CN101415143A - 具有音频数字接口的多媒体音响系统 - Google Patents
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Abstract
具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB/IEEE1394接口，一个USB/IEEE 1394外置声卡，一组D类或T类音频功率放大器芯片，或一组与所述声卡和所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一块PCB板和至少一对双声道音箱。每个音箱至少设有一个小于7英寸口径、仅仅配置一个圆锥形单振膜的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的双线圈双磁隙或多线圈多磁隙全频带扬声器，由此构成工作电压≤5.25V、在3～4Ω负载下输出功率≥2×1W的若干种高保真或监听级多媒体音响系统。
Description
技术领域
本发明涉及具有音频数字接口的多媒体音响系统，特别涉及具有USB外置声卡或IEEE1394外置声卡并由电脑或光碟游戏机直接供电的多媒体音响系统，属于电学的音响领域。
背景技术
具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括具有USB外置声卡或IEEE1394外置声卡的多媒体音响系统是一种已有技术产品。
例如，微软公司早在上世纪末就推出了由外置电源供电的DDS80型USB音响系统。
PHILIPS公司于2006年推出的DGX320型音响系统，每个音箱内设有一个1英寸高音扬声器，一个2英寸全频带扬声器和一个无源低音辐射器，由PC的USB接口提供电源，其输出功率为2×1W，频响范围为100Hz～20KHz。
2006年3月，日本EVERGREEN公司推出的DN-MPS100型音响系统，包含二个3英寸口径的扬声器，一个安装在面板上的USB接口和一个安装在音箱背后的MP3 decoding解码器及箱内的收音机电路。其音频输出功率为2×7W，采用附属的AC适配器由电力网独立供电。
2007年1月，YAMAHA公司于美国的CES展会上推出一款NX-U10型音响系统，采用二个1.5英寸口径的钛振膜迷你(Mini)扬声器，通过“充电电容放大器”技术和SR-Bass低音增强技术，将笔记本电脑USB接口提供的能量储存在一组电容器的极板上借以满足低音频强劲输出时对功率容量的爆发性需求。其频响范围为90Hz～20KHz。
此外，基于USB音频数字解码器(DAC)和2～4个金属振膜的迷你扬声器，以及一组数字或模拟功率放大器构成的USB迷你音响系统，除极少数名牌产品外，由于音质低劣、无法满足消费者的基本使用要求，在目前的中国市场已经沦落为公众心目中的“垃圾音响”。
所以，就总体而言，扬声器作为音响系统的核心部件，它已经成为制约数字音频系统尤其是基于通用串行总线技术的USB音响系统发展的一个不可逾越的难点和瓶颈。
众所周知，电脑USB接口的输出电压是DC5V±5％，输出电流是500mA。也就是说，每个USB接口可以提供的额定功率只有区区2.5W。
而一个2英寸口径扬声器的额定功率大致为2～3W，其常规的SPL值最高可达到83dB/1W/1m。一个1.5英寸或1.25英寸口径的具有金属振膜和钕磁铁的迷你扬声器的额定功率大致为3～1W，其SPL值通常为82～79dB/1W/1m。一个3英寸口径扬声器的额定功率大致为5～8W，其SPL值很难超过84～85dB/1W/1m。因此，尽管3英寸扬声器的Fo较低，它的低音频还原品质比2英寸以下的小口径扬声器要好得多。但是，在现有的USB音响系统中，包括书架式音箱在内，音响制造商宁愿选择音质相对差一些的2英寸或更小口径的扬声器作为USB音响系统的电声换能器，其根本原因是：这个“无源”音响系统功率放大器输出的2×1W略多一点的功率很难推动一对3英寸音箱正常工作并产生足够的音量和较好的音质。
参照一些公认的技术数据表明：上述2英寸口径扬声器的电声转换效率只有0.125％。也就是说：当这个扬声器输入1W电功率时，只有0.00125W的电能被转换成有用的声能，其余0.99W电能都被转换成人们不需要的和有害的热能而白白浪费掉。
与我们常见的白炽灯的能量转换效率7％相比较，2英寸扬声器的效率大致上只有白炽灯效率的1/56。
所以，现有的主流扬声器即动圈式扬声器(以下简称为扬声器)，是20～21世纪全球范围内能量转换效率最低而用途最广泛的一类高耗能电气产品。
当然，制约USB音响发展的还有更深层次的一些技术原因：
其一，在全世界，除美国HARMAN公司的一项US5849760专利和日本ALPINE公司的一项CN951010204专利外，几乎所有商品化生产的扬声器都只具有一个线圈和一个磁隙。当这个线(音)圈接通音频信号电流时，线圈在磁隙磁场的交互作用下将根据弗莱明左手定则产生一个电动力，推动扬声器振膜作上下往复式的活塞运动，扬声器因振动空气而发声。但是，当这个音圈作上下往复运动时，磁隙内的永磁磁力线将垂直切割这个线圈，从而在同一个线圈内获得一个弗莱明右手定则规定的发电机电势，这就是音响业界通常所说的二次反电动势。这个反电动势将给线圈内的音频信号源造成信号失真，十分明显，这不是我们希望发生的然而却是无法摆脱的一个物理现象。
一般说来，扬声器线圈的振幅愈大、音频信号电流的频率愈低，二次反电动势的幅值也愈大，所产生的失真也愈大。因此，已有技术无法或不愿意提高扬声器的灵敏度即SPL值，以免棘手的二次反电动势带来严重的失真后果。
其二，已有技术无法使用一个扬声器获得全频带的多媒体音响电声还原效果。其根本原因是扬声器的阻抗为其音频电流工作频率的一个函数：频率愈低阻抗愈低，频率愈高阻抗愈大。换句话说，对于每一个传统扬声器，其音圈中流过的高音频电流有效值比低音频电流要小得多。所以，这个扬声器在高音频段产生的声压比低音频段有明显的减少。当然，对于小于3英寸口径的扬声器而言，由于系统的振动质量较轻，可以借助技术手段予以弥补。但因为扬声器的直径较小，其谐振峰Fo必然偏高，扬声器很难还原令人满意的低音频信号。对于3英寸及以上口径的扬声器而言，由于直径加大，Fo会趋向低音频段从而改善音响系统的低音频电声还原效果。但与此同时因振动系统的质量有所增加，扬声器在高音频段的SPL值将在5～10KHz段产生大落降。例如，由图17示出了一个单音圈单磁隙5英寸口径扬声器的声压阻抗曲线可见，在8KHz处声压曲线出现了迅速陡降。所以，在现有的多媒体音响系统中，通常采用设置一个高音扬声器、一个中低音扬声器的方法来获得较高的全频带电声还原品质。这时候，加上分频器网络消耗的能量，从USB接口输出的2.5W功率(实质上还要扣除功率放大器自身耗用的能量和末级功放场效应管的饱和压降)根本无法推动一对双声道的现有PC多媒体音响系统，所以，必需增设有源功放才能正常工作。其通常的输出功率一般为15W～50W。
