揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置及方法，其中所述方法包括下列步驟：輸出驅(qū)動(dòng)電壓予揚(yáng)聲器；量測(cè)流經(jīng)揚(yáng)聲器的操作電流量；根據(jù)所述操作電流量與所述揚(yáng)聲器電性阻抗值，運(yùn)算取得對(duì)應(yīng)于所述操作電流量通過(guò)所述揚(yáng)聲器的電性阻抗的一對(duì)應(yīng)電壓值，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電壓或其對(duì)應(yīng)值和所述對(duì)應(yīng)電壓值，計(jì)算差值得到一反電動(dòng)勢(shì)值；積分反電動(dòng)勢(shì)值，得到一積分值，所述積分值正相關(guān)于揚(yáng)聲器的振膜的位移量；利用所述積分值調(diào)控驅(qū)動(dòng)電壓，以進(jìn)行揚(yáng)聲器的保護(hù)。
【專利說(shuō)明】揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置及方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置及方法，特別是一種可以預(yù)測(cè)揚(yáng)聲器的振膜位移量(diaphragm excursion),以避免振膜遭受物理性傷害的揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]為了保護(hù)揚(yáng)聲器的物理結(jié)構(gòu)，避免造成結(jié)構(gòu)上的永久性傷害，揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)方式往往并非以音源訊號(hào)進(jìn)行線性放大后直接驅(qū)動(dòng)，以免當(dāng)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)過(guò)大時(shí)，造成太大的振膜位移量，甚至超出其限制的范圍，而導(dǎo)致振膜在特性上的改變、使用壽命的縮短、或者甚至是結(jié)構(gòu)上直接的破壞。然而，當(dāng)用戶希望將揚(yáng)聲器的輸出音量推展到極限，以獲得最佳的視聽(tīng)效果時(shí)，揚(yáng)聲器的振膜位移量勢(shì)必將非常接近其所能承受的上限。也因此，如何偵測(cè)或是預(yù)測(cè)揚(yáng)聲器的振膜位移量，使能在揚(yáng)聲器的輸出音量以及揚(yáng)聲器的保護(hù)之間進(jìn)行取舍，得到優(yōu)化的結(jié)果，是揚(yáng)聲器及其驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不可避免的一個(gè)課題。
[0003]圖1為習(xí)知的揚(yáng)聲器100的等效電路圖。揚(yáng)聲器100為一雙端組件，通過(guò)在其雙端的輸入端口 Iio上施以驅(qū)動(dòng)電壓U，以造成振膜的振動(dòng)，進(jìn)而產(chǎn)生人耳能夠覺(jué)知的聲波。在揚(yáng)聲器100的等效電路中，電性阻抗以及反電動(dòng)勢(shì)的電路，等效仿真了揚(yáng)聲器100電性特性的部份，而電磁力以及機(jī)械阻抗的電路，則等效仿真了揚(yáng)聲器100機(jī)械特性的部份。說(shuō)明如下。
[0004]驅(qū)動(dòng)電壓u在輸入端口 110上形成一操作電流i，而在機(jī)械特性的部份，則由于感應(yīng)了操作電流i而形成一電磁力，大小為Φ*?，其中Φ為磁力強(qiáng)度值，為揚(yáng)聲器的特性參數(shù)。所述電磁力使得具有機(jī)械阻抗Zm的揚(yáng)聲器的振膜，形成一位移速度V，且具有如下的關(guān)系式:
[0005]Φ.i=Zm.V......(I)`
[0006]由第⑴式可得到位移速度V的表示函式。又從圖1的等效電路中，可知反電動(dòng)勢(shì)的大小為Φ*ν。因此從此一等效電路可以解釋，驅(qū)動(dòng)電壓u并非完全作用于電性阻抗Ze上，這是因?yàn)閾P(yáng)聲器的機(jī)械部份，產(chǎn)生了一個(gè)大小為Φ*ν的反電動(dòng)勢(shì)的電壓，串接于電性阻抗Ze上，亦即，所述電性阻抗Ze上的跨壓為驅(qū)動(dòng)電壓u減去反電動(dòng)勢(shì)的大小Φ*ν。
[0007]請(qǐng)參考?xì)W洲專利ΕΡ2355542Β1。在此一前案中，利用如圖1的揚(yáng)聲器的等效電路，得出了一個(gè)頻域上的「輸入電壓對(duì)位移量」的轉(zhuǎn)移函數(shù)Hvx:
[0008]H (jw) 二--
VX V?_/ J /-7 /.、 r-v /.、
(jw)......⑵，
[0009]其中Zm為機(jī)械阻抗經(jīng)拉普拉斯轉(zhuǎn)換(Laplace transformation)后在頻域的表示式，Z為輸入電壓除以操作電流后經(jīng)拉普拉斯轉(zhuǎn)換后在頻域的表示式，jw表示頻域上的頻率變量，Φ為磁力強(qiáng)度值。此處的位移量是指揚(yáng)聲器的振膜位移量。其中Zm可進(jìn)一步表示如下:
【權(quán)利要求】
1.一種揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生方法，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生方法包含下列步驟: 輸出一驅(qū)動(dòng)電壓予一揚(yáng)聲器； 量測(cè)流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的一操作電流量； 根據(jù)所述操作電流量與一揚(yáng)聲器電性阻抗值，運(yùn)算取得對(duì)應(yīng)于所述操作電流量通過(guò)所述揚(yáng)聲器的電性阻抗的一對(duì)應(yīng)電壓值，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電壓或其對(duì)應(yīng)值和所述對(duì)應(yīng)電壓值，計(jì)算差值得到一反電動(dòng)勢(shì)值； 積分所述反電動(dòng)勢(shì)值，得到一積分值，所述積分值正相關(guān)于所述揚(yáng)聲器的振膜的一位移量；以及 利用所述積分值調(diào)控所述驅(qū)動(dòng)電壓，以進(jìn)行所述揚(yáng)聲器的保護(hù)。
2.如請(qǐng)求項(xiàng)第I項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生方法，其特征在于，其中計(jì)算所述反電動(dòng)勢(shì)值的步驟，更包括以所述操作電流量乘以所述揚(yáng)聲器電性阻抗值得到一乘積，并計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電壓減去所述乘積的差值以得到所述反電動(dòng)勢(shì)值。
