第二节 数字放大线路

一、数字放大线路的结构与原理

(一)数字放大线路的系统框图

从图5-3中可以看出，声信号经麦克风转换成电信号，再经数字信号处理器压缩放大后，由受话器将电信号转换成声信号，传入听损人士耳内。

图5-3 数字放大线路的系统框图

(二)数字信号处理器(digital signal processing, DSP)工作原理

1．模拟/数字(A/D)转换器。模拟/数字转换器的作用就是把模拟电压先通过采样再转换成数字编码。采样频率越高，数据分得越细，所能处理的信号频宽就越大。根据采样定理可知，可处理的最大信号频宽等于采样频率的一半。例如，如果需要助听器频响能处理到10kHz，采样频率必须高于20kHz。

数字放大线路必须设有低通滤波器(抑制混叠信号滤波器)来防止采样频率与信号频率发生混叠，采样后的数据用二进制表示，例如，3bit可表示8个数据(0到7),4bit可表示16个数据(0到15),5bit可表示32个数据(0到31)等。家庭激光唱片播放器使用16bit来描述声音，这意味着电压可被等分成65536份，目前大多数的数字助听器使用16bit模拟/数字转换器。

数字技术开关制决定了计算机判断信号的有无取决于门限值。低于门限值用0表示，无信号；门限值以上用1表示，有信号，这样的机制与模拟放大线路相比可以减小助听器内部噪声。

2．滤波器、压缩放大器、限幅器。对数字信号的处理无须像模拟信号那样需要很多元件，而只需要采用数学运算即可达到最终的处理目的。这样既可以减小线路失真，又能降低处理器的故障率(元件越多，故障率越高)，更重要的是具有比模拟放大线路更强大、更灵活的信号处理能力。另外，数字放大电路可调节内容很多，但是基本上都是可编程的，所以使用上很方便。随着数字技术及计算机技术的日益发展，目前主流的数字放大线路都具有下列功能：①多通道宽动态范围压缩(wide dynamic range compression, WDRC); ②自动降噪功能；③动态声反馈抑制；④快慢时程探测器；⑤输出压缩自动增益控制(AGC-O)和软削峰；⑥方向性麦克风；⑦多存储器；⑧宽范围高低频滤波器；⑨低电压、场景算法转换提示音。

(三)数字/模拟(D/A)转换器

经过DSP处理后的最终信号必须从数字编码转变成声信号输出，这个工作由数字/模拟转换器结合助听器受话器完成。数字/模拟转换器将数字信号转变成电信号，然后传送给不同类型的受话器，最终完成对声音的转换。为了最大限度地减少能量消耗，延长电池的使用寿命，数字助听器通常会使用另一种类似于Class D受话器的方案，即通过数字/模拟转换器直接驱动零偏置受话器。

二、数字放大线路的优点与展望

数字技术的优点包括比模拟技术有更大的精确度，更小的内部噪声，更小的失真，更长的使用寿命，在耗电增加不大的前提下有能力进行更复杂的运算。这些优点使得数字放大电路能在各种复杂的环境中具有更强的自适应功能。

听损人士对助听器最大的抱怨是无法在各种环境中都能听清楚并感觉舒适。线性模拟线路由于基本没有信号识别处理能力，所以自适应能力较差；非线性模拟可编程线路虽然具有信号自动识别处理能力，但无法在一个体积很小的助听器芯片内完成复杂的运算。然而，强大的信号处理能力和自适应能力正是数字放大线路的优点。不过，早期的数字助听器由于芯片内存小，运算速度慢，采用的线路简单，性能上可能还不如高档的非线性模拟可编程助听器。但是随着听力学、数字技术和计算机技术的不断发展，数字助听器也朝着具有更强大的信号处理能力、更小的体积、更加灵巧的外观、更多的辅助功能(如蓝牙、调频接收系统等)的方向发展，对于环境的自适应能力也更强，它必将成为未来助听器行业发展的主流趋势。

但是，数字助听器也有缺点，比如复杂的调节项目需要验配者具有更高的验配技术，如果调节得不好，不但无法体现数字助听器的优点，甚至还有可能比模拟线性放大助听器音质更差。因此，助听技术的不断发展也对从业人员的专业水平提出了更高的要求。