具有独立高音和低音响应调节的音频放大电子设备的制作方法

本申请要求2016年4月11日提交的美国临时申请号62/320672的权益，其内容通过引用其整体并入本文。

本公开内容涉及音频放大电子设备，并且更具体地涉及声音放大器，诸如助听器设备。

背景技术：

听力损失是人群中的常见病症，并且听力损失的表现可对人类生活的质量产生重大影响。存在许多可以诱发听力损失的因素，其可以包括疾病、遗传倾向、受伤和正常衰老。然而，不同的人类个体通常呈现出可能随时间改变的变化的听力损失表现和等级。此外，个人置于的音频环境可能对听到所需声音的能力产生重大影响。例如，处于小房间环境中的个体，在相对安静的量的环境背景噪声中试图聆听另一个体说话时可能具有困难，取决于尝试说话的人的音色特征，而尝试聆听的同一个体被置于拥挤的房间或环境中，例如餐馆，可能听到大量的声音能量，但是环境背景噪声相对较高，导致对于听力个体以差的能力听到和理解可能对该听力个体说话的个体。

听力损失可能表现为在整个听力音频频谱范围内的听力灵敏度的衰减，该频谱范围包括大约100hz到大约8000hz。此外，个体的听力损失可能表现为听到较高频率(高于1000hz)的能力，但听不到较低频率(低于1000hz)。相反的情况也可能是真实的，其中，听力损失表现为听到较低频率(低于1000hz)的能力，但听不好高于1000hz。

因此，期望助听器和类似设备的制造商能够适应具有变化程度和类型的听力损失的许多个体，其可以在紧凑(小型化)设备中针对个体调节，该紧凑设备可以佩戴在身体上并且成本相对较低。

技术实现要素：

本公开内容涉及一种改进的音频放大电子设备。该设备被配置为便于使用至少两个选择机构来分开设置低和高声调/音量控制。在一个方面，第一选择机构包括高音(pitch)频率控制摇杆开关，以及第二选择机构包括分开设置的低音频率控制摇杆开关。在一个方面，低音频率控制摇杆开关使处理器对于低于1khz的频率偏置声音放大器的频率响应。在另一方面，高音频率控制摇杆开关使处理器对于高于1khz的频率偏置听力的频率响应。

在另一方面，选择机构涉及对于每次调节，响应于用户的摇杆开关设置选择而分开高声(treble)衰减和调节低音。

附图说明

图1示出了根据本发明依照作为声音放大器的电子设备以通常指代为100的助听器设备的形式的示例性实施方式的框图。

图2示出了依照示例性实施方式的机械表示，通常指代为200。

图3示出了依照示例性实施方式的电路板122的实例性印刷电路板布局(布图)。

图4示出了用于指代为100的助听器设备的电路图300。

图5是示出在当前示例性实施方式中的助听器100的组件和电路图300的部件数量和规格的表。

图6是示出当前示例性实施方式中的助听器100的技术规格细节的表。

图7示出了依照示例性实施方式的调节高音控制的频率响应。

图8示出了依照示例性实施方式的调节低音控制的频率响应。

具体实施方式

本文描述的技术可以用在任何用于选择性地放大音频信号的设备中。期望的频率响应可以通过数字过滤(滤波)器诸如有限脉冲响应(fir)过滤器或无限脉冲响应(iir)过滤器来实现。此外，如本领域中已知的，期望的频率响应还可以通过使用模拟过滤器或数字和模拟过滤器的组合来实现。

图1示出了根据本发明依照作为声音放大器100的电子设备的示例性实施方式的框图。在示例性实施方式中，声音放大器100是包括多个部件的助听器，诸如控制助听器100的整体操作的处理器102。处理器100耦合到存储器106，其可以是在操作期间(例如用于操纵输出信号，处理输入信号等)使用的随机存取存储器(ram)和/或只读存储器(rom)或闪存，软件置于其中以指示处理器100控制助听器100的整体操作。

