為操作硅電路提供充分的電壓，所以根據(jù)本發(fā)明， 這是優(yōu)選的。第一整流元件可設(shè)置為至少在瞬時(shí)電壓降期間使第一能量存儲(chǔ)元件電脫離聽(tīng)力儀器的至少一部分，該部分可包括COM，其可確保聽(tīng)力儀器向較少能量消耗部分的獨(dú)立供給。第一整流元件可設(shè)置為至少在瞬時(shí)電壓降期間防止第一能量存儲(chǔ)元件向COM供電。這是有益的，具有穩(wěn)定電源的聽(tīng)力儀器的部分(多個(gè)部分)將在例如突發(fā)期間較少受到COM 的功耗的影響。此外，至少一個(gè)穩(wěn)定電路可更好地適于向聽(tīng)力儀器的相關(guān)部分(多個(gè)部分) 提供穩(wěn)定的電力。第一穩(wěn)定電路可包括用于將ADC、DSP和AMP中的至少一個(gè)的電源電壓調(diào)節(jié)到穩(wěn)定水平(例如，約IV)的電壓調(diào)節(jié)器(REG)(例如，反饋控制)。穩(wěn)定水平可至少在通信單元不突發(fā)時(shí)低于第一穩(wěn)定電路的電源電壓的水平。至少一個(gè)穩(wěn)定電路和/或電壓調(diào)節(jié)器(例如，可配置為用于調(diào)節(jié)AMP)可包括交換模式電源。這樣可具有供給至相關(guān)部分(多個(gè)部分)(例如，ADC、DSP和AMP中的至少一個(gè))的電壓可在高于能源的電壓的水平。第一穩(wěn)定電路可配置為穩(wěn)定ADC、DSP和AMP中的至少一個(gè)(諸如至少其所有三個(gè))的電源電壓。至少一個(gè)穩(wěn)定電路可包括多個(gè)穩(wěn)定電路，包括第一穩(wěn)定電路和第二穩(wěn)定電路。此外，第一穩(wěn)定電路可配置為穩(wěn)定例如AMP的電源電壓。第二穩(wěn)定電路可配置為以下中至少一個(gè)的電源電壓音頻放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號(hào)處理器。設(shè)置配置為用于穩(wěn)定根據(jù)聽(tīng)力儀器的單獨(dú)部分的電源的聽(tīng)力儀器可以是有點(diǎn)。特別地，因?yàn)閱为?dú)的穩(wěn)定電路可配置為相關(guān)部分的具體需要，所以這是有利的。例如，如果諸如ADC的部分與聽(tīng)力儀器的其他部分 (例如，AMP和/或COM)相比需要某最小的電源電壓，但不牽引大量電流，這可以是具有用于ADC的特定穩(wěn)定電路的優(yōu)勢(shì)。例如，第二穩(wěn)定電路可包括第二能量存儲(chǔ)元件，其可與ADC并聯(lián)耦合，以及第二整流元件，其可與第二能量存儲(chǔ)元件串聯(lián)耦合并可與ADC串聯(lián)耦合。因此，第二整流元件可至少在瞬時(shí)電壓降期間將第二能量存儲(chǔ)元件從聽(tīng)力儀器的至少一部分(諸如COM和/或AMP) 脫離(disconnect)。例如，第一穩(wěn)定電路可包括能量存儲(chǔ)元件，其可與ADC并聯(lián)耦合，以及整流元件， 其可與能量存儲(chǔ)元件串聯(lián)耦合并可與ADC、以及與AMP串聯(lián)耦合的限流器串聯(lián)耦合。因此， 至少在瞬變期間在AMP的高電流消耗的情況下可通過(guò)從能量存儲(chǔ)元件牽引過(guò)量電流來(lái)限制由AMP牽引的電流。在瞬變之間，能量存儲(chǔ)元件將設(shè)置有來(lái)自能源的電力。聽(tīng)力儀器可包括用于向通信單元提供電壓高于能源的輸出電壓的電壓放大器。電壓放大器可用于專門(mén)地或基本上專門(mén)地調(diào)節(jié)COM的供給。電壓放大器可表示為2*V。電壓放大器可用于使COM的電源電壓是能源的輸出電壓的2倍。本發(fā)明的聽(tīng)力儀器可以是(或包括)助聽(tīng)器、耳鳴減輕器、耳鳴治療器、噪聲抑制器等、或兩個(gè)或多個(gè)這些器件的任意組合。本發(fā)明的聽(tīng)力儀器可包括用于在聽(tīng)力儀器和一個(gè)或多個(gè)其他設(shè)備(諸如聽(tīng)力儀器、遠(yuǎn)程控制器、裝配裝置、移動(dòng)電話、媒體播放器、手持設(shè)備、門(mén)鈴、警報(bào)系統(tǒng)、諸如用于拾音線圈替換等的廣播系統(tǒng)等)之間進(jìn)行無(wú)線(和/或有線)通信的通信單元。本發(fā)明的通信單元可以包括接收機(jī)和/或發(fā)射機(jī)。通信單元至少在通信突發(fā)期間可以使能源處發(fā)生瞬時(shí)電壓降。能源的輸出電壓的瞬降可以在10μ s IOms的范圍內(nèi)，諸如在100μ s Ims的范圍內(nèi)，諸如在400 μ s 800 μ s的范圍內(nèi)。