專利名稱：揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明有關利用將輸入信號放大后的輸出信號驅動例如裝在手機等便攜式設備上的揚聲器的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置。
背景技術：
以往，在裝有揚聲器的設備、例如數(shù)碼攝像機(DVC)或數(shù)碼相機(DSC)、手機、筆記本電腦等便攜式電子設備上，在將驅動該揚聲器的揚聲器驅動用放大裝置集成(IC)化、和揚聲器一起構成聲音輸出裝置的情況下，其所裝的揚聲器為了節(jié)省空間，大多使用壓電式揚聲器。
以下，以日本國公開公報的特開昭63-217806號公報所述的為例說明驅動上述壓電式揚聲器的現(xiàn)有的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置。
圖5為表示利用現(xiàn)有的揚聲器驅動用放大裝置驅動壓電式揚聲器的聲音輸出裝置的構成方框圖。在圖5示出的揚聲器驅動用放大裝置2中，在同一片芯片上內有放大來自輸入端5的輸入信號、并能利用高動態(tài)范圍驅動作為與輸出端6和7連接的揚聲器1的壓電式揚聲器而獲得足夠聲壓級的放大電路8；以及從外部的低壓電源升壓生成該放大電路8的輸出級所要的高壓電源用的開關電源電路。通過這樣，裝置能小型化，并且安裝容易。
但上述現(xiàn)有揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置中，由于放大電路8的輸出功率與揚聲器1的負載阻抗成反比，因此對于壓電式揚聲器雖然在設計上無問題，能適當?shù)仳寗樱舯３制潆娐窐嫵刹蛔?，而例如設想用在通常因價格便宜而大量使用的電動式揚聲器的情況下，就變成驅動負載阻抗比壓電式揚聲器低的揚聲器，在驅動這種揚聲器時，與驅動壓電式揚聲器時相比，放大電路8的輸出功率增大，存在從揚聲器輸出過大聲壓級的問題。
也就是說，在圖5示出的現(xiàn)有揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置中，采用相同的電路構成，作為所驅動的揚聲器1，若是負載阻抗不同的電動式揚聲器和壓電式揚聲器，則對于雙方各自的驅動動作不加區(qū)別，就無法適應，在各自的揚聲器驅動中，對于相同的輸入信號而不能輸出相同功率的信號。
對于上述問題，在所驅動的揚聲器中，例如考慮到電動式揚聲器和壓電式揚聲器的負載阻抗不同這一點，作為一種對于相同輸入信號而輸出相同功率信號用的構成，可以考慮圖6示出的包括揚聲器驅動用放大裝置在內的聲音輸出裝置的構成。
以下說明圖6示出的包括揚聲器驅動用放大裝置在內的聲音輸出裝置。
圖6為表示包括現(xiàn)有的揚聲器驅動用放大裝置在內的聲音輸出裝置的其它構成示例的方框圖。在圖6示出的聲音輸出裝置中，600為與驅動負載的種類對應具有不同放大增益的多個放大電路的揚聲器驅動用放大裝置，601為將供給信號放大時的消耗功率的電源(VCC)加在揚聲器驅動用放大裝置600上用的電源端，602為根據(jù)驅動負載種類相應外加選擇切換揚聲器驅動用放大裝置600內工作的放大電路種類的切換信號用的驅動負載切換端，603為向驅動負載輸出功率用的輸出端，604為一種驅動負載即電動式揚聲器，605為另一種驅動負載即壓電式揚聲器。
以下說明上述構成的包括揚聲器驅動用放大裝置在內的聲音輸出裝置的動作。
如上所述，圖6示出的揚聲器驅動用放大裝置600為了與所接的負載604、605的種類(負載阻抗)相對應，內裝放大增益不同的兩種放大電路(圖中未示出)，使得對于相同輸入信號電平的各負載604、605的輸出功率相等，根據(jù)負載604、605的種類，利用外加在驅動負載切換端602上的切換控制信號的高電平(VCC)或低電平(0V)，從外部切換前述兩種放大電路。
例如，如圖6(a)所示，其結構做成在揚聲器驅動用放大裝置600的輸出端603連接作為負載的負載阻抗低的電動式揚聲器604時，作為向揚聲器驅動用放大裝置600供電用電源，是在電源端601上外加VCC＝2.8V的電源，通過使從外部加在驅動負載切換端602上的切換控制信號的電位為低(0V)，從而控制選擇切換，使揚聲器驅動用放大裝置600內的兩種放大電路中，具有驅動作為連接的負載是電動式揚聲器604用的放大增益的放大電路工作。
另一方面，如圖6(b)所示，其結構做成在揚聲器驅動用放大裝置600的輸出端603連接作為負載的負載阻抗比電動式揚聲器604高的壓電式揚聲器605時，作為向揚聲器驅動用放大裝置600供電用電源，是將VCC＝5V的電源加在電源端601上，通過使從外部加在驅動負載切換端602上的切換控制信號的電位為高(VCC)，從而控制選擇切換，使揚聲器驅動用放大裝置600內的兩種放大電路中，具有驅動作為連接的負載是壓電式揚聲器605用的放大增益的放大電路工作。