3.如請(qǐng)求項(xiàng)第I項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生方法，其特征在于，其中更包含將所述積分值除以所述揚(yáng)聲器的一磁力強(qiáng)度值，以得到所述位移量，并利用所述位移量調(diào)控所述驅(qū)動(dòng)電壓，以進(jìn)行所述揚(yáng)聲器的保護(hù)。
4.如請(qǐng)求項(xiàng)第3項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生方法，其特征在于，其中所述磁力強(qiáng)度值為所述位移量的一函式。
5.如請(qǐng)求項(xiàng)第I至4項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生方法，其特征在于，其中進(jìn)行所述揚(yáng)聲器的保護(hù)，是指線性或非線性地控`制所述驅(qū)動(dòng)電壓的振幅，使振膜的所述位移量不大于一極限值。
6.—種揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置,用以輸出一驅(qū)動(dòng)電壓以驅(qū)動(dòng)一揚(yáng)聲器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置包含: 一驅(qū)動(dòng)電路，耦接于所述揚(yáng)聲器，以接收一控制訊號(hào)并產(chǎn)生所述驅(qū)動(dòng)電壓； 一電流感測(cè)單元，耦接于所述揚(yáng)聲器，以量測(cè)流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的一電流并產(chǎn)生一操作電流量訊號(hào)； 一位移計(jì)算單元，耦接于所述電流感測(cè)單元，利用所述驅(qū)動(dòng)電壓、所述操作電流量訊號(hào)以及一揚(yáng)聲器電性阻抗值進(jìn)行計(jì)算，以得到一反電動(dòng)勢(shì)值，并積分所述反電動(dòng)勢(shì)值以得到一積分值；以及 一訊號(hào)處理單元，耦接于所述位移計(jì)算單元以及所述驅(qū)動(dòng)電路，所述訊號(hào)處理單元接受一音源訊號(hào)以產(chǎn)生所述控制訊號(hào)，并參考所述積分值以調(diào)控所述控制訊號(hào)，以進(jìn)行所述揚(yáng)聲器的保護(hù)。
7.如請(qǐng)求項(xiàng)第6項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置，其特征在于，其中所述位移計(jì)算單元根據(jù)所述操作電流量訊號(hào)與所述揚(yáng)聲器電性阻抗值，運(yùn)算取得對(duì)應(yīng)于所述操作電流量訊號(hào)通過(guò)所述揚(yáng)聲器的電性阻抗的一對(duì)應(yīng)電壓值，并根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)電壓或其對(duì)應(yīng)值和所述對(duì)應(yīng)電壓值，計(jì)算差值得到一反電動(dòng)勢(shì)值。
8.如請(qǐng)求項(xiàng)第6項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置，其特征在于，其中所述位移計(jì)算單元根據(jù)所述所述操作電流量訊號(hào)乘以所述揚(yáng)聲器電性阻抗值得到一乘積，并計(jì)算所述驅(qū)動(dòng)電壓減去所述乘積的差值以得到所述反電動(dòng)勢(shì)值。
9.如請(qǐng)求項(xiàng)第6項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置，其特征在于，其中所述訊號(hào)處理單元包含一數(shù)字信號(hào)處理器以及一數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，所述數(shù)字信號(hào)處理器耦接于所述位移計(jì)算單元并接收所述音源訊號(hào)，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器耦接于所述數(shù)字信號(hào)處理器以及所述驅(qū)動(dòng)電路，所述數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將產(chǎn)生所述控制訊號(hào)。
10.如請(qǐng)求項(xiàng)第6項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置，其特征在于，其中所述電流感測(cè)單元包含一感測(cè)電路以及一模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，所述感測(cè)電路耦接于所述揚(yáng)聲器以量測(cè)流經(jīng)所述揚(yáng)聲器的所述電流，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器耦接于所述感測(cè)電路以及所述位移計(jì)算單元，以輸出所述操作電流量的訊號(hào)。
11.如請(qǐng)求項(xiàng)第6項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置，其特征在于，其中所述位移計(jì)算單元更將所述積分值除以所述揚(yáng)聲器的一磁力強(qiáng)度值，以得到所述位移量，且所述訊號(hào)處理單元參考所述位移量以調(diào)控所述控制訊號(hào)，以進(jìn)行所述揚(yáng)聲器的保護(hù)。
12.如請(qǐng)求項(xiàng)第11項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置，其特征在于，其中所述磁力強(qiáng)度值為所述位移量的一函式。
13.如請(qǐng)求 項(xiàng)第6至12項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的產(chǎn)生裝置，其特征在于，其中進(jìn)行所述揚(yáng)聲器的保護(hù)，是指所述訊號(hào)處理單元線性或非線性地控制所述驅(qū)動(dòng)電壓的振幅，使振膜的所述位移量不大于一極限值。
【文檔編號(hào)】H04R3/00GK103763659SQ201310750136
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】蔡國(guó)勢(shì) 申請(qǐng)人:立锜科技股份有限公司