CN101490950A - 限制耳机中最大允许音量的方法以及实现该方法的耳机 - Google Patents
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Abstract
一种限制耳机、头戴式耳机等中最大允许音量的方法，包括步骤：感测用于驱动耳机的驱动信号的大小。驱动信号的电压小于大约0.7V。如果驱动信号超过某一电平，那么驱动信号的一部分被分流过耳机。驱动信号的第二部分被转移。被转移的部分的电压或者被增加并且控制分流装置，驱动信号的第一部分通过该分流装置被分流过耳机；或者它被提供到具有检测器装置和分流装置的单元。该单元灵敏到在小于大约0.7V的电压下工作。用于上述方法的耳机等包括分流装置和检测器装置，它们的电流源是耳机的信号源。
Description
技术领域
本发明涉及一种限制耳机、头戴式耳机等中最大允许音量的方法，其中用于驱动耳机或者头戴式耳机的驱动信号具有小于大约0.7V的电压，该方法包括步骤：感测驱动信号的大小，以及当驱动信号超过某一电平时，驱动信号的一部分被分流过耳机或头戴式耳机。
本发明还涉及一种具有当信号源具有电压小于大约0.7V的输出信号时的最大允许音量的限制结构的耳机或头戴式耳机，包括检测器装置，用于感测输出信号的大小以及用于产生反映输出信号的大小的控制信号；分流装置，控制信号连接到该分流装置，并且当信号超过给定值时，该分流装置操作来分流输出信号的一部分通过耳机或头戴式耳机；以及电流源，用于驱动检测器装置和/或分流装置。
背景技术
用于限制用于声音再现的设备中的音量的方法和设备在本领域以前是公知的。一种这样的设备包括信号源，其连接到耳机、头戴式耳机、扬声器等。在这样的现有技术中的设备中，因为信号源输出信号的一部分被转移并传送到其中确立输出信号的大小的检测器，所以电平限制得以实现。与输出信号成比例，检测器随后产生控制信号，其被传送到用于对信号进行控制的分流装置。分流装置被连接成使得它能够在感测到的输出信号的大小超过给定值时将信号源输出信号的一部分分流过头戴式耳机、耳机或者扬声器。当输出信号具有超过大约0.7V的电压的时候，这种技术能起到很好的作用，该约0.7V的电压是能使用传统可商购的标准类型的硅基电子器件所需要的电压。
在某些类型信号源中，诸如MP3播放器、iPod等，输出信号可处于比0.7V小得多的电压。这暗示出，由于该电压对于使得硅基电子器件工作来说太低，所以不能采用现有技术。
即使来自上述类型的信号源的输出可能为50-100mW那么小，电压已经明显小于0.7V，馈送到耳塞式耳机中的这种输出可能引起极高音量。如果耳塞以它与外界噪声隔绝的方式进入到耳道，则问题变得尤其严重。在这样的情况下，尽管低的供给输出，但是还是可能达到明显大于100dB的声级。
在这里所考虑的类型的信号源，换言之输出电压可能比大约0.7V小得多的信号源中，基于软件的音量限制配置的使用在领域中以前是公知的。这种限制被集成到信号源中并且需要专门适用于音量限制和信号源的耳机、头戴式耳机等来使它工作。如果替换了耳机或头戴式耳机，那么该音量限制配置将不再工作，这是因为替换耳机会很大地显示出比与信号源一起匹配的原来的耳机高得多的灵敏度等级。
在相关类型的信号源中，即，在输出信号的电压比约0.7V小得多的情况下，用于限制最大允许音量的装置在本领域以前也是公知的。然而，这种装置需要电池形式的单独的电压源。由于如果声级限制要能够与可选的信号源一起使用就必须被定位于耳机中，所以如果耳机是耳塞式耳机则这样一种方案将是不实用而且或许是不可能的。而且，电池必须定期更换。
发明内容
本发明的目的在于实现一种音量限制结构，其与输出信号的电压可以比0.7V小得多的信号源一起工作。本发明的另一目的在于实现一种音量限制结构，其不需要信号源和耳机之间匹配在一起，而且耳机可以与任何可选信号源一起使用。而且，本发明的目的在于实现一种音量限制，其不会影响音质并且不需要电池形式的单独的电压源用于工作。
就以下方法来说，将实现构成本发明的基础的这些目的，该方法的特征在于，驱动信号的第二部分被转移，其电压被增加，以及驱动信号被转移的第二部分被直接或间接用于控制分流装置，驱动信号的第一部分在该分流装置中被分流过耳机或头戴式耳机。
就其特征在于电流源是信号源的耳机来说，将实现构成本发明的基础的这些目的。
附图说明
现在将参考附图在下文中更详细地描述本发明。在附图中：
图1是本发明的第一实施例的简化框图；
图2是包括在根据图1的实施例中的升压电路；
图3示出了包括在根据图1的实施例中的可替代的升压电路；
