DE3527112A1 - Hearing aid - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Hörhilfegeräte nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Geräte dieser Art sind entwa bekannt aus der DE-OS 19 38 381.The invention relates to hearing aids according to the preamble of claim 1. Devices of this type are entwa known from DE-OS 19 38 381.
Bekanntlich sollen Hörgeräte möglichst klein sein, um sie unauffällig tragen zu können. Dies hat zu Miniaturhörgeräten geführt, die am Kopf getragen werden, insbesondere solche, die in den Gehörgang einführbar sind. Auch bei dieser Art von Geräten soll wenigstens die Lautstärke betriebsmäßig veränderbar sein. Man braucht dazu Einstellvorrichtungen, die zugänglich sind, während das Gerät in Kontakt mit dem Träger in Funktion ist. Außerdem sollte der Handhabungsbereich beim Einstellen überblickbar sein.It is well known that hearing aids should be as small as possible to accommodate them to be able to wear it inconspicuously. This has led to miniature hearing aids that are worn on the head, in particular those that can be inserted into the ear canal. Also at These types of devices should at least control the volume be operationally changeable. Adjustment devices are required for this, which are accessible while that Device in contact with the wearer is in operation. also the handling area should be manageable when setting be.
Dies wird etwa bei einem Hörhilfegerät nach der obengenannten DE-OS 19 38 381 erreicht. Dazu sind die Bauteile auf zwei Gehäuse verteilt, von denen das eine einen Sender enthält, der drahtlos mit dem anderen verbunden ist, in welchem sich das eigentliche Hörgerät zusammen mit einem auf den Sender abgestimmten Empfänger befinden. Das Volumen des Gehäuses, das sowohl das Hörgerät als auch den Empfänger enthält, bietet aber nur sehr wenig Volumen. Speziell die sogenannten "Im-Ohr-Geräte", die im Gehörgang getragen werden, weisen nur einige 100 m3 freien Raum für den Einbau eines Fernsteuerempfängers auf. Wünschenswert dafür ist es, mit einem Empfänger auszukommen, der im Gegensatz zu der bekannten Lösung ohne einen zusätzlichen Sensor, eine Antenne oder ähnliches auskommt. This is achieved, for example, in a hearing aid device according to DE-OS 19 38 381 mentioned above. For this purpose, the components are distributed over two housings, one of which contains a transmitter that is wirelessly connected to the other, in which the actual hearing aid is located together with a receiver tuned to the transmitter. However, the volume of the housing, which contains both the hearing aid and the receiver, offers very little volume. In particular, the so-called "in-the-ear devices" that are worn in the ear canal only have a few 100 m 3 of free space for the installation of a remote control receiver. For this it is desirable to get by with a receiver which, in contrast to the known solution, does not require an additional sensor, antenna or the like.
Nach unserer älteren Anmeldung P 35 31 584.5 wird ein Hörhilfegerät mit Fernsteuerung vorgeschlagen, bei welchem als Empfangselement für die Steuersignale das Mikrofon der Hörhilfe mit verwendet ist und daß als Medium zur Übertragung der Steuersignale solche Energie benutzt ist, die das Mikrofon der Hörhilfe in elektrische Signale umsetzen kann, die von den übrigen Signalen getrennt auf Steuerorgane zur Einwirkung gebracht werden. Zur Übertragung der Steuersignale ist dabei in einer bevorzugten Ausführungsform unhörbarer Schall, insbesondere Ultraschall, verwendet. Letzterer soll in einem Steuergerät erzeugt werden, bei dem über eine Tastatur die Steuersignale erzeugt und über einen Lautsprecher abgegeben werden und im Hörhilfegerät die Ableitung der vom Mikrofon aufgenommenen Signale in zwei Äste aufgespalten ist, von denen der eine ins Hörhilfegerät und der andere über ein alle Signale, außer den Ultraschallsignalen, sperrendes Filter zum Steuerteil des Hörhilfegerätes führt.According to our earlier registration P 35 31 584.5, a Hearing aid with remote control proposed in which as a receiving element for the control signals The hearing aid microphone is used with and that as Medium for transmitting the control signals such energy is used that the microphone of the hearing aid in electrical Can convert signals that are separated from the rest of the signals be brought into effect on control organs. To transmit the control signals is in one preferred embodiment of inaudible sound, in particular Ultrasound, is used. The latter is said to be in one Control device can be generated in the case of a keyboard the control signals are generated and via a loudspeaker are delivered and the derivation in the hearing aid device The signals picked up by the microphone are split into two branches is, of which one in the hearing aid and the other via all signals except the ultrasonic signals, blocking filter to the control part of the hearing aid device leads.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, für ein Hörhilfegerät der eingangs genannten Art eine Fernsteuerung anzugeben, mit welcher ein sicherer und weitestgehend störungsfreier Betrieb des Gerätes erreichbar ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Die Gegenstände der Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.The invention has set itself the task for a Hearing aid of the type mentioned at the outset a remote control indicate with which a more secure and as far as possible trouble-free operation of the device can be achieved. According to the invention, this object is achieved by the characteristics of claim 1 specified measures solved. The subjects of the subclaims are advantageous Further training.
Die Erfindung geht davon aus, daß bei Hörgeräten die
Fernsteuerung insbesondere folgender Funktionen wünschenswert
ist:
Änderungen der Lautstärke,
zwei Schaltfunktionen,
Mono- und Stereobetrieb,
feste Adressen für die Zuordnung der Fernsteuerbefehle.
The invention is based on the assumption that remote control of the following functions in particular is desirable in hearing aids:
Changes in volume,
two switching functions,
Mono and stereo operation,
Fixed addresses for the assignment of remote control commands.
Für den Monobetrieb ergibt sich in diesem Rahmen folgender
Befehlsumfang:
- Lauter
- Leiser
- Schaltfunktion 1 (z. B. Mikrofon/Telefonumschaltung)
- Schaltfunktion 2 (z. B. Hochpaßschaltung)In this context, the following scope of commands results for mono operation:
- Volume up
- Quieter
- Switching function 1 (e.g. microphone / telephone switching)
- Switching function 2 (e.g. high-pass switching)
Für den Stereobetrieb ergibt sich folgender Befehlsumfang:
- Lauter links
- Lauter rechts
- Leiser links
- Leiser rechts
- Lauter beidseitig
- Leiser beidseitig
- Schaltfunktion 1 beidseitig
- Schaltfunktion 2 beidseitigThe following range of commands results for stereo operation:
- Louder left
- Louder to the right
- Quieter left
- Quieter on the right
- Loud on both sides
- Quieter on both sides
- Switching function 1 on both sides
- Switching function 2 on both sides
Die Befehle dürfen nur vom jeweils adressierten Hörgerät verarbeitet werden.The commands may only be sent by the hearing aid being addressed are processed.
Bei Schaltfunktionen wird pro Ansteuerung im Monobetrieb ein Wort und Stereobetrieb werden zwei Worte gesendet. Dabei wird im Stereobetrieb einmals das linke und einmal das rechte Hörgerät adressiert.In the case of switching functions, per control is in mono operation one word and stereo mode two words are sent. The left and once the right hearing aid is addressed.
Erfolgen Lautstärkeänderungen, dann werden so lange Worte ausgesendet, wie die entsprechende Ansteuerung aufrechterhalten ist. Im Stereobetrieb wird bei beidseitiger Lautstärkeänderung abwechselnd das linke und das rechte Hörgerät adressiert. Dadurch wird eine gleichmäßige Lautstärkeänderung der beiden Hörgeräte erreicht. Die Lautstärke ändert sich bei beidseitiger Ansteuerung halb so schnell wie bei einseitiger Ansteuerung. When the volume changes, words become so long sent out as the corresponding control is maintained is. In stereo mode, the Volume change alternately the left and the right hearing aid addressed. This creates a uniform Change in volume of both hearing aids achieved. The volume changes when activated on both sides half as fast as with one-sided control.
Zur Übertragung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die
Befehle in einzelnen Worten zu definieren. Die Worte
sind pulslängenmoduliert. Die Zusammensetzung eines Wortes
aus 6 Bits ergibt hinreichend Möglichkeiten und
liefert außerdem eine sichere Befehlsübermittlung bei
dem erforderlichen sparsamen Aufwand. Die einzelnen Bits
haben folgende Bedeutung:
Bit 0: Adreßbit 0; Adressierung linkes (Bit 0 = 0) oder
rechtes (Bit 0 = 1) Hörgerät im Stereobetrieb
Bit 1: Adreßbit 1
Bit 2: Adreßbit 2
Bit 3: Datenbit 0
Bit 4: Datenbit 1
Bit 5: ParitätsbitFor transmission, it has proven to be useful to define the commands in individual words. The words are pulse-length modulated. The combination of a word from 6 bits results in sufficient possibilities and also provides a secure command transmission with the necessary economical effort. The individual bits have the following meaning:
Bit 0: address bit 0; Addressing of the left (bit 0 = 0) or right (bit 0 = 1) hearing aid in stereo mode
Bit 1: address bit 1
Bit 2: address bit 2
Bit 3: data bit 0
Bit 4: data bit 1
Bit 5: parity bit
Die Adreßbits adressieren den zum Sender gehörenden Empfänger. Ein Empfänger verarbeitet ein Wort nur, wenn die am Empfänger eingestellten Adreßbits (Bit 0, 1 und 2) mit den empfangenen übereinstimmen. Bit 0 dient zur Adressierung des linken oder rechten Hörgerätes im Stereobetrieb. In dieser Betriebsart der Fernsteuerung müssen die Adreßbits 1 und 2 an beiden Empfängern gleich eingestellt sein. Es können also im Monobetrieb 8 Adressen und im Stereobetrieb 4 Adressen pro Fernsteuereinheit definiert werden. So ist sichergestellt, daß sich zwei räumlich nebeneinander betriebene Hörgeräte nicht zwangsweise gegenseitig stören. Erfahrungsgemäß reichen 8 Hörgeräteadressen für den praktischen Einsatz aus. Die Datenbits (Bits 3 und 4) tragen die Nutzinformation. Sie ist wie folgt codiert: The address bits address the receiver belonging to the sender. A receiver only processes a word if the address bits set on the receiver (bits 0, 1 and 2) match the ones received. Bit 0 is used to address the left or right hearing aid in stereo mode. In this remote control operating mode, address bits 1 and 2 must be set the same on both receivers. 8 addresses can be defined per remote control unit in mono operation and 4 addresses in stereo operation. This ensures that two hearing aids operated spatially next to one another do not necessarily interfere with one another. Experience has shown that 8 hearing aid addresses are sufficient for practical use. The data bits (bits 3 and 4) carry the useful information. It is coded as follows:
Durch dieses Protokoll lassen sich oben beschriebene Funktionen realisieren.This protocol enables the functions described above realize.
Bit 5 dient als Paritätsbit und erhöht die Zuverlässigkeit des Übertragungsverfahrens. Das Paritätsbit wird, abhängig von den logischen Werten der Adreß- und Datenbits, so vom Sender generiert, daß sich eine ungerade Parität ergibt. Dadurch ist sichergestellt, daß jedes Wort, bedingt durch die Pulslängenmodulation, kurze und lange Impulse enthält. Ein periodisches Störsignal mit den Kennwerten des Übertragungsprotokolls kann also nicht zu einer Fehlfunktion führen.Bit 5 serves as a parity bit and increases reliability the transfer procedure. The parity bit is depending on the logical values of the address and data bits, so generated by the sender that there is an odd Parity results. This ensures that each Word, due to the pulse length modulation, short and contains long pulses. A periodic interfering signal with the characteristics of the transmission protocol cannot cause a malfunction.
Zur Übertragung der Befehle werden die einzelnen Bits durch Pulslängenmodulation codiert. Die logische Null wird durch einen kurzen Impuls, die logische Eins durch einen langen Impuls dargestellt. Sechs Impulse bilden jeweils ein Wort.The individual bits encoded by pulse length modulation. The logical zero is through a short impulse, the logical one through represented a long pulse. Form six impulses one word at a time.
Die Signalformen lassen sich durch fünf Zeiten, die Übertragungsparameter
eindeutig beschreiben:
T 0 : Kurze Impulsdauer (logische 0)
T 1 : Lange Impulsdauer (logische 1)
TB : Zeitrahmen für ein Bit
TW : Zeitrahmen für ein Wort
TF : Periodendauer einer Trägerfrequenzschwingung
The signal forms can be clearly described by five times, the transmission parameters:
T 0 : short pulse duration (logical 0)
T 1 : long pulse duration (logical 1)
TB : time frame for one bit
TW : Timeframe for a word
TF : period of a carrier frequency oscillation
Die hier dargestellte Signalform entspricht der Schaltfunktion 1 im Stereobetrieb mit den Adreßbits A 1=1 und A 2=0. Zwischen zwei Impulsen ist eine Pause zu erkennen. Die Pause dient zur Verarbeitung der Information und zur sicheren Erkennung eines neuen Wortes durch den Empfänger.The signal form shown here corresponds to switching function 1 in stereo mode with address bits A 1 = 1 and A 2 = 0. A pause can be seen between two impulses. The pause is used to process the information and for the recipient to reliably recognize a new word.
