具有可切換電源電壓的聽(tīng)力設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及聽(tīng)力設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]聽(tīng)力設(shè)備或助聽(tīng)器典型地包括麥克風(fēng)放大組件，該麥克風(fēng)放大組件包括用于接收諸如說(shuō)話和音樂(lè)的傳入聲音的一個(gè)或多個(gè)麥克風(fēng)。傳入聲音被轉(zhuǎn)換成一個(gè)或多個(gè)電麥克風(fēng)信號(hào)，在聽(tīng)力設(shè)備的控制和處理電路中按照一個(gè)或多個(gè)預(yù)設(shè)的收聽(tīng)程序放大和處理這些電麥克風(fēng)信號(hào)。典型地，用例如用聽(tīng)力圖表達(dá)的用戶特定聽(tīng)力缺陷或聽(tīng)力損失計(jì)算這些收聽(tīng)程序。聽(tīng)力設(shè)備的輸出放大器將處理的麥克風(fēng)信號(hào)經(jīng)由小型揚(yáng)聲器或接收器傳遞到用戶的耳道，該小型揚(yáng)聲器或接收器可與麥克風(fēng)一起被容納在聽(tīng)力設(shè)備的殼體中或者被單獨(dú)容納在耳塞中。
[0003]通常，麥克風(fēng)放大電路的輸入級(jí)的噪聲水平對(duì)于麥克風(fēng)中例如被表達(dá)為單位為dBSPL的等效輸入噪聲水平的助聽(tīng)器中的整體本底噪聲而言至關(guān)重要。輸入級(jí)可包括帶有合適的偏置電流源的單個(gè)MOSFET或雙極性晶體管，該偏置電流源確定通過(guò)MOSFET或雙極性晶體管的偏置電流。由于輸入級(jí)的噪聲水平對(duì)偏置電流水平的依賴性強(qiáng)使得噪聲水平隨著偏置電流水平的減小而增大，因此這限制了在噪聲水平?jīng)]有變得不可接受地高的情況下偏置電流可以多么小。同時(shí)，輸入級(jí)還必須能夠操縱在沒(méi)有明顯失真的情況下麥克風(fēng)可輸出的最大音頻信號(hào)水平，這需要輸入級(jí)被供應(yīng)相對(duì)高的電源電壓以適應(yīng)在最大信號(hào)電平下的AC信號(hào)擺動(dòng)。在麥克風(fēng)包括由麥克風(fēng)放大組件傳遞的特定DC電源電壓供電的內(nèi)部前置放大器(即，安裝在麥克風(fēng)殼體內(nèi))的情況下，通常的做法是針對(duì)麥克風(fēng)放大電路的輸入級(jí)使用較高的DC電源電壓。這個(gè)較高的DC電源電壓可以比內(nèi)置的麥克風(fēng)前置放大器的電源電壓高大約2倍。同時(shí)，出于以上討論的原因，在麥克風(fēng)放大電路的輸入級(jí)中仍然需要相對(duì)大的偏置電流。這意味著，輸入級(jí)可消耗麥克風(fēng)放大電路的總電流消耗(甚至包括放大的麥克風(fēng)信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換)的多達(dá)25%。
[0004]憑借典型聽(tīng)力設(shè)備電池組中存儲(chǔ)的有限量的能量，可能理想的是，隨時(shí)隨地降低聽(tīng)力設(shè)備電路和部件的功耗。因此，降低麥克風(fēng)放大電路的輸入級(jí)的功耗而不犧牲噪聲性能和操縱最大音頻信號(hào)電平的能力會(huì)是理想和有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，一種聽(tīng)力設(shè)備包括:麥克風(fēng)，其包括安裝在麥克風(fēng)殼體中的麥克風(fēng)換能器元件，所述麥克風(fēng)換能器元件響應(yīng)于聲音的接收產(chǎn)生換能器信號(hào)；麥克風(fēng)放大電路，其被配置為從所述換能器信號(hào)產(chǎn)生放大的麥克風(fēng)信號(hào)。所述聽(tīng)力設(shè)備的控制和處理電路耦合到所述麥克風(fēng)放大電路，以根據(jù)用戶的聽(tīng)力損失接收和處理所述放大的麥克風(fēng)信號(hào)。所述麥克風(fēng)放大電路具有耦合到可切換電源的電源端口，所述可切換電源將具有第一DC電壓電平的第一電源電壓或具有第二 DC電壓電平的第二電源電壓選擇性連接到所述麥克風(fēng)放大電路的電源端口。所述第二 DC電壓電平高于所述第一 DC電壓電平。電平檢測(cè)器被配置為檢測(cè)麥克風(fēng)信號(hào)的電平并且基于檢測(cè)到的所述麥克風(fēng)信號(hào)的電平將所述第一電源電壓或所述第二電源電壓連接到所述電源端口。
