限制耳機中最大允許音量的方法以及實現該方法的耳機的製作方法

2023-05-02 02:11:21 1

專利名稱：限制耳機中最大允許音量的方法以及實現該方法的耳機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種限制耳機、頭戴式耳機等中最大允許音量的方法，
其中用於驅動耳機或者頭戴式耳機的驅動信號具有小於大約0.7V的電 壓，該方法包括步驟感測驅動信號的大小，以及當驅動信號超過某一 電平時，驅動信號的一部分被分流過耳機或頭戴式耳機。
本發明還涉及一種具有當信號源具有電壓小於大約0.7V的輸出信 號時的最大允許音量的限制結構的耳機或頭戴式耳機，包括檢測器裝 置，用於感測輸出信號的大小以及用於產生反映輸出信號的大小的控制 信號；分流裝置，控制信號連接到該分流裝置，並且當信號超過給定值 時，該分流裝置操作來分流輸出信號的一部分通過耳機或頭戴式耳機； 以及電流源，用於驅動檢測器裝置和/或分流裝置。
背景技術：
用於限制用於聲音再現的設備中的音量的方法和設備在本領域以 前是公知的。 一種這樣的設備包括信號源，其連接到耳機、頭戴式耳機、 揚聲器等。在這樣的現有技術中的設備中，因為信號源輸出信號的一部 分被轉移並傳送到其中確立輸出信號的大小的檢測器，所以電平限制得 以實現。與輸出信號成比例，檢測器隨後產生控制信號，其被傳送到用 於對信號進行控制的分流裝置。分流裝置被連接成使得它能夠在感測到 的輸出信號的大小超過給定值時將信號源輸出信號的 一部分分流過頭 戴式耳機、耳機或者揚聲器。當輸出信號具有超過大約0. 7V的電壓的 時候，這種技術能起到很好的作用，該約0. 7V的電壓是能使用傳統可 商購的標準類型的矽基電子器件所需要的電壓。
在某些類型信號源中，諸如MP3播放器、iPod等，輸出信號可處於 比0. 7V小得多的電壓。這暗示出，由於該電壓對於使得矽基電子器件 工作來說太低，所以不能採用現有技術。
即使來自上述類型的信號源的輸出可能為50-1 00mW那麼小，電壓 已經明顯小於0. 7V，饋送到耳塞式耳機中的這種輸出可能引起極高音量。如果耳塞以它與外界噪聲隔絕的方式進入到耳道，則問題變得尤其 嚴重。在這樣的情況下，儘管低的供給輸出，但是還是可能達到明顯大
於lOOdB的聲級。
在這裡所考慮的類型的信號源，換言之輸出電壓可能比大約0. 7V 小得多的信號源中，基於軟體的音量限制配置的使用在領域中以前是公 知的。這種限制被集成到信號源中並且需要專門適用於音量限制和信號 源的耳機、頭戴式耳機等來使它工作。如果替換了耳機或頭戴式耳機， 那麼該音量限制配置將不再工作，這是因為替換耳機會很大地顯示出比 與信號源一起匹配的原來的耳機高得多的靈敏度等級。
在相關類型的信號源中，即，在輸出信號的電壓比約0. 7V小得多 的情況下，用於限制最大允許音量的裝置在本領域以前也是公知的。然 而，這種裝置需要電池形式的單獨的電壓源。由於如果聲級限制要能夠 與可選的信號源 一起使用就必須被定位於耳機中，所以如果耳機是耳塞 式耳機則這樣一種方案將是不實用而且或許是不可能的。而且，電池必 須定期更換。

發明內容
本發明的目的在於實現一種音量限制結構，其與輸出信號的電壓可 以比0. 7V小得多的信號源一起工作。本發明的另一目的在於實現一種 音量限制結構，其不需要信號源和耳機之間匹配在一起，而且耳機可以 與任何可選信號源一起使用。而且，本發明的目的在於實現一種音量限 制，其不會影響音質並且不需要電池形式的單獨的電壓源用於工作。