其三，小型同轴扬声器和附带“高音杯”振膜的全频带扬声器，同样需要增设耗能的分频器网络和有源功放才能正常工作，并且它们的电声还原品质很难达到人们期盼的水准。
其四，但事实上USB音响还往往具有许多公认的优点：1)由于采用了USB外置声卡，可以彻底摆脱电脑机箱内强烈的电磁波等干扰源；2)基于PCM/PWM音频数字技术的解码编码器和D类放大器或基于DPPTM专利技术的1BitΔ—∑数模转换技术的T类放大器，与模拟音频系统十分复杂的滤波器、R/C隔直流网络和AB类功率放大器相比较，在抗干扰性能、信噪比、放大器效率、动态工作电压范围等方面都比后者要优秀得多；3)到目前为止，几乎所有的电脑PCI主流声卡只有16Bit的数模及模数转换精度，而不少“USB垃圾音箱”内的USB软声卡，其DCA却往往具有20Bit的转换精度。随着数字音响技术的不断发展和提高，具有24Bit转换精度的音频数模及模数编解码器在价格上也同样具备一定的销售优势；4)USB通用串行总线虽然比PCI并行总线的等级低，但随着双核和4核PC的出现，CPU的功能不断强化，USB2.0接口标准的日益普及，USB外置声卡和基于USB接口技术/或IEEE1394(含1394.b等衍生产品)接口技术的数字音频系统的普及推广是必然的发展趋向。
有鉴于此，本发明人从1997年开始提出了一系列发明方案企图改变上述极端不合理的现状。它们主要包括：A)WO 01/15493专利族的授权专利CN00122197.3、US6795564、CN200520035371.X、CN200620033128.9和已经公开的专利申请JP特表2003-531508、US20050099255、200510091936.0、200610020317.7；B)WO 99/31931专利族的授权专利CN99114781.2、TW88109796、CN00222469.0。
其中，A专利族主要提出了“双线圈双磁隙换能器”及其改进技术方案；B专利族主要提出了具有三音圈三磁隙乃至更多音圈更多磁隙的“扬声器”及其改进技术方案。为拨冗起见，详细的说明内容请参阅上述已经公开的专利文献。
发明内容
本发明的第一个目的是克服技术偏见和已有技术的不足之处，提供一种由USB接口/或IEEE1394接口供电的、仅仅配置一个相应的外置式声卡和至少一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器构成的高保真电脑多媒体音响系统。
本发明的第二个目的是克服技术偏见和已有技术的不足之处，提供一种由USB接口/或IEEE1394接口供电的、仅仅配置一个相应的外置式声卡和至少一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器构成的监听级电脑多媒体音响系统。
本发明的第三个目的是克服技术偏见和已有技术的不足之处，提供一种由USB接口/或IEEE1394接口供电的、仅仅配置一个相应的外置式声卡和至少一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带三线圈三磁隙扬声器构成的高保真电脑多媒体音响系统。
本发明的第四个目的是克服技术偏见和已有技术的不足之处，提供一种由USB接口/或IEEE1394接口供电的、仅仅配置一个相应的外置式声卡和至少一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带多音圈多磁隙扬声器构成的高保真电脑多媒体音响系统。
本发明的第五个目的是克服技术偏见和已有技术的不足之处，提供一种由USB接口/或IEEE1394接口输入音频数字信号，由一个独立电源供电并配置一个相应的外置式声卡和一个微处理器芯片和一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器构成的5.1～7.1声道多媒体音响系统。
本发明的第六个目的是克服技术偏见和已有技术的不足之处，提供一种由IEEE1394接口输入音频数字信号并提供电源，由一个相应的外置式声卡和一个多声道环绕声芯片和一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器构成的5.1～7.1声道多媒体音响系统。
本发明的目的是这样实现的：
具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个双线圈双磁隙扬声器，所述双线圈双磁隙扬声器具有二块同轴安装并对称设置的上极板和下极板，所述上极板和下极板是具有中央轴孔的二块圆环形平板，一块厚度方向充磁的钕铁硼磁铁被夹持在所述上极板和下极板之间，一个与所述上极板和下极板中央轴孔同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述上极板和下极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，所述环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板中央轴孔的垂直周面间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴等径的二个线圈，规定二个线圈的绕向相反，使所述线圈在同一瞬间产生同一方向的电动力F，
以所述上极板和下极板中央轴孔的中心轴线为垂直对称轴，以所述钕铁硼磁铁二分之一轴向高度的等分线X----X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路，
规定二个所述线圈的电磁线横截面积、线圈匝数、线圈卷高、线圈电阻和线圈电感量的绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙扬声器具有上下对称的二组音圈电路，
规定所述双线圈双磁隙扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二个音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下的输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口/或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的多媒体音响系统。