聽(tīng)力儀器的接收機(jī)和/或發(fā)射機(jī)可以包含在諸如Nordic半導(dǎo)體無(wú)線電芯片 “nRF24101”的無(wú)線電芯片中，該無(wú)線電芯片通常工作在比傳統(tǒng)ZnO2電池中可得到的那些電壓高的電壓下。因此，需要通過(guò)倍壓器(電壓放大器)向無(wú)線電芯片供電。此外，該類(lèi)型的無(wú)線電芯片在其發(fā)射和接收時(shí)均可以牽引(draw)大量的電流。傳統(tǒng)的ZnO2電池只能夠在有限的時(shí)間期間(通常為幾毫秒)提供需要的電流量，之后其會(huì)停止運(yùn)行。所需要的電流量的連續(xù)提供會(huì)導(dǎo)致降低的電源電壓，而聽(tīng)力儀器的一個(gè)或多個(gè)其他部件(如，數(shù)字信號(hào)處理電路)在低于該降低的電源電壓下會(huì)完全停止工作。此外，通信期間在ZnO2電池在已向無(wú)線電芯片供給電流之后需要時(shí)間來(lái)恢復(fù)。因此，通常，無(wú)線電芯片的占空比(即，無(wú)線電開(kāi)啟時(shí)間與無(wú)線電開(kāi)啟時(shí)間和無(wú)線電關(guān)閉時(shí)間的和的百分比)應(yīng)保持在10%以下。設(shè)備(例如網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備)之間的通信可被同步，以使例如網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)設(shè)備知悉何時(shí)要進(jìn)行發(fā)射以及何時(shí)要進(jìn)行接收。通信(即，接收和/或發(fā)射)可以在短突發(fā)期間進(jìn)行，例如可以是在10μ s IOms 的范圍內(nèi)，諸如在100 μ S Ims的范圍內(nèi)，諸如在400 μ S 800 μ s的范圍內(nèi)，諸如600 μ s
左右ο諸如助聽(tīng)器的聽(tīng)力儀器能夠以例如傳統(tǒng)ZnO2電池足以提供的低功耗來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在無(wú)線數(shù)據(jù)通信期間(如，突發(fā)期間)，COM可以從能源牽引IOmA 50mA的電流。然而，盡管從能源可以向通信單元足夠地供電，但是突發(fā)期間由通信單元消耗的功率仍然如此的高，使得聽(tīng)力儀器的一個(gè)或多個(gè)部件在由于突發(fā)導(dǎo)致的瞬時(shí)電壓降期間故障或以不期望的方式運(yùn)行，具體地，假設(shè)不設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)穩(wěn)定單元。根據(jù)本發(fā)明的聽(tīng)力儀器可以有利地結(jié)合于雙耳助聽(tīng)系統(tǒng)中，其中雙耳助聽(tīng)器是通過(guò)例如用于數(shù)據(jù)(如音頻信號(hào)、信號(hào)處理參數(shù)、諸如信號(hào)處理程序的識(shí)別的控制數(shù)據(jù)等)的數(shù)字交換的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連的，以及可選地通過(guò)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其他設(shè)備 (如遠(yuǎn)程控制等)進(jìn)行互連的。丹麥專利申請(qǐng)PA200801829和美國(guó)專利申請(qǐng)12/353，174披露了關(guān)于用于至少包含聽(tīng)力儀器和另一設(shè)備的聽(tīng)力系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。應(yīng)用頻率范圍主要是在 800MHz 900MHz以及2. 3GHz 2. 5GHz的開(kāi)放ISM頻率范圍中，但是原理上這種無(wú)線通信可以采用IOOMHz 10GHZ的頻率。通過(guò)采用優(yōu)選的無(wú)線電通信來(lái)代替現(xiàn)有技術(shù)中普通的感應(yīng)通信，通信的距離將顯著地增大至如Im IOm的通信范圍，伴隨有助聽(tīng)器的使用者可自由移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種向聽(tīng)力儀器供電的方法，在該方法中，聽(tīng)力儀器可被配置為在突發(fā)時(shí)進(jìn)行無(wú)線通信。