图4是本发明的第二实施例的简化框图；以及
图5是在MOS晶体管中的一部分的示意图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1指代可以是iPod、MP3播放器等的信号源。确切地说，根据本发明采用哪个信号源是无足轻重的，只要信号源具有其常规信号电平处的电压可小于大约0.7V的输出信号它就适用。作为对输出信号概念的替代，还将在下面描述和所附的权利要求中采用指定驱动信号。
在图1中，附图标记2进一步指代耳机、头戴式耳机等，即，把信号源的输出信号转换成声音的装置。为了简化，在本说明书主体将通篇采用术语耳机。
第一信号导线3和第二信号导线4分别在信号源1和耳机2之间延伸，在第一信号导线3中提供了电阻器5，下文将揭示其原因。
根据本发明，音量限制结构被置于耳机中或者与耳机一起布置，这是因为耳机的特性，诸如灵敏度、耳道中的密封紧密性、耳膜与耳机振膜之间所包围的空气体积等，决定了音量限制结构的期望的特性。换言之，耳机和音量限制结构彼此相适应。
根据图1将更明显的是，在两个信号导线3和4之间布置了检测器装置6和分流装置7。检测器装置6和分流装置7两者分别耦接在第一信号导线3和第二信号导线4之间。应当注意的是，分流装置7连接在电阻器5之后，使得可通过分流装置7的电流也通过电阻器5。
检测器装置6直接或间接感测信号源1输出信号的电压，并且与其按比例地产生控制信号，该控制信号通过控制导线8被馈送到分流装置7用于控制该分流装置。当输出信号的电压下降到某一值以下时，不再产生控制信号，但是当输出信号的电压超过某一值时，发出控制信号，该控制信号在分流装置中确保输出信号的一部分通过分流导线9分流过耳机2。上述电阻器5起到防止当输出信号的很大部分通过分流导线9被分流过耳机2时，信号源1短路或者过载的效果。
应当注意的是，信号导线3和4两者都不包括直接涉及音量限制结构的元件，由于这个原因音质不受音量限制的影响。
如上所述，信号源1的输出信号在常规操作状态下的电压可比大约0.7V要小得多。这暗示出，如果使用传统的硅基元件来构成检测器装置和分流装置，可用电压通常不足以使得检测器装置和分流装置起作用。根据本发明，在检测器装置6和信号源1之间布置了升压装置或电路11。在根据图1的框图中，升压装置或电路被布置在信号导线3和4之间的检测器导线10中。
在本发明的第一变型中，升压装置包括变压比为5或更多，优选为10或更多的变压器。
升压装置11的使用使得，即使在信号源1的输出电压下降到0.7V以下相当多时的这样的操作状态下，检测器装置还将可达到宽裕地超过0.7V的电压电平，由于这个原因检测器装置和分流装置可以由市场上可购买的硅基并且经济的标准元件制成。
在本发明的第二变型中，升压电路11形成为在图2中大致示出的开关电容电路。在本发明的第三变型中，升压电路11形成为在图3中大致示出的开关电感电路。
图2示出的升压电路具有输入12和输出13。输入12连接到信号源1，并且作为结果可达到信号源通常发出的低电压。输出13连接到检测器装置6并且为其提供至少超过0.7V的电压。
根据图2的开关电容电路包括第一开关A和第二开关B。在操作期间，这两开关交替打开和闭合使得电容器14交替连接到信号源和地，从而它存储的电压被添加到输入电压，这在没有损失的情况下可以致使电压翻倍。例如，如果输入12上的电压为0.5V，那么理论上在输出13上将有1.0V的电压。如果电路中的损失为0.4V，那么输出13上的实际电压将是0.6V。如果这0.6V的电压被加到相同的电路或者至少在原理上与图2所示电路相同的电路，在该第二电路的输出上电压倍增为1.2V，要从该电压扣除第二电路中的0.4V损失，因此第二电路上的实际输出电压将是0.8V。如果损失更大或者如果需要更大的升压，那么可以顺序地串联耦接另外的级。
与根据图2的上述电路一样，图3示出的开关电感电路具有输入12和输出13。在此，输入12同样地连接到信号源并且输出13连接到检测器装置6。电路包括电感器15和交替打开和闭合的开关16。通过电感器5，开关16的打开和闭合状态之间的时间关系以及开关的打开和闭合频率的适合的设计，有可能以5或更大的因子获得升压。
在根据图1的实施例中，升压装置或电路11与检测器装置6是分离的。然而，至少在升压电路11是根据图2或图3设计的情况下，升压电路可以本身构造或者包括在检测器装置中，该检测器装置在输出13上发出控制信号8，传送到分流装置7以控制分流装置。
在根据图4的实施例中，没有采用升压装置或电路。相反，检测器装置6和/或分流装置7被制作成更灵敏，使得它们被设计成也能够在比大约0.7V小得多的电压下工作。