处理器102还可以具有耦合的功率控制模块104，以管理电池寿命并最小化设备的功率使用。数字接口ic114耦合到处理器102并且可以包括模拟音频调节电路，诸如模拟到数字(a/d)转换器和数字到模拟(d/a)转换器、音频功率放大器，并且可以具有执行期望响应的数字或模拟过滤的能力。此外，数字接口ic114还可以调节从麦克风108接收的模拟信号。助听器100的主要创造性步骤是用户能够独立地控制放大的环境音频信号的频率响应，取决于用户的偏好，减轻了每次需要重新调整时让内科医生或从医者执行必要的助听器设备的调整的需要。期望能够独立地控制高音(高于1000hz的频率)和低音(低于1000hz的频率)，但是采用易于使用的紧凑形式的因素。如果助听器100存在太多外部控制，则该设备必须具有更大的物理占用空间，这是不期望的。因此，助听器100还包括高音摇杆开关110和低音摇杆开关112，它们耦合到处理器102并且足够大以供普通用户致动，而且足够小以不影响助听器100的整体物理占用空间。助听器100还包括耦合到处理器102的电路板122、扬声器116、麦克风108和电池120。扬声器116输出由助听器100的用户所听到的放大的音频信号。电路板122是如本领域已知的紧凑型电子多层印刷电路板，并且使用本领域已知的技术将助听器100的所有电子部件耦合到它。助听器100还可以包括耦合到处理器102的其他子系统108。其他子系统108的实例可以包括usb充电端口，一个或多个指示灯(未示出)等等。

图2示出了依照示例性实施方式的助听器100的机械表示200。助听器100的外部包括充电指示灯118、麦克风108、低音摇杆开关110、电源开关104和高音摇杆开关112。摇杆开关110包括三位置开关，其用于在被按压到位置206时增加低音频率响应，在被按压到位置208时减小低音频率响应，并且当摇杆开关110没有被用户致动时从当前设置不调节频率响应，其是默认的中间位置。以类似的方式，摇杆开关112包括三位置开关，其用于在被按压到位置212时增加高音频率响应，在被按压到位置214时减小高音频率响应，并且当摇杆开关112没有被用户致动时从当前设置不调节频率响应，其是默认的中间位置。摇杆开关110和112在本领域中是已知的，并且如本领域技术人员将理解的，任何摇杆开关110和112的哪个位置对应于增加或减小频率响应的配置可以颠倒。在机械上，助听器100还包括充电端口215(迷你usb或微型usb或其他紧凑型端口规格)，机械音频耦合器220、216和耳机218，其将扬声器116的音频输出引导到用户的耳朵内。机械音频耦合器220形成为耳钩部件，用于将助听器设备固定到其用户的耳朵上，其继而经由管机械地耦合到耳模216，耳机218附接在该耳模上。耳模216帮助耳机218准确地定位在耳道的外部开口处。扬声器116位于机械音频耦合器的末端处，靠近助听器100的主体中的印刷电路板或在其上，并且远离耳模216。助听器100被分类为“头戴式”的设备，这是本领域公知的指代。

在图2所示的本发明的目前示例性实施方式的变体中，扬声器116可以位于耳模216中并靠近耳道外部开口。连接扬声器116和助听器100的其他电子部件的线缆(电缆)在耳钩220和附接的管内部延伸。

图3示出了依照示例性实施方式的电路板122的实例性印刷电路板布局。电路板122表明构成助听器100的所有部件可以一起紧凑地组装成功能单元。在先前讨论的替代示例性实施方式中，扬声器116不位于印刷电路122的内部，而是位于其外部，通过在管和耳钩220内部延伸的线电耦合到印刷电路。

图4示出了指代为100的助听器设备的电路图300。电路图300包括多个ic(ic1-ic4)和其他电子部件，包括电阻器(r1-r14)、电容器(c1-c18)、扬声器(spk1)、麦克风(mic1)、开关(sw1，s1-s4)、电池(bt1)、led(g、r)、晶体管(q1)和usb连接器(usb)。

电路图300的特征在于四个主要子电路310、320、330和340。

控制器子电路310包括ic3，其为微处理器或类似部件，并且负责经由来自开关s1-s4的信号捕获用户对高音和低音频率放大偏置的调节。控制器子电路310还命令声音信号放大子电路320选择性地放大从麦克风mic1接收的声音输入信号频率。这些部件经由电容器c1-c5和电阻器r1-r3和r15连接。

声音信号放大子电路320包括ic4、电阻器r6-10、电容器c6-c16和晶体管q1。子电路320根据从ic3接收的信号执行选择性声音信号放大。

电池子电路330包括3.7伏的锂离子电池bt1、电压调整ic2(其输出1.5v的稳定dc电压，馈送电路图300的所有子电路)以及开关sw1，其当打开(默认位置)时允许向所有子电路供应不间断的电压。

usb充电子电路340允许通过向ic1供应5-6vdc来对电池bt1充电。usb充电电路340还直接连接到ledg(绿色)和r(红色)，它们还连接到ic1，并且当usb充电正在进行(绿色led亮并且sw1关闭)或断开时(红色led亮起并且sw1打开)由ic1点亮。usb充电子电路340还包括电容器c17-c18和电阻器r12-r14。

