听力仪器及系统的制作方法

本实用新型涉及听力仪器及系统。

背景技术：

听力仪器，诸如助听器、耳塞、耳机和扬声器，经常被设计为从其他电子设备接收无线信号。例如，助听器可以从电视机无线地接收音频信号，以改善听力障碍者的观看体验。相似地，耳塞可以与移动电话无线通信，以流式传输存储在电话上的音乐文件。

此类听力仪器包括指示频率的数据采样时钟，听力仪器用该频率对无线传输的音频信号进行采样。常见的问题是此类数据采样时钟与听力仪器正在通信的电子设备的音频时钟(或“源时钟”)不同步。例如，由移动电话产生的源时钟可能与助听器使用的来对从移动电话进行无线流式传输的音乐进行采样的采样时钟不匹配。这通常导致延迟问题，并且校正此类异步时钟的努力导致无法接受的显著功率消耗和空间需求。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决与现有技术中存在的一个或更多个问题相关的问题。

本文所公开的实施方案中的至少一些实施方案涉及一种系统，其包括：天线；接收器，所述的接收器耦接到天线，以从另一个电子设备接收无线信号；耦接到所述接收器的信号处理器(SP)；以及锁相环(PLL)，其分布在接收器和SP之间，以使由SP使用的数据采样时钟的频率与由接收器确定的源时钟的频率同步。这些实施方案中的一个或多个实施方案可以用以下概念中的一个或多个概念以任何顺序和任何组合来进行补充：其中该系统为选自下列的听力仪器：无线助听器、无线耳塞、无线耳机和无线扬声器；其中接收器包括无线电装置；其中接收器将从选自下列的另一个电 子设备接收无线信号：移动电话、平板电脑、个人计算机、立体声系统和电视；其中从所述另一个电子设备接收源时钟；其中SP使用数据采样时钟对从所述另一个电子设备接收到的音频信号进行采样；其中接收器为包括PLL的相位检测器的无线电装置；其中接收器还包括PLL的环路滤波器；其中SP包括PLL的数字控制振荡器(DCO)；其中SP还包括PLL的环路滤波器；其中SP包括PLL的时钟分频器；其中PLL包括：相位检测器，以确定源时钟与数据采样时钟之间的相位差，并产生指示所述差的误差信号；环路滤波器，其耦接到相位检测器，以过滤所述误差信号；数字控制振荡器(DCO)，其耦接到环路滤波器，以至少部分地基于所述过滤的信号产生用于SP的系统时钟；以及时钟分频器，其耦接到DCO，以对系统时钟进行分频，以产生数据采样时钟；其中系统时钟具有比数据采样时钟更高的频率。

至少一些实施方案涉及听力仪器，其包括：天线；无线电装置，其耦接到天线，以从与所述无线电装置无线通信的另一个电子设备接收源时钟，所述无线电装置包括锁相环(PLL)的相位检测器；信号处理器(SP)，其经由通信接口耦接到无线电装置，以使用系统时钟处理信号并使用数据采样时钟对从所述另一个电子设备接收到的音频信号进行采样，所述SP包括数字控制振荡器(DCO)和PLL的时钟分频器；以及定位在无线电装置或SP内的环路滤波器，其中相位检测器适于产生指示源时钟与数据采样时钟之间的差的误差信号，环路滤波器适于过滤所述误差信号，DCO适于使用过滤的信号产生系统时钟，并且时钟分频器适于使用系统时钟产生数据采样时钟。这些实施方案中的一个或多个实施方案可以使用以下概念进行补充：其中听力仪器选自：助听器、耳塞、耳机和扬声器。

至少一些实施方案涉及一种方法，其包括：获得包括相位检测器的无线电装置；获得包括数字控制振荡器(DCO)和时钟分频器的信号处理器(SP)；提供包括无线电装置和SP的听力仪器，无线电装置或SP中的至少一者包括环路滤波器；以及配置相位检测器、环路滤波器、DCO和时钟分频器，以使SP的数据采样时钟与无线电装置的源时钟同步。这些实施方案中的一个或多个可以使用以下概念中的一个或多个概念以任何顺序和任何组合进行补充：其中所述相位检测器能够产生指示数据采样时钟与源时钟之间的差的误差信号；其中所述环路滤波器能够过滤所述误差信号，以产 生过滤的信号；其中所述DCO能够基于过滤的信号产生供SP使用的系统时钟；其中所述时钟分频器能够使用系统时钟生成数据采样时钟，所述数据采样时钟用于对经由所述无线电装置接收到的音频信号进行采样。

