節能監控電路的製作方法
2023-06-13 05:50:21 2
專利名稱：節能監控電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種關於節能監控電路，尤其涉及應用於需要高電壓驅動的靜電式耳機的節能監控電路。
背景技術：
現有技術中，靜電式耳機具有優良的頻率響應，用以提供播放範圍極寬的音頻信號。然而，該靜電式耳機的運作通過將低電壓(例如數伏特)升壓至高電壓(例如數 百伏特)而進行驅動。一般而言，固定式的該靜電式耳機通過市電作為該低電壓的電源供應來源。但，該電源供應來源若改成一次電池或二次電池，則勢必會影響到低電壓轉換成高電壓的轉換效率，更甚至在該低電壓升高至該高電壓時，會造成該一次電池或該二次電池的損壞，進而影響到使用的年限。再者，傳統的該靜電式耳機的電源供應來源常保持在供電的狀態，不管該靜電式耳機是否接收到該音頻信號的輸入。故在無形之中，這種供電方式造成能源的浪費以及該一次電池或該二次電池的使用時間。故有必要提出一種可解決現有技術缺陷的電路。
實用新型內容本實用新型的一個目的是提供一種節能監控電路，通過音頻信號自動地觸發開關單元，使得第一電壓通過驅動模塊轉換成具有高電壓的第二電壓而供驅動一靜電式耳機，用以達到節能的技術效果。本實用新型的另一目的是根據上述的節能監控電路，能通過選擇參考電壓的大小，用以決定該音頻信號產生用於觸發該開關單元的控制信號的電壓靈敏度。本實用新型的又一目的是根據上述的節能監控電路，能通過鎖存電路維持、設定(set)或重置(reset)具有觸發該控制單元的該控制信號。本實用新型的再一目的是根據上述的節能監控電路，能通過延遲電路補償因無法檢測到連續音頻信號中低於該電壓靈敏度的部分，所導致該驅動模塊執行快速地切換所造成的電能切換損失。本實用新型的又一目的是根據上述的節能監控電路，能利用觸發單元直接地觸發該控制單元，而使得不管是否有檢測到該音頻信號，該驅動模塊直接可用於驅動該靜電式耳機。為達到上述目的及其它目的，本實用新型為一種節能監控電路，應用於具有薄膜與多個極板的靜電式耳機，該節能監控電路包含供電單元、輸入單元、檢測單元、開關單元、驅動模塊與輸出單元。其中，該供電單元供產生一第一電壓；該輸入單元供接收一音頻信號；該檢測單元連接該輸入單元，該檢測單元檢測在該輸入單元的該音頻信號，並根據該音頻信號的電壓振幅選擇性地產生相對應於該音頻信號的控制信號；該開關單元具有控制端、輸入端與輸出端，該開關單元通過該輸入端與該供電單元連接，以及該開關單元通過該控制端接收控制信號，又該開關單元根據該控制信號控制該輸入端與該輸出端之間的導通狀態，用以將該第一電壓選擇性地自該輸入端傳遞至該輸出端；該驅動模塊與該開關單元連接，該驅動模塊根據該導通狀態選擇性地將該第一電壓轉換成第二電壓，用以驅動該薄膜；以及，該輸出單元與該輸入單元連接，該輸出單元供輸出該音頻信號至這些極板。與現有技術相較，本實用新型的節能監控電路通過檢測音頻信號的輸入與否，用以自動地產生用於驅動靜電式耳機所需的具有高電壓的第二電壓，進而通過減少耗能而達到省能的技術效果。此外，由於在連續的音頻信號中，仍然會發生因該音頻信號的電壓過低而導致無法被檢測的情況發生，故通過延遲電路提供一時間常數，用以延長進行該第二電壓停止輸出所需的觸發時間。再者，本實用新型亦可不受到該音頻信 號影響的觸發控制，使得不管有無該音頻信號，該第二電壓可直接地驅動該靜電式耳機。
圖I為本實用新型第一實施例的節能監控電路的方塊示意圖；圖2為本實用新型第二實施例的節能監控電路的方塊示意圖；圖3為說明圖2中前置放大單元、輸入單元與檢測單元的詳細連接示意圖；圖4為本實用新型第三實施例的節能監控電路的方塊示意圖；圖5為說明圖4中鎖存單元的詳細電路示意圖；圖6為本實用新型第四實施例的節能監控電路的方塊示意圖；以及圖7為說明圖6中鎖存單元的詳細電路示意圖。主要部件附圖標記2 靜電式耳機22 薄膜24 極板10、10』、10』』、10』』』 節能監控電路12 供電單元14 輸入單元16 檢測單元18 開關單元182 控制端184 輸入端186 輸出端20 驅動模塊26 輸出單元28 參考單元30 前置放大單元32 延遲單元34 鎖存單元342 第一輸入端[0039]344第二輸入端346第一輸出端348第二輸出端36觸發單元38邏輯門單元AFS音頻信號CS、CS』控制信號FV第一電壓SV第二電壓RV參考電壓OPA運算放大器R1、R2、R3 電阻器TS觸發信號LS邏輯信號
