JPH05504448A - 高忠実度補聴器増幅装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ｍｅａｄ　Ｃ，Ｋ１１ｌｉｏｎによる出願、シリアル番号Ｎｏ、　０７／４１４ ．９０３．１９８９年９月２９日提出、名称″′ＬＯＷＢＡＴＴＥＲＹ　ＤＥＴ ＥＣＴＯＲＡＮＤ　ＩＮＤＩｃＡＴＯＲ＋、ならびに！Ｊｅａｄ　Ｃ。

Ｋ１１ｌｉｏｎによる出願、シリアル番号Ｎｏ、　０７／４１６，７０３．１９ ８９年１０月３日、名称“ＨＥＡＲＩＮＧ　ＡＩＤ　ＷＩＴＨＡＵＤＩＢＬＥ　 ＡＬＡＲＭ”が、参考とされる。さらにこれと同時に提出されたＭｅａｄ　Ｃ， Ｋ１１ｌｉｏｎおよびＤｏｎａｌｄ　Ｌ　Ｎｉ１ｓＯｎによる出願（へｔｔｏｒ ｎｅｙｓ　Ｄｏｃｋｅｔ　Ｎｏ−３７０４１）　、名称：”　ＶＡＲＩＡＢＬＥ 　ＡＴＴＥＮＵＡＴＯＲＣＩＲＣＵＩＴ”　、　上記ノ出１ｔノ公開公報が参考 文献として加えられる。

本発明は、著しく低い電流消費量を有し、さらに所望の最適の機能特性を得る目 的で容易に制御される利得制御回路を有し、さらに高い信頼性でかつ低いコスト で製造可能な、補聴器および他の応用機器に用いられる回路装置に関する。

２、　従来技術の背景 米国特許第４１７０７２０号公報、Ｋ１１１ｉｏｎ、９，１０゜１９７９に高忠 実度の補聴器が示されている。この補聴器は、低い強さの音に対する通常の感覚 を低い程度から中位程度まで失ってはいるが、所定の強さレベルを上回る音は容 易に聴取できる利用者に対しては著しく有利である。この補聴器は低い音の強さ における音は増幅するように動作し、他方、所定のレベルを上回る音の強さにお いては実質的に増幅することな（動作する。さらにこの補聴器は、高いダイナミ ックレンジを得るためのかつ歪みを最小化するための多くの著しく所望される特 徴を含む、１つの実施例において副翼電圧はピーク検出器により形成される。こ のピーク検出器は、信号レベルに応動しかつ対数的な応動特性を有する増幅器の 出力側へ接続されている。制御電圧は、ポテンショメータの一方の端子へ接続さ れているコンデンサの非アース側端子に形成される。このポテンショメータは、 抵抗を介して給電電位へ接続されている反対何の端子を有する。さらにこのポテ ンショメータはＤＣバッファ増幅器を介して電圧制御抵抗へ接続されている。こ の抵抗は、利得を制御する目的で信号増幅器のフィードバック路の中のコンデン サと接続されている。このコンデンサの値は、レベルに依存する周波数応答にお ける変化を得る目的で選択可能である。

付加的なＦＥＴが、信号増幅器の入力側における信号振幅を制限する目的でマイ クロホンへ並列に接続可能である。

補聴器技術およびそれに関連する構成は、刊行物Ｍｅａｄ　Ｃ，７Ｋ１１ｌｉｏ ｎ　ａｎｄ　Ｔｏｍ　Ｗ、　Ｔｉｌｌｍａｎ、ｉｎ　ｔｈｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　 ｏｆ　５ｐｅｅｃｈ　ａｎｄ　Ｈｅａｒｉｎｇ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ、Ｖｏｌｕｍ ｅ　２５．１５−２５、　Ｍａｒｃｈ　１８８２　および３章４５−７７ページ ｏｆ　Ｖｏｌｕｍｅｌ　、　Ｈａｎｄｂｏｏｋ　ｏｆ　Ｈｅａｒｉｎｇ　Ａｉｄ 　Ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ、１９８８゜３章Ｐｒ１ｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　 Ｈｉｇｈ　Ｆｉｄｅｌｉｔｙ　Ｈｅａｒｉｎｇ　Ａｉｄ　Ａｚｐｌｉｆｉｃａｔ ｉｏｎ、ｂｙ　Ｍｅａｄ　ｃ、　ｋｉｌｌｉｏｎ、および前記の米国特許第４１ ７０７２０号公報、１１；１ｌｌｉｏｎに示されている。

この特許公報８４１７０７２０号に示された補聴器は著しく有利であるが、しか し開示された回路は少な（とも約１．４■の給電電圧を必要とし、これにより、 現在は適切なコストでは利用できない水銀電池のような電池を必要とする。この 回路は個別のコンポーネントも使用するため、製造のためには所望以上の高いコ ストを必要としてしまう。

先行技術において提案されている他の補聴器は別の利点を有するが、現在まで知 られている限りは、前記のＫ１１ｌｉｏｎ特許に開示された有利な動作上の特徴 を有するかつ適正なコストで製造される、低い給電電圧で動する補聴器は、使用 または提案されていない。

発明の要約 本発明の目的は、前述のＫ１１ｌｉｏｎ特許の有利な構成と、低いコストでの容 易な製造の下に、改善された高い信頼性、低い電池電圧出力をと併せ持つ補聴器 を開発することである。

本発明の重要な視点は、先行技術による問題点の認識に関連する。Ｋ１１ｌｉｏ ｎ特許の回路による問題点の１つは、著しく多数の個別のコンポーネントが、開 示された補聴器を実施するために必要とされることである。

本発明によれば、複数個のトランジスタおよび他のコンポーネントを唯一つの集 積回路チップ上に含む回路が、先行の設計の場合は個別コンポーネントにより実 施される機能を、わずかな個数の外部コンポーネントの下で構成される。

本発明の別の重要な構成により、この回路は低い電圧で、即ち１．１■あるいは それ以下で動作可能である。この回路は、向上された動作を与える多数の付加的 な特徴を有する。この種の特徴のいくつかは補聴器における使用だけに制限され るものではない。さらに本発明はここに補聴器において開示された特徴の使用だ けに制限されるものではないこと、およびこれらの特徴は他の機器においても使 用できることは、理解されるであろう。