這樣，利用控制選擇切換，與連接的負載種類無關，對于相同的輸入信號電平的向各負載輸出的功率相等。
利用以上的構成，雖然解決了前述的問題，但在圖6示出的有揚聲器驅動用放大裝置的聲音輸出裝置中，如上所述，由于其結構做成根據(jù)與揚聲器驅動用放大裝置600的輸出端603連接的負載種類，通過相應外加來自外部的控制信號，來控制選擇切換，使得揚聲器驅動用放大裝置600內的兩種放大電路中，選擇具有與連接負載對應的放大增益的放大電路，所以作為揚聲器負載在連接電動式揚聲器時和連接壓電式揚聲器時，要具備從外部分別與其對應選擇切換揚聲器驅動用放大裝置600內的兩種放大電路用的專用控制端，在將揚聲器驅動用放大裝置作為半導體集成電路實現(xiàn)單片IC化時，作為其全部端子數(shù)量，要考慮到增設驅動負載切換端那樣的控制端后的端子數(shù)量，所以由此而生的新問題是會使IC芯片尺寸變大。

發(fā)明內容
本發(fā)明為解決上述問題而提出，其目的在于提供一種揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置，其構成為能驅動兩種負載阻抗不同的電動式揚聲器和壓電式揚聲器的揚聲器驅動用放大裝置，在作為半導體集成電路實現(xiàn)IC芯片化時，能控制其端子數(shù)量，不讓芯片尺寸增大，對于電動式揚聲器和壓電式揚聲器能分別適合對它們進行驅動，同時在各揚聲器驅動中，對于相同的輸入信號能輸出相同的功率信號。
為了解決上述問題，本申請第1方面的揚聲器驅動用放大裝置是一種能驅動負載阻抗不同的多種揚聲器的揚聲器驅動用放大裝置，其特點是包括檢測與所連接的揚聲器負載阻抗對應加在電源端和GND之間的電源電壓的電源電壓檢測電路；將所述電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果相應切換所述放大電路的放大增益、使得能驅動的所述多種揚聲器的各種揚聲器中對于相同的輸入信號達到相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路的構成為按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
另外，本申請第2方面的聲音輸出裝置的特點是包括具有固有負載阻抗的揚聲器；檢測與所連接的揚聲器負載阻抗對應加在電源端和GND之間的電源電壓的電源電壓檢測電路；將所述電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果相應切換所述放大電路的放大增益、使得對于和具有其它負載阻抗的揚聲器驅動時相同的輸入信號達到相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路的構成為按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
根據(jù)以上所述，按照電源電壓檢測電路的電源電壓檢測結果，由增益切換電路相應切換放大電路的增益，使得在對負載阻抗不同的揚聲器的各自的驅動中，對于相同輸入信號達到相同輸出功率，能按照該增益來放大輸入信號，驅動相應的揚聲器。
另外，本申請第3方面的揚聲器驅動用放大裝置是一種能驅動負載阻抗不同的多種揚聲器的揚聲器驅動用放大裝置，其特點是包括與所連接的揚聲器的負載阻抗對應外加電壓不同的電源的電源端及驅動用電源端；根據(jù)所述電源端的電源電壓和所述驅動用電源端的電源電壓、檢測是否與所述揚聲器負載阻抗對應將所述電源端和所述驅動用電源端短路的電源電壓檢測電路；將所述電源端及所述驅動用電源端的電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果相應切換所述放大電路的放大增益、使得在能驅動的所述多種揚聲器的各種揚聲器中對于相同的輸入信號達到相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路的構成為按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