所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个双线圈双磁隙扬声器，所述双线圈双磁隙扬声器具有二块同轴安装并对称设置的上极板和下极板，所述上极板和下极板是二块圆形平板，一块厚度方向充磁的钕铁硼磁铁被夹持在所述上极板和下极板之间，一个与所述上极板和下极板同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述上极板和下极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，所述环筒状磁性体的内周面与所述上极板和下极板的垂直周面间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴等径的二个线圈，规定二个线圈的绕向相反，使所述线圈在同一瞬间产生同一方向的电动力F，
以所述上极板和下极板的中心轴线为垂直对称轴，以所述钕铁硼磁铁二分之一轴向高度的等分线X----X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路，
规定二个所述线圈的电磁线横截面积、线圈匝数、线圈卷高、线圈电阻和线圈电感量的绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙扬声器具有上下对称的二组音圈电路，
规定所述双线圈双磁隙扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二个音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤DC5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下额定输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口供电并实现通用串行总线控制的电脑多媒体音响系统。
所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板均安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个扬声器，
一块磁性材料制作的圆形极板的两侧平面上分别安装一组在厚度方向充磁极化的钕铁硼磁铁，所述磁铁在紧靠所述极板的一侧具有相同的极性，所述磁铁的外侧平面上又分别安装一块磁性材料制作的圆形极板，由此构成一对相斥型磁铁，所述同轴安装的三块圆形极板具有相同的投影面积且与同轴安装的二个所述磁铁的投影平面匹配，一个与所述圆形极板中心轴线同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述外侧圆形极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，所述环筒状磁性体的内周面与所述圆形极板的垂直周面间构成三个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入电磁线横截面积相等的同轴等径的三个音圈，规定所述音圈的绕向及流经音圈的电流方向，使所述三个音圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F，
以所述圆形极板的中心轴线为垂直对称轴，以所述中央极板的二分之一轴向高度的等分线X----X轴线为水平对称轴，所述扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路，
当位于外侧的二个音圈WA及WC从振膜外侧方向视入时具有反时针绕向，居中的一个音圈WB必须具有顺时针绕向，反之亦然，所述音圈WA的尾端YA与所述音圈WB的首端XB串接，所述音圈WB的尾端YB与所述音圈WC的首端XC串接，所述音圈WC的尾端YC沿所述音圈骨架垂直引上与所述音圈WA的首端XA构成所述扬声器的一对输入端子，所述音圈WA及WC的匝数nA及nC、音圈卷高、音圈电阻和音圈电感量LA及LC相等，设定所述音圈WB的匝数nB＝nA+nC同时设定所述音圈WB的电感量绝对值|LB|＝|LA|+|LC|，所述扬声器具有上下对称的二组音圈电路；
或者，当位于外侧的二个所述音圈WA＇及WC＇从振膜外侧方向视入时具有反时针绕向，居中的一个所述音圈WB＇必须具有顺时针绕向，反之亦然，在所述音圈WB＇的1/2匝数处设有一个中心抽头YB＇并由此构成所述音圈WB1＇及WB2＇，所述音圈WA＇的尾端YA＇与所述音圈WB1＇的首端XB1＇串接，所述音圈WC＇的尾端YC＇与所述音圈WB2＇的首端XB2＇串接，所述音圈WC＇的首端XC＇沿所述音圈骨架垂直引上和所述音圈WA＇的首端XA＇并联连接后与所述音圈WB1＇及WB2＇的公共尾端YB＇构成所述扬声器的一对输入端子，所述音圈WA＇及WC＇的匝数nA＇及nC＇、音圈卷高、音圈电阻和音圈电感量LA＇及LC＇相等，设定所述音圈WB1＇及WB2＇的匝数nB1＇及nB2＇、音圈卷高、音圈电阻和电感量LB1＇及LB2＇相等，设定所述音圈的匝数nA＇＝nC＇＝nB1＇＝nB2＇并同时设定所述音圈的电感量绝对值|LB1＇|＝|LB2＇|＝|LA＇|＝|LC＇|，所述扬声器具有上下对称的二组音圈电路；
规定所述扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二组音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下的输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口/或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的电脑多媒体音响系统。
所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板均安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个扬声器，
一块磁性材料制作的圆形极板的两侧平面上分别安装一组在厚度方向充磁极化的钕铁硼磁铁，所述磁铁在紧靠所述圆形极板的一侧具有相同的极性，所述磁铁的外侧平面上又分别安装一块磁性材料制作的圆形极板......，由此构成三对相斥型磁铁，所述同轴安装的四块圆形极板具有相同的投影面积且与同轴安装的三个所述磁铁的投影平面匹配，一个与所述圆形极板中心轴线同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述外侧圆形极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，一个与所述相斥型磁铁同轴安装的环筒状磁性体的内周面与所述圆形极板的垂直周面间构成四个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入电磁线横截面积相等的同轴等径的四个音圈，规定所述音圈的绕向及流经音圈的电流方向，使所述音圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F，