本発明の構成によれば複数個のトランジスタ、ダイオード、抵抗およびコンデン サがその上に設けられている唯一つの集積回路チップが、可変利得増幅器および 利得制御回路を構成するために設けられている。この利得制御回路はレベルに依 存する周波数応答特性を与え、さらに低い周波数における利得よりも高い周波数 における利得を増加させるために、低い信号レベルで動作する。この利得制御回 路は、有利には、ＡＣ出力信号を形成するために動作する対数整流装置を含む。

この場合このＡＣ出力信号は信号レベル−これは可変利得増幅器の出力便の信号 レベルとすることができる−の対数関数として変化するピーク値を有する。この ようにして形成されたＡＣ出力信号は、ＤＣ信号を形成するために圧縮比制御回 路の中のピーク検出器回路へ加えられる。このＤＣ信号はＤＣ増幅器により増幅 器により増幅されて可変利得増幅器の制御入力側へ加えられる。

圧縮比制御回路の重要な特徴は、圧縮比制御抵抗へのＤＣ増幅器の入力をアース へ、次のような回路により接続することに関連する。即ちこの回路は、圧縮量が 制御抵抗の抵抗値に比例して増加されるように、構成されている。

付加的な重要な特徴は、適切な動作の達成を低い供給電圧でかつ低い電流消費で 実施することに関連する。

この特徴は例えば、対数増幅器のＡＣ出力と、圧縮比制御回路のピーク検出器回 路のＡＣ出力との間のレベルシフトを与える、圧縮比制御回路の中の装置に関連 する。

対数整流器回路において、対数的応答特性は、増幅器の帰還路において接続され ているダイオードを介して得られる。１つの重要な特徴は、逆方向に極性づけら れた帰還ダイオードをオフセットダイオードの反対側の端部へ接続することに関 連する。このオフセットダイオードは増幅器の出力トランジスタと直列に接続さ れている。オフセットダイオードは、入力トランジスタのベースへ加えられる入 力信号がアース電位を上回るようにおよび下回るように即ちアースを基準とする ように、さらに所望の信号レベルが最小化されるように、オフセットする。

さらに独特の構成はカレントミラーの使用に関することであり、他の特徴は、バ ランスのとれた動作、温度補償および高度に安定したかつ信頼できる動作を形成 することである０例えば対数整流器において、トランジスタはカレントミラーと して動作し、さらに付加的なダイオードと共働して互いにかつオフセットダイオ ードによりなされるオフセントを補償するようになされる。

別の独特の特徴は、手動操作されるエレメントを第１位置から離して第２位置へ 移行させる関数として、利得を増加するように制御することに関連する。この第 ２位置において、圧縮制御回路の動作が利得を、信号レベルの関数として制御す ることを開始する。

この特徴は補聴器の実際の使用において所望される、何故ならば使用者に１周囲 条件に対して最適である応動特性を容易に得させるからである。

本発明の別の目的、特徴および利点は以下の説明および所属の図面に示されてい る。

図面の説明 図１は、本発明の原理に従って構成された補聴器の概略的なブロック回路図であ る。

図２は、図１の補聴器における可変利得増幅器部分及び可変減衰器部分の概略的 なブロック回路図である。

図３は、図１の補聴器における圧縮比制御回路の概略的なブロック回路図である 。

図４は、図１の補聴器における対数的整流回路の概略的なブロック回路図である 。

図５は、図１の補聴器における可変閾値整流回路の概略的なブロック回路図であ る。

図６は、利得及び圧縮の手動制御に対する変化実施例を概略的に示したブロック 回路図である。

実施例の説明 第１図に参照番号１０が、本発明により構成される補聴器の全体を示す。補聴器 １ｏはマイクロホン１１、受話器１２、電池１３およびマイクロホン１１からの 信号を増幅してこの増幅された信号を受話器へ加える回路を含む。図示の装置に おいてこの回路は、全体が参照数字１４で示されている集積回路チップ上のコン ポーネントおよびチップ１４の外部の回路コンポーネントを含む。後者のコンポ ーネントは、調整可能であるかまたは大きさが選択可能であるか、および／また は大きすぎるか、さもなければこれをチップ１４の上に含むことができないか、 またはそうすることが所望されないような場合である。外部コンポーネントは、 電池１６の正の端子と外部“ＶＢＡＴ”端子またはパッド１８との間に接続され ているオン・オフスイッチ１７を含む、パッド１８はチップ端子１９を介して電 力源２０へ接続されている。この電源は種々の調整された電圧をチップ１５の内 部の回路へ供給する。この電源は抵抗２２を介してチップ端子２３へ接続されて いる。端子２３はバッド２４を介してマイクロホン１１へ、これに動作電圧を供 給する目的で接続されている。付加的な外部フィルターコンデンサ２５をバッド ２４とアースの間へ接続することができる。

受話器１２は外Ｍ　”ＶＢＡＴ”端子へまたはバッド１８へおよびＲＣＶＲ”パ ッド２６へ接続されている。ＲＣＶＲ”パッドは、コンデンサ２７とチップ端子 ２８を介して、出力増幅器３０の出力側へ接続されている。出力増幅器３０はチ ップ端子３１と外部コンデンサ２３を介して、その動作の制御の目的でアースへ 接続されている。この出力増幅器はチップ端子３３を介して外部“ＡＭＰＩＮ” バッド３４へ接続されている。バッド３４は外部利得選択抵抗３５を介して“Ｖ ＧＯＵＴ“バッド３６へ接続されている。パッド３６はコンデンサ３７およびチ ップ端子３８を介して、チップ１４の内部の可変利得増幅器段４０の出力側へ接 続されている。この可変利得増幅器段の入力側は可変減衰器回路４１の出力側へ 接続されている。この回路４１は、チップ端子４２へ接続されている信号入力側 を有する。チップ端子４２は外部コンデンサ４３とパッド４４を介してマイクロ ホン１１へ接続されている。