就以下方法來說，將實現構成本發明的基礎的這些目的，該方法的 特徵在於，驅動信號的第二部分被轉移，其電壓被增加，以及驅動信號 被轉移的第二部分被直接或間接用於控制分流裝置，驅動信號的第一部 分在該分流裝置中被分流過耳機或頭戴式耳機。
就其特徵在於電流源是信號源的耳機來說，將實現構成本發明的基 礎的這些目的。


現在將參考附圖在下文中更詳細地描述本發明。在附圖中 圖1是本發明的第一實施例的簡化框圖；圖2是包括在根椐圖1的實施例中的升壓電路；
圖3示出了包括在根據圖1的實施例中的可替代的升壓電路；
圖4是本發明的第二實施例的簡化框圖；以及
圖5是在M0S電晶體中的一部分的示意圖。
具體實施例方式
在圖1中，附圖標記1指代可以是iPod、 MP3播放器等的信號源。 確切地說，根據本發明採用哪個信號源是無足輕重的，只要信號源具有 其常規信號電平處的電壓可小於大約0. 7V的輸出信號它就適用。作為 對輸出信號概念的替代，還將在下面描述和所附的權利要求中採用指定 驅動信號。
在圖l中，附圖標記2進一步指代耳機、頭戴式耳機等，即，把信 號源的輸出信號轉換成聲音的裝置。為了簡化，在本說明書主體將通篇 採用術語耳機。
第一信號導線3和第二信號導線4分別在信號源1和耳機2之間延 伸，在第一信號導線3中提供了電阻器5，下文將揭示其原因。
根據本發明，音量限制結構被置於耳機中或者與耳機一起布置，這 是因為耳機的特性，諸如靈敏度、耳道中的密封緊密性、耳膜與耳機振 膜之間所包圍的空氣體積等，決定了音量限制結構的期望的特性。換言 之，耳機和音量限制結構彼此相適應。
根據圖1將更明顯的是，在兩個信號導線3和4之間布置了檢測器 裝置6和分流裝置7。檢測器裝置6和分流裝置7兩者分別耦接在第一 信號導線3和第二信號導線4之間。應當注意的是，分流裝置7連接在 電阻器5之後，使得可通過分流裝置7的電流也通過電阻器5。
檢測器裝置6直接或間接感測信號源1輸出信號的電壓，並且與其 按比例地產生控制信號，該控制信號通過控制導線8被饋送到分流裝置 7用於控制該分流裝置。當輸出信號的電壓下降到某一值以下時，不再 產生控制信號，但是當輸出信號的電壓超過某一值時，發出控制信號， 該控制信號在分流裝置中確保輸出信號的一部分通過分流導線9分流過 耳機2。上述電阻器5起到防止當輸出信號的很大部分通過分流導線9 被分流過耳機2時，信號源1短路或者過載的效果。
應當注意的是，信號導線3和4兩者都不包括直接涉及音量限制結構的元件，由於這個原因音質不受音量限制的影響。
如上所述，信號源1的輸出信號在常規操作狀態下的電壓可比大約
0. 7V要小得多。這暗示出，如果使用傳統的矽基元件來構成檢測器裝置 和分流裝置，可用電壓通常不足以使得檢測器裝置和分流裝置起作用。
根據本發明，在檢測器裝置6和信號源i之間布置了升壓裝置或電路n 。
在根據圖l的框圖中，升壓裝置或電路被布置在信號導線3和4之間的 檢測器導線10中。
在本發明的第一變型中，升壓裝置包括變壓比為5或更多，優選為 IO或更多的變壓器。
升壓裝置11的使用使得，即使在信號源1的輸出電壓下降到0. 7V 以下相當多時的這樣的操作狀態下，檢測器裝置還將可達到寬裕地超過
0. 7V的電壓電平，由於這個原因檢測器裝置和分流裝置可以由市場上可
購買的矽基並且經濟的標準元件製成。
在本發明的第二變型中，升壓電路11形成為在圖2中大致示出的 開關電容電路。在本發明的第三變型中，升壓電路11形成為在圖3中 大致示出的開關電感電路。
圖2示出的升壓電路具有輸入12和輸出13。輸入12連接到信號源
1, 並且作為結果可達到信號源通常發出的低電壓。輸出13連接到檢測 器裝置6並且為其提供至少超過0. 7V的電壓。
根據圖2的開關電容電路包括第一開關A和第二開關B。在操作期 間，這兩開關交替打開和閉合使得電容器14交替連接到信號源和地， 從而它存儲的電壓被添加到輸入電壓，這在沒有損失的情況下可以致使 電壓翻倍。例如，如果輸入12上的電壓為0. 5V，那麼理論上在輸出13 上將有l.OV的電壓。如果電路中的損失為0. 4V,那麼輸出13上的實際 電壓將是0. 6V。如果這0. 6V的電壓被加到相同的電路或者至少在原理 上與圖2所示電路相同的電路，在該第二電路的輸出上電壓倍增為 1.2V,要從該電壓扣除第二電路中的0.4V損失，因此第二電路上的實 際輸出電壓將是O. 8V。如果損失更大或者如果需要更大的升壓，那麼可 以順序地串聯耦接另外的級。
與根據圖2的上述電路一樣，圖3示出的開關電感電路具有輸入12 和輸出13。在此，輸入12同樣地連接到信號源並且輸出13連接到檢測 器裝置6。電路包括電感器15和交替打開和閉合的開關16。通過電感器5,開關16的打開和閉合狀態之間的時間關係以及開關的打開和閉合頻率的適合的設計，有可能以5或更大的因子獲得升壓。
在根據圖1的實施例中，升壓裝置或電路11與檢測器裝置6是分離的。然而，至少在升壓電路11是根據圖2或圖3設計的情況下，升壓電路可以本身構造或者包括在檢測器裝置中，該檢測器裝置在輸出13上發出控制信號8,傳送到分流裝置7以控制分流裝置。
在根據圖4的實施例中，沒有採用升壓裝置或電路。相反，檢測器裝置6和/或分流裝置7被製作成更靈敏，使得它們被設計成也能夠在比大約0. 7V小得多的電壓下工作。
圖5示出了包括在檢測器裝置6和/或分流裝置7中的M0S電晶體的詳圖。在圖5中，附圖標記17涉及電晶體的源極，附圖標記18涉及其柵極並且附圖標記19涉及其漏極。附圖標記20涉及包括在電晶體中的矽基襯底。
在矽基襯底20與電晶體的柵極18之間，布置了極薄的，通常由二氧化矽構成的層21。在電晶體的柵極和矽基襯底20之間形成的電容相當程度地影響電晶體需要來工作的電壓。如果該電容增大，則電晶體的工作所需要的電壓減小。根據本發明，層21被給予了比應用在標準元件中的要薄的層厚。可選地，通過用較高介電常數的材料，來整體或部分地替代二氧化矽(Si02),可以增加層21的介電常數，較高介電常數的材料諸如選自基本上包括都是比Si02的介電常數高的材料的CeO;、Gs203、 Zr02、 Y203、 BaTi03或者BaO/SrO的組中的一個或多個材料。根據本發明，層21的厚度或者單獨減小，或者在增加層21的介電常數的同時而減小，如上所述，增加層21的介電常數可以通過整體或部分替代層21中的材料得以實現。
權利要求
1. 一種限制耳機、頭戴式耳機等中最大允許音量的方法，其中，用於驅動耳機或頭戴式耳機的驅動信號具有小於大約0.7V的電壓，該方法包括步驟感測驅動信號的大小，當驅動信號超過某電平時，驅動信號的一部分被分流過耳機或頭戴式耳機，其特徵在於驅動信號的第二部分被轉移，其電壓被增加，以及驅動信號被轉移的第二部分被直接或間接用來控制分流裝置，驅動信號的第一部分在該分流裝置中被分流過耳機或頭戴式耳機。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於驅動信號的第二部分 被傳送到檢測器裝置，在該檢測器裝置中產生比驅動信號的電壓高的控 制信號，並且該控制信號被傳送到分流裝置。