根據(jù)本發(fā)明第二方面的聽(tīng)力儀器可以包括以下中的一個(gè)、多個(gè)或全部麥克風(fēng)，用以將聲音轉(zhuǎn)換為輸入音頻信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，用以將輸入音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，用以將數(shù)字輸入信號(hào)處理成經(jīng)處理的信號(hào)；音頻放大器(AMP)，用以將經(jīng)處理的信號(hào)放大；接收機(jī)，用以將經(jīng)放大的處理信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲音；通信單元(COM)，如用以在聽(tīng)力儀器與另一設(shè)備之間進(jìn)行占空比化(duty cycled)的無(wú)線數(shù)據(jù)通信；以及能源，用以向聽(tīng)力儀器供電。根據(jù)第二方面的聽(tīng)力儀器可以至少包括含有第一穩(wěn)定電路的一個(gè)穩(wěn)定電路。第一穩(wěn)定電路可以包括第一能量存儲(chǔ)元件和第一整流元件。根據(jù)第二方面的聽(tīng)力儀器可以是或包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的聽(tīng)力儀器。有利地，該方法包括從能源向聽(tīng)力儀器供電，該步驟包含通過(guò)第一整流元件分別向第一能量存儲(chǔ)元件和第一子電路供電。第一子電路可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器以及音頻放大器中的至少一個(gè)。能量存儲(chǔ)元件可以(例如)在能源的輸出電壓瞬降期間能夠至少瞬時(shí)地供電給第一子電路，而被阻止向通信單元供電。本發(fā)明第二方面的優(yōu)點(diǎn)與根據(jù)本發(fā)明的第一方面的上述優(yōu)點(diǎn)相同或類(lèi)似。


通過(guò)以下參考附圖的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述的以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得容易、明顯。圖1示意性地示出了包括信號(hào)連接的聽(tīng)力儀器。圖2示出了整流元件的符號(hào)。圖3示出了理想的整流元件電路。圖4示意性地示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式，其具有由包含整流元件和電容器的穩(wěn)定電路和包括功率調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定電路實(shí)現(xiàn)的電力穩(wěn)定性(power stabilization)。圖5示意性地示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方式，其具有由包含整流元件和電容器的穩(wěn)定電路實(shí)現(xiàn)的ADC和AMP的電力穩(wěn)定性。圖6示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其具有由包含整流元件和電容器的穩(wěn)定電路實(shí)現(xiàn)的ADC和AMP的電力穩(wěn)定性。圖7示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其具有由每個(gè)均包含整流元件和電容器的兩個(gè)穩(wěn)定電路實(shí)現(xiàn)的ADC、DSP和AMP的電力穩(wěn)定性。圖8示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其具有由包含整流元件和電容器的穩(wěn)定電路以及包含限流器的穩(wěn)定電路實(shí)現(xiàn)的ADC、DSP和AMP的電力穩(wěn)定性。
圖9示意性地示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，其具有由整流元件、電容器以及限流器實(shí)現(xiàn)的ADC和AMP的電力穩(wěn)定性。為了清楚，附圖是示意性的和簡(jiǎn)化的，并且附圖可以僅示出對(duì)于理解本發(fā)明來(lái)說(shuō)必要的細(xì)節(jié)，而其他細(xì)節(jié)可以省略。全文中，相同的參考標(biāo)號(hào)和符號(hào)文字用于相同的或相應(yīng)的部分。應(yīng)當(dāng)注意，除了附圖中所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明還可以以不同形式實(shí)施，并且不應(yīng)被理解為限制本文所列出的實(shí)施方式。相反，提供這些實(shí)施方式，以便本公開(kāi)徹底而且充分，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員完全地傳達(dá)本發(fā)明的范圍和構(gòu)思。