Der Zeitrahmen eines Wortes bestimmt die Frequenz der Lautstärkeänderungen. Es ist daher sinnvoll, jedem Einzelimpuls, egal ob kurz oder lang, einen festen Zeitrahmen zuzuordnen. So ergibt sich eine von den eingestellten Adreßbits unabhängige Änderungsfrequenz. Im Stereobetrieb ist die Änderungsfrequenz bei beidseitigen Lautstärkeänderungen halb so hoch wie bei einseitiger Lautstärkeänderung, da abwechselnd linkes oder rechtes Hörgerät adressiert wird.The time frame of a word determines the frequency of the Volume changes. It is therefore useful to give each individual pulse no matter if short or long, a fixed time frame assign. This results in one of the set Address bit independent change frequency. in the Stereo operation is the frequency of change for bilateral Volume changes half as high as with one-sided Volume change, as left or right alternately Hearing aid is addressed.
Bei der hier angewandten "harten Tastung" der Trägerfrequenz, die bei Verwendung von Ultraschall als Träger in der Größenordnung f TF = 25 kHz liegen kann, entstehen relativ breite Seitenbänder links und rechts der Trägerfrequenz, die nach der Funktion sin (x) / x abklingen. Bei einer Bitrahmenlänge von 20 ms ergibt sich eine Grundfrequenz von 50 Hz. Dies bedeutet, daß im Frequenzbereich Maxima im 50 Hz-Abstand zueinander, links und rechts von der Trägerfrequenz, bilden werden. Wegen der niedrigen Datenübertragungsrate ist das benötigte Frequenzband trotz binärer Modulation hinreichend schmal.With the "hard sampling" of the carrier frequency used here, which can be in the order of magnitude f TF = 25 kHz when using ultrasound as a carrier, relatively wide sidebands arise to the left and right of the carrier frequency, which decay according to the sin (x ) / x function . With a bit frame length of 20 ms, a basic frequency of 50 Hz results. This means that maxima are formed in the frequency range at a 50 Hz distance from one another, to the left and right of the carrier frequency. Because of the low data transmission rate, the required frequency band is sufficiently narrow despite the binary modulation.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.Further details and advantages of the invention are provided below on the basis of the exemplary embodiments shown in the figures explained.
In der Fig. 1 ist ein erfindungsgemäß aufgebautes Hörhilfegerät schematisch dargestellt, In Fig. 1, a hearing aid constructed according to the invention is shown schematically,
in der Fig. 2 das schematische Blockschaltbild eines zur Ansteuerung des Gerätes nach Fig. 1 zu verwendenden Senders,in FIG. 2 the schematic block diagram of a transmitter to be used to control the device according to FIG. 1,
in der Fig. 3 ein Toleranzschema zur Biterkennung,in Fig. 3 a tolerance scheme for bit recognition,
in der Fig. 4 das Blockschaltbild eines zur Steuerung des Gerätes nach Fig. 1 verwendeten Empfängers,in Fig. 4 is a block diagram of a receiver used to control the device according to Fig. 1,
in der Fig. 5 das Zustandsdiagramm des Empfängers,in Fig. 5 the state diagram of the receiver,
in der Fig. 6 ein Zeitdiagramm für Impulsformer undin Fig. 6 a timing diagram for pulse shaper and
in der Fig. 7 ein Zeitdiagramm für synchrones Monoflop.in FIG. 7 is a timing diagram for synchronous monoflop.
In der Fig. 1 ist ein Hörhilfegerät gezeichnet, das einen Hörgeräteteil 1 und einen Empfänger 2 des Fernsteuerteils umfaßt. Der Hörgeräteteil 1 beginnt in üblicher Weise mit den Eingangswandlern, d. h. einem Mikrofon 3 und einer Induktionsaufnahmespule 4, die mittels eines Wechselschalters 5 wechselweise an die Hörgeräteschaltung anschließbar sind. Das in 3 und/oder 4 aufgenommene Signal gelangt dann über einen regulierbaren Verstärker 6, der als Voreinsteller für die Verstärkung dient, über eine Klangblende 7 zu einem Potentiometer 8, von dem es dann zu einem Treiberstufen- einschließend Endstufenverstärker 10 gelangt. Schließlich wird das verstärkte Signal in einem Endübertrager 11, d. h. einem Hörer, wieder in Schall umgesetzt, der dem Ohr des Schwerhörigen zugeführt werden kann. Der Empfänger 2 der Fernsteuerung des Gerätes hat eine Verbindung 12 zum Mikrofon 3. Vom Empfänger 2 aus erfolgt die Steuerung über Verbindungen 13, 14, 15 und 16 zum Schalter 5, zur Klangblende 7 bzw. zum Potentiometer 8. In Fig. 1, a hearing aid device is drawn, which comprises a hearing device part 1 and a receiver 2 of the remote control part. The hearing aid part 1 begins in the usual way with the input transducers, ie a microphone 3 and an induction pickup coil 4 , which can be alternately connected to the hearing aid circuit by means of a toggle switch 5. The signal recorded in 3 and / or 4 then passes via an adjustable amplifier 6 , which serves as a presetting for the amplification, via a sound screen 7 to a potentiometer 8 , from which it then passes to a driver stage including output stage amplifier 10 . Finally, the amplified signal is converted back into sound in an end transmitter 11 , ie a listener, which can be fed to the ear of the hearing impaired. The receiver 2 of the remote control of the device has a connection 12 to the microphone 3 . Control takes place from the receiver 2 via connections 13, 14, 15 and 16 to the switch 5 , to the sound screen 7 and to the potentiometer 8 .
Der zur Steuerung 20 des Hörgerätes vorgesehene, in Fig. 2
dargestellte Sender 30 gliedert sich in sieben
Funktionsblöcke:
Steuerung 20
Schieberegister 21
Eingangsinterface 22
Codierer 23
Adreß- und Paritätscodierer 24
Impulsgenerator 25
Verstärker 26 The transmitter 30 provided for the control 20 of the hearing aid and shown in FIG. 2 is divided into seven functional blocks:
Control 20
Shift register 21
Input interface 22
Encoder 23
Address and Parity Encoder 24
Pulse generator 25
Amplifier 26
Die Steuerbefehle werden durch Funktionstasten 19 oder mittels Tasten 19.1 am Sender 30 eingegeben. Das Eingangsinterface 22 liest den jeweiligen Tastendruck TIn ein, speichert ihn und verriegelt alle übrigen Funktionstasten. Durch die Signale T 1 bis T 12 gibt es den eingelesenen Befehl an den Codierer 23 und an die Steuerung 20 weiter. Das Signal START teilt der Steuerung 20 mit, daß ein Tastendruck angenommen wurden.The control commands are entered by means of function keys 19 or keys 19.1 on the transmitter 30 . The input interface 22 reads the respective keystroke TIn, stores it and locks all other function keys. By means of the signals T 1 to T 12 , it forwards the command that has been read to the encoder 23 and to the controller 20 . The START signal tells the controller 20 that a key press has been accepted.
Wenn keine Taste 29 bzw. 19.1 mehr betätigt wird, ist das Signal START inaktiv. Die Steuerung 20 bringt dann das begonnene Wort zu Ende, so daß ein vollständiger Befehl gesendet wird und entriegelt anschließend das Eingangsinterface 22 durch ENDE. Damit wird der gespeicherte Tastendruck im Eingangsinterface gelöscht und es kann ein neuer Befehl entgegengenommen werden.If no more buttons 29 or 19.1 are pressed, the START signal is inactive. The control 20 then brings the started word to the end, so that a complete command is sent and then unlocks the input interface 22 by END. This will delete the stored key press in the input interface and a new command can be received.
Die Tastendrücke werden gespeichert, um den Befehl auch dann in ein korrekt codiertes Signal umzusetzen, wenn während der Sendezeit die entsprechende Taste 19 bzw. 19.1 losgelassen wird. Im Codierer 23 werden aus den eingelesenen Befehlen die beiden Datenbits (B 3 und B 4) erzeugt. Bei Funktionstasten 19 bzw. 19.1, die der Betriebsart Mono entsprechen, wird auch das Adreßbit A 0 (Bit B 0) aus dem gespeicherten Tastendruck Tn generiert. Im Stereobetrieb setzt die Steuerung 20 das Adreßsignal STAO abwechselnd auf logisch Null und Eins. Der Codierer 23 erkennt diese Betriebsart durch das Signal SM (Stereo/Mono) und codiert in diesem Fall das von der Steuerung 20 kommende Signal STAO.The keystrokes are saved in order to convert the command into a correctly coded signal even if the corresponding key 19 or 19.1 is released during the transmission time. The two data bits (B 3 and B 4 ) are generated in the encoder 23 from the commands that have been read. With function keys 19 or 19.1 , which correspond to the mono operating mode, the address bit A 0 (bit B 0 ) is also generated from the stored key press Tn. In stereo mode, the controller 20 sets the address signal STAO alternately to logic zero and one. The encoder 23 recognizes this operating mode through the signal SM (stereo / mono) and in this case encodes the signal STAO coming from the controller 20.
Der Adreß- und Paritätscodierer 24 fügt zu den bereits erzeugten Bits B 0, B 3 und B 4 die Adreßbits A 1 und A 2 und das Paritätsbit hinzu. Dabei wird das Paritätsbit abhängig von der Schalterstellung so gesetzt, daß sich die eingestellte, d. h. eine gerade (even) oder ungerade (odd), Parität ergibt. Am Ausgang des Adreß- und Paritätscodierers 24 ist das Datenwort bereits vollständig erzeugt. Es liegt parallel an und muß in ein Signal, das dem Übertragungsprotokoll entspricht, umgewandelt werden. Dazu soll zunächst die Funktion der Steuerung 20 beschrieben werden.The address and parity encoder 24 adds the address bits A 1 and A 2 and the parity bit to the bits B 0 , B 3 and B 4 already generated. The parity bit is set depending on the switch position in such a way that the set, ie even (even) or odd (odd), parity results. At the output of the address and parity encoder 24 , the data word has already been completely generated. It is applied in parallel and must be converted into a signal that corresponds to the transmission protocol. For this purpose, the function of the controller 20 will first be described.
Eine gedrückte Funktionstaste 19 bzw. 19.1 signalisiert
das Eingangsinterface 22 der Steuerung 20 durch START.
Die Steuerung 20 klassifiziert den Befehl nach der auszusendenden
Signalfolge:
- Monobetrieb, Schaltfunktion, ein Wort aussenden
- Monobetrieb, Lautstärkeänderung, Senden solange
Taste gedrückt wird
- Stereobetrieb, Schaltfunktion, zwei Worte aussenden
- Stereobetrieb, Lautstärkeänderung, Senden solange
Taste gedrückt wird
A pressed function key 19 or 19.1 signals the input interface 22 to the controller 20 by pressing START. The controller 20 classifies the command according to the signal sequence to be transmitted:
- Mono operation, switching function, send out a word
- Mono operation, volume change, transmission as long as the button is pressed
- Stereo operation, switching function, send out two words
- Stereo operation, volume change, transmission as long as the button is pressed
Vor jedem gesendeten Signal setzt die Steuerung 20 das Schieberegister 21 durch das Signal RESR (Reset Schieberegister) zurück und startet es anschließend mit STSR (Start Schieberegister 21). Dieser Vorgang wiederholt sich bei den entsprechenden Befehlen periodisch und leitet jedesmal die Ausgabe eines Wortes ein. Somit wird die Sendefrequenz der Worte vom Taktgenerator TW der Steuerung 20 bestimmt.Before each signal sent, the controller 20 resets the shift register 21 with the RESR signal (reset shift register) and then starts it with STSR (start shift register 21 ). This process is repeated periodically for the corresponding commands and each time initiates the output of a word. The transmission frequency of the words is thus determined by the clock generator TW of the controller 20 .
Das Schieberegister 21 wird so initialisiert, daß die erste Schieberegisterzelle gesetzt ist und alle anderen Zellen zurückgesetzt sind. Mit dem Signal STSR durchläuft die gesetzte Eins das Schieberegister mit der Frequenz des Taktgenerators TB. Dabei werden stets Nullen in die erste Zelle nachgeladen. Das jeweils gesetzte Schieberegister BV 0 bis BV 5 (bit valid) zeigt dem Impulsgenerator 25 an, welches Bit in einen Impuls umgewandelt werden soll. Der Taktgenerator TB des Schieberegisters 21 gibt somit den Zeitrahmen für ein Bit vor.The shift register 21 is initialized in such a way that the first shift register cell is set and all other cells are reset. With the signal STSR, the set one passes through the shift register at the frequency of the clock generator TB . In doing so, zeros are always reloaded into the first cell. The shift register BV 0 to BV 5 (bit valid) set in each case indicates to the pulse generator 25 which bit is to be converted into a pulse. The clock generator TB of the shift register 21 thus specifies the time frame for one bit.