当音圈0WD及0WB从振膜外侧方向视入时具有顺时针绕向，其余二个音圈0WA及0WC必须具有反时针绕向，反之亦然，所述音圈0WD的尾端YD与所述音圈0WA的首端XA串接，所述音圈0WB的尾端YB与所述音圈0WC的首端XC串接，所述音圈0WD的首端XD与所述音圈0WB的首端XB并联连接，所述音圈0WA的尾端YA与所述音圈0WC的尾端YC并联连接后构成所述扬声器的一对输入端子，所述二组串联音圈的匝数，电阻值，音圈卷高和电感量绝对值相等即|LD|+|LA|＝|LB|+|LC|，所述扬声器具有上下对称的二组音圈电路，
规定所述扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二个音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下的输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口/或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的电脑多媒体音响系统。
具有音频数字接口的多媒体音响系统，所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，当所述USB接口/或PS2接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口仅仅提供音频数字信号，所述外置声卡及所述D类或T类放大器或所述控制电路及微处理器芯片设有一组独立的供电电源，所述音箱上设有一个电池仓或一个外接电源插口，所述放大器设有一个多声道环绕声芯片，每个音箱至少设有一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器，由此构成一种5.1～7.1声道的高保真多媒体音响系统。
所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，所述IEEE1394接口在提供音频数字信号的同时还提供≥8～12V/1.5A的电源，所述外置声卡及所述D类或T类放大器还设有一个多声道环绕声芯片，每个音箱至少设有一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器，由此构成一种5.1～7.1声道的高保真多媒体音响系统。
本发明具有以下有益效果：
1.克服了技术偏见，仅仅利用USB接口提供的2×1W左右的输出功率，去推动一对小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带扬声器并由此构成一个高保真或监听级的电脑多媒体音响系统。
2.克服了技术偏见，只使用一个圆锥形单振膜即可制备得到小于7英寸口径只使用一个振膜的全频带扬声器，使USB音响系统的频响范围达到50Hz～20KHz水准并获得同轴共点发声、声场定位精确、高解析力、高保真度与高灵敏度同时共存的电声还原品质。
3.本发明取得了预料不到的技术效果，利用本发明人的已有专利技术以及在此基础上拓展的本发明方案进行创新组合，可以使传统的电脑有源多媒体音响系统全面转变为无源多媒体音响系统。据保守估测，每台电脑可以平均节省15～20W电能，传统多媒音响系统也可以由模拟式电路全面转化为更加简约的集成化数字音频电路模式，为即将达到10亿台全球保有量规模的PC环保节能事业作出巨大贡献。
为了更清楚了解本发明作出的组合创新和技术创新方案，以下将结合说明书附图进行阐述。
附图说明
图1示出了本发明人已有专利：双线圈双磁隙换能器的纵剖面图。
图2示出了本发明人已有专利：双线圈双磁隙换能器音圈电路的原理接线图。
图3示出了本发明人已有专利：三音圈三磁隙扬声器的纵剖面图。
图4示出了本发明人已有专利：三音圈三磁隙扬声器音圈电路原理接线图(一)。
图5示出了本发明人已有专利：三音圈三磁隙扬声器音圈电路原理接线图(二)。
图6示出了本发明人已有专利：四音圈四磁隙扬声器驱动器的纵剖面图。
图7示出了本发明：具有音频数字接口的多媒体音响系统原理框图(一)。
图8示出了本发明：具有音频数字接口的多媒体音响系统原理框图(二)。
图9示出了本发明：具有音频数字接口的多媒体音响系统原理框图(三)。
图10示出了本发明：全对称磁隙磁路的局部放大示意图(一)。
图11示出了本发明：全对称磁隙磁路的局部放大示意图(二)。
图12示出了本发明：对称磁路及对称音圈电路中二次反电动势相互抵消的工作原理图。
图13示出了本发明：具有音频数字接口的监听级电脑多媒体音响系统实施例(一)。
图14示出了本发明：具有音频数字接口的高保真电脑多媒体音响系统实施例(二)。
图15示出了本发明：具有四音圈四磁隙扬声器音圈电路的原理接线图。
图16示出了本发明：具有音频数字接口的高保真电脑多媒体音响系统实施例(一)
全频带扬声器单元的频响及阻抗曲线图。
图17示出了已有技术：5英寸单音圈单磁隙扬声器的频响及阻抗曲线示意图。
本发明附图说明图1至图6的主要元件与标号对应关系请参阅相关专利的说明书而不再在本发明中予以重复。
具体实施方式
图1示出了本发明人的已有专利CN200610020317.7和CN200620033128.9实施例2的扬声器纵剖面图。
这是一个具有双线圈双磁隙的扬声器，所述上极板203A和所述下极板203B是一块同轴安装并对称设置的圆环形平板，所述钕铁硼磁铁202是一块磁质匀称、与所述上极板和下极板同轴安装和匹配的在厚度方向充磁极化的圆环形磁铁，所述环筒状磁性体213的外周面与所述上、下极板的垂直周面间构成二个同轴等轴的环形磁隙210A和210B，以所述磁铁202的二分之一轴向高度的等分线X---X轴线为水平对称轴，以上极板和下极板的中央轴孔的中心轴线为垂直对称轴，所述双线圈双磁隙扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路。
图2示出了图1双线圈双磁隙换能器线圈电路的原理接线图。
在所述环形磁隙中插入二个所述线圈209A和209B，它们的电磁线线横截面积、线圈匝数、线圈卷高、线圈电阻和线圈电感量的绝对值彼此相等但绕向相反，所述双线圈双磁隙扬声器具有上下对称的二组音圈电路，由此构成一个具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的双线圈双磁隙扬声器。
图3示出了本发明人已有专利：三音圈三磁隙扬声器的纵剖面图。