具體實(shí)施例方式在助聽(tīng)器的設(shè)計(jì)中，尺寸和功耗是重要的考慮因素。助聽(tīng)器的尺寸取決于所使用的電池的尺寸，為了確保緊湊和分立助聽(tīng)器，使用了諸如“312”和“13”型的小電池尺寸。這種小電池的缺點(diǎn)在于，其具有比較大的內(nèi)阻。例如，“312”電池具有5歐姆的典型電阻(可能是AA型電池電阻的100倍因子)。該高內(nèi)阻的影響可能是，在電池高功耗的情況下，電池的輸出電壓將下降。由于通常僅使用單個(gè)電池單元，這種電壓的降低可能對(duì)于助聽(tīng)器的一部分的工作來(lái)說(shuō)是關(guān)鍵的。助聽(tīng)器的功耗分布在多個(gè)部分上。對(duì)于數(shù)字助聽(tīng)器，功耗可以由無(wú)線通信來(lái)支配， 尤其是當(dāng)需要無(wú)線通信以具有更遠(yuǎn)范圍時(shí)。此外，數(shù)字信號(hào)處理器和放大器也可能具有顯著的功耗。期望將高信號(hào)頻率用于無(wú)線通信，因?yàn)檫@還意味著提供高數(shù)據(jù)傳輸速率的可能性。然而，高信號(hào)頻率的固有成本可能是增大生成信號(hào)所需的功率。因此，為了確保電池功率的高效使用，通常做法是對(duì)無(wú)線傳輸進(jìn)行占空比化(即，以“突發(fā)模式”)，其中使用有限時(shí)間段來(lái)通信，隨其后的長(zhǎng)時(shí)間段不用來(lái)通信。占空比化的無(wú)線通信還可以由規(guī)范和無(wú)線協(xié)議來(lái)規(guī)定，以避免通信沖突。這種通信可以具有通常在5% 10%之間變化的占空比，并通常在諸如2. 4GHz的頻帶內(nèi)的79個(gè)頻率之間跳躍，因此，振蕩功耗將被反映為電池輸出電壓的瞬時(shí)電壓降。助聽(tīng)器的不同部分可能以不同方式受到電源電壓變化的影響。ADC可以具有低耗用電流(通常200 μ A 400 μ Α)，但是ADC依賴于通常可能依賴于電源電壓的基準(zhǔn)帶隙。因此，電壓變化的結(jié)果可能是嘈雜的AD轉(zhuǎn)換，嘈雜的AD轉(zhuǎn)換可能會(huì)反映在從AD轉(zhuǎn)換器向助聽(tīng)器的信號(hào)處理器傳輸?shù)臄?shù)字聲音信號(hào)中。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)可能依賴于足夠高的電壓，由于電壓降可能導(dǎo)致放棄 (drop out)以及重啟DSP的可能性。然而期望DSP被配置為在很低的電壓(諸如0. 7V)下運(yùn)行，由于功耗可能高度依賴于電源電壓。因此，通過(guò)采用穩(wěn)定的低電壓電源，可以實(shí)現(xiàn)由 DSP帶來(lái)的較低功耗。在D類(lèi)放大器用在助聽(tīng)器中時(shí)，電源電壓直接反映在送往接收器的輸出中。因此， 電源電壓的下降可能反應(yīng)為降低的音量，并且振蕩的電源電壓可以作為送往接收器的輸出中的相應(yīng)振蕩被直接聽(tīng)到，尤其是如果振蕩與聲音輸出不相關(guān)。如上所述，無(wú)線通信可能是功耗變化的主要原因，并且因此也是電源電壓的變化的主要原因，電源電壓的變化可能對(duì)聽(tīng)力儀器產(chǎn)生的聲音質(zhì)量有影響。在聽(tīng)力儀器的領(lǐng)域之外的情況下，功耗和尺寸不那么關(guān)鍵，避免聲音假象(artefact)的選擇相當(dāng)開(kāi)放。對(duì)于與瞬時(shí)電壓降相似的問(wèn)題的通常解決方案，可以是提供具有足夠大電容的電容器，以在突發(fā)期間向無(wú)線模塊供電，并且在突發(fā)之間充電，因此避免了影響送往其他模塊的電源電壓。 在具有無(wú)線電通信的助聽(tīng)器中，可能需要具有至少2mF電容的電容器，以濾除電源電壓的變化。這種電容器可能具有禁止的物理尺寸，這是不期望的。對(duì)于已經(jīng)在EP0405783中提出的無(wú)繩電話，提供了在突發(fā)外部牽引電流的虛設(shè)的功負(fù)載電流吸收器以避免干擾振蕩， 其在助聽(tīng)器中可能意味著禁止的高功耗。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員通常假設(shè)，用1.3V電池在聽(tīng)力儀器中的占空比化的無(wú)線電通信不是商業(yè)上可行的。在本發(fā)明之前，預(yù)期利用占空比化的無(wú)線電通信的、并且在突發(fā)期間具有功耗而導(dǎo)致從能源(電池)牽引高達(dá)50mA的電流的助聽(tīng)器的工作，將導(dǎo)致過(guò)多的噪聲?