Der Impulsgenerator 25 verknüpft die Ausgänge BV 0 bis BV 5 des Schieberegisters 21 mit den signalen B 0 bis B 5 und gewinnt daraus die Triggerimpulse für die beiden monostabilen Kippstufen T 0 und T 1. Bei einer logischen Null wird ein Monoflop T 0 (kurzer Impuls), bei einer Eins ein Monoflop T 1 (langer Impuls) angesteuert. RC-Glieder an den Monoflops bestimmen die Impulslängen.The pulse generator 25 links the outputs BV 0 to BV 5 of the shift register 21 with the signals B 0 to B 5 and uses them to obtain the trigger pulses for the two monostable multivibrators T 0 and T 1 . In the case of a logic zero, a monoflop T 0 (short pulse) is triggered, and in the case of a one, a monoflop T 1 (long pulse). RC elements on the monoflops determine the pulse lengths.
Durch Verknüpfung der beiden Monoflops gewinnt der Impulsgenerator 25 die Signalform im Basisband. Der Trägerfrequenzgenerator TF wird damit aktiviert und gibt an seinem Ausgang die geforderte, modulierte Signalform ab. Dieses Signal SIG steuert die nachfolgende Verstärkerstufe 26 mit Rechteckimpulsen an. Die Verstärkerstufe arbeitet im Übersteuerbereich (Schaltbetrieb).By linking the two monoflops, the pulse generator 25 gains the signal shape in the baseband. The carrier frequency generator TF is thus activated and emits the required, modulated signal form at its output. This signal SIG controls the following amplifier stage 26 with square-wave pulses. The amplifier stage works in the overdrive range (switching mode).
Der Transducer kann mit einem Rechtecksignal angesteuert werden, weil er ein Resonanzschwinger ist und somit als Bandpaß wirkt. Die im Steuersignal vorhandenen Oberwellen werden durch diese Eigenschaft des Ultraschallgebers 27 herausgefiltert. The transducer can be controlled with a square wave signal because it is a resonance oscillator and thus acts as a bandpass filter. The harmonics present in the control signal are filtered out by this property of the ultrasonic transmitter 27.
Der Sender 30 kann zum größten Teil aus SSI-Standard- CMOS Bausteinen der Serie 4000 aufgebaut werden. Einige passive und aktive Bauelemente ergänzen die Schaltung. Die CMOS Bausteine finden auf einer Platine im Doppeleuropaformat Platz. Auf einer zusätzlichen Platine sind die RC-Glieder zur Einstellung der Übertragungsparameter und die Verstärkerstufe untergebracht. Der Sender kann mit einer 9V-Blockbatterie versorgt werden. Dabei liegt die Stromaufnahme im Standby bei 0,5 mA und im Sendebetrieb bei 10 mA.The transmitter 30 can for the most part be constructed from SSI standard CMOS modules of the 4000 series. Some passive and active components complete the circuit. The CMOS components can be found on a circuit board in double European format. The RC elements for setting the transmission parameters and the amplifier stage are located on an additional circuit board. The transmitter can be supplied with a 9V block battery. The current consumption is 0.5 mA in standby and 10 mA in transmit mode.
Der Digitalteil besteht aus kombinatorischen Schaltkreisen und asynchronen Schaltwerken. Die einzelnen Funktionseinheiten arbeiten völlig asynchron zueinander, weil jedem Schaltwerk ein zeitbestimmendes Glied zugeordnet ist. Die Impulslängen werden durch einstellbare Monoflops festgelegt. Durch den asynchronen Entwurf mit den verteilten Taktgeneratoren können die Übertragungsparameter T 0, T 1, TB, TW und TF unabhängig voneinander eingestellt werden.The digital part consists of combinational circuits and asynchronous switching mechanisms. The individual functional units work completely asynchronously with one another because a time-determining element is assigned to each switching mechanism. The pulse lengths are determined by adjustable monoflops. Due to the asynchronous design with the distributed clock generators, the transmission parameters T 0 , T 1 , TB , TW and TF can be set independently of one another.
Der Empfänger 2 soll signale empfangen und decodieren. Dies setzt voraus, daß der Empfänger 2 gültige von ungültigen Signalen sicher unterscheiden kann. Störgeräusche sowie gestörte, schwache oder verrauschte Signale dürfen keine Fehlfunktion des Hörgerätes hervorrufen. Andererseits soll das Empfangsverfahren Störungen des Signals tolerieren, wie sie bei normaler Anwendung auftreten. Z. B. Echos, die durch Gegenstände in der Umgebung verursacht werden.The receiver 2 is to receive and decode signals. This assumes that the receiver 2 can reliably differentiate between valid and invalid signals. Interfering noises as well as disturbed, weak or noisy signals must not cause any malfunction of the hearing aid. On the other hand, the reception method should tolerate interference in the signal such as occur in normal use. E.g. echoes caused by objects in the vicinity.
Das Empfangsverfahren soll keine feste Frequenzbeziehung zwischen gesendetem Signal und Takt des Empfängers benötigen, so daß keine Synchronisation notwendig ist. Dadurch kann im Empfänger 2 der Takt mit relativ großen Toleranzen auf dem Empfängerchip erzeugt oder von einem einfachen, externen RC-Glied abgeleitet werden. Der Empfänger 2 ist so konzipiert, daß die Schaltung soweit wie möglich auf einen Chip integriert werden kann. Dieser chip kann auch das elektronische Potentiometer 8 enthalten. Realisiert man viele Funktionen des Empfängers digital, dann kann der Stromverbrauch erheblich reduziert werden, wenn kein Signal empfangen wird (Standby-Betrieb). Zudem lassen sich digitale Schaltungen besonders problemlos integrieren.The reception method should not require a fixed frequency relationship between the transmitted signal and the clock of the receiver, so that no synchronization is necessary. As a result, the clock can be generated in the receiver 2 with relatively large tolerances on the receiver chip or can be derived from a simple, external RC element. The receiver 2 is designed so that the circuit can be integrated as far as possible on a chip. This chip can also contain the electronic potentiometer 8. If many functions of the receiver are implemented digitally, the power consumption can be reduced considerably if no signal is received (standby mode). In addition, digital circuits can be integrated particularly easily.
Am Eingang des Empfängers 2 liegt die Mikrofonspannung an. Sie representiert die Schallwellen im Übertragungsbereich des Mikrofons 2. Diese Spannung muß verstärkt und zur Erzeugung von Steuersignalen müssen ihre im Tonfrequenzbereich liegenden Frequenzanteile herausgefiltert werden. Anschließend wird das Signal digitalisiert. Man erhält dadurch Einzelimpulse, von denen jeder einer Schwingung der Modulationsfrequenz entspricht.The microphone voltage is present at the input of receiver 2. It represents the sound waves in the transmission range of the microphone 2 . This voltage must be amplified and the frequency components in the audio frequency range must be filtered out in order to generate control signals. The signal is then digitized. This results in individual pulses, each of which corresponds to an oscillation of the modulation frequency.
So erhält man Pakete von Modulationsimpulsen, die je nach ihrer Anzahl entweder einem langen oder kurzen Impuls im Basisband entsprechen. Die Einzelimpulse dieser Pakete werden daher gezählt und man erhält so die Länge eines Binärimpulses (codiertes Bit). Der Empfänger 2 kann nun zwischen einer logischen 0 und 1 unterscheiden oder kann dem empfangenen Signal keinen logischen Wert zuordnen. Im letzten Fall ist ein Störsignal zu erkennen, das den Empfänger veranlaßt, die Signalerkennung abzubrechen. Ansonsten wird das erkannte und für gut befundene Bit gespeichert.This gives packets of modulation pulses which, depending on their number, correspond to either a long or a short pulse in the baseband. The individual pulses of these packets are therefore counted and the length of a binary pulse (coded bit) is obtained. The receiver 2 can now distinguish between a logical 0 and 1 or cannot assign a logical value to the received signal. In the latter case, an interference signal can be detected, which causes the receiver to abort signal detection. Otherwise, the bit recognized and found to be good is saved.
In der Fig. 3 bedeuten:
n : Anzahl der Modulationsimpulse
a : Impulsuntergrenze
b : Grenze zwischen logischer 0 und 1
c : Impulsobergrenze
In Fig. 3:
n : number of modulation pulses
a : lower pulse limit
b : boundary between logical 0 and 1
c : impulse upper limit
Das in Fig. 3 dargestellte Toleranzschema zeigt drei Grenzen a, b und c auf. Hat ein Signal oder Impulspaket 32 weniger als a Einzelimpulse, so wird es als zu kurz erkannt. Ein Impulspaket 33, das mehr als c Einzelimpulse beinhaltet, wird ebenfalls als ungültiges Signal erkannt. Können dagegen bei einem Binärimpuls wie in den Paketen 34 und 35 mehr als a und weniger als c Modulationsschwingungen gezählt werden, wird er als gültiger Binärimpuls angenommen. An der Grenze b wird dann zwischen der mit 34 angezeigten logischen Null und der durch 35 angezeigten logischen Eins unterschieden.The tolerance scheme shown in FIG. 3 shows three limits a , b and c . If a signal or pulse packet 32 has fewer than a single pulses, it is recognized as too short. A pulse packet 33 which contains more than c individual pulses is also recognized as an invalid signal. On the other hand, if more than a and less than c modulation oscillations can be counted for a binary pulse as in packets 34 and 35 , it is assumed to be a valid binary pulse. At the boundary b , a distinction is then made between the logical zero indicated by 34 and the logical one indicated by 35.
Es reicht aber nicht aus, nur die Modulationsschwingungen zu zählen. Der Empfänger 2 muß vielmehr auch Anfang und Ende eines Impulspaketes erkennen.However, it is not enough to just count the modulation oscillations. Rather, the receiver 2 must also recognize the beginning and end of a pulse packet.
Nachdem der Empfänger 2 ein Impulsende erkannt hat und dem Impuls einen logischen Wert zugewiesen hat, wartet er einen Zeitraum ab, in dem Echos auftreten können. Dadurch werden mögliche Echos unterdrückt. Erst wenn die Wartezeit (Echosperre), in der Echos auftreten können, abgelaufen ist, ist der Empfänger 2 zur Aufnahme des nächsten Binärimpulses bereit.After the receiver 2 has recognized the end of a pulse and has assigned a logical value to the pulse, it waits for a period of time in which echoes can occur. This suppresses possible echoes. Only when the waiting time (echo lock), in which echoes can occur, has expired, the receiver 2 is ready to receive the next binary pulse.
Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle sechs Bit eines Wortes eingelesen sind. Dann werden die Adreßbits des eingelesenen Wortes mit der am Empfänger 2 eingestellten Adresse verglichen und die Parität überprüft. Erkennt der Empfänger 2 das eingelesene Wort, dann wird die Nutzinformation decodiert und das Hörgerät angesteuert. Dann kehrt der Empfänger 2 in seinen Ausgangszustand zurück und wartet auf das nächste Datenwort.This process is repeated until all six bits of a word have been read. Then the address bits of the word read in are compared with the address set on receiver 2 and the parity is checked. If the receiver 2 recognizes the read-in word, the useful information is decoded and the hearing aid is activated. Then the receiver 2 returns to its initial state and waits for the next data word.
Weil Modulationsschwingungen des Signals gezählt werden und die Länge eines Binärimpulses nicht mit einer im Empfänger 2 erzeugten Zeit verglichen zu werden braucht, kann die Empfängertaktfrequenz in einem sehr großen Bereich schwanken. Da durch das Zählen der Modulationsimpulse das Trägerfrequenzsignal direkt analysiert wird, kann eine Demodulation entfallen.Because modulation oscillations of the signal are counted and the length of a binary pulse does not need to be compared with a time generated in the receiver 2 , the receiver clock frequency can fluctuate over a very large range. Since the carrier frequency signal is analyzed directly by counting the modulation pulses, demodulation can be dispensed with.
Alle signale, die im Blockschaltbild der Fig. 4 des Empfängers 2 vorkommen und die einzelnen Funktionsblöcke untereinander verbinden, sind nachfolgend alphabetisch geordnet aufgelistet und ihre Funktion kurz erklärt.All signals that occur in the block diagram of FIG. 4 of the receiver 2 and connect the individual function blocks with one another are listed in alphabetical order below and their function is briefly explained.
A 1, A 2 : Feste Adressen des Empfängers 2 (Adreßbit 1, 2). Sie können an einem Chip durch Beschaltung mit V DD bzw. V SS oder durch Fuseable- Links eingestellt werden. A 1 , A 2 : Fixed addresses of recipient 2 (address bits 1, 2 ). They can be set on a chip by wiring with V DD or V SS or using fuseable links.