另外，本申請第4方面的聲音輸出裝置的特點是包括；具有固有負載阻抗的揚聲器；與所連接的所述揚聲器的負載阻抗對應外加電壓不同的電源的電源端及驅動用電源端；根據(jù)所述電源端的電源電壓和所述驅動用電源端的電源電壓、檢測是否與所述揚聲器負載阻抗應將所述電源端和所述驅動用電源端短路的電源電壓檢測電路；將所述電源端及所述驅動用電源端的電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果相應切換所述放大電路的放大增益、使得對于和具有其它負載阻抗的揚聲器驅動時相同的輸入信號達到相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路的構成為按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
根據(jù)以上所述，按照對利用電源電壓檢測電路進行的電源端和驅動用電源端的短路狀態(tài)的檢測結果，利用增益切換電路相應切換放大電路的增益，使得在對負載阻抗不同的揚聲器的各自驅動中對于相同輸入信號達到相同輸出功率，按照該增益來放大輸入信號，能驅動相應的揚聲器。
利用以上的構成，揚聲器驅動用放大裝置能驅動負載阻抗不同的多種揚聲器，在作為半導體集成電路實現(xiàn)IC芯片化的情況下，能控制端子數(shù)量，不增大芯片尺寸，能對于多種揚聲器都能適合對它們進行驅動，同時在各揚聲器的驅動中，對于相同輸入信號能輸出相同功率信號。


圖1為表示本發(fā)明實施方式1的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一構成示例的方框圖。
圖2為表示本發(fā)明實施方式2的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一構成示例的方框圖。
圖3為表示本發(fā)明實施方式1的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一具體構成示例的電路圖。
圖4為表示本發(fā)明實施方式2的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一具體構成示例的電路圖。
圖5為表示現(xiàn)有的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一構成示例的方框圖。
圖6為表示現(xiàn)有的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的其它構成示例的方框圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對表示本發(fā)明的實施方式的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置作具體說明。
實施方式1以下，說明本發(fā)明實施方式1的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置。
圖1為表示本發(fā)明實施方式1的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一構成示例的方框圖。在圖1示出的聲音輸出裝置的揚聲器驅動用放大裝置2中，放大電路8是放大從輸入端5輸入的信號、并用輸出端6和7驅動揚聲器1的電路，將檢測電源端3的電壓、并根據(jù)其電壓來決定輸出端6、7連接的揚聲器是電動式揚聲器還是壓電式揚聲器的電源電壓檢測電路10連接在電源端3和GND端4之間，在電源電壓檢測電路10和放大電路8之間，設置根據(jù)電源電壓檢測電路10的輸出來切換放大電路8的電壓增益的增益切換電路11。
圖3為表示本發(fā)明實施方式1的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一具體構成示例的電路圖。在圖3示出的聲音輸出裝置的揚聲器驅動用放大裝置2中，電源電壓檢測電路10由比較器104構成，它將通過恒流源110產(chǎn)生的二極管108、109的恒壓偏置和電源端3的電壓經(jīng)電阻111、112的電阻分壓后的電壓進行比較，并輸出該比較結果。另外，增益切換電路11的結構做成靠開關107切換放大電路8中電壓增益為0dB的同相放大電路102和有電壓增益的同相放大電路103。使用電動式揚聲器時，同相放大電路102工作，使用壓電式揚聲器時，同相放大電路103工作，通過這樣，切換放大電路8的電壓增益。
通常，作為揚聲器，在使用電動式揚聲器時，電源電壓使用3V，在使用負載阻抗比電動式揚聲器高的壓電式揚聲器時，為了獲得動態(tài)范圍，所以電源電壓使用約7V。因此，在按照電源電壓大于等于5V設定電壓檢測的情況下，通過將電阻111的阻值和電阻112的阻值按7比18的比例進行設定便能實現(xiàn)。
在使用電源電壓約7V的壓電式揚聲器時，將比較器104的輸出為0N(為HIGHT高電平)，同相放大器103工作，使整個揚聲器驅動用放大裝置2的電壓增益增加了同相放大器103的電壓增益部分。
另外，對于與動態(tài)范圍不對應的輸入，通過設定滿足vo1*vo1/RL1＝vo2*vo2/RL2、Gv1＝20log(vo1/vi)、Gv2＝20log(vo2/vi)的條件，用同一輸入能夠輸出相同的輸出功率。這里，vo1為使用電動式揚聲器時的輸出電壓，vo2為使用壓電式揚聲器時的輸出電壓，RL1是電動式揚聲器的阻抗，RL2是壓電式揚聲器的阻抗，Gv1為使用電動式揚聲器時的電壓增益，Gv2為使用壓電式揚聲器時的電壓增益，vi為輸入電壓。
如上所述，由電源電壓檢測電路10檢測加在電源端3上的電源電壓是電動式揚聲器用的還是壓電式揚聲器用的，根據(jù)該檢測結果由增益切換電路相應地切換放大電路8的增益，使得在各揚聲器驅動中，對于相同輸入信號達到相同輸出功率，能夠利用具有該增益的放大電路8，放大來自輸入端5的輸入信號，驅動輸出端6、7連接的揚聲器1。
其結果，構成對負載阻抗不同的電動式揚聲器和壓電式揚聲器兩者都能驅動的揚聲器驅動用放大裝置，在作為半導體集成電路實現(xiàn)IC芯片化時，也能控制其端子數(shù)量，不增大芯片尺寸，對于電動式揚聲器和壓電式揚聲器能分別適合對它們進行驅動，對于相同輸入信號能輸出相同功率信號。
實施方式2以下，說明本發(fā)明的實施方式2的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置。
圖2為表示本發(fā)明實施方式2的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一構成示例的方框圖。在圖2示出的聲音輸出裝置的揚聲器驅動用放大裝置2中，放大電路8為放大從輸入端5輸入的信號、并用輸出端6和7驅動揚聲器1的電路，電源端3為放大電路8的輸出晶體管用的電源端，驅動用電源端12為放大電路8內的輸出晶體管以外的電源端，為供給電壓比電源端3高的電壓例如約7V的端子，為了抑制使用電動式揚聲器時的功耗和按照RAIL TO RAIL動作，具有驅動用電源端12。另外，使用壓電式揚聲器時，對于電源端3的3V由于負載阻抗高，所以使用約7V的電源端3的電壓。
電源電壓檢測電路10根據(jù)這些驅動用電源端12的電壓和電源端3的電壓，決定輸出端6、7連接的揚聲器是電動式揚聲器還是壓電式揚聲器，將電源電壓檢測電路10與驅動用電源端12、電源端3、和GND端4連接，再在電源電壓檢測電路10和輸出放大電路8之間，設置按照電源電壓檢測電路10的輸出來切換放大電路8的電壓增益的增益切換電路11。
圖4為表示本發(fā)明實施方式2的揚聲器驅動用放大裝置及聲音輸出裝置的一具體構成示例的電路圖。在圖4示出的聲音輸出裝置的揚聲器驅動用放大裝置2中，電源電壓檢測電路10將通過恒流源110產(chǎn)生的二極管108、109的恒壓偏置和電流流過電阻111產(chǎn)生的電壓用比較器104進行比較，該電流是在電源端3的電壓比驅動用電源端12的電壓低-0.7V及以下時，用晶體管118和晶體管117對電阻119和晶體管118產(chǎn)生的電流進行鏡像映射，再用晶體管116和晶體管115的電流鏡電路使電流流入電阻111，若判斷為使用電動式揚聲器，則使比較器104的輸出為OFF(為低電平)。例如，在3V加在電源端3上、7V加在驅動用電源端12上的情況下，判斷為連接電動式揚聲器。
另一方面，將電源端3和驅動用電源端12短路并外加相同的7V使用時，由于電阻119、晶體管118、117、116、115中沒有電流產(chǎn)生，所以比較器104其輸出為ON(高電平)，判斷為連接壓電式揚聲器。
增益切換電路11的結構做成接受比較器104的輸出信號，靠開關107切換放大電路8中電壓增益為0dB的同相放大電路102和有電壓增益的同相放大電路103。即，使用電動式揚聲器時，同相放大電路102工作，使用壓電式揚聲器時，同相放大電路103工作，通過這樣切換放大電路8的電壓增益。
另外，對于與動態(tài)范圍不對應的輸入，通過設定滿足vo1*vo1/RL1＝vo2*vo2/RL2、Gv1＝20log(vo1/vi)、Gv2＝20log(vo2/vi)的條件，用同一輸入能夠輸出相同輸出功率。這里，vo1為使用電動式揚聲器時的輸出電壓，vo2為使用壓電式揚聲器時的輸出電壓，RL1為電動式揚聲器的阻抗，RL2為壓電式揚聲器的阻抗，Gv1為使用電動式揚聲器時的電壓增益，Gv2為使用壓電式揚聲器時的電壓增益，vi為輸入電壓。