这是本发明人已有专利CN991147812实施例1的扬声器纵剖面图(说明书附图1)。所述圆形极板13B的两侧平面上分别安装一组在厚度方向充磁极化的钕铁硼磁铁12和12’，这两个磁铁在紧靠所述极板13B的一侧具有相同的极性N，所述磁铁12和12’的外侧平面上又分别安装一块磁性材料制作的圆形极板13A和13C。所述同轴安装的三块圆形极板具有相同的投影面积且与同轴安装的二个所述磁铁的投影平面匹配，一个同轴安装的环筒状磁性体113的内周面与圆形极板13A、13B、13C的垂直周面间构成三个同轴等径的所述环形磁隙110A、110B、110C。以所述圆形极板13B的二分之一轴向高度的等分线X---X轴线为水平对称轴，以三块圆形极板的中心轴线为垂直对称轴，所述三线圈三磁隙扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路。
在所述环形磁隙中插入三个同轴等径的音圈WA、WB、WC，按照图4示出的三音圈三磁隙扬声器音圈电路原理接线图(一)和图5示出的三音圈三磁隙扬声器音圈电路原理接线图(二)进行接线(详见CN991147812图17和图18说明书的阐述或本发明内容及权利要求书5)。所述三音圈三磁隙扬声器具有上下对称的二组音圈电路，由此构成一个具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的三音线圈三磁隙扬声器。
图6示出了本发明人已有专利：四音圈四磁隙扬声器的纵剖面图。
图15示出了本发明具有四音圈四磁隙扬声器音圈电路的原理接线图。一块磁性材料制作的圆形极板013A的两侧平面上分别安装一组在厚度方向充磁极化的钕铁硼磁铁012和012”，所述磁铁在紧靠所述圆形极板的一侧具有相同的极性S，所述磁铁的外侧平面上又分别安装一块磁性材料制作的圆形极板013D和013B......，由此构成三对相斥型磁铁，所述同轴安装的四块圆形极板013D、013A、013B、013C具有相同的投影面积且与同轴安装的三个所述磁铁012、012”、012’的投影平面匹配，一个与所述圆形极板中心轴线同轴安装的环筒状磁性体0113的内周面与所述四块圆形极板的垂直周面间构成四个同轴等径的环形磁隙0110D、0110A、0110B、0110C，以所述磁铁012”的二分之一轴向高度的等分线X---X轴线为水平对称轴，以四块圆形极板的中心轴线为垂直对称轴，所述四音圈三磁隙扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的四组对称磁路。
在所述环形磁隙内插入电磁线横截面积相等的同轴等径的四个音圈0WD、0WA、0WB、0WC，规定所述音圈的绕向及流经音圈的电流方向，使所述音圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F。
当音圈0WD及0WB从振膜外侧方向视入时具有顺时针绕向，其余二个音圈0WA及0WC必须具有反时针绕向，反之亦然。音圈0WD的尾端YD与音圈0WA的首端XA串接，音圈0WB的尾端YB与音圈0WC的首端XC串接，音圈0WD的首端XD与音圈0WB的首端XB并联连接，音圈0WA的尾端YA与音圈0WC的尾端YC并联连接后构成所述扬声器的一对输入端子，所述二组串联音圈的匝数，电阻值，音圈卷高和电感量绝对值相等即|LD|+|LA|＝|LB|+|LC|，所述扬声器具有上下对称的二组音圈电路，由此构成一个具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的四音线圈四磁隙扬声器。详细的阐述请参照CN991147812图6说明书内容。
图7示出了本发明具有音频数字接口的多媒体音响系统原理框图(一)。
元件1为电脑PC或光碟游戏机PS2，其通过一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，向音频数字解码器(DAC)元件2和一组D类/或T类音频功率放大器芯片元件3提供≤5V/或≤8～12V的直流电源和音频数字信号电平。由此构成一个由PC或PS2通用串行数据总线实施控制的外置式USB单工软声卡或IEEE1394单工软声卡。D类/或T类功率放大器元件3在3～4Ω负载下的直接输出≥2×1W双声道音频模拟功率，经主音箱4再转接至副音箱5。其工作原理与已有的USB音响系统基本相同。
图8示出了本发明具有音频数字接口的多媒体音响系统原理框图(二)。
这是一个由内置或外接独立电源元件6供电的多媒体音响系统。元件1(PC或PS2)只向音响系统提供音频数字信号电平。其余元件2、元件3、元件4和元件5与图7所述完全相同。
图9示出了本发明具有音频数字接口的多媒体音响系统原理框图(三)。元件2是数字解码器DAC，元件2＇是模数编码器ADC。元件7是与DAC/ADC和D类/或T类功率放大器元件3匹配的控制电路或微处理器(8位单片机)。其余元件1、元件6、元件3、元件4和元件5与图7、图8所述完全相同。由此构成一个由PC或PS2的USB接口/或IEEE1394接口提供音频数字信号电平，具有外置式USB全双工声卡或IEEE1394全双工声卡和内置或外接独立电源的多媒体音响系统。十分显然，这是Hi-end级的监听级配置。
图10示出了本发明：全对称磁隙磁路的局部放大示意图(一)。
这是针对图1至图6和本发明人的A专利族与B专利族已有技术作出的改进发明。
在上述已有技术方案中，不论是内磁式或外磁式驱动器，必需确保所述环筒状磁性体113比处于磁路最外侧的一块极板13A(或其它实施例元件编号)的外侧极面高出1～4mm轴向高度。从而以该最外侧所述极板二分之一厚度的Z---Z轴线为水平对称轴，构成最外侧磁隙二组上下全对称的磁隙磁路。如图10示出的磁力线199可见：插入该磁隙内往复运动的线(音)圈，将具有最大限度的线性行程，同时使该线(音)圈的上下段电动力F相等，有助于减小音圈的内部扭曲应力和非对称磁间隙磁路所造成的失真。除磁力线199外，其余所有元件编号与图3相同，本发明不再予以重复。
图11示出了本发明：全对称磁隙磁路的局部放大示意图(二)。
这是参照图1磁路作出的一种外磁式扬声器的局部放大示意图。除所示的磁隙磁力线299外，其余所有的元件编号与图1相同，本发明不再予以重复。
图12示出了本发明：对称磁路及对称音圈电路中二次反电动势相互抵消的工作原理图。
由背景技术的前述可见，扬声器在其往复运动和振动发声的时候，必然会在音圈内感生二次反电动势。具有单音圈单磁隙的扬声器如此，具有双线圈双磁隙或多音圈多磁隙的扬声器也不能例外。因此，人们不得不在灵敏度SPL和失真度之间作出艰难的平衡和选择。毫无疑问，这是一个长期困惑音响界的世界技术难题。2005年，SONY公司提出了一份专利申请，企图用差分电路的原理将发生在音圈电路中的反电动势导引出来并借助适当的电路技术使其互相抵消。显然，这是一项令人赞赏并倍受鼓午的创新发明。但是它毕竟是一种需要增加成本和电子元件的被动式改革措施。
与此相反，在前述A专利族B专利族的基础上，通过努力探索和创新，人们可以借助本发明所述的对称磁路和对称音圈电路，利用二个对称音圈电中感生得到的二次反电动势其相位差具有180度角的原理，使反电动势反向迭加而趋向为零。
例如，图12a示出了某一个音圈例如图2的209a内正弦波音频电流的波形及其在过零点感应得到的二个二次反电动势尖脉冲。图12b示出了另一个音圈例如图2的209b内正弦波音频电流的波形及其在过零点感应得到的另外二个二次反电动势尖脉冲。由图12c及图12d可见，在两个对称磁路的对称音圈电路中，12c的二个尖脉冲因相位与12d的相位相差180度相位角，所以，在图2所示的音圈电路中被抵消为零。由此，我们可以制备得到一系列本发明规定的高灵敏度或超高灵敏度扬声器，为本发明提出的USB音响系统奠定基础。
图13示出了本发明：具有音频数字接口的监听级电脑多媒体音响系统实施例(一)。
其中，13a示出了一个USB音响系统的主音箱正面视图。它具有一个3英寸口径的扬声器1，扬声器仅仅具有一个圆锥形单振膜8，其锥顶的中孔直径小于1英寸。音箱2是一对木质的书架式密闭箱。一个支架3通过紧固件与音箱连接固定。音箱2的底部和支架3的顶部连接处设有密封的孔洞以便穿越必需的电线。支架3的颈口部位设有一个USB Mini接口插座4和一个
音频电流输出插座5。一块PCB板7安装在支架3内，其上设有一个本发明所述的USB外置声卡和一组在3～4Ω负载下输出功率≥2×1W的D类功率放大器芯片、一个石英晶体振荡器等公知的电路元件。一根两端设有USB插头的缆线将主音箱和PC连接在一起。
图13b示出了副音箱的正面视图。副箱面板上上仅仅装有一个3英寸扬声器。支架3的颈口部位设有一个
音频电流输入插座6。一根两端带有
音频插头的电缆线将主副音箱连结在一起。
二个3英寸扬声器是本发明所述的一个同轴共点发声、上下二个音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的双线圈双磁隙全频带扬声器，由此构成一个本发明图7所述的高保真电脑USB多媒体音响系统。
图13c示出了本实施例音箱的一个侧立面视图。图16示出了该音箱使用过的一个3英寸单振膜全频带扬声器单元的频响阻抗曲线图。
图14示出了本发明：具有音频数字接口的高保真电脑多媒体音响系统实施例(二)。
其中，图14a示出了一个USB音响系统的主音箱正面视图。箱体的面板上仅仅装有一个5.25英寸口径的扬声器1，扬声器仅仅具有一个圆锥形单振膜4，其锥顶的中孔直径小于1英寸。音箱2是一对木质的双声道书架式开口箱。箱体的底部还装有柔性脚垫11。一根两端设有USB插头的电缆线(本发明未曾标绘)将主音箱和PC连接在一起。
图14c示出了主音箱的后视图。一个接线盒9被密封安装在后箱体的中上部位。接线盒上设有一对传统的接线端子8，一个USB Mini接口插座5安装在接线盒的上方。一块PCB板12安装固定在主音箱内的底板上，PCB板上设有一个本发明所述的USB外置声卡和一组在3～4Ω负载下输出功率≥2×1W的D类功率放大器芯片、一个石英晶体振荡器等公知的电路元件。所述D类功率放大器芯片的一组模拟功率输出端子(左声道)与主音箱的5.25英寸扬声器的二个接线端子相连接，而另一组功率输出端子(右声道)则与接线端子8相连接。接线盒的下方面板上还设有一个切换开关6的操作手柄旋钮，它是一个工作电流不小于1A的双刀双位波段开关，借此将主音箱扬声器的二个输入端子与D类功率放大器的输出端接通或断开。一根倒相管10安装在后箱体的右下方。
图14b示出了副音箱的正面视图。
其面板上仅仅安装一个与主音箱相同的5.25英寸口径单振膜全频带扬声器。
图14c示出了副音箱的后视图。
一个接线盒9内安装二个传统的接线端子8并与副音箱扬声器的二个接线端子相连接，一根两端带有黄铜接头的音频电缆线将主副音箱的二组接线端子8连接在一起(本发明未曾标绘)。这时主音箱后面板上的切换开关6应该与上述工作状态完全对应。
经实践证明：具有3英寸口径且仅仅使用一个圆锥形单振膜的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性曲线的全频带扬声器，由PC的USB接口供电时每个多媒体音箱的SPL将超过92dB/1W/1m声压值，其频响范围达到60Hz～20KHz，具备高保真音响的电声还原品质。
具有5.25英寸口径且仅仅使用一个圆锥形单振膜的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性曲线的全频带扬声器，由PC的USB接口供电时每个多媒体音箱的SPL将超过97dB/1W/1m声压值，其频响范围达到50Hz～20KHz，具备高保真音响的电声还原品质。
最后需要指出的是：利用本发明图1至图15示出的以及所述A专利族、B专利族提供的所有磁路结构型式以及不同的换能器驱动器线(音)圈连接方式，可以排列组合成各种不同类型的外磁式和内磁式全频带扬声器。本发明虽然无法将所有这些实施例一一枚举出来，但是，不管将本发明的上述技术特征如何排列组合甚至作出这样或那样的局部修改，它们的总体技术方案和发明核心内容都无法超越本发明权利要求和本说明书已经提出的全部覆盖范围。
Claims (10)
1.具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，其特征在于：所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个双线圈双磁隙扬声器，所述双线圈双磁隙扬声器具有二块同轴安装并对称设置的上极板和下极板，所述上极板和下极板是具有中央轴孔的二块圆环形平板，一块厚度方向充磁的钕铁硼磁铁被夹持在所述上极板和下极板之间，一个与所述上极板和下极板中央轴孔同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述上极板和下极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，所述环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板中央轴孔的垂直周面间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴等径的二个线圈，规定二个线圈的绕向相反，使所述线圈在同一瞬间产生同一方向的电动力F，
以所述上极板和下极板中央轴孔的中心轴线为垂直对称轴，以所述钕铁硼磁铁二分之一轴向高度的等分线X----X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路，
规定二个所述线圈的电磁线横截面积、线圈匝数、线圈卷高、线圈电阻和线圈电感量的绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙扬声器具有上下对称的二组音圈电路，