BC : Ausgang des Bitzählers 55 (Bitcounter). Dieses Signal wird high, wenn der Bitzähler 55 auf sechs steht. Es zeigt dem Steuerwerk 43 an, daß alle Bits eines Wortes eingelesen wurden.BC: output of the bit counter 55 (B it ounter c). This signal goes high when the bit counter 55 is at six. It indicates to the control unit 43 that all bits of a word have been read.
B 0 bis B 5 : Die Bits 0 bis 5 stellen den Inhalt des Schieberegisters 48 dar. Wurde ein empfangenes Wort vollständig eingelesen, so repräsentieren sie dessen Informationsgehalt. B 0 to B 5. The B its 0 to 5 illustrate the content of the shift register 48 is was a received word completely read, they represent the information content.
CEN : Clock enable aktiviert den Taktgenerator 52, wenn SIN anliegt oder das Monoflop 46 getriggert ist.CEN: C lock en able activates the clock generator 52 when SIN is present or the monoflop 46 is triggered.
CK1...CK4 : Vorbereitungseingänge der JK-Flipflops im CJ1...CJ4 Werkregister 54. Die Steuerwerkkombinatorik 53 verknüpft die zur Ablaufsteuerung relevanten Daten und gibt das Ergebnis an die Vorbereitungseingänge der Flip-Flops. CK1 ... CK4: Preparatory inputs for the JK flip-flops in CJ1 ... CJ4 work register 54 . The control unit combination 53 links the data relevant to the sequence control and sends the result to the preparatory inputs of the flip-flops.
CQ1...CQ4 : Q-Ausgänge der Flipflops im Steuerwerkregister 54 (Control-Q-Output 1...4).CQ1 ... CQ4: Q outputs of the flip-flops in control unit register 54 ( C ontrol- Q output 1 ... 4 ).
CS0 bis CS15 : Controlstate 0 ... 15); decodierter Steuerwerkzustand; diese Signale repräsentieren den logischen Zustand des Steuerwerkes 43. Sie steuern die einzelnen Funktionsblöcke und kontrollieren somit den Funktionsablauf im Digitalteil 41.CS0 to CS 15: C ontrol s tate 0 ... 15 ); decoded control unit state; these signals represent the logic state of the control unit 43 . They control the individual function blocks and thus control the functional sequence in the digital part 41 .
DIN : Data Input; Ergebnis der Demodulation eines Binärimpulses. Dieses Bit wird durch das Schieberegister 48 eingelesen; vorausgesetzt, dem Impuls konnte ein logischer Wert zugewiesen werden.DIN: D ata In put; Result of the demodulation of a binary pulse. This bit is read in by the shift register 48; provided that a logical value could be assigned to the pulse.
DS, DSI : Data Strobe, Data Strobe Inverted; Flagsignal zur Ablaufsteuerung.DS, DSI: D ata S Trobe, D ata S Trobe I nverted; Flag signal for sequence control.
D 0 bis D 3 : Databit 0 bis Databit 3; decodierte Datenbits eines eingelesenen Befehls. Sie sind in Verbindung mit dem Datastrobesignal STB gültig. Als Ausgangssignale des Empfängers 2 steuern sie das Hörgerät. D 0 to D 3 : D atabit 0 to D atabit 3 ; decoded data bits of a command that has been read. They are valid in connection with the data strobe signal STB. As output signals from the receiver 2, they control the hearing aid.
FS : False Signal zeigt dem Steuerwerk 43 an, daß ein Stand des Modulationszählers 47 nicht als gültiges Bit erkannt wurde. Dieses Signal ist immer aktiv, wenn der Stand des Zählers zu hoch oder zu niedrig ist.FS: False signal indicates to the control unit 43 that a status of the modulation counter 47 was not recognized as a valid bit. This signal is always active when the counter is too high or too low.
LR : Feste Adresse (Links/Rechts, Adreßbit 0) des Empfängers 2 bildet mit A 1 und A 2 die komplette Adresse des Empfängers 2. LR: Fixed address (left / right, address bit 0) of receiver 2 forms with A 1 and A 2 the complete address of receiver 2 .
MPIN : Modulationsimpuls-Input; pro Modulationsschwingung wird ein Impuls synchron zum Takt des Empfängers 2 mit der Länge einer Taktperiode erzeugt. Diese Impulse inkrementieren den Modulationszähler 47.MPIN: modulation pulse input; per modulation oscillation, a pulse is generated synchronous to the clock of the receiver 2 with the length of one clock period. These pulses increment the modulation counter 47 .
SC : Signal Count wird immer aktiviert, wenn ein Ultraschallsignal empfangen wird. Mit diesem Signal wird Beginn und Ende eines Binär- Impulses festgestellt. Es bestimmt dadurch den Zeitraum, in dem Modulationsimpulse für einen Binärimpuls gezählt werden.SC: Signal Count is always activated when a Ultrasonic signal is received. With this Signal is the beginning and end of a binary Impulse detected. It determines by that the period in which modulation pulses for a binary pulse can be counted.
SIN : Signal In ist das binäre Signal vom Analogteil 40 und stellt das Eingangssignal für den Digitalteil 41 dar. Die Länge der Impulse hängt von der Amplitude und Frequenz des empfangenen Signals ab.SIN: Signal In is the binary signal from the analog part 40 and represents the input signal for the digital part 41. The length of the pulses depends on the amplitude and frequency of the received signal.
SM : Set Monoflop 46 setzt das Monoflop mit jedem Eingangsimpuls (SIN).SM: Set Monoflop 46 sets the monoflop with every input pulse (SIN).
STB : Der Strobe erklärt die Datenbits D 0 bis D 3 am Ausgang des Empfängers 2 für gültig.STB: The strobe declares data bits D 0 to D 3 at the output of receiver 2 to be valid.
TD, TDI : Time Delay, Time Delay inverted ist ein Flagsignal zur Ablaufsteuerung und zeigt dem Steuerwerk 43 an, daß die Echosperre ausgeführt wurde.TD, TDI: Time Delay, Time Delay inverted is a flag signal for the sequence control and indicates to the control unit 43 that the echo lock has been carried out.
T 0 bis T 3 : Die Ausgänge T 0 bis T 3 des Timers 56 informieren das Steuerwerk 43 über den Ablauf von Zeiten (z. B. Dauer der Echosperre). T 0 to T 3 : The outputs T 0 to T 3 of the timer 56 inform the control unit 43 about the expiry of times (e.g. duration of the echo lock).
WOK : Word o.k. meldet dem Steuerwerk 43, daß ein empfanges Wort gültig ist. Die Adresse des eingelesenen Befehls stimmt mit der des Empfängers 2 überein und das Datenwort hat eine ungerade Parität.WOK: Word ok reports to control unit 43 that a received word is valid. The address of the command read in corresponds to that of receiver 2 and the data word has an odd parity.
Der Empfänger gliedert sich in drei Funktionsgruppen:
- Analogteil 40
- Digitalteil 41 mit Funktionsschaltwerk 42 und
Steuerwerk 43 The recipient is divided into three functional groups:
- Analog part 40
- Digital part 41 with function switching unit 42 and control unit 43
Der Analogteil 40 verstärkt in einem Mikrofon 3 aufgenommene Signale und filtert die Tonfrequenzanteile des Spektrums heraus. Das verbleibende Signal entweicht dem vom Mikrofon 3 empfangenen Ultraschall-Steuersignal und wird durch einen Schmitt-Trigger 44 in ein binäres, anisochrones Signal SIN umgewandelt. Pro Modulationsschwingung entsteht so ein digitaler Impuls, dessen Länge von Amplitude und Frequenz des empfangenen Signals abhängt, wenn man Verstärkung und Triggerschwelle als konstant voraussetzt. Der Analogteil 40 arbeitet völlig unabhängig vom Digitalteil 41 und steuert ihn mit dem Signal SIN an.The analog part 40 amplifies signals recorded in a microphone 3 and filters out the audio frequency components of the spectrum. The remaining signal escapes from the ultrasonic control signal received by the microphone 3 and is converted by a Schmitt trigger 44 into a binary, anisochronous signal SIN. For each modulation oscillation, a digital pulse is created, the length of which depends on the amplitude and frequency of the received signal, if the gain and trigger threshold are assumed to be constant. The analog part 40 works completely independently of the digital part 41 and controls it with the signal SIN.
Der Digitalteil 41 gliedert sich in zwei Funktionsgruppen:
- Das Funktionsschaltwerk 42 verarbeitet das Signal SIN
und führt somit die Auswertung und Verarbeitung des
empfangenen Signals durch.
- Das Steuerwerk 43 gibt den zeitlichen und funktionalen
Ablauf der Signalerkennung vor.The digital part 41 is divided into two functional groups:
The function switching unit 42 processes the signal SIN and thus evaluates and processes the received signal.
- The control unit 43 specifies the temporal and functional sequence of the signal detection.
Das Funktionsschaltwerk 42 weist sechs Funktionsblöcke
auf:
- Impulsformer 45
- Monoflop 46
- Modulationszähler 47
- Schieberegister 48
- Adreß- und Paritätskomparator 49
- Datendecoder 50 The functional switching mechanism 42 has six functional blocks:
- pulse shaper 45
- monoflop 46
- Modulation counter 47
- shift register 48
- Address and parity comparator 49
- data decoder 50
Der Impulsformer 45 erzeugt aus dem Signal SIN taktsynchrone Einzelimpulse von der Länge einer Periodendauer. Diese Impulse MPIN zählt der Modulationszähler 47. Außerdem erzeugt der Impulsformer 45 das Signal SM zum Triggern des Monoflops 46. Wie später noch ausführlich gezeigt wird, arbeitet der Impulsformer 45 dabei als eine Monoflopstufe.The pulse shaper 45 generates clock-synchronous individual pulses with the length of one period from the signal SIN. These pulses MPIN one of the modulation counter 47th In addition, the pulse shaper 45 generates the signal SM for triggering the monoflop 46 . As will be shown in detail later, the pulse shaper 45 operates as a monoflop stage.
Das Monoflop 46 erkennt Anfang und Ende der Impulspakete (Binärimpulse). Es ist als synchrones Schaltwerk aufgebaut und ist retriggerbar. Der erste Modulationsimpuls eines Impulspaketes lädt das Monoflop 46 und alle nachfolgenden Impulse retriggern es. Das Ausgangssignal CS zeigt der Steuerung, daß ein Impulspaket anliegt und deshalb Modulationsimpulse gezählt werden müssen. Die Impulsbreite des Monoflops 46 ist dabei größer als die Periodendauer des Trägerfrequenzsignals. Dadurch ist sichergestellt, daß ein Impulspaket auch dann als ganzes erkannt wird, wenn einige Modulationsschwingungen beispielsweise durch Interferenzen ausgelöscht werden. Fällt das Monoflop 46 in den stabilen Zustand zurück, weil während seiner Impulsbreite keine Signale ankommen, ist das Ende eines Impulspaketes erkannt (CS=0).The monoflop 46 recognizes the beginning and end of the pulse packets (binary pulses). It is designed as a synchronous switching mechanism and can be retriggered. The first modulation pulse of a pulse packet loads the monoflop 46 and all subsequent pulses retrigger it. The output signal CS shows the control that a pulse packet is present and therefore modulation pulses must be counted. The pulse width of the monoflop 46 is greater than the period of the carrier frequency signal. This ensures that a pulse packet is recognized as a whole even if some modulation oscillations are canceled out by interference, for example. If the monoflop 46 falls back into the stable state because no signals arrive during its pulse width, the end of a pulse packet is recognized (CS = 0).
Außerdem aktiviert das Monoflop 46 mit dem Signal CEN den Systemtakt. Der Taktgenerator des aus 42 und 43 bestehenden Digitalteils 41 wird nämlich angehalten, wenn ein Befehl vollständig ausgewertet ist und kein weiteres Signal empfangen wird. Dadurch wird der Stromverbrauch im Standby bei der verwendeten CMOS-Schaltungstechnik erheblich reduziert. Im Standby nimmt praktisch nur der Analogteil 40 Strom auf. Wie schon öfter erwähnt, zählt der Modulationszähler 47 die einzelnen Schwingungen eines Binärimpulses. Wird der Zählvorgang beendet, dann liefert der Modulationszähler 47 zwei Signale: SF zeigt der Steuerung, daß der empfangene Burst nicht identifiziert werden konnte (SF=1) oder der Zählerstand einen gültigen Binärimpuls repräsentiert. Im letzten Fall ist das Signal DIN gültig. Der Modulationszähler 47 wird durch die Steuerwerkzustände CS1 und CS9 zurückgesetzt und zählt im Zustand CS2 die Impulse MPIN.In addition, the monoflop 46 activates the system clock with the signal CEN. The clock generator of the digital part 41 consisting of 42 and 43 is namely stopped when a command has been completely evaluated and no further signal is received. This considerably reduces the power consumption in standby with the CMOS circuit technology used. In standby practically only the analog part 40 consumes power. As already mentioned, the modulation counter 47 counts the individual oscillations of a binary pulse. If the counting process is ended, then the modulation counter 47 delivers two signals: SF shows the control that the received burst could not be identified (SF = 1) or that the count represents a valid binary pulse. In the latter case, the DIN signal is valid. The modulation counter 47 is reset by the control unit states CS1 and CS9 and counts the pulses MPIN in the state CS2.