具體實施方式
為充分了解本實用新型的目的、特徵及技術效果，茲通過下述具體的實施例，並結合附圖，對本實用新型做詳細說明，說明如下請參照圖1，為本實用新型第一實施例的節能監控電路的方塊示意圖。在圖I中，該節能監控電路10應用於靜電式耳機2。其中，該靜電式耳機2包含薄膜22與多個極板24，且該薄膜22設置於這些極板24之間。又，該靜電式耳機2的驅動方式以高電壓(約500伏特)驅動該薄膜22,以及將音頻信號AFS (audio frequency signal)傳導至這些極板24，用以使得該靜電式耳機2可產生聲音。其中，該音頻信號AFS可定義為頻率介於5Hz與50KHz之間的聲波。其中，該節能監控電路10包含供電單元12、輸入單元14、檢測單元16、開關單元18、驅動模塊20與輸出單元26。該供電單元12用於產生第一電壓FV(first voltage),例如該供電單元12可為市電轉直流電、一次電池與二次電池的至少其中之一。舉例而言，該供電單元12可為鋰電池(Li-ion)為例說明，且該鋰電池可通過市電轉直流電的方式進行電力的補充。此外，該鋰電池提供3. 7伏特的該第一電壓FV。該輸入單元14接收該音頻信號AFS，且該輸入單元14可通過該輸出單元26直接地輸出至這些極板24。該檢測單元16連接該輸入單元14，用於檢測在該輸入單元14的該音頻信號AFS。當該輸入單元14有該音頻信號AFS輸入時，則會在該輸入單元14產生電壓振幅的變化，而該檢測單元16根據該音頻信號AFS的該電壓振幅而產生相對應於該音頻信號AFS的控制信號 CS (control signal)。該開關單元18具有控制端182、輸入端184與輸出端186，例如該開關單元18可為電晶體(BJT)或金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)等三端組件。舉例而言，該開關單元18以該金屬氧化物半導體場效應電晶體為例說明，該控制端182可對應至柵極(gate)、該輸入端184可對應至源極(source),以及該輸出端186可對應至漏極(drain)。又，該開關單元18通過該輸入端184與該供電單元12連接，用以接收該第一電壓FV,以及該開關單元18通過該控制端182接收控制信號CS。再者，該開關單元18根據該控制信號CS控制該輸入端與該輸出端之間的導通狀態，用以將該第一電壓FV自該輸入端傳遞至該輸出端186。其中，該導通狀態定義為該輸入端184與該輸出端186連接或不連接的狀態。該驅動模塊20與該開關單元18連接，且該驅動模塊20根據該導通狀態選擇性地將該第一電壓FV轉換成第二電壓(second voltage)用以驅動該薄膜22。其中，該第二電壓的電壓值高於該第一電壓的電壓值。在另外一個實施例中，該驅動模塊20可包含整流單元與變壓單元(圖未示)，該整流單元與該變壓單元將該第一電壓轉換成該第二電壓。故該節能監控電路10可根據該音頻信號AFS是否被該檢測單元16檢測到，進而選擇性地產生該控制信號CS，而該控制信號可觸發該開關單元18是否將該第一電壓FV提供給該驅動模塊20，用以轉換成可驅動該靜電耳機2所需具有高電壓的該第二電壓SV。換 言之，當該音頻信號AFS未輸入或無法被該檢測單元16所檢測時，則該第一電壓FV無法供應該驅動模塊20，即該驅動模塊20不產生耗能的問題。參照圖2，為本實用新型第二實施例的節能監控電路的方塊示意圖。在圖2中，該節能監控電路10』除具有第一實施例中所提及的該供電單元12、該輸入單元14、該檢測單元16、該開關單元18、該驅動模塊20與該輸出單元26之外,還包含參考單元28與前置放大單元30。其中，該參考單元28與該檢測單元16連接。其中，該參考單元28產生一參考電壓RV (reference voltage),讓該檢測單元16可通過該參考電壓作為一個判斷的基準,用以判斷該電壓振幅是否足以產生相對應於該音頻信號AFS的該控制信號CS。換言之，可通過調整該參考電壓RV而決定該檢測單元16檢測的電壓靈敏度，用以判斷該音頻信號AFS是否能被檢測的基準。該前置放大單元30連接該輸入單元14與該檢測單元16。其中，該前置放大單元30放大該音頻信號AFS的電壓振幅並輸出至該檢測單元16。