，F(xiàn)在已經(jīng)意識(shí)到，通過(guò)采用一個(gè)或多個(gè)匹配子電路的不同特性和需求的穩(wěn)定電路，助聽(tīng)器中的占空比化的無(wú)線電通信是可行的，其對(duì)在IOOMHz IOGHz之間的頻率范圍內(nèi)，尤其是在800MHz 和2. 4GHz的頻帶中工作的助聽(tīng)器有極大好處。圖1示出了包括用于感應(yīng)無(wú)線通信(IND)、模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)、數(shù)字信號(hào)處理(DSP) 以及聲音的放大和再生(AMP)的子單元的聽(tīng)力儀器。這種聽(tīng)力儀器通常被配置為用于感應(yīng)無(wú)線通信，其在突發(fā)期間可能牽引約2mA (并且平均200 μ Α)的電流。ADC可能消耗400 μ A, DSP可能消耗700 μ A 1500 μ A, AMP可能消耗5MA 10MA。如所期望地配置用于以例如2. 4GHz進(jìn)行無(wú)線電通信的助聽(tīng)器，以獲得增大范圍并提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊嫣帲F(xiàn)有技術(shù)的電源供給必須更換或者修正，以獲得在該技術(shù)下工作的助聽(tīng)器。關(guān)于電源，配置用于2. 4GHz無(wú)線電通信的助聽(tīng)器在突發(fā)期間可能導(dǎo)致來(lái)自能源 (例如，電池)的IOmA 50mA的耗用電流。為了提供ADC的穩(wěn)定工作，建議將電源電壓配置為高于工作中的電路帶隙電壓。 然而，由于ADC的功耗需求是有限的，所以需要有限的穩(wěn)定電容。本發(fā)明提出了通過(guò)構(gòu)造 (由理想二極管電路被供給的、在4.7yF范圍內(nèi)的、中等尺寸的)電容器來(lái)提供穩(wěn)定電路。 在根據(jù)本發(fā)明的配置中，電容器將被配置為向ADC提供電流而同時(shí)被與送往無(wú)線電路的供應(yīng)電流電隔離。通過(guò)使用沒(méi)有電壓降的理想二極管電路，可以確保用于為ADC提供足夠電壓的配置。如EP1247426中所描述的，可以通過(guò)電壓降轉(zhuǎn)換器提供DSP，以降低功耗。在這種情況下，DSP可以更強(qiáng)地抵抗瞬時(shí)電壓降。然而，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)DSP的電源可以被構(gòu)造為由類(lèi)似于上述的二極管結(jié)合電容器的結(jié)構(gòu)來(lái)提供，以提供一種可以提供DSP的所需電壓而不受或者很少受COM和/或AMP的電流牽引(current draw)影響的結(jié)構(gòu)。在這種情況下， 可能需要用來(lái)供應(yīng)DSP的電容器至少在IOyF IOOyF的范圍內(nèi)，諸如，47μ F。現(xiàn)代聽(tīng)力儀器中使用的AMP為基于脈寬調(diào)制的典型的D-類(lèi)放大器。因此，降低的電源電壓被直接反映在接收器的輸出中。在現(xiàn)有技術(shù)中，這不是一個(gè)問(wèn)題，因?yàn)殡娫措妷鹤兓闹饕蚴请姵叵?battery wear)和放大器的功耗。電池消耗在正常情況下隨時(shí)間緩慢衰減，因此，作為音量的緩慢衰減，改變將僅可以被聽(tīng)到。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，放大器的功耗的影響與輸出音量相關(guān)是眾所周知的，因此，對(duì)于聽(tīng)力儀器的使用者來(lái)說(shuō)很難注意到該影響。所以，已知在現(xiàn)有技術(shù)(US6，173，063)中，在AMP是主要的電流消耗部件的情況下，設(shè)置電壓調(diào)節(jié)器來(lái)供應(yīng)AMP，以避免由于電流而導(dǎo)致的反饋假象(feedback artefact)，以及瞬時(shí)電壓降，但是，設(shè)置電壓調(diào)節(jié)器來(lái)向AMP供應(yīng)穩(wěn)定抵抗由于其他助聽(tīng)單元(諸如， 占空比化無(wú)線通信單元(duty cycled wireless communication unit))而導(dǎo)致的瞬時(shí)電壓降的電壓電源并不是已知的。然而，由于無(wú)線傳輸?shù)耐话l(fā)(burst)而導(dǎo)致的電源電壓振蕩將會(huì)被直接反映為接收器輸出端的可聽(tīng)到的振蕩，特別是由于無(wú)線電通信突發(fā)將會(huì)與聲音不相關(guān)。