图5是示出当前示例性实施方式中的助听器100的组件和电路图300的部件数量和规格的表。该信息仅出于示例性目的而呈现，并且应理解，对部件的数量和规格以及电路图300两者的修改是可以的，并且落入本发明的目的和内容中，因为它们可以被相关领域的任何普通技术人员构想和实现。因此，该示例性实施方式在任何情况下都不会限制也是本发明一部分的可能的替代实施方式。

类似地，图6是示出当前示例性实施方式中的助听器100的技术规格细节的表。

图7示出了依照示例性实施方式的调节高音控制的频率响应。频率响应402描绘了最高高音频率响应控制设置。可以看出，在大约1khz对250hz处相对幅度频率响应402大约是25db，而在较高频率(2khz)处频率响应的幅度仅比在1khz处低约10db。因而，存在朝向高于1khz的较高频率的偏置。频率响应404和406对应于用户可以经由摇杆开关110选择的整体幅度频率响应的替代等级。本领域技术人员将理解，所选择的可能的频率响应的数量可以是可变的并且不限于3，简单地通过使用可以使用处理器102容易地实现的多个数字或模拟过滤器。

图8示出了依照示例性实施方式的调节低音控制的频率响应。以与图4中所描绘的高音控制的方式类似的方式执行低音控制的调节。频率响应502描绘了最高低音频率响应控制设置。可以看出，在大约1khz对350hz处相对的幅度频率响应502大约是10db，而在较高频率(2khz)处频率响应的幅度仅比在1khz处低约10db。因而，存在朝向低于1khz的较低频率的偏置。2khz处的频率响应不像图4中的高音响应情况那样衰减，主要是由于人耳在2khz对低频(例如250hz)处自然具有降低的频率响应。频率响应404和406对应于用户可以经由摇杆开关112选择的整体幅度频率响应的替代等级。再次，本领域技术人员将理解，所选择的可能的频率响应的次数可以是可变的并且不限于3，简单地通过使用可以使用处理器102容易地实现的多个数字或模拟过滤器。

依照示例性场景，分开设置高音量和低音量控制以分别处理(满足)具有高音调(high-pitched)听力损失和低音调(low-pitched)听力损失的人的特定和不同需求。

从用户的角度来看，向用户提供用户手册(用户指南)，该用户手册以适当的方式指示用户设置设备以获得最佳听力。在这方面，当用户遭受高音调听力损失时，可以指示用户以一种方式设置助听器设备，而当用户遭受低音调听力损失时，则以不同的方式。在两种情况下，在初始使用操作时，指示用户首先将音量调到最低等级。这是为了保护用户免受过高的噪音，但也因为它提供了参考点来开始将助听器设备设置到最佳设置。

在使音量最小化之后，然后指示用户将设备“打开”(经由电源开关104)。

然后指导用户缓慢地将音量调整到适当的等级。对于该步骤，如果用户在高音调或低音调听力损失方面意识到他的听力损失不足则有帮助。在低音调听力损失的情况下，低音调(低音)摇杆开关110被移动或按压以增加低音频率响应(声调/音量控制)(即，按压到位置206)。若要在超过最佳设置时控制(降低)声调/音量控制，手指从位置206移动到位置208并按下(每次按一次)以将设备设置为最佳声调和音量等级。摇杆开关的默认位置是位置206和208之间的中间位置。在一种情况下，当从位置206或208释放时，摇杆开关自动返回到中间位置。在另一种情况下，摇杆开关是切换开关，并且声调/音量控制以预定的时间间隔增加到最大等级。

以类似的方式，在高音调听力损失的情况下，高音调(高声)摇杆开关112被移动或按压以增加高音频率响应(声调/音量控制)(即，按压到位置214)。

以下是依照优选实施方式的用户的代表性指示。每个摇杆开关包括(+)和(-)指示以指示声调音量控制方向的增加和减少。提供嘟声以提供改变的可听指示(单个“嘟声”)以及已达到最大等级的指示(双“嘟声”)。