該前置放大單元30可配合該檢測單元16的電氣特性對該音頻信號AFS的該電壓振幅進行電壓放大。一併可參照圖3，為說明該前置放大單元30、該輸入單元14與該檢測單元16的詳細連接示意圖。其中，該前置放大單元30由運算放大器OPA與多個電阻器Rl、R2、R3所組成，該前置放大單元30的電壓放大倍率通過Rl與R2的電阻比例而決定。參照圖4，為本實用新型第三實施例的節能監控電路的方塊示意圖。在圖4，該節能監控電路10』』除具有第一實施例中所提及的該供電單元12、該輸入單元14、該檢測單元16、該開關單元18、該驅動模塊20與該輸出單元26之外，還包含延遲單元32與鎖存單元34。該延遲單元32連接該檢測單元16，且該延遲單元32將該控制信號CS延後一時間常數t (time constant)而形成延遲信號DS (delay signal),例如該延遲單元32可為電阻器，以及電容器與電感器的至少其中之一所組成。換言之，該延遲單元32使得該控制信號CS在到達該開關單元18或該鎖存單元34之前，必須對該電容器或該電感器進行充電，直到達到該時間常數t之後，才能回復到原來該控制信號CS的電壓電平。舉例而言，該延遲單元32以電阻器R與電容器C為例說明，則該時間常數t的數學關係式為如下所示t=RXC該鎖存單元34連接該檢測單元16、該延遲單元32與該開關單元18。在該鎖存單元34接收該控制信號CS與該延遲信號DS之後，根據該控制信號CS維持、設定或重置該鎖存單元34，用以輸出控制該開關單元18的控制信號CS』。在本實施例中，可一併參照圖5，為說明該鎖存單元34的詳細電路示意圖。在圖5中，該鎖存單元34以D型的鎖存器舉例說明。值得注意的是，該鎖存單元34可為其它例如RS型、JK型等的鎖存器類型。 在圖5中，該D型鎖存器具有第一輸入端342 (接收該控制信 號CS)與第二輸入端344 (接收該延遲信號DS)、第一輸出端346與第二輸出端348,又該第一輸出端346與該第二輸出端348輸出相反的邏輯電位，且可依其該開關單元18選擇以該第一輸出端346或該第二輸出端348輸出的電壓電平作為該控制信號CS』。其中，該D型鎖存器由四個與非門(NAND gate)與一個非門(NOTgate)所組成，而該D型鎖存器的真值表如下表I所示。表I
第一第二第一第二.
輸入端輸入端輸出端輸出端____
0O 維持維持維持
; ~ ~ ; 控制該開關單元開啟，使得該供電單元與該驅動模塊之_________間呈現導通狀態，進而讓該驅動模塊獲得該第一電壓
~ " 控制該開關單元關閉，使得該供電單元與該驅動模塊 _____'__之間呈現斷路狀態，阻止該驅動模塊獲得該第一電壓
1I 維持維持維持根據該真值表可了解到當該第二輸入端344的電壓表示為邏輯O (例如O伏特的電壓)的狀態時，則不管該第一輸入端342輸入多大,該第一輸出端346的邏輯狀態維持在原有的電壓電平，即邏輯O或邏輯I (例如5伏特的電壓)的狀態；當該第二輸入端344的電壓電平為邏輯I的狀態時，貝1J會根據該第一輸出端346的電壓電平將該第一輸出端346設定為邏輯I的狀態，或者將該第一輸出端346的電壓電平重置為邏輯O的狀態。根據該真值表可用於通過觸發該開關單元18的該控制端182，而改變或維持該輸入端184與該輸出端186之間的導通狀態。參照圖6，為本實用新型第四實施例的節能監控電路的方塊示意圖。在圖6中，該節能監控電路10』』』除具有第三實施例中所提及的該供電單元12、該輸入單元14、該檢測單元16、該開關單元18、該驅動模塊20、該輸出單元26、延遲單元32與鎖存單元34之外，還包含觸發單元36與邏輯門單元38。該觸發單元36產生一觸發信號TS (trigger signal),例如該觸發單元36可為按鍵。該邏輯門單元38連接該觸發單元36與該檢測單元16，又在該邏輯閘單元38接收該觸發信號TS與該控制信號CS之後產生一邏輯信號LSdogic signal)至該鎖存單元34。一併可參照圖7，該邏輯閘單元38可以或門(OR gate)為例說明，而若同樣地使用該D型鎖存器，則該D型鎖存器的真值表如下表2所示。其中，該第一輸入端342的該邏輯信號LS由該觸發信號TS與該控制信號CS通過該或門所產生的。[0079]表2
cs TS 動作___(Lb)_____
0~0~ OO — OI —維持
；)~T~ I _ OI — O由TS決定該開關單元開啟