為了降低電源電壓變化的影響，本發(fā)明提出了設(shè)置用于調(diào)節(jié)AMP電壓的電壓調(diào)節(jié)器。在這種結(jié)構(gòu)中，只要將電源電壓保持在AMP的調(diào)節(jié)電源電壓以上，例如，IV，則聽(tīng)力儀器將被構(gòu)造為不受來(lái)自例如無(wú)線通信單元的電池上的負(fù)載的變化的影響。由于AMP可以具有高的功耗，特別是在聲音很高的情況下，所以，構(gòu)造用來(lái)限制 AMP的電源中的電流的限流器是很有益的。以這種方式，AMP被構(gòu)造為不允許功耗引起電源電壓下降以及對(duì)COM和/或DSP的工作產(chǎn)生負(fù)面影響。這樣的限流可以導(dǎo)致緩和的輸出限幅(clipping)，其遠(yuǎn)不會(huì)使得占空比化電壓下降的聲音劣化。如果限流器被構(gòu)造為由包括整流元件和電容器的穩(wěn)定電路構(gòu)成，則還可以降低所需電容。圖4示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式。該實(shí)施方式涉及一種被構(gòu)造為用于占空比化無(wú)線通信的助聽(tīng)器，其被配置為具有來(lái)自1.3V電池(BAT)的電源。經(jīng)由電壓放大器(2*V) 為COM供電。電壓放大器被配置為用來(lái)提供與電源(BAT)的輸出電壓相關(guān)的雙倍的電源電壓。在該實(shí)施方式中，理想二極管(D)被配置為用來(lái)向電容器(C)供電。電容器(C)具有 IyF IOyF的電容，優(yōu)選地，為4.7 yF。電容器與ADC并聯(lián)連接。電容器至少可以瞬時(shí)地向ADC供電。DSP被配置為用來(lái)接收來(lái)自電池的電能，并使內(nèi)部校準(zhǔn)。AMP被配置為用來(lái)通過(guò)基于調(diào)節(jié)器(REG)的迅速反饋使其電源電壓穩(wěn)定至IV。圖5中示出了被配置為用于占空比化無(wú)線通信的助聽(tīng)器的可選實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，用于COM單元的電源被配置為用來(lái)提供雙倍電源電壓。在該實(shí)施方式中，理想二極管⑶被構(gòu)造為用來(lái)供應(yīng)電容器(C)，電容器(C)被構(gòu)造為用來(lái)供應(yīng)DAC和DSP。在該實(shí)施方式中，要求C的電容在10 μ F 100 μ F之間的范圍內(nèi)。該實(shí)施方式具有優(yōu)于第一實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，DSP不需要內(nèi)部電壓校準(zhǔn)。圖6示出了被配置為用于占空比化無(wú)線通信的助聽(tīng)器的另一可選實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，用于COM的電源被配置為用來(lái)提供雙倍電源電壓。在該實(shí)施方式中，理想二極管⑶被配置為用來(lái)供應(yīng)電容器(C)，電容器(C)其被構(gòu)造為用來(lái)供應(yīng)ADC和AMP。在該實(shí)施方式中，要求C的電容至少在IOOyF 700yF之間的范圍內(nèi)，例如，470yF。該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，具有比具有電壓調(diào)節(jié)器的實(shí)施方式更簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。圖7示出了被構(gòu)造為用于占空比化無(wú)線通信的助聽(tīng)器的另一可選實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，用于COM的電源被配置為用來(lái)提供雙倍電源電壓。在該實(shí)施方式中，兩個(gè)理想二極管(Dl和D2)被配置為用來(lái)分別供應(yīng)兩個(gè)電容器Cl和C2，這兩個(gè)電容器Cl和C2被構(gòu)造為用來(lái)分別獨(dú)立供應(yīng)ADC和AMP，因此，要求分別具有1 μ F 10 μ F之間以及100 μ F 700 μ F之間的電容。該實(shí)施方式具有的優(yōu)點(diǎn)在于，為各供應(yīng)電路提供了優(yōu)化的穩(wěn)定電路結(jié)構(gòu)。圖8示出了被配置為用于占空比化無(wú)線通信的助聽(tīng)器的再一可選實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，經(jīng)由限流器(LIM)為AMP供電。