フィードバック回路構成が、制御信号を可変利得増幅器段４０へ供給するために 設けられている。その目的はその利得を、端子３８に現われるその出力信号の振 幅の関数として、制御するためである。増幅器段４０の利得制御入力側は線４５ を介して圧縮比制御回路４６の出力側へ接続されている。この制御回路の入力側 は！４７を介して対数整流器回路４８の出力側へ接続されている。回路４８の信 号入力側はチップ端子５０へ接続されている。端子５０はコンデンサ５１とチッ プ端子３８を介して、可変利得増幅器段４０のＡＣ出力側へ接続されている。対 数整流器回路４８は、ピーク値を有するＡＣ信号を増幅する増幅器を含む、この ピーク値は可変利得増幅器段４０の出力の振幅の対数関数である。このピーク値 は圧縮比制御回路４６の検出器回路へ加えられる。その目的は、線４５を介して 回路段４０へその利得を制御するために加えられるＤＣ信号を増幅することであ る。フィードバック回路は著しく低い歪みで広い範囲にわたり動作可能である。

その際そのフィードバック回路は、電流消費を最小化し、かつ寸法を低減しさら に集積回路チップ上への収容を容易にする特徴を有する。

この回路の重要な特徴は可変減衰回路４１および可変利得増幅器段４０の出力に 応じての減衰器回路４１の制御に関連する。この制御の目的は、聴取される音に おいて著しく低い歪みを形成している間中は、回路段４０の圧力と受信器１２に より形成される音の強さを制限することである。減衰器回路４１はスケールドト ランジスタと電流により制御される整流器回路を含む、この整流器回路は著しく 広い範囲にわたる低い歪みを達成する。これについては、本願と同時に提出され た前述の出願、Ｍｅａｄ　Ｃ，Ｋ１１ｌｉｏｎ、およびＤｏｎａｌｄ　Ｗ。

Ｗｉｌｓｏｎ　（Ａｔｔｏｒｎｅｙｓ　Ｄｏｃｋｅｔ　Ｎｏ、３７０４１）、Ｖ ＡＲＩＡＢＬＥ　ＡＴＴＥＮＵＡＴＯＲＣＩＲＣＵＩＴを参照のこと、その動作 の制御の目的で、減衰器回路４１は線５３を介して、可変閾値整流器回路５４の 出力側へ接続されている。この回路５４の入力側は線５５を介して、可変利得増 幅器段４０の出力側へ接続されている１回路５４は、所定のレベルを上回る増幅 器４０の出力における増加に迅速に応動して制御信号を減衰器回路４１へ、増幅 器段４０への信号入力における相応の迅速な低減を行う目的で加える。

可変閾値整流器回路５４も、線５７，５８．５９を介して圧縮比制御回路４６へ 、バイアス用のまたは制部用の電圧を供給する回路を含む、バイアス用および制 御用の信号は、電源回路２ｏへ制御されている線６１．６２を介して、可変閾値 整流回路５４により受信される。電源回路２０は、線６２，６３．６４を介して 、対数整流器回路４８へも、および線６５を介して可変利得増幅器段４０へも、 バイアス用のおよび制御電圧を供給する。

低電池検出器回路６６が設けられており、これは線６７とチップ端子１９を介し て、電池端子１８へ接続されている。これに関しては、前述の出ＩｉＩＭｅａｄ 　Ｃ。

Ｋｉ！１ｉｏｎ、５ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、０７／４１４．９０３，２９，１９８９ 提出″ＬｏｗＢＡＴＴＥＲＹ　ＤＥＴＥＣＴＯＲＡＮＤ　ＩＮＤＩＣＡＴＯＲ″ および前述の出願Ｍｅａｄ　Ｃ，Ｋ１１ｌｉｏｎ、５ｅｒｉａｌ　Ｎｏ、０７／ ４１６，７０３，０ｃｔｏｂｅｒ　３．＋９８９　”ＨＥＡＲＭＪＧ　ＡＩＤ　 ＷＩＴＨＡＵＤＩＢＬＥ　、ＡＬへＲＭ”を参照のこと。

電１回路２０は調整された電圧を検出器回路６６八線６８を介して供給し、さら に電池電圧の関数として変化する電圧も線６９を介して供給する。電池電圧が所 定の閾値レベルを下回ると、検出器回路６６は出力信号を発生する。この出力信 号は線７０を介して可変利得増幅器段４０の入力側へ加えられる。最初はこの信 号は著しく低い振幅および周波数を有し、そのためほとんど聴取できないことが ある。

電池電圧がこの閾値を下回り続けるにつれて、低電池検出器回路６６から加えら れる信号は振幅および周波数が増加し、ますます聞こえるようになり強さを増加 する。電池電圧は低下し、使用者に電池を交換する必要があることを緊急に前も って知らせる。

その動作を制御する目的で、この可変利得増幅器段４０は２つのチップ端子７１ ．７２へ接続されている。

端子７１．７２は外部コンポーネントへ接続可能である。端子７１は、コンデン サ７４を介してバッド７３へ接続されており、さらにもう１つのバッド７５へ直 接接続されている。図示されている様に端子７３は、可調整の利得制御抵抗７６ を介して選択器スイッチ７８へ接続されている。その目的は、ダイナミック制御 される圧縮を得るためにチップ端子７２ヘパツド７９を介して接続されるか、ま たは直線的な応動特性を得る目的で抵抗８０を介してアースへ制御されるためで ある。コンデンサ８２が付加的に、端子７３と７５の間へ接続可能である。

圧縮比制御回路４６の動作を制御する目的で、回路４６がバッド８４へ制御され る。バッド８４は、可調整の外部抵抗８５を介して、または固定抵抗８６を介し てアースへ接続可能である。さらに回路４６は、外部コンデンサ８８を介してア ースへ接続されているバッド８７へも、接続されている。

可変閾値整流器回路５４は、外部コンデンサ９０を介してアースへ接続されてい るチップ端子８９へ接続されている。さらに回路５４はチップ端子９１を介して バッド９２へ接続されている。このバッド９２は付加的な可変抵抗９３を介して アースへ接続可能である。

可変利得増幅器部４０は出力段を有しており、この出力段はトランジスタ９６に より形成される。トランジスタ９６は接地されたエミッタとチップ出力端子３８ と接続されたコレクタを有する。コレクタは、トランジスタ９７を含む電流源に も接続されている。抵抗９９と１００のペアは出力端子３８とアースの間に接続 され、コンデンサ１０１は上部の抵抗９９に並列に接続されいる。抵抗９９と１ ００との接続点はチップ端子７１と接続されている。この出力端子は、図１に示 すように、外部コンデンサ７４を介して接続することもできる。感度制御抵抗７ ６は端子７２に接続されるか、または抵抗７９を介してアースに接続される。