根据本实用新型的实施例，可以提供改进的听力仪器及系统。

附图说明

在附图中：

图1示出了与电子设备无线通信的听力仪器。

图2为具有无线通信能力的听力仪器的框图。

图3为分布在听力仪器的接收器与数字信号处理器(DSP)之间的锁相环(PLL)的框图。

图4和图5为分布在听力仪器的接收器与DSP之间的PLL的详细框图。

图6为示出使用分布式PLL使源时钟与数据采样时钟同步的图表。

图7为使用包括分布式PLL的听力仪器的方法的流程图。

图8为制备包括分布式PLL的听力仪器的方法的流程图。

具体实施方式

附图中给出的具体实施方案和详细描述并不限制本公开。相反，这些实施方案和详细描述为普通技术人员提供了分辨另选形式、等价形式和修改形式的基础，这些另选形式、等价形式和修改形式与给定实施方案中的一个或多个一起被包含在所附权利要求书的范围内。如本文所用，术语“耦接”及其变型形式指示直接或间接连接。

本文公开了各种实施方案，其中锁相环(PLL)分布在听力仪器的多个部件上。在示例性实施方案中，PLL的某些部分被包括在听力仪器的无线电装置中，PLL的其他部分被包括在听力仪器的数字信号处理器(DSP)中。PLL部件在听力仪器的这些部分中的精确分布可能与包含PLL的一个或多个部件的听力仪器的实际部分有所不同。不管实施的具体PLL分布如何，分布式PLL均用于将听力仪器的数据采样时钟与从另一个电子设备(如，从电视机或移动电话将音频信号流式传输至听力仪器)无线接收到的源时 钟同步。通过使用本文所述的分布式PLL将这些时钟同步，减轻了此类听力仪器常见的问题，诸如过量的延迟、功耗和空间需求。

图1示出了与电子设备102无线通信的听力仪器100。听力仪器100可以是任何合适类型的音频设备，诸如且不限于，助听器、耳塞、耳机、扬声器等。电子设备102可以是任何合适类型的设备，诸如移动电话、平板电脑、个人计算机、立体声系统、电视机等。听力仪器100和电子设备102被配备为例如使用无线电频率彼此无线通信。可以在听力仪器100与电子设备102之间传输各种类型的信号。例如，在一些实施方案中，电子设备102可以是在其屏幕上显示视频并且将伴随的音频信号无线传输到听力仪器100的电视机。听力仪器100继而向用户提供音频信号的处理版本。

本公开的范围并不限于听力仪器。在一些实施方案中，仪器100可以是接收除音频信号之外或代替音频信号的视频信号的不同类型的设备。在此类实施方案中，电子设备102将视频信号(以及可能伴随的音频信号)传输到仪器100。一般来讲，本公开和本文所述的实施方案适用于所有类型的无线通信。现在所述的系统和方法可在听力仪器100中实施。

图2为听力仪器100的框图。听力仪器100包括接收器200(如，无线电装置)；耦接到接收器200的数字信号处理器(DSP)202；耦接到DSP 202的存储装置204(如，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM))，其包括可执行代码206(如，软件和/或硬件)；耦接到接收器200的天线208；耦接到DSP 202的一个或多个输入端210(如，麦克风)；以及耦接到DSP 202的输出端212(如，扬声器)。一般来讲，本文中归于DSP 202的动作是通过执行代码来执行的，例如但不限于存储在存储装置204中的代码206。相似地，接收器200可包含微处理器或与微处理器通信，以使其执行本文所述的其功能中的一个或多个。尽管本公开没有详细描述图1的电子设备102，但它也包含执行代码的处理器，以便于执行本文所述的其功能中的一个或多个。本文所公开的实施方案通常被描述为包括DSP，但在这些实施方案的每一个中，可以用通用信号处理器替代。