以這種方式，AMP被配置為用來(lái)不允許功耗引起 (或降低)電源電壓降和對(duì)COM和/或DSP的工作產(chǎn)生負(fù)面影響。僅需要電容在IOyF 100 μ F之間。該實(shí)施方式具有的優(yōu)點(diǎn)在于，利用適度的總電容，為助聽(tīng)器提供了更高的穩(wěn)定性。圖9示出了被配置為用于占空比化無(wú)線通信的助聽(tīng)器的再一可選實(shí)施方式。在該實(shí)施方式中，從或通過(guò)包括整流元件⑶和電容(C)的共用穩(wěn)定電路為ADC和AMP供電。 AMP與限流器(LIM)串聯(lián)連接。以這種方式，AMP被配置為用來(lái)不允許功耗引起電容器上的過(guò)度放電(這會(huì)導(dǎo)致ADC的電源電壓降，該電源電壓降與ADC的工作相沖突)。因此，可以要求電容小于圖6的實(shí)施方式中的電容，諸如，在47 μ F 470 μ F之間，例如，220 μ F。該實(shí)施方式具有的優(yōu)點(diǎn)在于，利用適度的總電容，為助聽(tīng)器提供了更高的穩(wěn)定性以及改善的聲音質(zhì)量，因此，減小了電容器的尺寸并優(yōu)選地減小了聽(tīng)力儀器的尺寸。上述實(shí)施方式描述了所需的電容，這些值對(duì)應(yīng)于最低的需求，并不暗示工作方式的上限。因此，可以使用超出這些范圍的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種聽(tīng)力儀器，包括電源，用于向所述聽(tīng)力儀器供電，所述電源具有輸出電壓， 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將輸入音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號(hào)， 數(shù)字信號(hào)處理器，用于將所述數(shù)字輸入信號(hào)處理為經(jīng)處理的信號(hào)， 音頻放大器，用于放大所述經(jīng)處理的信號(hào)，通信單元，用于所述聽(tīng)力儀器與另一設(shè)備之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信，以及至少一個(gè)穩(wěn)定電路，包括用于至少在所述電源的所述輸出電壓的瞬降期間向第一子電路提供穩(wěn)定的電源電壓的第一穩(wěn)定電路，其中所述第一子電路包括所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述數(shù)字信號(hào)處理器、以及所述音頻放大器中的至少一個(gè)，所述第一穩(wěn)定電路包括第一能量存儲(chǔ)元件和第一整流元件， 所述第一能量存儲(chǔ)元件適合于至少瞬時(shí)地向所述第一子電路供電，以及所述第一整流元件適合于防止所述第一能量存儲(chǔ)元件向所述通信單元供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聽(tīng)力儀器，其中，以突發(fā)式執(zhí)行至少一部分所述無(wú)線數(shù)據(jù)通
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述電源的所述輸出電壓的瞬降在 10 μ S至IOms的范圍內(nèi)，諸如在100 μ S至Ims的范圍內(nèi)，諸如在400 μ s至800 μ s的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述通信單元在無(wú)線數(shù)據(jù)通信期間的功耗導(dǎo)致來(lái)自所述電源的IOmA至50mA范圍的電流消耗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述至少一個(gè)穩(wěn)定電路包括限流器，所述限流器用于響應(yīng)于在所述限流器處測(cè)量到的電源電壓來(lái)限制至少提供至所述音頻放大器的電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聽(tīng)力儀器，其中，串聯(lián)耦合的所述限流器和所述音頻放大器與所述第一能量存儲(chǔ)元件并聯(lián)耦合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述第一能量存儲(chǔ)元件具有至少1 μ F的電容，諸如至少47 μ F，諸如至少470 μ F。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述至少一個(gè)穩(wěn)定電路包括反饋控制電壓調(diào)節(jié)器，所述調(diào)節(jié)器用于將至少所述音頻放大器的電源電壓調(diào)節(jié)成穩(wěn)定電平。