これは選択スイッチ７８の位置に依存して行われる。

端子７２はトランジスタ１０２のコレクタと接続されている。トランジスタ１０ ２のエミッタは接地されており、ベースは線路４５を介して圧縮比回路４６の出 力側に接続されている。

従って、選択スイッチ７８が図１に示すような位置にあるとき、トランジスタ１ ０２とコンデンサ７４と可変抵抗７８は直列に、下部の抵抗１００に対してシャ ントするよう接続される。従って、抵抗１００に発生される出力電圧の比は圧縮 比制御回路から制御することができ、周波数の関数である０周波数はコンデンサ ７４の値、および抵抗７６とトランジスタ１０２のコレクタ抵抗との結合値によ り影響を受ける。トランジスタ１０２は電流制御される可変抵抗として作用する 。抵抗１００を通るこの電圧は可変利得増幅器へのフィードバック電圧として使 用される。抵抗９９と１００の間の接続点は差動増幅器回路のトランジスタ１０ ３のベースに接続される。差動増幅器回路は第２のトランジスタ１０４を含み、 このトランジスタのベースは可変利得増幅器回路４０の入力側と接続されている 。

トランジスタ１０３のコレクタはショットキーダイオード１０５とトランジスタ １０６、抵抗１０７を介してアースと接続されている。トランジスタ１０４のコ レクタはトランジスタ１０８と抵抗１０９を介してアースされ、またショットキ ーダイオード１１０を介して出力トランジスタ９６のベースと接続されている。

コンデンサ１１１はトランジスタ９６のベースとコレクタの間に接続されている 。

トランジスタ１１３を含む電流源はショットキーダイオード１１０のアノードと 接続されており、トランジスタ１１４により形成される別の電流１はショットキ ーダイオード１０５のアノードと接続されている。

トランジスタ１１５と１１６を含む付加的電流源は回路１１８と接続されており 、回路１１８はショットキーダイオード１１９を介してトランジスタ１０４のエ ミッタと、また抵抗１２０を介してトランジスタ１０３のエミッタと接続されて いる。

回路動作において、ショットキーダイオード１１９は、トランジスタ１０４のペ ースに供給される入力信号がアース電位（倒えば基準としてのアース）の上下で 変動するようなオフセットを生じさせる。トランジスタ１０６と１０８はカレン トミラーとして動作し、ショットキーダイオード１０５と１１０は相互に、およ びショットキーダイオード１１９により形成されるオフセットに対して補償する ようなオフセットを形成する。抵抗１２０はショットキーダイオード１１９のＡ Ｃインピーダンスと近似的に同じ抵抗を有する。それにより平衡動作が得られる 。

トランジスタ１１５のベースは、カレントミラーとして動作するトランジスタ１ １５ａのペースおよびコレクタと接続されている。トランジスタ１１５ａのペー スは電流源として動作するトランジスタｔｔｓｂと接続されている。トランジス タ１１５ｂは、バイアス線路６５を介して電力供給部２０と接続されたベースを 有する。

可　減衰回路４１　（図２） 参考文献は前に述べた、ｖｅａｄ　（：、Ｋｉｌ；ｉｏｎとＤｏｎａｌｄ胃、　 Ｗｉｉｓｏｎの出願、−ＶＡＲＩＡＢＬＥ　ＡＴＴＥＮＵ、ＡＴＯＲＣＩＲＣＵ ＩＴ＋である。そこには可変減衰回路４１およびその構造と動作がその変形例と 共に詳細に記載されている。前に述べたようにこの出願の開示は参考ヌ献により 行われる。

有利な実施例では、電流制御される抵抗手段が設けられる。この抵抗手段はトラ ンジスタ１２３を含み、トランジスタ１２３は接地されたエミッタと線路１２４ に接続されたコレクタを有する。線路１２４は増幅器回路４０の入力側４１に接 続された出力線路を形成する。トランジスタ１２３のベースは制御信号源５４の 出力線路５３に接続されている。制御信号源は、有利な実施例では、制御電流の 高出力インピーダンス原を含む、従いトランジスタ１２３の導通は回路５４がら の制御電流により制御される。

第２のトランジスタ１２５は接地されたエミッタと、抵抗１２６を介して線路１ ２４に接続されたコレクタを有する。トランジスタ１２５のペースは抵抗１２７ を介して線路５３に接続されている。従い、トランジスタ１２５の導通は制胛電 流漂５４の出力側がら制御される。しかし応答特性は異なる。従い、トランジス タ１２５はトランジスタ１２３の特性とは異なる特性を有する。

有利な実施例では、トランジスタ１２５の有効エリアはトランジスタ１２３の１ ０倍である。線路１２４は抵抗１３０を介して端子４２と接続されており、端子 ４２は入力信号源２０と接続されている。

既に述べたように回路動作において、電圧分圧作用が得られる。線路１２４の出 力信号は人力信号電圧の所定の端数である。これはトランジスタ１２３．１２５ および抵抗１２６により得られるインピーダンスと全インピーダンスとの比に依 存する。全インピーダンスは抵抗１３０のインピーダンスおよび信号′ａ２ｏの 有効内部インピーダンスを含む。

線路５３を介して制御信号源から供給される制御電流が上昇するから、線路１２ ４とアースとの間の有効インピーダンスは低下し、従って入力信号の減衰度は上 昇する。図示の２つのトランジスタ１２３と１２５および抵抗１２６と１２７に より、さらにトランジスタ１２３と１２５の相応の特性により、ワイドダイナミ ックレンジにわたり応答特性の直線性が改善されるようなスケーリング作用が得 られる。

しかし応答特性は、トランジスタ１２３と１２５および関連する抵抗１２６と１ ２７だけでは完全に線形にならない。実質的な改善が、図示のように、少なくと も１つまたは有利には２つのトランジスタ１３３と］３４により得られる。これ らトランジスタのベースおよびコレクタは相互に接続されておりダイオードとし て動作する。さらに抵抗１３５と１３６を介して制御電流線路５３と接続されて いる。トランジスタ１３４は有利にはトランジスタ１３３よりも大きなエリア、 実施例では係数３倍のエリアを有することができる。