图5示出了包括在检测器装置6和/或分流装置7中的MOS晶体管的详图。在图5中，附图标记17涉及晶体管的源极，附图标记18涉及其栅极并且附图标记19涉及其漏极。附图标记20涉及包括在晶体管中的硅基衬底。
在硅基衬底20与晶体管的栅极18之间，布置了极薄的，通常由二氧化硅构成的层21。在晶体管的栅极和硅基衬底20之间形成的电容相当程度地影响晶体管需要来工作的电压。如果该电容增大，则晶体管的工作所需要的电压减小。根据本发明，层21被给予了比应用在标准元件中的要薄的层厚。可选地，通过用较高介电常数的材料，来整体或部分地替代二氧化硅(SiO2)，可以增加层21的介电常数，较高介电常数的材料诸如选自基本上包括都是比SiO2的介电常数高的材料的CeO2、Gs2O3、ZrO2、Y2O3、BaTiO3或者Ba0/Sr0的组中的一个或多个材料。根据本发明，层21的厚度或者单独减小，或者在增加层21的介电常数的同时而减小，如上所述，增加层21的介电常数可以通过整体或部分替代层21中的材料得以实现。
Claims (11)
1.一种限制耳机、头戴式耳机等中最大允许音量的方法，其中，用于驱动耳机或头戴式耳机的驱动信号具有小于大约0.7V的电压，该方法包括步骤：感测驱动信号的大小，当驱动信号超过某电平时，驱动信号的一部分被分流过耳机或头戴式耳机，其特征在于：驱动信号的第二部分被转移，其电压被增加，以及驱动信号被转移的第二部分被直接或间接用来控制分流装置，驱动信号的第一部分在该分流装置中被分流过耳机或头戴式耳机。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：驱动信号的第二部分被传送到检测器装置，在该检测器装置中产生比驱动信号的电压高的控制信号，并且该控制信号被传送到分流装置。
3.一种限制耳机、头戴式耳机等中最大允许音量的方法，其中，用于驱动耳机或头戴式耳机的驱动信号具有小于大约0.7V的电压，该方法包括步骤：感测驱动信号的大小，当驱动信号超过某电平时，驱动信号的一部分被分流过耳机或头戴式耳机，其特征在于：驱动信号的第二部分被转移并且被提供到包括检测器装置和分流装置的单元，驱动信号的第一部分的分流在该分流装置中发生，并且该单元被给予在小于大约0.7V的电压工作的灵敏度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：为包括在该单元中的MOS晶体管提供在其栅极和硅基衬底之间的减小的厚度和/或较高介电常数的绝缘层。
5.一种具有最大允许音量限制结构的耳机或头戴式耳机，其中信号源(1)的输出信号具有小于大约0.7V的电压，包括：检测器装置(6)，用于感测输出信号的大小以及用于产生反映输出信号大小的控制信号(8)，分流装置(7)，控制信号连接到该分流装置(7)并且该分流装置(7)被布置成在输出信号超过给定值时把输出信号的一部分分流过耳机(2)或头戴式耳机，以及电流源，用于驱动检测器装置和/或分流装置，其特征在于：该电流源是信号源(1)。
6.如权利要求5所述的耳机或头戴式耳机，其特征在于：检测器装置/分流装置(6，7)的单元被设计为在小于大约0.7V的电压下工作。
7.如权利要求5所述的耳机或头戴式耳机，其特征在于：在信号源(1)与包括检测器装置/分流装置(6，7)的单元之间布置了升压单元(11)。
8.如权利要求7所述的耳机或头戴式耳机，其特征在于：升压单元(11)包括变压器。
9.如权利要求7所述的耳机或头戴式耳机，其特征在于：升压单元包括至少一个开关(A，B)电容电路(14)。
10.如权利要求7所述的耳机或头戴式耳机，其特征在于：升压单元(11)包括至少一个开关(16)电感电路(15)。
11.一种具有最大允许音量限制结构的耳机或头戴式耳机，其中信号源(1)的输出信号具有小于大约0.7V的电压，包括：检测器装置(6)，用于感测输出信号的大小以及用于产生反映输出信号大小的控制信号(8)，分流装置(7)，控制信号连接到该分流装置(7)并且该分流装置(7)被布置成在输出信号超过给定值时把输出信号的一部分分流过耳机(2)或头戴式耳机，其特征在于：检测器(6)和/或分流装置(7)的音量限制特性适应于耳机(2)或头戴式耳机的声音再现特性，即灵敏度、耳道中的密封、在耳膜与耳机或头戴式耳机的振膜之间所包围的空气体积等，并且用于驱动检测器装置(6)和/或分流装置(7)的电流源是信号源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |