揚聲器驅動電路的製作方法
2023-06-13 22:30:01
專利名稱：揚聲器驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及適用於驅動比較小的揚聲器如裝在電視機中的揚聲器的揚聲器驅動電路。
相關技術的說明在電視機中，例如使用了比較小的揚聲器，這是因為空間有限，所以通常不能很好地重放超低音區。另外，人類聽覺特性曲線根據聲級而變化並且具有以下趨勢。當聲級降低時，對超低音區的敏感性也降低。因而，當聲級低時，存在著難於聽到超低音的問題。
為了解決上述在聲級低時很難聽到超低音的問題，迄今為止地知道了一種採用所謂的音量控制電路的方法，所述電路對應於聲級監聽電平地改變揚聲器驅動電路的頻率特性曲線。當監聽電平高時，揚聲器驅動電路的頻率特性曲線通過音量控制電路而變得比較平，當監聽電平低時，音量控制電路也加強高音區。圖5是表示音量控制電路的一個例子的電路曲線圖。
在根據圖5的說明中，圖5的參考數字1表示用於接收音頻信號的音頻信號輸入端，這個音頻信號輸入端1與一個耦合電容器2的一端相連，耦合電容器2的另一端通過一個由電容器3、4和電阻5構成的串聯電路接地，耦合電容器2與電容器3的連接中點通過可變電阻器6接地，而電容器3、4的接地中點與可變電阻器6的電阻件6a的中間點相連。
在可變電阻器6的活動件6b上獲得的音頻信號通過耦合電容器7被輸入功率放大器8，在功率放大器8輸出側獲得的音頻信號被輸入揚聲器9的音圈中，揚聲器9的振膜振動而發聲。
如圖6所示，當監聽電平高時，從功率放大器8到揚聲器9的音頻信號的頻率特性曲線在超低音區到高音區的範圍內是平坦的。當監聽電平低時，加強了超低音區和高音區。因此，無論監聽電平是高是低，都可以聽到超低音。另外，頻率特性曲線如此擴展到超低音區，即可以沒有信號相位損失地獲得質低音。
但是，在揚聲器比較小時，例如當它是裝在電視機中的揚聲器時，當升高音頻信號電平並且通過具有高電平的超低音頻信號來驅動揚聲器8時，揚聲器9的振膜本身振動，但不能足以驅動空氣。因此，對聲音質量造成了不利影響。
發明概述鑑於上述問題而設計出了本發明。本發明的一個目的是，即使音頻信號電平被提高了，也要避免對聲音質量的不利影響。
本發明提出了一種揚聲器驅動電路，它包括一個用於調節被送往揚聲器的音頻信號的輸出電平的音量調節器件和一個其頻率特性曲線可以對應於該音量調節器件的調節狀態地改變的超低音加強電路，該揚聲器驅動電路還包括用於檢測該音量調節器件的調節狀態的電平檢測器；用於當該電平檢測器檢測到所述音量調節器件被調整到使音頻信號的輸出電平高於一個特定電平時減少音頻信號的超低音部分的超低音消音器件。
根據本發明，只要音頻信號低於中等電平，則一個在頻率特性曲線中擴展到超低音區的信號驅動揚聲器，從而沒有相位損失地獲得了高質低音，但當音頻信號高於中等電平時，由於高通濾波器截住了超低音區，所以沒有出現削波等現象，而且揚聲器振膜沒有在超低音區振動，由此沒有對聲音質量產生不利影響。
圖面簡介
圖1是表示本發明的揚聲器驅動電路一個實施例的框圖。
圖2是圖1的說明圖。
圖3是表示本發明的揚聲器驅動電路的另一個實施例的框圖。
圖4是圖3的說明圖。
圖5是表示揚聲器驅動電路現有技術的框圖。
圖6是圖5的說明圖。
優選實施例說明參見圖1、2來說明本發明的揚聲器驅動電路的一個實施例。在圖1中，對應於圖5的部件用相同參考數字表示。
在圖1中，參考數字1表示一個用於接收音頻信號的音頻信號輸入端，這個音頻信號輸入端1與一個耦合電容器2的一端相連，而耦合電容器2的另一端通過一個由電容器3、4和電阻5構成的串聯電路接地，耦合電容器2與電容器3的連接中點通過可變電阻器6接地，電容器3、4的接地中點與可變電阻器6電阻件6a的中間點相連。電容器3、4、電阻5和可變電阻器6構成了音量控制電路。