電流制御される抵抗手段の動作は前の出願に詳細に記載されている。この出願は 単トランジスタ回路から、ここに述べた電流制御される抵抗手段までの回路構成 の進化を示す。さらにこの出願には、各回路ごとの出力電圧対入力電圧図により それぞれの回路の線形応答特性の改善される様子が示されている。

圧縮比制御回路４６（図３） 圧縮比制御回路４６はＤＣ増幅器を含む。ＤＣ増幅器は検出器回路の出力側と接 続された入力端を有する。

検出器回路は、対数整流回路４８からのＡＣ出力信号のネガティブビーク値を検 出するように動作する。重要なことは、ＤＣ増幅器の入力側も外部圧縮比制御抵 抗８５を介してアースに、圧縮の量が抵抗８５の抵抗値と比例して上昇するよう な回路構成により接続されることである。低電流消費、低供給電圧での相応の動 作を得ることに関連して、対数整流４８のＡＣ出力と検出器回路との間のレベル シフトを生じさせるような構成を付加的に設ける。

圧縮比制御回路４６では、出力線路４５が２つのトランジスタ１４１と１４２の コレクタ部分に接続されている。これらのトランジスタはチップ端子１９と接続 されたエミッタを有する。チップ端子１９にはバッテリー電圧が供給される。ト ランジスタ１４１と１４２は５倍の電流倍数器として動作する。トランジスタ１ ４２の１つのコレクタ部分は、図示のようにそれのベースと接続されており、さ らに抵抗１４３および制御トランジスタ１４４と直列にアースに接続されている 。

制御トランジスタ１４４のベースはトランジスタ１４６のコレクタと接続されて おり、トランジスタ１４６のベースはトランジスタ１４７を介して接地されてい る。直列の３つの抵抗１４９．１５０．１５１を含む抵抗回路には３つの並列の シャント１５２．１５３．１５４が設けられている。シャントは回路内の抵抗の 数の１つを得るために選択的に差動することができる。

トランジスタ１４７のベースはトランジスタ１５６のコレクタと接続されており 、トランジスタ１５６のエミッタはトランジスタ１４６のエミッタおよび電流源 と接続されている。電流源はトランジスタ１５７を含み、線路５７を介して可変 閾値整流回路５４内の回路構成から制御される。別の電流源がトランジスタ１５ ８により形成され、トランジスタ１５８は線路５８を介して可変閾値整流回路５ ４に接続されている。

トランジスタ１５６のベースは、電流源として動作するトランジスタ１６０に接 続されている。トランジスタ１６０のベースは線路５９を介して可変閾値整流回 路５４に接続されている。トランジスタ１５６のベースはまた２つのトランジス タ１６１と１６２に接続されている。このトランジスタ１６１、］、　６２は、 そのベースとコレクタが相互に接続されたダイオードとして動作する。トランジ スタ１６１のエミッタは線路６３に接続されている。線路６３には電力供給回路 ２０から、例えば０．１７Ｖの基準電圧が供給される。

トランジスタ１６２のエミッタはチップ端子８４と接続され、可変抵抗８５また は固定抵抗８６を介して接地される。

トランジスタ１６２のエミッタはまた抵抗１６３を介して回路点１６４に接続さ れている０回路点１６４は抵抗１６５を介して接地され、またトランジスタ１６ ７のコレクタおよびトランジスタ１６８のエミッタと接続されている。トランジ スタ１６７と１６８はレベルシフトを、非常に高い入力インピーダンスを有する ＤＣ増幅器に供給するよう動作する。トランジスタ１６７のベースおよびトラン ジスタ１６８のコレクタは相互に接続されており、またトランジスタ１７０によ り形成される電流源にも接続されている。トランジスタ１７０のベースは線路５ ８を介して可変閾値整流回路５４に接続されている。トランジスタ１６８のベー スは、コンデンサ８８を介して接地されたチップ端子８７に接続されており、さ らにトランジスタ１７２およびトランジスタ対１７３．１７４のコレクタおよび ベースと接続されている。トランジスタ１７２は電流源として動作し、そのベー スは線路５９を介して可変閾値整流回路５４と接続されている。トランジスタ１ ７３と１７４のエミッタは相互に接続されており、また線路４７を介して対数整 流回路４７の出力側と接続されている。

対数整流器４８により供給された信号の、対数整流器４８の出力線路におけるネ ガティブビークはトランジスタ１７３と１７４を介したコンデンサ８８の放電に 作用する。トランジスタ１７３と１７４は整流器として、前記の特許明細書、： ４１７０７２０の３図のトランジスタＱ８と同じように動作する。並列トランジ スタ１７３と１７４は有利にはそれぞれ８Ｘの大きさで、トランジスタ１６８に 対して７２ｍＶのＤＣレベルシフトを供給する。トランジスタ１６８は有利には １ｘデイバイスである。このようにして前記特許−７２０に記載された、改善さ れた動作が得られる。というのは、圧縮動作（前記特許の図４の曲線″ＤＥＳＩ ＲＥＤＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣ”のポイントＣ）の上側閾値がチップ端子 ８４の近似的ｏＶのＤＣレベルに相応するようになり、その結果圧縮比の変化は 減衰抵抗８５に対する値の選択によって行われ、圧縮の上側閾値を大カー出力特 性に沿って所望の位置に作用させなくても良いからである０選択的にジャンパ１ ７４ａおよびジャンパ１５２．１５３．１５４の任意を取り除くことにより、圧 縮の２つの上側閾値および圧縮比が抵抗８５と共に変化するよう回路動作するよ うになる。また、いくつかの適用で所望されるように、例えば単一補聴器に対し て所望されるように、軽度の難聴者と重度の難聴者の両方に適用可能なような回 路動作が得られる。

対数整流回路４８（第４図） 対数整流回路４８はショットキー・ダイオード１８０を有しており、ショットキ ー・ダイオード１８０はショットキー・ダイオード１８１，１８２および１８３ 、さらに増幅回路装置（トランジスタ１８５，１８６および１８７を有する）と 共働して、広ダイナミック領域に亙って、而も、最高信号レベルでの出力側の比 較的低い電圧変動を以て、対数応答特性を形成し、従って、所要増幅利得を低減 する。また、この回路は入力バイアスキャンセル装置をも有している。