在操作中，接收器200经由天线208从电子设备102(图1)接收无线信号(如，音频信号)。可以在任何合适的频率下传输这些信号，例如但不限于16kHz的速率。从电子设备102到听力仪器100的数据传输频率被称为“源时钟”。DSP 202从接收器200接收信号并处理它们，以便经由输出 端212输出。为了完成该任务，DSP 202使用被称为“数据采样时钟”的时钟对经由接收器200从电子设备102接收到的信号进行采样。(DSP 202具有一个或多个用于执行其他功能的其他时钟，诸如系统时钟。)可以根据需要设置数据采样时钟，使得仅对来自接收器200的一些数据样本或优选地对全部数据样本进行采样。为了避免延迟问题和不期望的音频伪影，并且为了确保来自接收器200的所有数据样本均被采样，应使数据采样时钟与源时钟同步。换句话说，这些时钟的频率应尽可能接近或至少超过预定的合适阈值。

本公开的其余部分描述了用于使这些时钟同步的技术。这些技术需要使用分布在听力仪器100的多个部件上的PLL。分布式PLL存在若干优点。所描述的实施方案可以使用在从其各自的制造商处购买此类设备时已在接收器200和/或DSP 202上存在的一个或多个部件，从而降低成本并节省可能将另外的组件接合到听力仪器100中所需的空间。听力仪器DSP通常不包含实施PLL所需的所有硬件，但分布PLL要利用听力仪器DSP通常包含的部件。此外，在听力仪器上实施PLL意味着不需要在电子设备102上实施PLL，因此高频锁相信号不需要被无线传输到听力仪器100。这减少不必要的功耗。另外，使用PLL的事实完全有助于同步并因此减少延迟。因此，分布式PLL提供了其他系统无法提供的多种益处。

图3示出了示例性PLL分布方案。如图所示，PLL 304分布在接收器200和DSP 202上。图3故意省略了PLL 304的部件，以强调可以用不同方式将PLL 304的不同部分分布在接收器200和DSP 202上。可以设想任何和所有合适的分布方案。接收器200包括接收器逻辑部件300，其通常可被描述为接收器200用于执行其功能中的一个或多个的任何硬件、软件和/或固件。相似地，DSP 202包括DSP逻辑部件302，其通常可被描述为DSP 202用于执行其功能中的一个或多个的任何硬件、软件和/或固件。接收器200和DSP 202可以用各种方式彼此通信，并且在至少一些实施方案中，此类通信包括经由串行接口306和308使用串行链路。尽管严格地讲串行接口306和308不是传统PLL的部分，但它们被示为PLL 304的一部分，只要PLL的分布的部分需要进行彼此通信。作为另外一种选择，可以使用并行接口。串行接口、并行接口和其他合适的接口在本文中通常可被称为“通 信接口”。另外，DSP 202提供了具有如下所述由PLL 304使用的上述数据采样时钟的接收器200。

图4示出了PLL 304在听力仪器100的接收器200和DSP 202上的示例性分布。接收器200(如，无线电装置)可包括耦接到基带处理器402的无线电频率收发器(RFT)400。PLL 304的位于接收器200中的部分包括相位检测器404和环路滤波器406。PLL 304的定位在DSP 202上的部分包括数字控制振荡器(DCO)408和时钟分频器410。DSP 202还包括信号处理逻辑部件412、一个或多个输入端210和输出端212。图4中没有示出接收器200和DSP 202的所有部分。例如，接收器200和DSP 202可包含另外的部件和连接，以处理接收到的音频信号，以输出到人耳。

在操作中，PLL 304试图与源和数据采样时钟的相位匹配，从而与频率匹配。天线208(如，从图1的电子设备102)接收无线信号并将这些信号提供给RFT 400和基带处理器402，以进行解调和处理。基带处理器402基于在接收器200处接收数据所使用的频率产生源时钟。在至少一些实施方案中，源时钟频率与在接收器200处接收数据所使用的频率相同。相位检测器404从基带处理器402接收源时钟，并将它与从DSP 202接收到的数据采样时钟进行比较。(如此前所述，数据采样时钟频率为DSP 202对经由接收器200接收到的数据进行采样的速率。)相位检测器404确定两个时钟之间的相位差并产生作为输出的误差信号。

误差信号被提供给环路滤波器406。这可以是例如具有基于设计工程师考虑到的任何数量的因素而适当选择的截止频率(例如，1kHz)的低通滤波器。过滤的信号经由串行链路被提供给DCO 408。DCO 408输出振荡信号，其频率由输入信号，具体地讲由从环路滤波器406接收到的滤波信号来控制。DCO 408的输出为系统时钟，信号处理逻辑部件412用其执行它的各种功能(如，接收和处理经由输入端210进入的输入信号，以经由输出端212进行后续的输出)。时钟分频器410将系统时钟分频以产生数据采样时钟。在反馈回路中将数据采样时钟提供给信号处理逻辑部件412和相位检测器404。