在這個例子中，可變電阻器6的活動件6b通過耦合電容器7與轉換開關10的活動觸點10c相連，轉換開關10的一個固定觸點10a與一個轉換開關12的一個固定觸點12a相連，而轉換開關10的另一個固定觸點10b通過一個截留超低音的高通濾波器11與轉換開關12的另一個固定觸點12b相連。
在轉換開關12的活動觸點12c處獲得的音頻信號通過一個耦合電容器13被送往功率放大器8，在功率放大器8輸出側獲得的音頻信號被送往揚聲器9的音圈，由此使揚聲器9的振膜振動而發聲。
在這個實施例中，設置了一個電平檢測可變電阻器14，即一個用於獲得正直流電壓+V的電源端15通過電平檢測可變電阻器14接地，電平檢測可變電阻器14的活動件14a與用於音頻電平調節的可變電阻器6活動件6b互鎖。
在這種情況下，在電平檢測可變電阻器14的活動端14a上獲得了取決於音頻電平調節用的可變電阻器6活動件6b的位置的檢測電壓電平Vs，即音量調節狀態。
在電平檢測可變電阻器14的活動端14a上獲得的這個檢測電壓電平Vs被送往一個運算放大器16的非倒相輸入端+以便構成比較器。
電源端15通過一個由電阻17、18構成的串聯分配電路接點，從而當在電阻6活動件6b上獲得的音頻信號電平是中等電平時，例如送往揚聲器9的電平是-30dB，在電阻17、18的連接中點上獲得的電壓可以是等於在電平檢測可變電阻器14活動端14a上獲得的檢測電壓電平Vc。
在電阻17、18連接中點處獲得的電壓Vc被送往運算放大器16的倒相輸入端-。因此，當在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上獲得的檢測電壓電平Vs為0伏-Vc時，即送往揚聲器9音圈的音頻信號電平低於中等電平例如低於-30dB時，這是低電平「0」，而當在活動件14a上獲得的檢測電壓電平Vs高於電壓Vc時，即當送往揚聲器8音圈的音頻信號電平高於中等電平例如高於-30dB時，這是高電平「1」。
在實施例中，通過運算放大器16的輸出來控制轉換開關10、12的活動觸點10c、12c。即，當運算放大器16的輸出側是低電平「0」時，轉換開關10、12的活動觸點10c、12c與轉換開關10、12的固定觸點10a、12a相連，高通濾波器11被插入音頻信號線路中。
另一方面，當運算放大器16的輸出側是高電平「1」時，轉換開關10、12的活動觸點10c、12c與其它固定觸點10b、12b相連，高通濾波器11被插入音頻信號線路中。
因此，送往揚聲器9音圈的音頻信號頻率特性成圖2所示的那樣，當音頻信號電平低於中等電平如低於-30dB(由虛線表示)時，在超低音區內加強了特性曲線，同時，由於一個在頻率特性曲線上擴展到超低音區的音頻信號驅動了揚聲器音圈9，所以沒有相位損失地獲得了高質低音。
當送入揚聲器9音圈中的音頻信號電平高於中等電平如高於-30dB時，音頻信號的頻率特性曲線成圖2所示的樣子，就是說，超低音區被高通濾波器截住，因此，沒有出現削波等現象。另外，由於揚聲器9的振膜沒有在超低音區內振動，因此沒有對聲音質量產生不利影響。
如上所述，根據本實施例，當音頻信號低於中等電平如低於-30dB(包括電視機的普通音頻電平)時，加強了超低音區，一個在頻率特性曲線上擴展到超低音區的音頻信號驅動了揚聲器9的音圈，因此，沒有相位損失地獲得了高質低音，而當音頻信號高於中等電平如高於-30dB時，通過高通濾波器11截住了超低音區，因此，沒有出現削波等現象，另外，由於揚聲器9的振膜沒有在超低音區內振動，因此沒有對聲音質量產生不利影響。