増幅回路において、トランジスタ１８５，１８６は差動増幅器として作動し、ト ランジスタ１８７は出力段として作動する。トランジスタ１８７のエミッタは接 地され、ベースはトランジスタ１８６のコレクタに接続され、かつコンデンサ１ ８８を介してトランジスタ１８７のコレクタに接続され、このコレクタは出力線 ４７に接続され、かつショットキー・ダイオード１８０およびトランジスタ１９ ０を介してＶＢＡＴ端子１９に接続されている。トランジスタ１９０は電流１と して作動し、そのベースは抵抗１９１および線６４を介してバイアス電位（電源 回路２０によって供給される）濠に接続されている。

差動増幅器トランジスタ１８５，１８６の各二ミッタは、共通トランジスタ１９ ２を介して接地されており、この共通トランジスタ１９２のベースはトランジス タ１９３を介してＶＢＡＴチンブ端子１９に接続され、かつトランジスタ１９４ を介して接地されており、トランジスタ１９４のベース電極とコレクタ電極は相 互に接続されてダイオードとして作動する。差動増幅器トランジスタ１８５，１ ８６の各コレクタは、トランジスタ１９５，１９６を介してＶＢＡＴチップ端子 １９に接続されており、トランジスタ１９５のベース電極とコレクタ電極は一緒 に接続されてトランジスタ１９６のベースに接続されている。従って、トランジ スタ１９５はダイオードとして作動する。トランジスタ１９６及びまたトランジ スタ１８６を流れる電流は、トランジスタ１９５，１８５を流れる電流の関数と して制御される。

図示のように、ショットキー・ダイオード１８１゜１８２．１８３は、抵抗１９ ８と直列にショットキー・ダイオード１８０のアノードとカソードとの間に接続 されている。差動増幅器トランジスタ１８５のベースは、ショットキー・ダイオ ード１８１と１８２との接続点に接続されており、また、トランジスタ２００を 介してＶ　Ｂ　Ａ　Ｔ端子１９に接続されており、抵抗２０２を介してチップ端 子５０に接続されており、このチップ端子５０は可変利得増幅器回路４０の出力 側からの入力信号の受取り用である。もう１つの差動トランジスタ１８６のベー スは、一対のショットキー・ダイオード２０３．２０４を介して接地され、また 、トランジスタ２０５および抵抗２０６を介してＶＢＡＴ端子１９に接続されて おり、トランジスタ２０５のベースはバイアス線６４に接続されていて、トラン ジスタ２０５を流れる電流はほぼ一定に形成される。

ショットキー・ダイオード１８０は、電圧オフセットを形成する（例えば、０． ４のオーダ）、ショットキー・ダイオード１８０は、ショットキー・ダイオード １８１，１８２，１８３と共働してフィードバック信号を形成し、その際所望の ように低い電圧変動を以て対数応答特性が得られるように、当該フィードバック 信号は形成される。ダイオード１８０での電圧降下の作用によっては、ダイオー ド１８１での電圧降下、およびダイオード１８２，１８３のうちの１つでの電圧 降下がオフセットせしめられる。ダイオード２０３゜２０４は、ダイオード１８ ２，１８３の効果を相殺して、トランジスタ１８５，１８６によって形成される 演算増幅器の作動を平衡補償する。

トランジスタ２００は入力バイアスキャンセル特性を有するように作動する。ト ランジスタ２００のベースはトランジスタ２０９のベースとコレクタとの両方に 接続され、かつトランジスタ２１０のコレクタにも接続され、トランジスタ２０ ９のエミッタはＶＢＡＴ端子１９に接続されており、トランジスタ２１０のエミ ッタは接地されている。その際、トランジスタ２００を漬れる電流は、トランジ スタ２１０を流れる電流によって制御される。トランジスタ２１０のベースはト ランジスタ２１１のコレクタに接続され、かつトランジスタ２１２のコレクタに も接続されており、トランジスタ２１１のエミッタは接地されており、トランジ スタ２１２のエミッタはＶＢＡＴ端子１９に接続されている。

トランジスタ２１１のベースはコンデンサ２１３を介してそのトランジスタ２１ １のコレクタに接続され、かつトランジスタ２１４のコレクタにも接続されてお り、トランジスタ２１４のエミッタはＶＢＡＴ端子１９に接続されており、トラ ンジスタ２１４のベースはトランジスタ２０９，２１０のコレクタに接続され、 同様にトランジスタ２０９，２００のベースにも接続されている。

作動中、トランジスタ２１２を流れる電流は、トランジスタ１９５，１９６を流 れる電流によって制御されて、トランジスタ２１０を流れる電流を制御し、逆に 、トランジスタ２１０を流れる電流はトランジスタ２００への電流を制御し、そ して、トランジスタ２１４はトランジスタ２１２を流れる電流に相応するトラン ジスタ２１１を流れる電流を維持するように作動する。その総合的結果により、 トランジスタ２１１を流れる電流はトランジスタ１８５を流れる電流に相応し、 そして、トランジスタ２００を流れる電流はトランジスタ１８５のベースへの電 流にほぼ一致する。

可変閾値整流器回路５４（第５図） 前述のように、可変閾値整流器回路５４は、可変利得増幅器部４０の出力での選 択可能な所定レベル以上の増大に迅速に応答して減衰器回路４１に制御信号を供 給し、それにより、可変利得増幅器部４０への信号入力を相応に迅速に低減させ る。

回路装置に関してこの可変閾値整流器回路５４の重要な特徴は、所要信号レベル が極めて低い大きさのレベルであることであり、従って、作動は低い供給電圧か つ極めて低い電流で達成されることである。この回路装置は、卓越した温度補償 特性を有し、デシベル表示の閾値レベルと接地された制御抵抗２２０の抵抗値と の間の直線関係を以て容易に制御可能である。

線５５を介して増幅器部４０の出力側から供給される入力信号は、直列抵抗２２ １およびコンデンサ２２４および抵抗２２５を介してトランジスタ２２７のエミ ッタおよびトランジスタ２２８のベースに供給される。トランジスタ２２７，２ ２８は倍電圧整流回路における２つのダイオードの作動と同様の動作を行う。