如上所述，由電源電壓檢測電路10根據(jù)加在電源端3和驅動用電源端12上的各電源電壓，檢測電源端3和驅動用電源端12短路與否，判斷輸出端6、7連接的揚聲器是電動式揚聲器還是壓電式揚聲器，根據(jù)該結果，由增益切換電路11相應切換放大電路8的增益，使得在各自的揚聲器驅動中對于相同輸入信號達到相同輸出功率，利用具有該增益的放大電路8，放大來自輸入端5的輸入信號，驅動輸出端連接的揚聲器1。
其結果，構成，對負載阻抗不同的電動式揚聲器和壓電式揚聲器兩者都能驅動的揚聲器驅動用放大裝置，在作為半導體集成電路實現(xiàn)IC芯片化時，也能控制其端子數(shù)量，不增大芯片尺寸，對于電動式揚聲器和壓電式揚聲器能分別適合對它們進行驅動，對于相同輸入信號能輸出相同功率信號。
權利要求
1.一種揚聲器驅動用放大裝置，能驅動負載阻抗不同的多種揚聲器，其特征在于，包括檢測與所連接的揚聲器負載阻抗對應加在電源端和GND之間的電源電壓的電源電壓檢測電路；將所述電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；以及根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果相應切換所述放大電路的放大增益、使得在能驅動的所述多種揚聲器的各種揚聲器中對于相同的輸入信號達到相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
2.一種聲音輸出裝置，其特征在于，包括具有固有負載阻抗的揚聲器；檢測與所連接的揚聲器負載阻抗對應加在電源端和GND之間的電源電壓的電源電壓檢測電路；將所述電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；以及根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果相應切換所述放大電路的放大增益、使得對于和具有其它負載阻抗的揚聲器驅動時相同的輸入信號為相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
3.一種揚聲器驅動用放大裝置，能驅動負載阻抗不同的多種揚聲器，其特征在于，包括與所連接的揚聲器的負載阻抗對應外加電壓不同的電源的電源端及驅動用電源端；根據(jù)所述電源端的電源電壓和所述驅動用電源端的電源電壓、檢測是否與所述揚聲器負載阻抗對應將所述電源端和所述驅動用電源端短路的電源電壓檢測電路；將所述電源端及所述驅動用電源端的電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；以及根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果相應切換所述放大電路的放大增益、使得在能驅動的所述多種揚聲器的各種揚聲器中對于相同的輸入信號達到相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
4.一種聲音輸出裝置，其特征在于，包括具有固有負載阻抗的揚聲器；與所連接的所述揚聲器的負載阻抗對應外加電壓不同的電源的電源端及驅動用電源端；根據(jù)所述電源端的電源電壓和所述驅動用電源端的電源電壓、檢測是否與所述揚聲器負載阻抗對應將所述電源端和所述驅動用電源端短路的電源電壓檢測電路；將所述電源端及所述驅動用電源端的電源作為功率源來放大輸入信號、并驅動所述揚聲器的放大電路；以及根據(jù)所述電源電壓檢測電路的檢測結果，相應切換所述放大電路的放大增益、使得對于和具有其它負載阻抗的揚聲器驅動時相同的輸入信號達到相同輸出功率的增益切換電路，所述放大電路按照由所述增益切換電路切換后的增益來放大所述輸入信號。
全文摘要
本發(fā)明利用電源電壓檢測電路(10)檢測外加在電源端(3)上的電源電壓是電動式揚聲器用的還是壓電式揚聲器用的，根據(jù)該檢測結果，利用增益切換電路(11)相應切換放大電路(8)的增益，使得在各自的揚聲器驅動中對于相同輸入信號達到相同輸出功率，由具有該增益的放大電路(8)放大從輸入端(5)輸入的信號，并驅動與輸出端(6)和輸出端(7)連接的揚聲器(1)。
文檔編號H04R3/00GK1767378SQ200510119249
公開日2006年5月3日 申請日期2005年10月28日 優(yōu)先權日2004年10月28日
發(fā)明者出本睦, 藤井圭一 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社