规定所述双线圈双磁隙扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二个音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下的输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口/或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的多媒体音响系统。
2.根据权利要求1所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，其特征在于：所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
3.具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，其特征在于：所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个双线圈双磁隙扬声器，所述双线圈双磁隙扬声器具有二块同轴安装并对称设置的上极板和下极板，所述上极板和下极板是二块圆形平板，一块厚度方向充磁的钕铁硼磁铁被夹持在所述上极板和下极板之间，一个与所述上极板和下极板同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述上极板和下极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，所述环筒状磁性体的内周面与所述上极板和下极板的垂直周面间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴等径的二个线圈，规定二个线圈的绕向相反，使所述线圈在同一瞬间产生同一方向的电动力F，
以所述上极板和下极板的中心轴线为垂直对称轴，以所述钕铁硼磁铁二分之一轴向高度的等分线X----X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路，
规定二个所述线圈的电磁线横截面积、线圈匝数、线圈卷高、线圈电阻和线圈电感量的绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙扬声器具有上下对称的二组音圈电路，
规定所述双线圈双磁隙扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二个音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤DC5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下额定输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口供电并实现通用串行总线控制的电脑多媒体音响系统。
4.根据权利要求3所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，其特征在于：所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
5.具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，其特征在于：所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板均安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个扬声器，
一块磁性材料制作的圆形极板的两侧平面上分别安装一组在厚度方向充磁极化的钕铁硼磁铁，所述磁铁在紧靠所述极板的一侧具有相同的极性，所述磁铁的外侧平面上又分别安装一块磁性材料制作的圆形极板，由此构成一对相斥型磁铁，所述同轴安装的三块圆形极板具有相同的投影面积且与同轴安装的二个所述磁铁的投影平面匹配，一个与所述圆形极板中心轴线同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述外侧圆形极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，所述环筒状磁性体的内周面与所述圆形极板的垂直周面间构成三个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入电磁线横截面积相等的同轴等径的三个音圈，规定所述音圈的绕向及流经音圈的电流方向，使所述三个音圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F，
以所述圆形极板的中心轴线为垂直对称轴，以所述中央极板的二分之一轴向高度的等分线X----X轴线为水平对称轴，所述扬声器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组对称磁路，
当位于外侧的二个音圈WA及WC从振膜外侧方向视入时具有反时针绕向，居中的一个音圈WB必须具有顺时针绕向，反之亦然，所述音圈WA的尾端YA与所述音圈WB的首端XB串接，所述音圈WB的尾端YB与所述音圈WC的首端XC串接，所述音圈WC的尾端YC沿所述音圈骨架垂直引上与所述音圈WA的首端XA构成所述扬声器的一对输入端子，所述音圈WA及WC的匝数nA及nC、音圈卷高、音圈电阻和音圈电感量LA及LC相等，设定所述音圈WB的匝数nB＝nA+nC同时设定所述音圈WB的电感量绝对值|LB|＝|LA|+|LC|，所述扬声器具有上下对称的二组音圈电路；
或者，当位于外侧的二个所述音圈WA′及WC′从振膜外侧方向视入时具有反时针绕向，居中的一个所述音圈WB′必须具有顺时针绕向，反之亦然，在所述音圈WB′的1/2匝数处设有一个中心抽头YB′并由此构成所述音圈WB1′及WB2′，所述音圈WA′的尾端YA′与所述音圈WB1′的首端XB1′串接，所述音圈WC′的尾端YC′与所述音圈WB2′的首端XB2′串接，所述音圈WC′的首端XC′沿所述音圈骨架垂直引上和所述音圈WA′的首端XA′并联连接后与所述音圈WB1′及WB2′的公共尾端YB′构成所述扬声器的一对输入端子，所述音圈WA′及WC′的匝数nA′及nC′、音圈卷高、音圈电阻和音圈电感量LA′及LC′相等，设定所述音圈WB1′及WB2′的匝数nB1′及nB2′、音圈卷高、音圈电阻和电感量LB1′及LB2′相等，设定所述音圈的匝数nA′＝nC′＝nB1′＝nB2′并同时设定所述音圈的电感量绝对值|LB1′|＝|LB2′|＝|LA′|＝|LC′|，所述扬声器具有上下对称的二组音圈电路；