[0006]第一方面涉及一種聽(tīng)力設(shè)備，所述聽(tīng)力設(shè)備包括:麥克風(fēng)，其包括安裝在麥克風(fēng)殼體中的麥克風(fēng)換能器元件，所述麥克風(fēng)換能器元件響應(yīng)于聲音的接收產(chǎn)生換能器信號(hào)；麥克風(fēng)放大電路，其被配置為從所述換能器信號(hào)產(chǎn)生放大的麥克風(fēng)信號(hào)。所述聽(tīng)力設(shè)備的控制和處理電路耦合到所述麥克風(fēng)放大電路，以根據(jù)用戶的聽(tīng)力損失接收和處理所述放大的麥克風(fēng)信號(hào)。所述麥克風(fēng)放大電路具有耦合到可切換電源的電源端口，所述可切換電源將具有第一 DC電壓電平的第一電源電壓或具有第二 DC電壓電平的第二電源電壓選擇性連接到所述麥克風(fēng)放大電路的電源端口。所述第二 DC電壓電平高于所述第一 DC電壓電平。電平檢測(cè)器被配置為檢測(cè)麥克風(fēng)信號(hào)的電平并且基于檢測(cè)到的所述麥克風(fēng)信號(hào)的電平將所述第一電源電壓或所述第二電源電壓連接到所述電源端口。
[0007]技術(shù)人員應(yīng)該理解，可用麥克風(fēng)放大電路中存在的各種類型的麥克風(fēng)信號(hào)(諸如，麥克風(fēng)放大電路的輸出處的放大的麥克風(fēng)信號(hào)或麥克風(fēng)放大電路的麥克風(fēng)輸入信號(hào)或甚至直接從麥克風(fēng)換能器元件分接出的麥克風(fēng)信號(hào))檢測(cè)麥克風(fēng)信號(hào)的電平。電平檢測(cè)器可被配置為以間接方式從與麥克風(fēng)信號(hào)的電平成比例的另一個(gè)信號(hào)檢測(cè)麥克風(fēng)信號(hào)的電平。電平檢測(cè)器可例如形成麥克風(fēng)放大電路的自動(dòng)增益控制電路(AGC)的部分。在后一種情況下，AGC電路可基于麥克風(fēng)信號(hào)的電平獲得可變?cè)鲆纣溈孙L(fēng)前置放大器的增益控制信號(hào)。因此，可用AGC電路的增益控制信號(hào)計(jì)算麥克風(fēng)信號(hào)的電平，因?yàn)楹笳呤腔邴溈孙L(fēng)信號(hào)的電平和增益控制信號(hào)之間的已知關(guān)系。
[0008]聽(tīng)力設(shè)備的控制和處理電路可包括處理麥克風(fēng)信號(hào)的數(shù)字化形式的軟件可編程微處理器核和/或DPS核?？刂坪吞幚黼娐房商娲匕ㄍㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)嘏渲玫臄?shù)字時(shí)序和組合邏輯電路的組件而實(shí)現(xiàn)的硬連線DSP。麥克風(fēng)信號(hào)的數(shù)字化形式在這兩種情形下可由如下討論的模數(shù)轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生。
[0009]第一 DC電壓電平和第二 DC電壓電平之間的DC電壓電平的切換是有利的，因?yàn)檫@個(gè)特征允許第一低DC電壓電平用麥克風(fēng)信號(hào)的相對(duì)低且正常的電平為麥克風(fēng)放大電路供電。這些麥克風(fēng)信號(hào)的相對(duì)低且正常的電平可例如對(duì)應(yīng)于麥克風(fēng)換能器元件上的高達(dá)90dBSPL或10dB SP的聲壓水平。對(duì)于較高的聲壓水平，電平檢測(cè)器可將第二 DC電壓電平連接到麥克風(fēng)放大電路的電源端口。因此，由于在許多典型的聲音環(huán)境下聲壓水平處于90dBSPL或10dB SP之下，因此第一電源電壓耦合到麥克風(fēng)放大電路的總操作時(shí)間可比麥克風(fēng)放大電路耦合到第二電源電壓的總操作時(shí)間長(zhǎng)得多。因此，麥克風(fēng)放大電路一方面能夠在大部分時(shí)間內(nèi)以低功耗操作而沒(méi)有犧牲噪聲性能(其中，聲壓水平低或正常)，另一方面仍然能夠通過(guò)切換至第二電源電壓操縱大得多的聲壓水平而沒(méi)有明顯的失真，其中，較高的DC電壓電平允許麥克風(fēng)放大電路中的AC信號(hào)擺動(dòng)較大。技術(shù)人員應(yīng)該理解，電平檢測(cè)器可包括預(yù)定閾值電平并且被配置為比較檢測(cè)到的麥克風(fēng)信號(hào)的電平與這個(gè)閾值電平。隨后，電平檢測(cè)器如果檢測(cè)到的麥克風(fēng)信號(hào)電平低于預(yù)定閾值電平則可將第一電源電壓連接到麥克風(fēng)放大電路的電源端口并且如果檢測(cè)到的麥克風(fēng)信號(hào)電平高于預(yù)定閾值電平則可將第二電源電壓連接到電源端口。麥克風(fēng)信號(hào)的預(yù)定閾值電平可例如對(duì)應(yīng)于以上討論的麥克風(fēng)換能器元件上的90dB SPL或10dB SPL的聲壓水平。
[0010]麥克風(fēng)放大電路可包括單級(jí)前置放大器或多個(gè)串聯(lián)耦合的前置放大器。在這兩個(gè)實(shí)施例中，麥克風(fēng)放大電路和麥克風(fēng)換能器元件可布置在麥克風(fēng)殼體內(nèi)部。
[0011]麥克風(fēng)放大電路可被完全包含在麥克風(fēng)殼體中，分布在麥克風(fēng)殼體和控制和處理電路之間或者被完全包含在控制和處理電路中?？刂坪吞幚黼娐房稍诤髢蓚€(gè)實(shí)施例中包括混合信號(hào)ASIC。在第一種情況下，控制和處理電路可以只是ASIC型的數(shù)字邏輯。麥克風(fēng)放大電路的多級(jí)實(shí)施例包括級(jí)聯(lián)或串聯(lián)耦合的第一前置放大器和第二前置放大器。第一前置放大器直接耦合到麥克風(fēng)換能器元件的換能器信號(hào)并且被供應(yīng)來(lái)自所述第一電源電壓或者具有第三DC電壓電平的第三電源電壓的電力，第三DC電壓電平低于第二 DC電壓電平。此外，第二前置放大器包括耦合到第一前置放大器的信號(hào)輸出端口的信號(hào)輸入端口、和耦合到可切換電源的電源端口。在這個(gè)實(shí)施例中，第一前置放大器可以是單位增益緩沖器，例如，單個(gè)MOSFET或JFET源跟隨器，因?yàn)槭菃挝浑妷涸鲆妫詫?duì)其信號(hào)操縱能力的要求有限。因此，第一前置放大器耦合到第一低電源電壓或類似的低DC電源電壓電平。第一低電源電壓的DC電平可以是大約1.0V并且例如借助線性電壓調(diào)節(jié)器或簡(jiǎn)單的RC低通濾波器用聽(tīng)力設(shè)備的電池電壓獲得電源電壓。
[0012]第二前置放大器可具有諸如在3dB和20dB之間的顯著的電壓放大，因此需要比第一前置放大器更強(qiáng)的信號(hào)操縱能力。因此，第二前置放大器的電源端口耦合到可切換電源，使得例如當(dāng)放大的麥克風(fēng)信號(hào)高于之前討論的預(yù)定閾值電平時(shí)，在需要避免失真時(shí)通過(guò)電平檢測(cè)器選擇第二電源電壓。
[0013]根據(jù)麥克風(fēng)放大電路的多級(jí)分布實(shí)施例，麥克風(fēng)換能器元件和第一前置放大器布置在麥克風(fēng)的公共麥克風(fēng)殼體中。麥克風(fēng)殼體包括親合到第一電源電壓或第三電源電壓的電源端子。另外，第二前置放大器、可控開(kāi)關(guān)裝置、第一電源和第二電源和電平檢測(cè)器集成在聽(tīng)力設(shè)備的控制和處理電路上。
[0014]可切換電源優(yōu)選地包括對(duì)由電平檢測(cè)器產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)做出響應(yīng)的可控開(kāi)關(guān)裝置?？煽亻_(kāi)關(guān)裝置可分別經(jīng)由第一開(kāi)關(guān)輸入和第二開(kāi)關(guān)輸入耦合連接到所述第一電源電壓和所述第二電源電壓。此外，可控開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)輸出連接到麥克風(fēng)放大電路的電源端口?？煽亻_(kāi)關(guān)裝置可包括一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，這些半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的各個(gè)控制端子連接到開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，如以下更詳細(xì)描述的。