圖3表示本發明的揚聲器驅動電路的另一個實施例。在圖3中，對應於圖1所示部件的部件用相同參考數字表示並且省略了對其的具體說明。在圖3的例子中，與圖1的例子不同地，當音頻信號電平非常低時，沒有加強超低音區。
在圖3中，一個音頻信號輸入端1與一個耦合電容器2的一端相連，而耦合電容器2的另一端通過電容器3與一個轉換開關20的固定觸點20a相連，轉換開關20的活動觸點20c通過一個由電容器4和電阻5構成的串聯電路接地，電阻5與電容器4的連接中點與轉換開關20的另一個固定觸點20b相連，電容器3與耦合電容器2的連中點通過可變電阻器6接地，轉換開關20的活動觸點20c與可變電阻器6電阻件6a的中間點相連。可變電阻器6的活動件6a與轉換開關10的活動觸點10c相連。
在這種情況下，當轉換開關20的活動觸點20c與一個固定觸點20a相連時，與圖1所示一樣地，一條用於加強超低音區的音量控制電路被插入音頻信號線路中並且加強了超低音區，當轉換開關20的活動觸點20c與另一個固定觸點20b相連時，送往音頻信號輸入端1的音頻信號被直接送往可變電阻器6，從而沒有加強超低音區。
在圖3所示的例子中，一個用於獲得正直流電壓+V的電源端15通過一個電平檢測可變電阻器14接地，電平檢測可變電阻器14的活動件14a與用於音頻電平調節的可變電阻器6的活動件6b相連。在這種情況下，在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上，獲得了取決於在音頻電平調節用可變電阻器6活動件6b上獲得的音頻信號電平的檢測電壓電平Vs。
在這個例子中，取決於在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上獲得的音頻信號電平的檢測電壓電平Vs被送往一個運算放大器21的非倒相輸入端+和一個運算放大器22的倒相輸入端-以便構成比較器。
在這個例子中，也通過在固定電壓輸入端21a上施加電壓VH，其中由可變電阻器6活動件6b獲得的音頻信號電平等於中等電平，例如被送往揚聲器9的聲音頻電平調節等於在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上對應於-30dB獲得的檢測電壓電平，在該固定電壓輸入端21a上獲得的電壓VH被送往運算放大器21的倒相輸入端-。
另外，在該例子中，通過在固定電壓輸入端22a上施加電壓VL，其中在由可變電阻器6活動件6b獲得的音頻信號電平低，例如被送往揚聲器9的電平等於在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上對應於-55dB獲得的檢測電壓電平，在固定電壓輸入端22a上獲得的電壓VL被送往運算放大器21的非倒相輸入端+。
因此，在運算放大器21、22的輸出X1、X2中，當在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上獲得的檢測電壓電平Vs如表1所示地為0-VL時，輸出X1是低電平「0」，輸出X2是高電平「1」，當檢測電壓電平Vs是VL-VH時，輸出X1是低電平「0」，輸出X2是低電平「0」，當檢測電壓電平Vs是VH-+V時，輸出X1是高電平「1」，輸出X2是低電平「0」。
表1
在這個例子中，運算放大器21、22的輸出X1、X2通過電阻被送往一個開關控制電路23。開關控制電路23根據運算放大器21、22的輸出X1、X2來轉換轉換開關20、10、12的活動觸點20c、10c、12c。
就是說，轉換開關20的活動觸點20c與另一個固定觸點20b相連，直到在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上獲得的檢測電壓電平Vs變為電壓VL，當這個檢測電壓電平Vs超過電壓VL時，活動件20c與一個固定觸點20a相連，此時，音量控制電路被插入音頻信號線路中並加強了超低音區。