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述至少一個(gè)穩(wěn)定電路被配置為穩(wěn)定所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述數(shù)字信號(hào)處理器、以及所述音頻放大器中的至少兩個(gè)的電源電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述至少一個(gè)穩(wěn)定電路包括多個(gè)穩(wěn)定電路，所述多個(gè)穩(wěn)定電路包含所述第一穩(wěn)定電路和第二穩(wěn)定電路，所述第二穩(wěn)定電路被配置為穩(wěn)定所述音頻放大器、所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及所述數(shù)字信號(hào)處理器中至少一個(gè)的電源電壓。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述第一整流元件是理想的二極管電路。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述聽(tīng)力儀器包括電壓放大器，所述電壓放大器用于向所述通信單元提供比所述電源的所述輸出電壓高的電壓。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器，其中，所述聽(tīng)力儀器是助聽(tīng)器。
14.一種向聽(tīng)力儀器供電的方法，所述聽(tīng)力儀器包括 電源，具有輸出電壓，模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于將輸入的音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸入信號(hào)， 數(shù)字信號(hào)處理器，用于將所述數(shù)字輸入信號(hào)處理為經(jīng)處理的信號(hào)， 音頻放大器，用于放大所述經(jīng)處理的信號(hào)，通信單元，用于所述聽(tīng)力儀器與另一設(shè)備之間的無(wú)線數(shù)據(jù)通信，以及至少一個(gè)穩(wěn)定電路，包括第一穩(wěn)定電路，所述第一穩(wěn)定電路包括第一能量存儲(chǔ)元件和第一整流元件， 所述方法包括從所述電源向所述聽(tīng)力儀器供電包括通過(guò)所述第一整流元件分別向所述第一能量存儲(chǔ)元件以及第一子電路供電，所述第一子電路包括所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器、所述數(shù)字信號(hào)處理器、 以及所述音頻放大器中的至少一個(gè)，從而所述能量存儲(chǔ)元件能夠至少瞬時(shí)地向所述第一子電路供電而同時(shí)防止在所述電源的所述輸出電壓的瞬降期間向所述通信單元供電。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述聽(tīng)力儀器是根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的聽(tīng)力儀器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聽(tīng)力儀器，該儀器具有用于該聽(tīng)力儀器與另一設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)通信的通信單元。該聽(tīng)力儀器包括用于向該聽(tīng)力儀器的子電路提供穩(wěn)定電源電壓的穩(wěn)定電路。本發(fā)明進(jìn)一步包括一種用于向聽(tīng)力儀器供電的方法。該方法包括通過(guò)整流元件從電源分別向能量存儲(chǔ)元件和子電路供電。該子電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號(hào)處理器、以及音頻放大器中的至少一個(gè)。該能量存儲(chǔ)元件能夠至少瞬時(shí)地向子電路供電而同時(shí)防止在電源的輸出電壓瞬降期間向通信單元供電。
文檔編號(hào)H04R25/00GK102244834SQ201110094229
公開(kāi)日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月14日
發(fā)明者伊萬(wàn)·里斯·尼爾森, 布賴恩·達(dá)姆·佩德森 申請(qǐng)人:Gn瑞聲達(dá)公司