1~0~ I ~ OI 一 O由CS決定該開關單元開啟
I丨I丨 IOIO由TS、CS同時決定該開關單元開啟本實用新型的節能監控電路通過檢測音頻信號的輸入與否，用以自動地產生用於驅動靜電式耳機所需的具有高電壓的第二電壓，進而通過減少耗能而達到省能的技術效果。此外，由於在連續的音頻信號中，仍然會發生因該音頻信號的電壓過低而導致無法被檢測的情況發生，故通過延遲電路提供一時間常數，用以延長進行該第二電壓停止輸出所需的觸發時間。再者，本實用新型亦提供可不受到該音頻信號影響的觸發控制，使得不管有無該音頻信號，該第二電壓可直接地驅動該靜電式耳機。本實用新型在上文中已以較佳實施例揭露，然本領域技術人員應理解的是，該實施例僅用於描繪本實用新型，而不應解讀為限制本實用新型的範圍。應注意的是，凡是與該實施例等效的變化與置換，均應視為涵蓋於本實用新型的範疇內。因此，本實用新型的保護範圍當以權利要求書所限定的內容為準。
權利要求1.一種節能監控電路，其特徵在於，應用於具有薄膜與多個極板的靜電式耳機，該節能監控電路包含 供電單元，供產生一第一電壓； 輸入單元，供接收一音頻信號； 檢測單元，連接該輸入單元，該檢測單元檢測在該輸入單元的該音頻信號，並根據該音頻信號的電壓振幅選擇性地產生相對應於該音頻信號的控制信號； 開關單元，具有控制端、輸入端與輸出端，該開關單元通過該輸入端與該供電單元連接，以及該開關單元通過該控制端接收控制信號，又該開關單元根據該控制信號控制該輸 入端與該輸出端之間的導通狀態，用以將該第一電壓選擇性地自該輸入端傳遞至該輸出端; 驅動模塊，與該開關單元連接，該驅動模塊根據該導通狀態選擇性地將該第一電壓轉換成第二電壓，用以驅動該薄膜，其中該第二電壓的電壓值高於該第一電壓的電壓值；以及 輸出單元，與該輸入單元連接，該輸出單元供輸出該音頻信號至這些極板。
2.如權利要求I所述的節能監控電路，其特徵在於，還包含一參考單元與該檢測單元連接，該參考單元產生一參考電壓，用以供該檢測單元基於該參考電壓判斷該電壓振幅產生相對應於該音頻信號的控制信號。
3.如權利要求2所述的節能監控電路，其特徵在於，還包含前置放大單元連接該輸入單元與該檢測單元，該前置放大單元放大該音頻信號的電壓振幅並輸出至該檢測單元。
4.如權利要求I所述的節能監控電路，其特徵在於，還包含延遲單元連接該檢測單元，該延遲單元將該控制信號延後一時間常數而形成延遲信號。
5.如權利要求4所述的節能監控電路，其特徵在於，該延遲單元為電阻器，以及電容器與電感器的至少其中之一所組成。
6.如權利要求4所述的節能監控電路，其特徵在於，還包含鎖存單元連接該檢測單元、該延遲單元與該開關單元，且在該鎖存單元接收該控制信號與該延遲信號之後，根據該控制信號維持、設定或重置該鎖存單元，用以輸出控制該開關單元的該控制信號。
7.如權利要求I所述的節能監控電路，其特徵在於，還包含鎖存單元連接該檢測單元與該開關單元，且在該鎖存單元接收該控制信號之後，根據該控制信號維持、設定或重置該鎖存單元，用以輸出控制該開關單元的該控制信號。
8.如權利要求7所述的節能監控電路，其特徵在於，還包含觸發單元與邏輯門單元，該觸發單元產生一觸發信號，且該邏輯門單元連接該觸發單元與該檢測單元，又在該邏輯門單元接收該觸發信號與該控制信號之後產生一邏輯信號至該鎖存單元。
9.如權利要求I所述的節能監控電路，其特徵在於，該驅動模塊包含整流單元與變壓單元，該整流單元與該變壓單元將該第一電壓轉換成該第二電壓。
專利摘要一種節能監控電路，應用於具有薄膜與多個極板的靜電式耳機。其中，該節能監控電路通過輸入單元接收一音頻信號以及該音頻信號通過輸出單元輸出至這些極板，且同時利用該檢測單元檢測該輸入單元的該音頻信號並產生相對應於該音頻信號的控制信號以控制與供電單元連接的開關單元，使得該供電單元所產生的第一電壓通過該開關單元供應至該驅動模塊，又該驅動模塊將該第一電壓轉換成第二電壓以驅動該薄膜；反之，該第一電壓因無法通過該開關單元供應至該驅動模塊，將使得該驅動模塊無須轉換該第一電壓。故本實用新型通過該音頻信號自動地驅動該靜電式耳機而能達到省能的技術效果。
文檔編號H04R3/00GK202759582SQ20122044371
公開日2013年2月27日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者尹本強 申請人:富祐鴻科技股份有限公司