Die vom Modulationszähler 47 erkannten Bits (Signal DIN) werden in das Schieberegister 48 eingelesen. Mit jedem eingelesenen Bit wird dabei der gesamte Inhalt des Schieberegisters 48 um eine Stelle weitergeschoben. Nachdem alle Bits eines Datenwortes verarbeitet wurden, repräsentiert das Schieberegister 48 dessen Informationsgehalt. Das Schieberegister 48 wird im Zustand CS1 zurückgesetzt und mit CS3 getaktet.The bits (signal DIN) recognized by the modulation counter 47 are read into the shift register 48. With each read-in bit, the entire content of the shift register 48 is shifted by one place. After all bits of a data word have been processed, the shift register 48 represents its information content. The shift register 48 is reset in the state CS1 and clocked with CS3.
Der Adreß- und Paritätskomparator 49 prüft den gesamten Inhalt des Schieberegisters 48 auf ungerade Parität und vergleicht die empfangene Adresse (B 0 bis B 2) mit der am Empfänger eingestellten Adresse. Fallen beide Tests positiv aus, wird das Signal WOK aktiviert.The address and parity comparator 49 checks the entire contents of the shift register 48 for odd parity and compares the received address ( B 0 to B 2 ) with the address set on the receiver. If both tests are positive, the WOK signal is activated.
Das Steuerwerk 43 besteht ebenfalls aus sechs Funktionsblöcken:
- Flags 51
- Taktgenerator 52
- Steuerwerkkombinatorik 53
- Steuerwerkregister 54
- Bitzähler 55
- Timer 56
The control unit 43 also consists of six function blocks:
- flags 51
Clock generator 52
- Control unit combinations 53
- Control unit register 54
- bit counter 55
- timer 56
Die Flags 51 dienen zur korrekten Abarbeitung der Steuerwerksequenzen. Sie werden vom Steuerwerkregister 54 gesetzt und zurückgesetzt und von der Steuerwerkkombinatorik 53 ausgelesen.The flags 51 are used for the correct processing of the control unit sequences. They are set and reset by the control unit register 54 and read out by the control unit combinatorics 53.
Der Taktgenerator 52 erzeugt den Systemtakt des Empfängers 2. Der Empfänger 2 ist als synchrones Schaltwerk aufgebaut, so daß alle Signal- und Zustandsänderungen im Digitalteil 41 synchron zu diesem Takt erfolgen.The clock generator 52 generates the system clock of the receiver 2 . The receiver 2 is constructed as a synchronous switching mechanism, so that all signal and state changes in the digital part 41 take place synchronously with this clock.
Die Steuerwerkkombinatorik 53 verarbeitet alle zum Funktionsablauf des Empfängers nötigen Signale. Diese können vom Funktionsschaltwerk erzeugt werden, Zustände des Steuerwerks 53 repräsentieren oder Signale aus anderen Funktionsblöcken des Steuerwerks 3 sein. Die Steuerwerkkombinatorik 3 versorgt die Vorbereitungseingänge der Flipflops im Steuerwerkregister 54. The control unit combinatorics 53 processes all signals necessary for the functional sequence of the receiver. These can be generated by the function switching unit, represent states of the control unit 53 or be signals from other function blocks of the control unit 3 . The control unit combinatorics 3 supplies the preparation inputs of the flip-flops in the control unit register 54 .
Das Steuerwerkregister 54 speichert den aktuellen Betriebszustand, in dem sich der Empfänger 2 befindet. Der Zustand wird codiert durch die Signale CQ1 bis CQ4 und decodiert durch die Signale CS0 bis CS15 dargestellt.The control unit register 54 stores the current operating state in which the receiver 2 is located. The state is represented encoded by the signals CQ1 to CQ4 and decoded by the signals CS0 to CS15.
Der Bitzähler 55 zählt die pro Wort als richtig erkannten Impulspakete. Er wird parallel zum Schieberegister 48 zurückgesetzt (CS1) und er wird inkrementiert, wenn in das Schieberegister 48 ein Bit geladen wird. Wurde der Bitzähler 55 sechsmal inkrementiert, was bedeutet, daß ein Wort vollständig eingelesen wurde, so wird das Signal BC aktiviert.The bit counter 55 counts the pulse packets recognized as correct per word. It is reset in parallel with the shift register 48 (CS1) and it is incremented when a bit is loaded into the shift register 48. If the bit counter 55 has been incremented six times, which means that a word has been completely read in, the signal BC is activated.
Der Timer 56 erzeugt Zeiten für den zeitlich richtigen Ablauf der Signalerkennung. Er wird vom Steuerwerkregister 54 verwaltet und gibt seine Ausgangssignale an die Steuerwerkkombinatorik 53 weiter. The timer 56 generates times for the correct timing of the signal detection. It is managed by the control unit register 54 and forwards its output signals to the control unit combinatorics 53 .
Der Analogteil 40 verstärkt und filtert das Mikrofonsignal und digitalisiert das gewonnene Signal durch einen Schmitt-Trigger 44 in das anisochrone Ausgangssignal SIN. Der Analogteil 40 setzt sich aus mehreren Filterstufen 65, 66 und 67 sowie Verstärkerstufen 68 und 69 zusammen. Die drei Filterstufen 65 bis 67 sind so dimensioniert, daß sie zusammen ein Tschebyscheff- Hochpaßfilter fünfter Ordnung mit 3 dB Welligkeit im Durchlaßbereich bilden. In der Regel ist lediglich eine Hochpaßfilterung notwendig, da bei Kleinhörgeräten das verwendete Mikrofon 4 schon als Tiefpaß wirkt. Die erste Filterstufe 65 dieses Hochpasses ist ein Filter erster Ordnung und verhindert die Übersteuerung einer ersten Verstärkerstufe 68 durch hohe Amplituden tieffrequenter Signale. Die erste Verstärkerstufe 68 verstärkt das gefilterte Signal konstant um 32 dB, um den folgenden Filterstufen 65 bis 67 eine ausreichende Signalamplitude zur Verfügung zu stellen.The analog part 40 amplifies and filters the microphone signal and digitizes the signal obtained by a Schmitt trigger 44 into the anisochronous output signal SIN. The analog part 40 is composed of several filter stages 65, 66 and 67 as well as amplifier stages 68 and 69 . The three filter stages 65 to 67 are dimensioned so that they together form a Chebyshev high-pass filter of the fifth order with 3 dB ripple in the pass band. As a rule, only high-pass filtering is necessary, since the microphone 4 used in small hearing aids already acts as a low-pass filter. The first filter stage 65 of this high-pass filter is a first-order filter and prevents a first amplifier stage 68 from being overdriven by high amplitudes of low-frequency signals. The first amplifier stage 68 amplifies the filtered signal by a constant 32 dB in order to provide the following filter stages 65 to 67 with a sufficient signal amplitude.
Die beiden folgenden Filterstufen 65 bis 67 sind als aktive RC-Filter mit der inneren Verstärkung null aufgebaut.The two following filter stages 65 to 67 are designed as active RC filters with an internal gain of zero.
Die Verstärkung der zweiten Verstärkerstufe 69 läßt sich zwischen 21 dB und 35 dB einstellen. Dadurch kann die optimale Verstärkung zur Ansteuerung des Schmitt-Triggers 44 experimentell ermittelt werden.The gain of the second amplifier stage 69 can be set between 21 dB and 35 dB. As a result, the optimal gain for controlling the Schmitt trigger 44 can be determined experimentally.
Der Schnitt-Trigger 44 arbeitet mit festen ein- und Ausschaltpegeln und liefert das Ausgangssignal SIN.The cut trigger 44 works with fixed switch-on and switch-off levels and supplies the output signal SIN.
Das vom Analogteil 40 erzeugte Signal SIN wird vom Digitalteil 41 verarbeitet. Der Digitalteil 41 analysiert also direkt das modulierte Signal, so daß eine Demodulation im herkömmlichen Sinn entfallen kann. Der Digitalteil 41 muß erkennen, ob ein empfanges Signal einer ausgesendeten signalfolge entspricht und steuert gegebenenfalls das Hörgerät an.The signal SIN generated by the analog part 40 is processed by the digital part 41. The digital part 41 thus directly analyzes the modulated signal, so that demodulation in the conventional sense can be dispensed with. The digital part 41 must recognize whether a received signal corresponds to a transmitted signal sequence and, if necessary, controls the hearing aid.
Das in Fig. 5 dargestellte Zustandsdiagramm des Empfängers 2 dient als Grundlage zum entwurf der Steuerwerkkombinatorik 53. Mit Zustandsdiagrammen lassen sich synchrone Prozesse, und damit auch synchrone Schaltwerke, sehr gut modellieren. Da sich in ihm der zeitliche und funktionale Ablauf der Signalerkennung wiederspiegelt, soll das Zustandsdiagramm getrennt beschrieben werden. Dadurch wird auch das Zusammenspiel der einzelnen Funktionsblöcke 45 bis 54 untereinander transparent und die Signalerkennung wird konkretisiert.The state diagram of the receiver 2 shown in FIG. 5 serves as the basis for designing the control unit combinatorics 53 . With state diagrams, synchronous processes, and thus also synchronous switching mechanisms, can be modeled very well. Since it reflects the temporal and functional sequence of signal detection, the state diagram should be described separately. This also makes the interaction of the individual function blocks 45 to 54 with one another transparent and the signal detection is made more concrete.
Nach Anlegen der Versorgungsspannung bringt der Power-on- Reset den Empfänger 2 in den Zustand CS0. Jetzt befindet sich der Empfänger 2 in Standby und wartet auf ein Eingangssignal SIN. Der Systemtakt des Empfängers 2 ist dabei abgeschaltet. In diesem Zustand verbraucht der Digitalteil 41 bei Verwendung von CMOS-Technik praktisch keinen Strom. Wenn kein Ultraschallsignal empfangen wird, was im größten Teil der Betriebszeit der Fall ist, verbraucht nur der Analogteil 40 in nennenswertem Umfang Strom. Liegt ein Eingangssignal SIN an, aktiviert das Monoflop 46 den Taktgenerator 52 und bringt den Empfänger durch das Signal SC in den Zustand CS1. Dieser Zustand setzt Modulationszähler 47 und Bitzähler 55 sowie die beiden Flags 51 DS und TD zurück. Damit ist der Empfänger 2 auf die Auswertung eines Datenwortes vorbereitet. Das Steuerwerk 43 schaltet nun nach CS2. In diesem Zustand werden so lange Modulationsimpulse gezählt, wie das Monoflop 46 eingeschaltet ist (SC=1).After applying the supply voltage, the power-on reset brings the receiver 2 into the CS0 state. Receiver 2 is now in standby and waits for an input signal SIN. The system clock of receiver 2 is switched off. In this state, the digital part 41 consumes practically no power when using CMOS technology. If no ultrasonic signal is received, which is the case for most of the operating time, only the analog part 40 consumes a significant amount of power. If an input signal SIN is present, the monoflop 46 activates the clock generator 52 and brings the receiver to the state CS1 with the signal SC. This state resets the modulation counter 47 and bit counter 55 as well as the two flags 51 DS and TD. The receiver 2 is thus prepared for the evaluation of a data word. The control unit 43 now switches to CS2. In this state, modulation pulses are counted as long as the monoflop 46 is switched on (SC = 1).
Fällt das Monoflop 46 zurück, dann springt der Empfänger 2, abhängig vom Stand des Modulationszählers 47, in den Zustand CS3 oder CS4. Kann dem Stand des Modulationszählers 47 ein logischer Wert zugewiesen werden (FS=0), so wird CS 3 gewählt. Zum Zustand CS3 wird das erkannte Datenbit in das Schieberegister 48 geschoben und der Bitzähler 55 wird inkrementiert. Danach schaltet das Steuerwerk 43 nach dem Zustand CS4.If the monoflop 46 falls back, then the receiver 2 jumps, depending on the status of the modulation counter 47 , to the state CS3 or CS4. If the status of the modulation counter 47 can be assigned a logical value (FS = 0), CS 3 is selected. For the state CS3, the recognized data bit is shifted into the shift register 48 and the bit counter 55 is incremented. The control unit 43 then switches to the state CS4.
Wurde dagegen ein zu kurzes oder zu langes Signal empfangen (FS=1), wird direkt nach CS4 gegangen. Da ein falsches Signal empfangen wurde, bricht der Empfänger 2 die Signalerkennung ab. Nach CS4, wo der timer 56 zurückgesetzt wird, begibt sich das Steuerwerk 43 in den Zustand CS7 (FS=1). Hier wird die Zeit T 2 abgewartet und der Empfänger 2 geht anschließend in CS0 und versucht beim nächsten Signal ein Datenwort zu erkennen.If, on the other hand, a signal that is too short or too long was received (FS = 1), the system goes directly to CS4. Since a wrong signal was received, the receiver 2 cancels the signal detection. After CS4, where the timer 56 is reset, the control unit 43 goes into the state CS7 (FS = 1). Here the time T 2 is awaited and the receiver 2 then goes to CS0 and tries to recognize a data word with the next signal.
