[发明专利]音频信号与电信号转换器

说明书

本发明涉及一种音频信号与电信号转换器，特别涉及适合应用在助听器中的包括有传声器阵列的转换器结构。

根据统计，先天听力障碍人口占总人口的千分之六至千分之七，而年龄在五十五岁至六十四岁的人口中有百分之十五，六十五岁至七十四岁中的人口中有百分之二十四，七十五岁以上人口有百分之三十九的人口有听力障碍，而听力障碍者所需提供的辅助多得靠助听器的协助。

典型的助听器可分为三个主要部分，即传声器(Microphone)、发声器(Receiver or speaker)与其间的放大处理电路(Amplifierscircuits)。而限于空间的缘故，早期的助听器多以单频段(single band)放大(单一放大电路)为主。然而，此类型的助听器效能并无法符合听力障碍者的需求，因为听力障碍者的需求并不止在将各频率声音同等放大，而是希望能分成不同频段作不同的放大压缩处理，每位听力障碍者都需依其听力障碍情形作特别评估，以决定到底需要配戴何种听力辅具来矫正，且在不同频率区段(简称频段)损失所需矫正的补偿也随之不同。

因此，近年来，多频段(multi-band)放大(多放大电路)的助听器产品渐成主流，让听力障碍者在使用助听器后有更好的效果，其原理为声音信号经转换成电能信号后，再经滤波电路将低频信号滤出压缩，而高频信号(800～3500Hz)则滤出放大。但因尺寸及耗能上有所限制，过多的滤波线路便不被允许，因此现今产品最多分成三频段作处理。

另一方面，在多频段助听器的发展中，由于电路上的限制，除不能提供较多频段的放大压缩外，在各频段调变弹性也不大，为此，随着半导体制作及数字信号处理(Digital Signal Process，DSP)技术的应用与蓬勃发展，提供了较弹性化且较多频段的“分频放大”功能。不过虽然使用数字信号处理技术可达到分频目的，但由于任何助听器皆需处理随机时间进入的声音，为此若使用该技术的助听器，其中央处理单元(CPU)便需持续开机，将导致助听器的电能过度耗损，这是使用此技术的一大缺点。

由于在助听器中发声器的原理是将电能信号转成声音信号，而现今发声器是电磁驱动，若是改变发声器中机械结构尺寸或改用压电式传声器输入不同电压造成不同声压输出，在传声器与发声器间先作不同放大效果，如此一来，其间的放大电路便可更加简单，且更增加其调变弹性。

再者，传声器、发声器与内部电路工艺若能予以整合，则可提高工艺合格率(yield)及降低助听器装配成本，广大的听力障碍人士便不必再因助听器的高档价位而裹足不前，造成生活品质降低。因此未来研究主题并不局限于提升传声器效能的研究，而是将助听器整合在单一微小晶片上。

了解了以上助听器沿革与听力障碍者的需求后，可以归结出一个真正符合实用性的助听器应具备下列特征：

1、尺寸：须轻便短小、隐藏性佳；

2、功能：提供多频段放大压缩及较弹性的调变功能；

3、耗能：减少耗能状况，降低电池汰换率，以便利使用者；

4、效能：电路噪声、外界环境噪声等噪声的降低；

5、成本：整合电路及机械的制造，以降低成本。

因此，本发明的主要目的即是针对上述的需求，而设计一实用的助听器，其制作采用了微机电的技术，可以有效发挥缩小尺寸、提高精度及降低成本的特点。微机电技术可让许多机电结构及电子电路整合在一微小芯片上，达到缩小化、工艺整合以降低成本，芯片经整合后整个传声器的外接接线减少，使噪声情形随之降低。

而在分频处理方面，本发明利用微机电技术制作一批不同共振频率的音频接收单元后，再将这些音频接收单元的输出作电路相减，可达到利用微机械结构来对频率作分段的功能。另外本发明是利用简单的差分放大器来做频段区分的工作，并不须利用数字信号处理技术，系统仅需在声音进入时消耗电能作差分工作，相比之下此构想便较节省耗能。另外，当这些概念有所成果后，我们可进一步改变机械结构或尺寸使其相同共振频率传声器能有不同大小响应，如此该传声器阵列更可取代数字信号处理技术的功能。