抵抗２２１、コンデンサ２２４、抵抗２２５を介して供給される入力信号の正の 半周期の間、トランジスタ２２７のエミッターペース接合部を介した導通接続路 が形成される。負の半周期の間、トランジスタ２２８のエミッターベース接合部 を介した導通接続路が形成される。

しかし、通常の２ダイオ一ド倍電圧整流器の作動と異なって、トランジスタ２２ ７，２２８を介して流れる電流は、極めて低い電流（極めて低い入力信号レベル ）を必要とするように制御される０図示のように、トランジスタ２２７のコレク タは接地されており、トランジスタ２２８のコレクタはトランジスタ２３１のベ ースに接続され、かつトランジスタ２３２を介して接地されている。トランジス タ２３１は、所定の閾値以上の入力信号レベルで出力信号を送出するように作動 する。トランジスタ２３２は論理関数を実行するように作動し、バイアス電流を トランジスタ２３１のベースに供給し、その際出力信号の形成される前に打勝つ べきバイアス電流をトランジスタ２３１のベースに加える。

閾値レベルを制御し、また所要電流レベルを最小にして、温度補償を達成するた めに、トランジスタ２２７のベースは、ＰＮＰ　トランジスタ２３３のコレクタ に接続され、トランジスタ２７８のエミッタは、ＮＰＮトランジスタ２３４のコ レクタに接続されており、トランジスタ２３３のエミッタとトランジスタ２３４ のエミッタは一緒に接続されている。トランジスタ２３３のコレクタは抵抗２３ ５を介してそのトランジスタ２３３のベースに接続され、かつ接地されており、 トランジスタ２３４のコレクタは抵抗２３６を介してそのトランジスタ２３４の ベースに接続され、かつトランジスタ２３７を介してＶＢＡＴ端子１９に接続さ れている。

トランジスタ２３３，２３４は、トランジスタ２２７．２２８の領域に比べて比 較的大きな領域を有しており、トランジスタ２３３，２３４は、トランジスタ２ ２７．２２８が極めて低い電流レベルでの入力信号の正および負のピークに応答 するように作動する。つまり、トランジスタ２３３，２３４は、温度補償を行う ように作動し、そのことは、この回路で達成される極めて高い感度の点で極めて 重要である。

更に、トランジスタ２３３，２３４を流れる電流はトランジスタ２３７の制御を 介して制御されるようにしてもよく、つまり、閾値レベルをトランジスタ２３１ が作動状態になるように制御するのである。トランジスタ２３７のベースはトラ ンジスタ２３８のコレクタおよびペース電極に接続されており、また、トランジ スタ２３９のコレクタにも接続されている。トランジスタ２３８のエミッタは抵 抗２４０を介してＶＢＡＴ端子１９に接続されている。トランジスタ２３９のベ ースは線２４２に接続されており、線２４２には後述のようにバイアス電圧が供 給されており、トランジスタ２３９のエミッタは抵抗２２０を介して接続されて いて、それにより制限作用が得られるように閾値が制御される。このような装置 構成は、閾値レベルが接地された簡単な抵抗を介して副翼可能である点で有利で あり、また、デシベルでの減衰が抵抗の値の車線関係である点で有利である。

出力信号の形成のために、トランジスタ２３１のコレクタは接地されており、ト ランジスタ２３１のエミッタは回路個所２４３に接続されており、この回路個所 ２４３は、電流凛として作動するトランジスタ２４４を介して接続され、かつト ランジスタ２４５、およびコンデンサ２４６を介して接地されている０通常の作 動では、信号レベルが所定閾値以下である場合、トランジスタ２３１は導通状態 であって、コンデンサ２４６の充電を阻止する。信号レベルがその閾値レベルを 越えた場合、コンデンサ２４６は、トランジスタ２４４によって供給される電流 夏を介して充電される。

直流オフセットを有する相補ダーリントン回路は、コンデンサ２４６の両端の電 圧の関数としての線５３での出力信号を形成するために設けられている。この回 路はトランジスタ２５０を有しており、トランジスタ２５０のエミッタは電資源 トランジスタ２５１を介してＶＢＡＴ端子１９に接続されている。また、トラン ジスタ２５０のエミッタは抵抗２５３，２５４を介してトランジスタ２５５のコ レクタおよびベース電極に接続され、かつトランジスタ２５６のコレクタ電極に 接続されており、トランジスタ２５６のベースはコンデンサ２５７を介してその トランジスタ２５６のコレクタに接続され、またトランジスタ２５０のコレクタ にも接続されている。抵抗２５３と２５４との接続部はトランジスタ２５８のベ ースに接続されており、トランジスタ２５８のエミッタは抵抗２５９を介して接 地されている。トランジスタ２５８のコレクタはトランジスタ２６０のコレクタ およびベース電極に接続されており、トランジスタ２６０のエミッタはＶＢＡＴ 端子１９に接続されている。

最後にトランジスタ２５８のコレクタは、出力トランジスタ２６１のベースに接 続されている。この出力トランジスタ２６１のエミッタは、“ＶＢＡＴ”端子１ ９に接続されており、該出力トランジスタ２６１のコレクタは出力ライン５３に 接続されている。

ライン２４２へのバイアス電圧の供給のために、上記ライン２４２は、トランジ スタ２６５のコレクタに接続されている。このトランジスタ２６５のエミッタは 、抵抗２６６を介して“ＶＢＡＴ″端子に接続されている。トランジスタ２６５ のベースは、ペース電圧を受け取るためにライン６１を介して電力供給回路２０ に接続される。又ライン２４２は、図示のように接続されているトランジスタ２ ６７．２６８，２６９及び抵抗２７０．２７１．２７２からなるバイアス構成回 路に接続されている。トランジスタ２６７のコレクタはトランジスタ２３２のベ ースに接続され、さらにトランジスタ２７３，２７４のベースに接続されている 。トランジスタ２７３と並列にコンデンサ２４６が接続されている。

トランジスタ２７４は、トランジスタ２７５のベース電極及びコレクタ電極に接 続されており、さらにライン５９に接続されている。このライン５９は、圧縮比 制御回路４６のトランジスタ１６０及び１７２にバイアス電圧を供給するための ものである。トランジスタ２６８は、トランジスタ２７６を介して“ＶＢＡＴ″ 端子１９に接続されており、さらにライン５８に接続されている。このライン５ ８は、圧縮比制御回路４６のトランジスタ１６０にバイアス電圧を供給するため のものである。