Konnte dagegen ein Bit identifiziert werden, wird der Empfang fortgesetzt. Solange nicht alle sechs Bit eines Datenwortes eingelesen sind (BC=0), wird der Empfang des nächsten Bits vorbereitet. Dazu wird die Verzögerungszeit T 0 im Zustand CS5 abgewartet, in der Echos vom empfangenen Signal zu erwarten sind. Diese Zeitverzögerung wirkt somit als Echosperre. Im Zustand CS5 wird das Flag TD gesetzt. Nach Ablauf der Echosperre kehrt das Steuerwerk 43 in CS4 zurück, wo der Timer 56 erneut rückgesetzt wird. Da jetzt das Flag TD gesetzt ist (TD FS BC = 1) schaltet das Steuerwerk 43 in den Zustand CS6. Hier wartet der Empfänger 2 die Zeit T 1 ab, in der er einen weiteren Binärimpuls des Sendesignals erwartet.If, on the other hand, a bit could be identified, reception is continued. As long as not all six bits of a data word have been read (BC = 0), the reception of the next bit is prepared. For this purpose, the delay time T 0 is awaited in the state CS5, during which echoes from the received signal are to be expected. This time delay thus acts as an echo blocker. The TD flag is set in the CS5 state. After the echo lock has expired, the control unit 43 returns to CS4, where the timer 56 is reset again. Since the TD flag is now set (TD FS BC = 1), the control unit 43 switches to the CS6 state. Here the receiver 2 waits for the time T 1 in which it expects a further binary pulse of the transmission signal.
Trifft kein Signal SIN während der Zeit T 1 ein, so bricht der Empfänger 2 die Signalerkennung ab und kehrt in Standby (CS0) zurück. If no SIN signal arrives during time T 1 , receiver 2 cancels signal detection and returns to standby (CS0).
Trifft dagegen während der Wartezeit T 1 ein neues Signal SIN ein, dann schaltet das Steuerwerk 43, aktiviert durch SC, nach CS9. In CS9 wird der Modulationszähler 47 und das TD-Flag zurückgesetzt. Damit ist der Empfänger 2 auf die Decodierung eines weiteren Bits vorbereitet und das Steuerwerk 43 springt in den Zustand CS2. Jetzt analysiert der Empfänger 2, wie oben beschrieben, erneut einen Binärimpuls. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle sechs Bits eines Datenwortes eingelesen sind.If, on the other hand, a new signal SIN arrives during the waiting time T 1 , the control unit 43 , activated by SC, switches to CS9. In CS9, the modulation counter 47 and the TD flag are reset. The receiver 2 is thus prepared for the decoding of a further bit and the control unit 43 jumps to the state CS2. The receiver 2 now analyzes a binary pulse again, as described above. This process is repeated until all six bits of a data word have been read.
Wurde das Wort vollständig eingelesen, dann befindet sich das Steuerwerk 43 in CS4 und der Bitzähler 55 hat seinen Maximalwert erreicht (Signal BC=1). Nun wird, abhängig vom Ergebnis des Adreß- und Paritätsvergleichs in 49, der Zustand CS7 oder CS8 angelaufen. Ist das Ergebnis des Vergleichs negativ, dann wird direkt nach CS7 gesprungen. Nach der Verzögerungszeit T 2 kehrt der Empfänger 2 danach in Standby zurück.If the word has been read in completely, the control unit 43 is in CS4 and the bit counter 55 has reached its maximum value (signal BC = 1). Depending on the result of the address and parity comparison in 49 , the status CS7 or CS8 is now started. If the result of the comparison is negative, a jump is made directly to CS7. After the delay time T 2 , the receiver 2 then returns to standby.
Ist dagegen WOK high, werden die empfangenen Daten in der Schleife über Zustand CS8 an das Hörgerät übergeben. Die Zeitdauer der Übergabe wird dabei durch T 3 festgelegt. In Zustand CS8 wird das Flag DS gesetzt und das Steuerwerk 43 begibt sich nach Ablauf der Übergabezeit T 3 nach CS4. Durch das gesetzt Flag DS wird BC · DS wahr und der Empfänger 2 befindet sich nach der Verzögerungszeit T 2 (CS7) wieder bei CS0 im Standby. Damit ist der Empfang eines Datenwortes abgeschlossen.If, on the other hand, WOK is high, the received data is transferred to the hearing aid in the loop via state CS8. The duration of the handover is determined by T 3 . In state CS8, the flag DS is set and the control unit 43 goes to CS4 after the transfer time T 3 has elapsed. When the flag DS is set, BC · DS becomes true and the receiver 2 is again in standby at CS0 after the delay time T 2 (CS7). This completes the reception of a data word.
Der Systemtakt ist nun abgeschaltet und der Empfänger 2 wartet auf ein neues Eingangssignal.The system clock is now switched off and the receiver 2 waits for a new input signal.
Das Funktionsschaltwerk 42 besteht aus den sechs Funktionsblöcken:
- Impulsformer 45
- Monoflop 46
- Modulationszähler 47
- Schieberegister 48
- Adreß- und Paritätskomparator 49
- Datendecoder 50 The function switching mechanism 42 consists of the six function blocks:
- pulse shaper 45
- monoflop 46
- Modulation counter 47
- shift register 48
- Address and parity comparator 49
- data decoder 50
Der Impulsformer 45 wandelt die anisochronen Modulationsimpulse
SIN vom Schmitt-Trigger 44 in zwei Signale um:
- Pro Modulationsimpuls wird ein taktsynchroner Einzelimpuls
von der Länge einer Taktperiode erzeugt.
Diese Impulse MPIN werden vom Modulationszähler 47
gezählt.
- Die Modulationsimpulse werden durch den Impulsformer
45 um mindestens eine Taktperiode verlängert. Dieses
Signal SM triggert das Monoflop.The pulse shaper 45 converts the anisochronous modulation pulses SIN from the Schmitt trigger 44 into two signals:
- An isochronous single pulse with the length of one clock period is generated for each modulation pulse. These pulses MPIN are counted by the modulation counter 47.
The modulation pulses are lengthened by the pulse shaper 45 by at least one clock period. This signal SM triggers the monoflop.
Der Impulsformer 45 arbeitet unabhängig vom Steuerwerk 43. Seine Flipflops werden durch den Power-on-Reset (RESET) zurückgesetzt und vom Systemtakt CLK getaktet. Der Impulsformer 45 wird nur von SIN angesteuert und verarbeitet alle Einzelimpulse unabhängig von ihrer Länge gleich. Dabei werden auch sehr kurze Impulse erfaßt. Das Flipflop 1 wird von SIN asynchron gesetzt und bleibt high, solange SIN anliegt. Wird SIN low, dann wird mit der nächsten Taktflanke eine Null in das Flip- flop 1 nachgeladen. Bei langen Eingangsimpulsen bleibt das Flipflop 2 high; bei kurzen Impulsen wird es high. In der folgenden Taktperiode ist die UND-Verknüpfung für MPIN wahr und der taktsynchrone Einzelimpuls wird erzeugt. Während dieser Zeit darf allerdings kein weiterer Impuls SIN eintreffen. Die ODER-Verknüpfung SM ist immer dann high, wenn mindestens ein Flipflop gesetzt ist. Damit werden die Eingangsimpulse um ein bis zwei Taktperioden verlängert. The pulse shaper 45 works independently of the control unit 43 . Its flip-flops are reset by the power-on reset (RESET) and clocked by the system clock CLK. The pulse shaper 45 is only controlled by SIN and processes all individual pulses equally regardless of their length. Very short impulses are also recorded. Flip-flop 1 is set asynchronously by SIN and remains high as long as SIN is present. If SIN is low, then a zero is reloaded into flip-flop 1 with the next clock edge. With long input pulses, flip-flop 2 remains high; short pulses make it high. In the following clock period, the AND link for MPIN is true and the isochronous single pulse is generated. During this time, however, no further SIN may be received. The OR link SM is always high when at least one flip-flop is set. This means that the input pulses are lengthened by one to two clock periods.
Das Monoflop 46 meldet der Steuerung den Anfang und das Ende von Impulspaketen durch das Signal SC. Mit dem Signal CEN aktiviert es den Systemtakt.The monoflop 46 reports the beginning and the end of pulse packets to the controller by means of the signal SC. It activates the system clock with the CEN signal.
Das Monoflop 46 arbeitet wie der Impulsformer 45 unabhängig vom Steuerwerk 43 und wird durch das Signal SM getriggert. Mit dem Power-on-Rest (RESET) wird das Monoflop 46 zurückgesetzt.The monoflop 46 works like the pulse shaper 45 independently of the control unit 43 and is triggered by the signal SM. The monoflop 46 is reset with the power-on-rest (RESET).
Durch die ODER-Verknüpfung von SIN und SC ist gewährleistet, daß der Systemtakt unabhängig von der Länge und zeitlichen Lage des Eingangsimpulses SIN sicher gestartet wird.The OR link between SIN and SC ensures that the system clock is independent of the length and temporal position of the input pulse SIN is safely started.
Dieses synchrone, nachtriggerbare Monoflop 46 wurde aus einer Schieberegisterschaltung entwickelt. Die einzelnen Flipflops werden durch das signal SM über die ODER-Gatter parallel gesetzt und genauso nachgetriggert. Wie im vorherigen Abschnitt beim Impulsformer 45 beschrieben, sind die Eingangsimpulse SM stets länger als eine Taktperiode, so daß mit der steigenden Flanke des Taktes CLK das Signal SM immer in das Monoflop 46 geladen werden kann. Ist das Signal SM über mehrere Taktperioden low, so wird das Schieberegister 44 von links nach rechts mit jeder steigenden Taktflanke um eine Speicherzelle entleert. Die Einschaltdauer, nach der das Monoflop 46 zurückfällt, ist durch den Codierschalter DILS zwischen 3 und 7 Taktperioden einstellbar.This synchronous, retriggerable monoflop 46 was developed from a shift register circuit. The individual flip-flops are set in parallel by the signal SM via the OR gate and retriggered in the same way. As described in the previous section for the pulse shaper 45 , the input pulses SM are always longer than one clock period, so that the signal SM can always be loaded into the monoflop 46 with the rising edge of the clock CLK. If the signal SM is low over a number of clock periods, the shift register 44 is emptied by one memory cell from left to right with each rising clock edge. The switch-on duration after which the monoflop 46 drops out can be set between 3 and 7 clock periods using the coding switch DILS.
Die Funktion des Monoflops 46 ist auch im Zeitdiagramm der Fig. 6 dargestellt. Deutlich ist bei dieser Darstellung die einstellbare Einschaltdauer und die Auswirkung von Signalpausen auf das Ausgangssignal erkennbar. Die einschaltdauer des Monoflops 46 kann dabei so eingestellt werden, daß bis zu zwei fehlende Modulationsschwingungen eines Impulspaketes überbrückt werden. Die optimale Einschaltzeit des Monoflops kann somit ermittelt werden. Dieses synchrone Monoflop 46 könnte auch eine Zählerschaltung sein. Im Sender 30 wäre dann jedoch ein Decoder zur Einstellung der einschaltzeit nötig und die Schaltung wäre nicht so transparent wie die benutzte Schieberegistervariante.The function of the monoflop 46 is also shown in the timing diagram in FIG. This representation clearly shows the adjustable switch-on duration and the effect of signal pauses on the output signal. The switch-on duration of the monostable multivibrator 46 can be set so that up to two missing modulation oscillations of a pulse packet are bridged. The optimal switch-on time of the monoflop can thus be determined. This synchronous monoflop 46 could also be a counter circuit. In the transmitter 30 , however, a decoder would then be required to set the switch-on time and the circuit would not be as transparent as the shift register variant used.
Der Modulationszähler 47 zählt die Impulse MPIN, von denen jeder eine Modulationsschwingung repräsentiert. Aufgrund des Zählergebnisses unterscheidet er zwischen gültigen und ungültigen Binärimpulsen und der logischen Null und Eins. Der Modulationszähler 47 wird durch RESET, CS1 und CS9 zurückgesetzt und wird mit jedem Rücksetzen auf das Zählen von Modulationsschwingungen eines Binärimpulses vorbereitet.The modulation counter 47 counts the pulses MPIN, each of which represents a modulation oscillation. Based on the counting result, it differentiates between valid and invalid binary pulses and the logical zero and one. The modulation counter 47 is reset by RESET, CS1 and CS9 and is prepared for the counting of modulation oscillations of a binary pulse with each reset.