3. —種限制耳機、頭戴式耳機等中最大允許音量的方法，其中， 用於驅動耳機或頭戴式耳機的驅動信號具有小於大約0. 7V的電壓，該方法包括步驟感測驅動信號的大小，當驅動信號超過某電平時，驅動 信號的一部分被分流過耳機或頭戴式耳機，其特徵在於驅動信號的第 二部分被轉移並且被提供到包括檢測器裝置和分流裝置的單元，驅動信 號的第一部分的分流在該分流裝置中發生，並且該單元被給予在小於大 約0. 7V的電壓工作的靈敏度。
4. 如權利要求3所述的方法，其特徵在於為包括在該單元中的 M0S電晶體提供在其柵極和矽基襯底之間的減小的厚度和/或較高介電 常數的絕緣層。
5. —種具有最大允許音量限制結構的耳機或頭戴式耳機，其中信 號源U )的輸出信號具有小於大約0. 7V的電壓，包括檢測器裝置(6), 用於感測輸出信號的大小以及用於產生反映輸出信號大小的控制信號(8)，分流裝置(7),控制信號連接到該命流裝置(7)並且該分流 裝置(7)被布置成在輸出信號超過給定值時把輸出信號的一部分分流 過耳機(2)或頭戴式耳機，以及電流源，用於驅動檢測器裝置和/或分 流裝置，其特徵在於該電流源是信號源(1)。
6. 如權利要求5所述的耳機或頭戴式耳機，其特徵在於檢測器 裝置/分流裝置(6,7)的單元被設計為在小於大約0. 7V的電壓下工作。
7. 如權利要求5所述的耳機或頭戴式耳機，其特徵在於在信號源U)與包括檢測器裝置/分流裝置(6，7)的單元之間布置了升壓單 元(11 )。
8. 如權利要求7所述的耳機或頭戴式耳機，其特徵在於升壓單 元(11 )包括變壓器。
9. 如權利要求7所述的耳機或頭戴式耳機，其特徵在於升壓單 元包括至少一個開關(A,B)電容電路(14)。
10. 如權利要求7所述的耳機或頭戴式耳機，其特徵在於升壓單 元(11)包括至少一個開關(16)電感電路(15)。
11. 一種具有最大允許音量限制結構的耳機或頭戴式耳機，其中信 號源(1 )的輸出信號具有小於大約0. 7V的電壓，包括檢測器裝置(6 )， 用於感測輸出信號的大小以及用於產生反映輸出信號大小的控制信號(8),分流裝置(7),控制信號連接到該分流裝置(7)並且該分流 裝置(7)被布置成在輸出信號超過給定值時把輸出信號的一部分分流 過耳機(2)或頭戴式耳機，其特徵在於檢測器(6)和/或分流裝置(7)的音量限制特性適應於耳機(2)或頭戴式耳機的聲音再現特性， 即靈敏度、耳道中的密封、在耳膜與耳機或頭戴式耳機的振膜之間所包 圍的空氣體積等，並且用於驅動檢測器裝置(6)和/或分流裝置(7) 的電流源是信號源。
全文摘要
一種限制耳機、頭戴式耳機等中最大允許音量的方法，包括步驟感測用於驅動耳機的驅動信號的大小。驅動信號的電壓小於大約0.7V。如果驅動信號超過某一電平，那麼驅動信號的一部分被分流過耳機。驅動信號的第二部分被轉移。被轉移的部分的電壓或者被增加並且控制分流裝置，驅動信號的第一部分通過該分流裝置被分流過耳機；或者它被提供到具有檢測器裝置和分流裝置的單元。該單元靈敏到在小於大約0.7V的電壓下工作。用於上述方法的耳機等包括分流裝置和檢測器裝置，它們的電流源是耳機的信號源。
文檔編號H03G3/20GK101490950SQ200780026337
公開日2009年7月22日 申請日期2007年6月7日 優先權日2006年7月12日
發明者R·基爾伯格 申請人:佩爾託股份有限公司