用户指示：高声调/音量控制(适合有高音调听力损失的人)

a)按压和保持“+”以连续调高音量和高音调等级，并且您将听到“嘟”声。等级数：八(8)。当声音达到峰值等级(等级8)时，您将听到“嘟-嘟”声。

b)按压和保持“-”以连续调低音量和高音调等级，并且您将听到“嘟”声。当声音达到底部等级时，您将听到“嘟-嘟”声。

用户指示：低声调/音量控制(适合有低音调听力损失的人)

a)按压和保持“+”以连续调高音量和低音调等级并且您将听到“嘟”声。等级数：八(8)。当声音达到峰值等级时，您将听到“嘟-嘟”声。

b)按压和保持“-”以连续调低音量和低音调等级，并且您将听到“嘟”声。当声音达到底部等级时，您将听到“嘟-嘟”声。

在替代示例性场景中，可听地提供用户指示。指示可能包括如何最好地为具有高声调和低声调缺陷的人设置摇杆开关设置的指导。在某些情况下，对于不确定他们是高声调还是低声调缺陷的用户，可以指导他们在各种等级和设置之间进行实验切换，直到检测到满意(最佳)等级。

应当理解，本发明的一个益处是用户能够设置助听器设备以操作/放大高声调或低声调，以直到现在通过可编程设置的模拟和数字听力设备传统上执行的方式，通常在医生的指导下。后一种方法既昂贵又麻烦。本方法解决了对低成本替代品的需求。

虽然一些定制数字助听器解决方案特别允许在预定义频率响应曲线上进行声调/音量控制，但是常规设备不具有如本文所设想的多个低音和高声设置声调/音量控制机构。

虽然所提出的多声调/控制机构为具有听力损失或类似缺陷的人提供了低成本的替代方案，但这些设备还可以用于放大高声频率(低音频率)以改善室外(室内)环境中的听力，为了使用户整体接收更好的声音。以类似的方式，低声调/音量控制还可以为一些听众提供改善特效声音/音乐的辅助益处。在这方面，目前提出的设备可以用作个性化放大设备，以适应不同用户的各种用途和需求。

切换开关的使用在传统助听器设备中是常见的。已经证明使用摇杆开关来控制声调/音量控制将更容易使用。因此，这是优选示例性实施方式的另一个益处。

如已经示出的，目前提出的方法也容易地结合在小的形式的功能中，允许其在具有常规形状的助听器中使用，许多老年人在使用、佩戴、观看等方面习惯并且舒适。当然，唯一的区别是学习将两个摇杆开关设置到适当的等级。

传统的放大设备，特别是具有旋转控制或切换开关以设置音量等级的那些设备，在音量控制机构中结合了电源开/关功能。在示例性实施方式中，提供分开的电源开关而不损失设备的小的形式的因素设计。

本领域技术人员将理解，可以使用各种不同技术中的任何一种来表示信号。例如，在整个以上描述中可以参考的数据、软件、指令、信号可以由电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光或其任何组合来表示。

本领域技术人员将进一步了解，结合本文的公开内容所描述的各种说明性无线电频率或模拟电路块可以在各种不同电路拓扑结构中，在一个或多个集成电路上实现，与逻辑电路和系统分开或组合而执行本公开内容中所描述的相同功能。

本领域技术人员还将了解，结合本文的公开内容所描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，各种说明性的部件、块、模块、电路和步骤通常在其功能性方面已经在以上描述。这种功能性能否实现为硬件或软件取决于特定应用和强加于整体系统的设计约束。技术人员可以针对每个特定应用以变化的方式实现所描述的功能，但是这种实现决策不应被解释为导致脱离本公开内容的范围。

结合本文的公开内容所描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以用被设计以执行本文所述的功能的通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑设备、分立门(分立栅极)或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是可替代的，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算设备的组合，例如结合dsp核的一个或多个微处理器、多个微处理器的组合、微处理器和dsp的组合，或任何其他这样的配置。

结合本文的公开内容所描述的方法或算法的步骤可以直接在硬件内、在由处理器执行的软件模块内或两者的组合内体现。软件模块可以驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域中已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合到处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息并将信息写入存储介质。在替代方案中，存储介质可以集成到处理器。处理器和存储介质可以驻留在asic中。asic可以驻留在用户终端中。在替代方案中，处理器和存储介质可以作为分立部件驻留在用户终端中。

提供本公开内容的先前描述使所属领域的任何技术人员能够制作或使用本公开内容。对于本领域技术人员来说，对本公开内容的各种修改将是显而易见的，并且在不脱离本公开内容的范围的情况下，可以将本文定义的一般原理应用于其他变体。因而，本公开内容不旨在限于本文所描述的实例和设计，而是与符合本文公开的原理和新颖特征的最宽范围相一致。