规定所述扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二组音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下的输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口/或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的电脑多媒体音响系统。
6.根据权利要求5所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，其特征在于：所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
7.具有音频数字接口的多媒体音响系统，包括至少一个USB接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口，一个单工/或双工的USB/或IEEE1394外置声卡，一组D类/或T类音频功率放大器芯片，一组与所述声卡及所述功率放大器匹配的控制电路或微处理器芯片，一对双声道音箱/或组装在一起的二个左右声道音箱，一根将电脑/或光碟游戏机PS2和音箱数字音频接口相连接的缆线，其特征在于：所述外置声卡和所述芯片都安装在一块PCB板上，所述接口和所述PCB板均安装在所述音箱/或所述音箱的支架内，每个所述音箱至少设有一个扬声器，
一块磁性材料制作的圆形极板的两侧平面上分别安装一组在厚度方向充磁极化的钕铁硼磁铁，所述磁铁在紧靠所述圆形极板的一侧具有相同的极性，所述磁铁的外侧平面上又分别安装一块磁性材料制作的圆形极板......，由此构成三对相斥型磁铁，所述同轴安装的四块圆形极板具有相同的投影面积且与同轴安装的三个所述磁铁的投影平面匹配，一个与所述圆形极板中心轴线同轴安装的环筒状磁性体在轴向高度上分别超出所述外侧圆形极板的外侧极面约1～4毫米并形成二组上下全对称的磁隙磁路，一个与所述相斥型磁铁同轴安装的环筒状磁性体的内周面与所述圆形极板的垂直周面间构成四个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入电磁线横截面积相等的同轴等径的四个音圈，规定所述音圈的绕向及流经音圈的电流方向，使所述音圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F，
当音圈0WD及0WB从振膜外侧方向视入时具有顺时针绕向，其余二个音圈0WA及0WC必须具有反时针绕向，反之亦然，所述音圈0WD的尾端YD与所述音圈0WA的首端XA串接，所述音圈0WB的尾端YB与所述音圈0WC的首端XC串接，所述音圈0WD的首端XD与所述音圈0WB的首端XB并联连接，所述音圈0WA的尾端YA与所述音圈0WC的尾端YC并联连接后构成所述扬声器的一对输入端子，所述二组串联音圈的匝数，电阻值，音圈卷高和电感量绝对值相等即|LD|+|LA|＝|LB|+|LC|，所述扬声器具有上下对称的二组音圈电路，
规定所述扬声器仅仅配置一个小于7英寸口径的圆锥形振膜，规定所述圆锥形振膜的锥顶中孔直径小于1英寸，由此构成一个同轴共点发声、上下二个音圈的反电动势因180度相位角而互相抵消的具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的全频带扬声器；
规定所述D类/或T类音频功率放大器的工作电压≤5.25V/或≤8～12V、在3～4Ω负载下的输出功率≥2×1W，由此构成一种通过USB接口/或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的电脑多媒体音响系统。
8.根据权利要求7所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，其特征在于：所述外置声卡具有20～24Bit转换精度、48～192KHz采样频率、所述D类/或T类音频功率放大器的失真度THD+N≤0.1％、信噪比S/N≥95dB，由此构成一种由电脑USB接口或IEEE1394接口供电并实现通用串行总线控制的监听级多媒体音响系统。
9.根据权利要求1、权利要求3、权利要求5、权利要求7中任何一项权利要求所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，其特征在于：当所述USB接口/或PS2接口/或IEEE1394接口/或同轴电缆接口/或光纤接口仅仅提供音频数字信号，所述外置声卡及所述D类或T类放大器或所述控制电路及微处理器芯片设有一组独立的供电电源，所述音箱上设有一个电池仓或一个外接电源插口，所述放大器设有一个多声道环绕声芯片，每个音箱至少设有一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器，由此构成一种5.1～7.1声道的高保真多媒体音响系统。
10.根据权利要求1、权利要求3、权利要求5、权利要求7中任何一项权利要求所述的具有音频数字接口的多媒体音响系统，其特征在于：所述IEEE1394接口在提供音频数字信号的同时还提供≥8～12V/1.5A的电源，所述外置声卡及所述D类或T类放大器还设有一个多声道环绕声芯片，每个音箱至少设有一个小于7英寸口径的圆锥形单振膜全频带双线圈双磁隙扬声器，由此构成一种5.1～7.1声道的高保真多媒体音响系统。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2013010384A1 (zh) * | 2011-07-21 | 2013-01-24 | Zhang Fan | 具有对称磁路及对称线圈电路的多驱动器换能器 |
| US9294843B2 (en) | 2007-10-13 | 2016-03-22 | Fan Zhang | Multimedia acoustics system having audio frequency digital interface |
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| US10623865B2 (en) | 2017-03-27 | 2020-04-14 | AAC Technologies Pte. Ltd. | System and method for applying a sound signal to a multi coil electrodynamic acoustic transducer |
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-
2007
- 2007-10-15 CN CNA2007101238214A patent/CN101415143A/zh active Pending
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090422 |