轉換開關10、12的活動觸點10c、12c分別與固定觸點10a、12a相連，直到在電平檢測可變電阻器14的活動件14a上獲得的檢測電壓電平Vs達到電壓VH，此時，高通濾波器11沒被插入音頻信號線路中。
當檢測電壓電平Vs超過電壓VH時，活動觸點10c、12c與其它固定觸點10b、12b相連，高通濾波器11此時被插入音頻信號線路中並截去了超低音區。圖3的例子在其它方面與圖1的結構相同。
圖3的例子是這樣構成的並且送往揚聲器9音圈的音頻信號的頻率特性曲線成圖4所示的樣子，當音頻信號電平低如低於-55dB時，它是一條平特性曲線並且沒有加強噪音。當該音頻信號電平例如高於這個低電平並低於中等電平時如約為-55dB到-30dB時，在該頻率特性曲線中沒有加強超低音區，揚聲器9的音圈被在頻率特性曲線中擴展到超低音區的音頻信號驅動，從而沒有相位損失地獲得了高質低音。
當送往揚聲器9音圈的音頻信號電平高於中等電平如高於-30dB時，音頻信號的頻率特性曲線成圖4所示的樣子，並且高通濾波器11截住了超低音區，沒有出現削波等現象，揚聲器9的振膜沒有在超低音區內振動，從而沒有對聲音質量帶來不利影響。
因此，容易理解的是，在圖3的例子中也獲得了與圖1所示例子相同的作用和效果。
上述例子是模擬結構，也可以通過使用DSP(數位訊號處理器)和其它器件來形成數字式結構。
本發明不只局限於所示例子，可以在本發明的範圍內修改和改動本發明。
如上所述，根據本發明，當音頻信號低於中等電平例如低於-30dB時(包括電視機的普通音頻電平)，加強超低音區，並且一個在頻率特性曲線中擴展到超低音區的音頻信號驅動了揚聲器音圈，因此，沒有相位損失地獲得了高質低音，當音頻信號高於中等電平例如高於-30dB時，高通濾波器11截住了超低音區，因此沒有出現削波等現象，另外，由於揚聲器振膜沒有在超低音區振動，所以沒有對聲音質量產生不利影響。
雖然已經參見附圖地描述了本發明的優選實施例，但應該理解的是，本發明不局限於上述實施例，本領域技術人員可以在不超出如後續權利要求書所述的本發明範圍或精神的前提下實現各種修正和改動。
權利要求
1．一種揚聲器驅動電路，它包括一個用於調節被送往一個揚聲器的音頻信號的輸出電平的音量調節器件和一個其頻率特性曲線可以對應於該音量調節器件的調節狀態而改變的超低音加強電路，它還包括用於檢測該音量調節器件的調節狀態的電平檢測器；以及用於當該電平檢測器檢測到所述音量調節器件被調整到使音頻信號的輸出電平高於一個特定電平時減少音頻信號的超低音部分的超低音消音器件。
2．如權利要求1所述的揚聲器驅動電路，其特徵在於，所述音量調節器件是一個用於調節音量的可變電阻器，所述電平檢測器是一個用於檢測電壓電平的且與用於調節音量的可變電阻器相連的可變電阻器。
3．如權利要求1所述的揚聲器驅動電路，其特徵在於，所述超低音消音器件是一個用於截流超低音區的高通濾波器，它對應於該音量調節器件的調節狀態而被有選擇地插入在一個音頻信號線路中。
全文摘要
為避免當音頻信號電平升高時對聲音質量帶來不利影響,在一個包括用於加強超低音區的超低音區加強器件和一個高通濾波器的揚聲器驅動電路中,設置了用於當要送往揚聲器的音頻信號低於中等電平時使高通濾波器脫離音頻信號線路,並且在要送往揚聲器的音頻信號高於中等電平時將高通濾波器插入音頻信號線路中的開關器件。
文檔編號H03G9/00GK1313674SQ0111182
公開日2001年9月19日 申請日期2001年3月13日 優先權日2000年3月13日
發明者前島吉道 申請人:索尼株式會社