Der Modulationszähler 47 gliedert sich in zwei Teilschaltungen:
- Zählwerk 47.1
- Decoder 47.2 The modulation counter 47 is divided into two sub-circuits:
- Counter 47.1
- Decoder 47.2
Das Zählwerk 47.1 besteht aus drei hintereinander geschalteten Teilzählern. Der erste Teilzähler zählt die Impulse MPIN und die folgenden Teilzähler zählen den Überlauf des jeweils vorherigen. Jeder Teilzähler zählt bis 24-1, so daß der Modulationszähler 47 insgesamt bis 212-1 zählen kann. Der Zähler zählt im Zustand CS2 und wird durch den Systemtakt CLK getaktet.The counter 47.1 consists of three partial counters connected in series. The first partial counter counts the pulses MPIN and the following partial counters count the overflow of the previous one. Each partial counter counts up to 2 4 -1, so that the modulation counter 47 can count up to 2 12 -1 in total. The counter counts in state CS2 and is clocked by the system clock CLK.
Alle Teilzähler sind gleich aufgebaut. Lediglich die letzte Stufe hat keine Überlauflogik. Die Teilzähler sind als synchrone Zähler mit JK-Flipflops, die als T-Flipflops geschaltet sind, aufgebaut. Die Vorbereitungseingänge eines Flipflops werden dann high, wenn alle vorherigen Flipflop-Ausgänge und der Eingang des Teilzählers auf high sind. Das entsprechende Flipflop kippt dann mit der nächsten steigenden Taktflanke. Der Überlauf eines Teilzählers wird dann high, wenn alle Flipflop-Ausgänge des Teilzählers und das Eingangssignal high sind. Mit der nächsten steigenden Flanke von CLK werden alle Flip-flops des Teilzählers low und der folgende Teilzähler zählt den Übertrag. Der Übertrag wird durch eine UND-Verknüpfung, auf die das De-Morgan-Theorem einmal angewendet wurde, realisiert.All partial counters have the same structure. Just the last one Level has no overflow logic. The partial counters are as synchronous counters with JK flip-flops known as T flip-flops are connected. The preparatory inputs of a flip-flop go high when all of the previous ones Flip-flop outputs and the input of the partial counter are high. The corresponding flip-flop then flips with the next rising clock edge. The overflow of a partial counter goes high when all flip-flop outputs of the Partial counter and the input signal are high. With the next rising edge of CLK will all flip-flops of the partial counter low and the following partial counter counts the carryover. The carry is made by an AND link, to which the De Morgan theorem applied once was realized.
Die zweite Teilschaltung des Modulationszählers 47, der Decoder 47.2, decodiert den Zählerstand. Dies ist notwendig, um die Länge des empfangenen Impulspaketes festzustellen.The second sub-circuit of the modulation counter 47 , the decoder 47.2 , decodes the count. This is necessary to determine the length of the received pulse packet.
Die Ausgänge der Flipflops können dabei beliebig auf die drei UND-Gatter des Decoders 47.2 geschaltet werden. Somit können die Grenzen zur Signalerkennung beliebig geändert werden. Die RS-Flipflops registrieren einen durchlaufenen Zählerstand.The outputs of the flip-flops can be switched to any of the three AND gates of the decoder 47.2 . This means that the limits for signal detection can be changed as required. The RS flip-flops register a count that has passed through.
Es kann ein integrierter Schaltkreis vorgesehen sein, der die Untergrenze eines gültigen Binärimpulses decodiert und ein solcher für die Obergrenze. Die ODER- Verknüpfung der beiden dazugehörigen Flipflops ergibt das Signal FS (False Signal). FS zeigt an, daß das empfangene Impulspaket entweder zu kurz oder zu lang ist. Der Ausgang eines weiteren Flipflops (Signal DIN) entscheidet, ob dem empfangenen Impulspaket eine Null oder eine Eins zugeordnet wird. Das Signal DIN wird nur dann ausgewertet, wenn FS=0 gilt (s. Zustandsdiagramm). Der Zählerstand muß dabei nicht vollständig decodiert werden, da wiederholtes Triggern eines RS Flipflops seinen Zustand nicht mehr verändert.An integrated circuit can be provided, which decodes the lower limit of a valid binary pulse and one for the upper limit. The OR Linking the two associated flip-flops results the signal FS (false signal). FS indicates that the received Pulse packet is either too short or too long. The output of another flip-flop (signal DIN) decides whether the received pulse packet is a zero or a one is assigned. The signal DIN is only then evaluated if FS = 0 applies (see status diagram). The The counter reading does not have to be completely decoded, because repeated triggering of an RS flip-flop changes its state no longer changed.
In der im Stromlaufplan gezeichneten Konfiguration werden alle Impulspakete mit weniger als 63 Modulationsschwingungen als zu kurz und alle Impulspakete mit mehr als 312 Modulationsschwingungen als zu lang klassifiziert. Alle Binärimpulse zwischen 63 und 187 Modulationsschwingungen werden als logische Null und alle Binärimpulse zwischen 188 und 312 Modulationsschwingungen werden als logische Eins erkannt.In the configuration drawn in the circuit diagram all pulse packets with less than 63 modulation oscillations than too short and all impulse packages with more than 312 Modulation waves classified as too long. All binary pulses between 63 and 187 modulation oscillations are considered logical zero and all binary pulses between 188 and 312 modulation oscillations are recognized as logical one.
Das Schieberegister 48 dient als Zwischenspeicher für die eingelesenen Bits.The shift register 48 serves as a buffer store for the bits that have been read.
Es wird durch den Power-on-Reset (RESET) oder durch CS1 zurückgesetzt. Das vom Modulationszähler 47 erkannte Bit (Signal DIN) wird mit der positiven Flanke von CS3 in das Schieberegister 48 eingelesen. Der gesamte Inhalt des Schieberegisters 48 wird dabei, bedingt durch die synchrone Taktflanke, um eine Stelle nach links geschoben. Hat der Empfänger 2 sechsmal hintereinander ein Bit in das Schieberegister 48 eingelesen, so ist der Informationsgehalt eines Datenwortes gespeichert.It is reset by the power-on reset (RESET) or by CS1. The bit (signal DIN) recognized by the modulation counter 47 is read into the shift register 48 with the positive edge of CS3. The entire content of the shift register 48 is shifted one place to the left due to the synchronous clock edge. If the receiver 2 has read a bit into the shift register 48 six times in succession, the information content of a data word is stored.
Der Adreß- und Paritätskomparator 49 und der Datendecoder 50 lesen das Schieberegister 48 parallel aus (Signale B 0 bis B 5).The address and parity comparator 49 and the data decoder 50 read out the shift register 48 in parallel (signals B 0 to B 5 ).
Der Adreß- und Paritätskomparator 49 vergleicht die am Empfänger 2 eingestellte Adresse mit der des empfangenen Datenwortes. Die logische Verknüpfung hierzu lautet: Diese Gleichung läßt sich durch Anwendung des De-Morgan- Theorems umwandeln: Die Paritätsprüfung erfolgt durch EXOR-Verknüpfung aller Ausgänge B 0 bis B 5 des Schieberegisters 48. Für den Paritätsvergleich gilt folgende Verknüpfung:The address and parity comparator 49 compares the address set on the receiver 2 with that of the received data word. The logical connection to this is: This equation can be converted by applying the De Morgan theorem: The parity check is carried out by EXORing all outputs B 0 to B 5 of the shift register 48 . The following link applies to the parity comparison:
Y P = B 0⊕B 1⊕B 2⊕B 3⊕B 4⊕B 5⊕ Y P = B 0 ⊕ B 1 ⊕ B 2 ⊕ B 3 ⊕ B 4 ⊕ B 5 ⊕
Y p wird für ungerade Parität Eins und für gerade Parität Null. Die Reihenfolge (Klammerung), in der die Einzelverknüpfungen durchgeführt werden, ist dabei unerheblich. Die UND-Verknüpfung von Y A und Y p liefert das Ausgangssignal WOK des Adreß- und Paritätskomparators 49. Y p becomes one for odd parity and zero for even parity. The order (brackets) in which the individual links are carried out is irrelevant. The AND operation of Y A and Y p supplies the output signal WOK of the address and parity comparator 49 .
Der Datendecoder 50 decodiert die Datenbits B 3 und B 4 des Schieberegisters 48. Dabei sind folgende logische Verknüpfungen durchzuführen:The data decoder 50 decodes the data bits B 3 and B 4 of the shift register 48 . The following logical links are to be carried out:
D0 = UDF<4,,100,5,1 °KB°k4 =
D1 = B3· =
D2 = ·B4 =
D3 = B3·B4 =
Der Datendecoder 50 gibt das Ergebnis der Verknüpfung
an das Hörgerät weiter. Die decodierten Daten sind nur
in Verbindung mit dem Datenstrobe STB gültig. Das Signal
STB ist dabei der Steuerwerkzustand CS8, in dem die Datenübergabe
durchgeführt wird.Durch das Steuerwerk 43 wird der zeitliche und funktionale
Ablauf der Signalerkennung, wie er durch das Zustandsdiagramm
vorgegeben ist, realisiert. Dazu sind folgende
Funktionsblöcke vorhanden:
- Taktgenerator 52
- Flags 51
- Bitzähler 55
- Timer 56
- Steuerwerkkombinatorik 53
- Steuerwerkregister 54Der Taktgenerator 52 erzeugt den Systemtakt für den Empfänger.
Die beiden Ausgangssignale CLK sind identisch.
Ein Inverter versorgt das Funktionsschaltwerk 42 und einen
weiteren Inverter versorgt das Steuerwerk 43 mit dem
Takt CLK.Der Digitalteil 41 des Empfängers 2 ist vollständig als
synchrones Schaltwerk aufgebaut, so daß alle Änderungen
von Signalzuständen synchron zur steigenden Flanke von
CLK erfolgen. Eine Ausnahme bilden die vom Signal SIN
angesteuerten Funktionsblöcke Impulsformer 45 und Monoflop
46. Diese Baugruppen synchronisieren das Eingangssignal
SIN.Der Taktgenerator 52 besteht aus einer Enable-Logik und
einem Multivibrator. Die Enable-Logik ist eine ODER-
Verknüpfung der nicht decodierten Steuerwerkzustände
CQ1 bis CQ4 und des Clock-Enable-Signals CEN. Liegt kein
Eingangssignal an (CEN = 0) und befindet sich der Empfänger
im Standby (CS = 0), dann ist die ODER-Verknüfpung
nicht erfüllt. Der Multivibrator ist angehalten, weil
die NAND-Verknüpfung von einem dafür vorgesehenen Gatter
nicht erfüllt werden kann. Wird ein Signal empfangen, so
wird CEN high und der Taktgenerator 52 kann starten.
Durch die Weiterverarbeitung von SIN schaltet das Steuerwerk
43 mit der nächsten steigenden Taktflanke in den Zustand
CS1. Jetzt bleibt der Taktgenerator 52 so lange
aktiv, bis der Steuerwerkzustand wieder CS0 ist und kein
Signal SIN anliegt. Damit läuft der Taktgenerator 52 so
lange, bis die Signalerkennung abgeschlossen ist und der
Empfänger 2 sich wieder im Standby befindet. Somit ist im
Standby der Systemtakt abgeschaltet und der Stromverbrauch
wird bei Verwendung einer CMOS-Schaltungstechnik stark reduziert.
Der Multivibrator besteht aus zwei Inverterschaltungen,
die über ein RC-Glied zurückgekoppelt sind. Dieses RC-
Glied befindet sich zwischen zwei Gatterausgängen, die
sich immer im entgegengesetzten Zustand befinden. Der
Kondensator wird bis zur halben Betriebsspannung gelagert.
Dann wandert das erste Gatter in den Knick seiner
Übertragungskennlinie und steuert das zweite Gatter an.
Durch diese Ansteuerung entsteht eine positive Rückkopplung.
Beide Gatter wechseln ihren Zustand, der Kondensator
wird in die andere Richtung aufgeladen und der Vorgang
wiederholt sich. Für die Kennfrequenz des Multivibrators
ergibt sich f CLK =(2,2·R·C)-1.Die Flags 51 ermöglichen die korrekte Abarbeitung von
Sequenzen des Steuerwerks, bei denen ein Zustand mehrfach
belegt wird. Das Time-Delay-Flag TD ist für die
Schleife der Echosperre CS4-CS5-CS4-CS6 zuständig. Ist
TD zurückgesetzt, so springt der Empfänger von CS4 nach
CS5, wenn UDF<4,,100,5,1 FS gilt. Nachdem das Flag TD in CS5 gesetzt
wurde, steuert der Empfänger von CS4 nach CS5.
Das TD-Flag wird durch RESET, CS1 und CS9 zurückgesetzt.
Mit Hilfe des Data-Strobe-Flags DS kann die Schleife
CS4-CS8-CS4-CS7 zur Datenübergabe durchlaufen werden.