トランジスタ２６９は、トランジスタ２７８に接続されている。このトランジス タ２７８は、抵抗２７９゜２８０と共にトランジスタ２４４の制御と、制御トラ ンジスタ２３１が非導通状態の際にコンデンサ２４６へ供給される充電電流の制 御を行うために用いられる。

図６は、回路の変化実施例を示している。この実施例では、可変抵抗７６は一方 の端部が端子７９に接続されている。さらに該可変抵抗７６の他方の端部は、利 得を制限する抵抗８０ａを介して端子７３に接続されている。ブロック回路図と して示されている図に基づきこの実施例を具体的に説明する。前記可変抵抗器７ ６の抵抗は、該抵抗の、左から右へ可動の接点の動きの非直線的関数である。こ れはｒｅｖｅｒｓｅｌｏｇ（逆対数関数）”として一般に周知である。スイッチ ７８により、可動接点の動きにおいて緩慢に変化する抵抗の極値において開回路 が形成される。しがしながらスイッチ７８により別の状態も形成される。

この状態ではチップ端子７９が利得を制限する抵抗８０ｂを介してアースに短絡 する閉回路が形成される。

操作の中で補聴器ｌＯは、はとんど抵抗７６の全ての動きを通して在来型の直線 性補聴器として機能する。

この抵抗７６は、音量制御器として作動し、最大利得を有する。この最大利得は 、可動接点の動きの中で緩慢に変化する抵抗の極値においてその最小値に該抵抗 値が近づくことにより生じる。さらに動きがスイッチ接点７８を開放すると、そ れにより補聴器は、前記したように圧縮型補聴器として機能する。このことによ り唯一つの音量制御スイッチの制御が、直線的補聴器機能に対する音量制御機構 にも、直線的−圧縮−スイッチング機能に対する論理回路にも働（ものとなる。

これによりこの発明の新しい概念の目的及び作用から外れることなく修正及び変 化例が理解されるであろ特表平５−５０４４４８　（１１） 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．増幅装置において、集積回路チップと、該チップ上のトランジスタを含み信 号入力側、信号出力側、および利得制御入力側を有する可変利得増幅装置と、前 記集積回路チップ上のトランジスタを有する利得制御回路とが設けられており、 前記利得制御回路は、信号レベルの関数として利得を制御するために、前記可変 利得増幅装置の利得制御入力側へ制御信号を供給するように構成されており、さ らに前記可変利得増幅装置は、低い入力信号レベルにおいて動作して、所定の信 号周波数における利得を他の信号周波数における利得よりも増大させるように、 レベルに依存する周波数応答特性を形成するようにしたことを特徴とする増幅器 。
2. ２．前記利得制御回路は、前記集積回路チップ上のトランジスタを含む対数整流 手段を有しており、該対数整流手段は、前記可変利得増幅装置の出力側における 信号の対数関数として変化するピーク値を有する出力信号を発生させるような対 数応答特性を有しており、さらに前記利得制御回路は、同じく前記集積回路上の トランジスタを含む圧縮比制御回路を有しており、該圧縮比制御回路は、前記対 数整流手段の出力信号のピーク値に応動し、相応の利得制御信号を前記可変利得 増幅装置の利得制御入力側へ供給するように構成されている、請求項１記載の増 幅器。
3. ３．前記対数整流手段は、入力側と出力側を有する増幅器を構成するトランジス タと、前記対数整流手段の増幅器の入力側と出力側との間に結合されている、前 記集積回路チップ上のフィードバックダイオード手段とを有しており、核フィー ドバックダイオード手段は、前記対数応答特性が得られるようにフィードバック 信号を生成せしめる、非線形特性を有するようにした、請求項２記載の増幅器。
4. ４．前記対数整流手段の増幅器は、該増幅器の入力側を構成するベース電極を有 する入力側トランジスタと、前記ベース電極と接続されている、前記チップ上の バイアス手段とを有しており、該バイアス手段は、前記ベース電極へ供給される バイアス電流の少なくとも大部分を供給し、前記フィードバックダイオード手段 から供給されるバイアス電流を低減するようにした、請求項３記載の増幅器。
5. ５．前記対数整流手段の増幅器は、出力側トランジスタとオフセットダイオード 手段とを有しており、該オフセットダイオード手段は、前記フィードバックダイ オード手段と結合されており、かつ前記出力側トランジスタと直列に結合されて いる、請求項３記載の増幅器。
6. ６．前記フィードバックダイオード手段は、前記増幅器の入力側と前記オフセッ トダイオード手段の一方の端部との間に結合されたダイオードと、前記増幅器の 入力側と前記オフセットダイオード手段の他方の端部との間に結合された逆極性 のダイオードとを有する、請求項５記載の増幅器。
7. ７．前記可変利得増幅装置は、前記利得制御入力側へ供給される制御信号により 制御される抵抗と、回路内で前記可変抵抗と接続された無効インピーダンスとを 有しており、該無効インピーダンスは、前記可変抵抗と、増幅されるべき信号の 周波数の関数として、前記可変利得増幅装置の利得を制御する利得制御インピー ダンスを発生するようにした、請求項１記載の増幅器。
8. ８．前記増幅装置は、入力側と出力側を有する増幅器と、前記出力側と入力側と の間に接続された前記利得制御インピーダンスを含むフィードバック回路とを有 する、請求項７記載の増幅器。
9. ９．前記フィードバック回路は、前記利得制御インピーダンスと直列に前記増幅 器出力側と接続された抵抗を有しており、さらに該フィードバック回路は、前記 増幅器入力側と、前記抵抗と前記利得制御インピーダンスの間の点とを結合する フィードバック部を有する、請求項８記載の増幅器。
10. １０．前記圧縮比制御回路は、コンデンサと、前記対数整流回路からの出力信号 に応動して、該出力信号のピーク値に相応する値まで前記コンデンサを充電する 手段と、さらに直流増幅手段とを有しており、該直流増幅手段は、前記コンデン サの電圧に応動して、前記可変利得増幅装置の利得制御入力側へ供給される利得 制御信号を発生するようにした、請求項２記載の増幅器。