在至少一些实施方案中，系统时钟比数据采样时钟快，因为系统时钟必须保持高频以供如信号处理逻辑部件412中的模数转换器使用。数据采样时钟频率不需要保持与系统时钟一样高；相位检测器404将迫使数据采 样时钟与源时钟匹配，因为期望使源时钟保持低频，以减少过量的功耗。在一些实施方案中，系统时钟在2-20MHz的范围内(包括端值)。在一些实施方案中，数据采样时钟在8-32kHz的范围内(包括端值)。同样，在一些实施方案中，源时钟在8-32kHz的范围内。数据采样时钟和源时钟的频率将由于PLL 304而相似或相同；然而，这些频率的精确值可以根据应用而变化。图5示出了另一个PLL分布方案。图5的系统与图4的系统相同，不同的是被重新定位到DSP 202的环路滤波器406。本公开的范围并不限于图4和图5所示的两种分布方案。可以设想这些和其他分布方案的任何和所有变型并且它们被包括在本公开的范围内。

PLL 304的一个或多个部件可以在硬件、软件、固件或它们的一些组合中实施。例如，可以使用执行固件的处理器来实施相位检测器，其使得处理器通过对在源时钟的一个周期中流逝的数据采样时钟的周期数进行计数来确定源时钟与数据采样时钟之间的相位偏移。

图6示出了PLL 304的动作。它示出了具有两个脉冲波(源时钟脉冲波602和数据采样时钟脉冲波604)的图形600。在预锁定区域606中，两个波形的频率和相位是不匹配的。随着时间的推移，PLL304将两个波形的相位，并从而将两个波形的频率对齐，直到它们被锁定在区域608中。通过维持该锁定，PLL 304减轻了上述延迟问题。为了简便起见，简化了图6所示的锁定过程。实际上，锁定过程可能需要另外的时间。

图7为使用包括分布式PLL的示例性听力仪器的方法700的流程图。方法700从在接收器上接收源时钟开始并将源时钟提供给接收器上的相位检测器(步骤702)。方法700接下来包括使用相位比较器来比较源时钟和数据采样时钟(步骤704)。方法700随后包括将来自相位比较器的误差信号提供给位于接收器或DSP上的环路滤波器(步骤706)。方法700还包括对环路滤波器中的误差信号进行过滤(步骤708)，并将过滤的信号提供给DSP上的DCO以调整DSP上的系统时钟(步骤710)。方法700还包括对系统时钟进行分频，以在DSP上获得数据采样时钟(步骤712)。最后，方法700包括向信号处理逻辑部件和相位检测器提供数据采样时钟(步骤714)。可以适当地对方法700进行修改，以添加、删除、修改或重排一个或多个步骤。

图8为制备包括分布式PLL的示例性听力仪器的方法800的流程图。方法800包括获得包括相位检测器的无线电装置(步骤802)。该获得步骤包括制造无线电装置、购买已经包括相位检测器的无线电装置，或修改购买的无线电装置以包括相位检测器。接下来，方法800包括获得包括DCO和时钟分频器的DSP(步骤804)。在该步骤中，可以制造DSP，购买具有DCO和时钟分频器的DSP，或购买并修改DSP以包括DCO和时钟分频器。然后将无线电装置和DSP结合到听力仪器中，并将环路滤波器包括在无线电装置或DSP中的任一者上(步骤806)。最后，方法800包括(如，通过将PLL部件彼此耦接，通过对适当的软件和/或固件进行编程)配置PLL的各种部件，以使数据采样时钟和源时钟同步，如上文所详述和附图中所示。可以适当地对方法800进行修改，以添加、删除、修改或重排一个或多个步骤。

一旦完全理解了上述公开的内容，对于本领域技术人员来说许多其他变型形式和修改形式就将变得显而易见。以下权利要求书被解释为旨在包含所有此类变型形式、修改形式和等同形式。

附图标记说明：

数据采样时钟 1000

源时钟 1100

系统时钟 1200

串行链路 1300