Nachdem ein Datenwort vollständig und richtig empfangen
wurde, gilt BC·WOK··DSI und das Steuerwerk wechselt
von CS4 nach CS8. Das Flag wird in CS8 gesetzt und nach
der Datenübergabezeit T 3 springt das Steuerwerk von
CS4 nach CS7. Damit wurden die gültigen Daten an das
Hörgerät übergeben. Das DS-Flag wird durch RESET und
in CS1 zurückgesetzt.
Der Bitzähler 55 zählt die Bits eines empfangenen Datenwortes.
Da ein Datenwort sechs Bit lang ist, wird das
Ausgangssignal BC high, wenn der Bitzähler 55 auf sechs
steht.
Der Bitzähler 55 wird dann inkrementiert, wenn der Empfänger
2 ein gültiges Bit erkannt hat. Er zählt also die
Durchläufe vom Zustand CS3, in denen ein Datenbit in das
Schieberegister 48 geladen wird. Dabei wird der Bitzähler
mit CLK getaktet. Er wird durch RESET oder durch
CS1 zurückgesetzt.Der Bitzähler 55 ist als Dualzähler aus JK-Flipflops,
die als T-Flipflops geschaltet sind, aufgebaut. Ein
Flipflop kippt immer dann, wenn alle vorhergehenden
Flipflops und das Eingangssignal CS3 high sind.Die Ausgänge zweiter höherwertigen Flipflops "22" und
"21" liefern durch die UND-Verknüpfung das Ausgangssignal
BC.Der Timer 56 erzeugt vier Zeiten zur Ablaufsteuerung der
Signalerkennung. Diese vier unterschiedlichen Zeiten
sind:
- T 0 : Echosperre in CS5
- T 1 : Wartezeit in CS6
- T 2 : Verzögerungszeit in CS7
- T 3 : Datenübergabezeit in CS8Der Timer 56 besteht aus einem Zählwerk 56.1 und einem
Decoder 56.2. Der Timer 56 zählt die Taktimpulse CLK in
den Zuständen CS5, CS6, CS7 und CS8, bis der entsprechende
Zählerstand erreicht ist. Die vom Timer 56 erzeugten
Zeiten sind also vom Systemtakt CLK abgeleitet.
Der Timer 56 wird durch den Power-on-Reset (RESET) oder
durch CS4 zurückgesetzt.Das Zählwerk 56.1 besteht aus drei, als Dualzähler aufgebauten
Teilzählern. Da es genauso aufgebaut ist wie das
Zählwerk des Modulationszählers 47, muß seine Funktion
nicht mehr erläutert werden. Der Decoder 56.2 unterscheidet
sich jedoch von dem des Modulationszählers 47. Für
jedes Zeitintervall T 0 bis T 3 verknüpft ein UND-Gatter
mit vier Eingängen einen beliebigen Zählerstand. Der
Zählerstand muß dabei nicht gespeichert werden, da das
Steuerwerk 43 sofort nach Erreichen der Zeitgrenze seinen
Zustand wechselt. Da der Systemtakt, abgeleitet von
einem einfachen RC-Glied, großen Toleranzen unterworfen
ist, kann eine Decodierung mit vier Flipflop-Ausgängen
als ausreichend genau angesehen werden.Im Stromlaufplan und bei einer Taktfrequenz fCLK=80 kHz
ergeben sich folgende Zeiten:
- T 0 = 5 ms
- T 1 = 25,6 ms
- T 2 = 16,8 ms
- T 3 = 16,8 msDie Steuerwerkkombinatorik 53 verknüpft die Signale aus
dem Blockschaltbild zur Ansteuerung des Steuerwerkregisters
54. Dazu sind vier Flipflops vorgesehen, die
durch Signale CJ und CK angesteuert werden.Durch Spikes oder Störungen kann das Steuerwerk 43 möglicherweise
in einen undefinierten Zustand gelangen. Um
Deadlocks zu vermeiden, wenn sich das Steuerwerk 43 in
einem undefinierten Zustand befindet, wird im letzten
Flipflop die Kombinatorik 53 für alle undefinierten Zustände
zurückgesetzt. Dadurch gelangt das Steuerwerk 43
wieder in einen der definierten Zustände CS2 bis CS7.Das Steuerwerkregister 54 speichert den Steuerwerkzustand
und damit den Betriebszustand des Empfängers.
Das Steuerwerkregister 54 gibt den Zustand codiert durch
die Signale CQ1 bis CQ4 und decodiert durch die Signale
CS0 bis CS15 aus. Das Steuerwerk 43 besteht aus vier getakteten
JK-Flipflops und einem 1 aus 16 Decoder.
Die Flipflops werden durch den Power-on-Reset (RESET)
zurückgesetzt. Damit befindet sich der Empfänger nach
Anlegen der Versorgungsspannung in Standby (CS0). Die
Flipflops werden vom Systemtakt CLK getaktet. Die Vorbereitungseingänge
der Flipflops werden durch die Signale
der Steuerwerkkombinatorik 53 angesteuert. Die Ansteuerung
ist so ausgelegt, daß anstatt der verwendeten
FK-Flipflops auch flankengesteuerte RS-Flipflops eingesetzt
werden können.Der Decoder ist immer enabled. Durch Beschaltung des
Decoders wird den Flip-Flops folgende Wertigkeit zugeordnet:
FF1 = 20; FF2 = 21; FF3 = 22; FF4 = 23Damit lassen sich die Signale CQ1 bis CQ4 in die Steuerwerkzustände
CS0 bis CS15 umrechnen.Der als Beispiel beschriebene Digitalteil 41 ist so entworfen,
daß eine Integration möglich ist. Um dies zu
erreichen, sind die Entwurfsregeln für Semi-Custom-ICs
anzuwenden. Zudem ist der Digitalteil 41 vollständig
als synchrones Schaltwerk aufgebaut, wobei keine bausteinspezifischen
Eigenschaften, wie beispielsweise
Gatterlaufzeiten, ausgenutzt werden müssen. Dadurch wird
das Verhalten der Schaltung weitgehend unabhängig von
der verwendeten Technologie. Durch die Verwendung von
SSI-Bausteinen ist die Anwendung ausreichend transparent,
so daß die benutzten Funktionen einfach durch Zellen aus
einem Zellenkatalog für integrierte Schaltkreise ersetzt
werden können. D 0 = UDF <4,, 100.5.1 ° KB ° k4 =
D 1 = B 3 * =
D 2 = · B 4 =
D 3 = B 3 · B 4 = the data decoder 50 forwards the result of the link to the hearing aid. The decoded data are only valid in connection with the data strobe STB. The signal STB is the control unit state CS8, in which the data transfer is carried out. The control unit 43 realizes the temporal and functional sequence of the signal recognition, as specified by the state diagram. The following function blocks are available for this purpose:
Clock generator 52
- flags 51
- bit counter 55
- timer 56
- Control unit combinations 53
Control unit register 54 The clock generator 52 generates the system clock for the receiver. The two output signals CLK are identical. An inverter supplies the function switching unit 42 and another inverter supplies the control unit 43 with the clock CLK. The digital part 41 of the receiver 2 is completely constructed as a synchronous switching unit, so that all changes in signal states occur synchronously with the rising edge of CLK. The pulse shaper 45 and monoflop 46 function blocks controlled by the SIN signal are an exception. These assemblies synchronize the input signal SIN. The clock generator 52 consists of an enable logic and a multivibrator. The enable logic is an OR link between the undecoded control unit states CQ1 to CQ4 and the clock enable signal CEN. If there is no input signal (CEN = 0) and the receiver is in standby (CS = 0), the OR link is not fulfilled. The multivibrator has stopped because the NAND link cannot be fulfilled by a gate provided for it. If a signal is received, CEN becomes high and the clock generator 52 can start. As a result of the further processing of SIN, control unit 43 switches to state CS1 with the next rising clock edge. The clock generator 52 now remains active until the control unit state is CS0 again and no signal SIN is present. The clock generator 52 thus runs until the signal detection is complete and the receiver 2 is again in standby. The system clock is therefore switched off in standby and the power consumption is greatly reduced when using CMOS circuit technology. The multivibrator consists of two inverter circuits that are fed back via an RC element. This RC element is located between two gate outputs, which are always in the opposite state. The capacitor is stored up to half the operating voltage. Then the first gate moves to the bend in its transfer characteristic and controls the second gate. This control creates a positive feedback. Both gates change their state, the capacitor is charged in the other direction and the process is repeated. The characteristic frequency of the multivibrator results in f CLK = (2.2 · R · C ) -1 . The flags 51 enable the correct processing of sequences of the control unit in which a state is assigned several times. The time delay flag TD is responsible for the loop of the echo suppressor CS4-CS5-CS4-CS6. If TD is reset, the receiver jumps from CS4 to CS5 if UDF <4,, 100,5,1 FS applies. After the TD flag has been set in CS5, the receiver controls from CS4 to CS5. The TD flag is reset by RESET, CS1 and CS9. With the aid of the data strobe flag DS, the loop CS4-CS8-CS4-CS7 can be run through for data transfer. After a data word has been received completely and correctly, BC · WOK ·· DSI applies and the control unit changes from CS4 to CS8. The flag is set in CS8 and after the data transfer time T 3 the control unit jumps from CS4 to CS7. The valid data was then transferred to the hearing aid. The DS flag is reset by RESET and in CS1. The bit counter 55 counts the bits of a received data word. Since a data word is six bits long, the output signal BC is high when the bit counter 55 is at six. The bit counter 55 is then incremented when the receiver 2 has recognized a valid bit. It thus counts the passes from state CS3 in which a data bit is loaded into shift register 48. The bit counter is clocked with CLK. It is reset by RESET or by CS1. The bit counter 55 is constructed as a dual counter from JK flip-flops which are connected as T flip-flops. A flip-flop always flips when all previous flip-flops and the input signal CS3 are high. The outputs of second higher-order flip-flops "2 2 " and "2 1 " deliver the output signal BC through the AND operation. The timer 56 generates four times for the sequence control of the Signal detection. These four different times are:
- T 0 : echo lock in CS5
- T 1 : waiting time in CS6
- T 2 : delay time in CS7
- T 3 : Data transfer time in CS8 The timer 56 consists of a counter 56.1 and a decoder 56.2 . The timer 56 counts the clock pulses CLK in the states CS5, CS6, CS7 and CS8 until the corresponding count is reached. The times generated by the timer 56 are therefore derived from the system clock CLK. The timer 56 is reset by the power-on reset (RESET) or by CS4. The counter 56.1 consists of three partial counters constructed as dual counters. Since it is constructed in the same way as the counter of the modulation counter 47 , its function need not be explained any more. The decoder 56.2 differs from that of the modulation counter 47, however . For each time interval T 0 to T 3 , an AND gate links any counter reading with four inputs. The counter reading does not have to be saved because the control unit 43 changes its state immediately after the time limit has been reached. Since the system clock, derived from a simple RC element, is subject to large tolerances, decoding with four flip-flop outputs can be regarded as sufficiently accurate. In the circuit diagram and with a clock frequency f CLK = 80 kHz, the following times result:
- T 0 = 5 ms
- T 1 = 25.6 ms
- T 2 = 16.8 ms
- T 3 = 16.8 ms The control unit combinatorics 53 links the signals from the block diagram to control the control unit register 54 . For this purpose, four flip-flops are provided, which are controlled by signals CJ and CK. The control unit 43 can possibly get into an undefined state due to spikes or malfunctions. In order to avoid deadlocks when the control unit 43 is in an undefined state, the combinatorial system 53 is reset for all undefined states in the last flip-flop. As a result, the control unit 43 returns to one of the defined states CS2 to CS7. The control unit register 54 stores the control unit status and thus the operating status of the receiver. The control unit register 54 outputs the state encoded by the signals CQ1 to CQ4 and decoded by the signals CS0 to CS15. The control unit 43 consists of four clocked JK flip-flops and a 1 out of 16 decoder. The flip-flops are reset by the power-on reset (RESET). This means that the receiver is in standby (CS0) after the supply voltage is applied. The flip-flops are clocked by the system clock CLK. The preparation inputs of the flip-flops are controlled by the signals from the control unit combination 53 . The control is designed in such a way that edge-controlled RS flip-flops can also be used instead of the FK flip-flops. The decoder is always enabled. By wiring the decoder, the flip-flops are assigned the following value:
FF1 = 2 0 ; FF2 = 2 1 ; FF3 = 2 2 ; FF4 = 2 3 This allows the signals CQ1 to CQ4 to be converted into the control unit states CS0 to CS15. The digital part 41 described as an example is designed in such a way that integration is possible. In order to achieve this, the design rules for semi-custom ICs must be applied. In addition, the digital part 41 is completely constructed as a synchronous switching mechanism, with no component-specific properties, such as gate delay times, having to be used. This makes the behavior of the circuit largely independent of the technology used. The use of SSI modules makes the application sufficiently transparent so that the functions used can easily be replaced by cells from a cell catalog for integrated circuits.
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