[0015]在一個(gè)有利的實(shí)施例中，在數(shù)字域中檢測(cè)麥克風(fēng)信號(hào)的電平。聽(tīng)力設(shè)備的這個(gè)實(shí)施例包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器被配置用于基于麥克風(fēng)信號(hào)(諸如，放大的麥克風(fēng)信號(hào))產(chǎn)生數(shù)字化麥克風(fēng)信號(hào)，所述電平檢測(cè)器包括數(shù)字電平檢測(cè)器，數(shù)字電平檢測(cè)器被配置用于計(jì)算數(shù)字化的放大的麥克風(fēng)信號(hào)的電平。數(shù)字電平檢測(cè)器被配置用于將數(shù)字控制信號(hào)供應(yīng)到所述可控開(kāi)關(guān)裝置。數(shù)字電平檢測(cè)器的一個(gè)實(shí)施例可包括用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字電平檢測(cè)器功能的經(jīng)適當(dāng)?shù)嘏渲玫臄?shù)字邏輯電路。數(shù)字電平檢測(cè)器的替代實(shí)施例可包括用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字電平檢測(cè)器功能的程序例程或軟件組件。這個(gè)軟件組件可包括之前描述的聽(tīng)力設(shè)備的控制和處理電路的軟件可編程DSP核的預(yù)定的可執(zhí)行程序指令集合。技術(shù)人員應(yīng)該理解，在又一個(gè)替代形式中，數(shù)字電平檢測(cè)器可被實(shí)現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)軟件組件和數(shù)字硬件的組合。
[0016]第二方面涉及一種聽(tīng)力設(shè)備的麥克風(fēng)組件。所述麥克風(fēng)組件包括:麥克風(fēng)，其包括安裝在麥克風(fēng)殼體中的麥克風(fēng)換能器元件，所述麥克風(fēng)換能器元件響應(yīng)于聲音的接收產(chǎn)生換能器信號(hào)；麥克風(fēng)放大電路，其被配置為從換能器信號(hào)產(chǎn)生放大的麥克風(fēng)信號(hào)，所述麥克風(fēng)放大電路具有耦合到所述換能器信號(hào)的信號(hào)輸入端口和耦合到可切換電源的電源端口，所述可切換電源被配置為將具有第一 DC電壓電平的第一電源電壓或具有第二 DC電壓電平的第二電源電壓選擇性連接到麥克風(fēng)放大電路的電源輸入，其中，所述第二 DC電壓電平高于所述第一 DC電壓電平；電平檢測(cè)器，其被配置為檢測(cè)麥克風(fēng)信號(hào)的電平并且基于檢測(cè)到的麥克風(fēng)信號(hào)的電平將第一電源電壓或第二電源電壓連接到麥克風(fēng)放大電路的電源端口。
[0017]可切換電源可包括如以上結(jié)合第一方面討論的對(duì)由所述電平檢測(cè)器產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)做出響應(yīng)的可控開(kāi)關(guān)裝置。所述可控開(kāi)關(guān)裝置分別經(jīng)由第一開(kāi)關(guān)輸入和第二開(kāi)關(guān)輸入連接到所述第一電源電壓和所述第二電源電壓，開(kāi)關(guān)輸出連接到麥克風(fēng)放大電路的電源端口。
[0018]可如以上結(jié)合第一方面公開(kāi)地配置麥克風(fēng)放大電路。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，所述麥克風(fēng)放大電路包括:第一前置放大器，其直接耦合到所述麥克風(fēng)換能器元件的換能器信號(hào)并且被供應(yīng)來(lái)自所述第一電源電壓或者具有第三DC電壓電平的第三電源電壓的電力，所述第三DC電壓電平低于所述第二 DC電壓電平。此外，麥克風(fēng)放大電路的第二前置放大器包括耦合到所述第一前置放大器的信號(hào)輸出端口的信號(hào)輸入端口和耦合到所述可切換電源的電源端口。
[0019]第二前置放大器的一個(gè)實(shí)施例包括偏置電流源，所述偏置電流源耦合在所述麥克風(fēng)放大電路的輸入晶體管和所述可控開(kāi)關(guān)裝置的輸出之間。以此方式，偏置電流源連接在可控開(kāi)關(guān)裝置的輸出側(cè)并且同一偏置電流源可方便地用于與開(kāi)關(guān)裝置狀態(tài)無(wú)關(guān)地偏置輸入晶體管。麥克風(fēng)放大電路的噪聲性能經(jīng)常由第二前置放大器的輸入晶體管的噪聲水平主導(dǎo)；因此可有利的是，保持后者噪聲