CN101494809A

CN101494809A - 声音播放装置

Info

Publication number: CN101494809A
Application number: CN 200810004263
Authority: CN
Inventors: 陈敏雄; 钟尚书; 黎明宗
Original assignee: Princeton Technology Corp
Current assignee: Princeton Technology Corp
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2028-01-24
Also published as: CN101494809B

Abstract

本发明揭露一种声音播放装置，用以处理一音源信号，并提供至少一输出信号至至少一扬声器或者插入一插孔的一耳机。其包括一时脉产生模块、至少一处理模块、至少一放大模块以及至少一侦测模块。至少一处理模块耦接于时脉产生模块，用以根据时脉产生模块产生的一时脉信号，处理该音源信号，产生至少一处理信号。至少一放大模块用以对至少一处理信号进行增益放大，产生至少一输出信号。至少一侦测模块用以侦测耳机是否插入插孔。当耳机插入插孔时，至少一放大模块提供至少一输出信号至耳机，若否，则提供至少一输出信号至至少一扬声器。本发明具有喇叭及耳机自动切换的功能，可大幅提升使用者的便利性，并降低耳机的信噪比。

Description

声音播放装置

技术领域

本发明关于一种声音播放装置，尤指一种具有喇叭以及耳机自动切换的声音播放系统。

背景技术

目前一般所使用的音频放大器几乎都是以D类放大器为主流来加以操作。以往采用的AB类放大器所产生的是线性信号，而D类放大器所产生的则是脉冲宽度调变(Pulse-WidthModulation，PWM)信号，其主要包括音频信号以及PWM开关信号和谐波。在D类放大器工作的时候，D类放大器的输出级金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide SemiconductorField-Effect Transistor)会从极高阻抗切换为极低阻抗，在工作区(active region)的时间只有短短的数纳秒(Nano Second)，因此D类放大器的输出级功率耗损远低于AB类放大器。这种高效能的功率放大及转换方式可以达成省电的效果，并且提供更多的应用，也进一步使D类放大器成为市场的主流。

然而，如何让使用者自由选择通过喇叭或者耳机来播放使D类音频放大器处理后的声音信号，且喇叭与耳机两者间不会相互干扰而能够呈现完美的声音品质，已经成为D类音频放大器发展上的重要课题。

因此，确实有必要提出一种能够同时具备有喇叭跟耳机的声音播放装置，可以侦测后端输出模块为喇叭或者耳机，并且自动于两者间切换以播放声音，以解决已知技术所面临的问题。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提供一种声音播放装置，附有喇叭及耳机自动切换的功能，且本发明的声音播放装置可大幅提升耳机的信噪比。

本发明提供一种声音播放装置，用以处理一音源信号，并提供至少一输出信号至至少一扬声器或者插入一插孔的一耳机。该声音播放装置包括有一时脉产生模块、至少一处理模块、至少一放大模块以及至少一侦测模块。时脉产生模块用以产生一时脉信号。至少一处理模块耦接于该时脉产生模块，用以根据该时脉信号对该音源信号进行处理，以产生至少一处理信号。至少一放大模块耦接于该至少一处理模块，用以对该至少一处理信号进行增益放大，以产生至少一输出信号。至少一侦测模块耦接于该至少一放大模块、该至少一扬声器以及该插孔，用以侦测该耳机是否插入该插孔。其中当侦测模块侦测该耳机插入该插孔时，该至少一放大模块提供该至少一输出信号至该耳机，若否，则提供该至少一输出信号至该至少一扬声器。

本发明所述的声音播放装置，该至少一侦测模块中每一个侦测模块包括有：一电压源；一第一电阻，耦接于该电压源；一第二电阻，耦接于该第一电阻以及该插孔；以及一逻辑单元，其包括有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，该第一输入端耦接于该第一电阻以及该第二电阻，该第二输入端耦接于该至少一放大模块，该逻辑单元用以将自该第一输入端以及该第二输入端输入的信号进行逻辑运算，并根据该运算结果，于该输出端产生至少一控制信号。

本发明所述的声音播放装置，该逻辑单元为异或门。

本发明所述的声音播放装置，该声音播放装置另包括至少一选择模块，耦接于该至少一扬声器以及该至少一放大模块之间，用以根据该至少一控制信号，提供该至少一放大信号至该至少一扬声器或者该耳机。

本发明所述的声音播放装置，该至少一选择模块分别为一开关。

本发明所述的声音播放装置，该至少一处理模块包括有：一第一处理模块，用以根据该时脉信号对该音源信号进行处理，产生一第一第一处理信号以及一第一第二处理信号；以及一第二处理模块，用以根据该时脉信号对该音源信号进行处理，产生一第二处理信号。

本发明所述的声音播放装置，该至少一放大模块包括有：一第一放大模块，耦接于该第一处理模块、该至少一扬声器以及该插孔，用以分别对该第一第一处理信号以及该第一第二处理信号进行增益放大，相对应产生一第一第一输出信号以及一第一第二输出信号；以及一第二放大模块，耦接于该第二处理模块以及该插孔，用以对该第二处理信号进行增益放大，以产生一第二输出信号。

本发明所述的声音播放装置，该第一放大模块包括有：一第一第一放大器，耦接于该第一处理模块以及该至少一扬声器，用以对该第一第一处理信号进行增益放大，产生该第一第一输出信号；以及一第一第二放大器，耦接于该第一处理模块、该至少一扬声器以及该插孔，用以对该第一第二处理信号进行增益放大，产生该第一第二输出信号。

本发明所述的声音播放装置，该逻辑单元的该第二输入端耦接于该第一第二放大器，用以将自其的该第一输入端以及该第二输入端输入的信号进行逻辑运算，并根据该运算结果，产生该至少一控制信号。

本发明所述的声音播放装置，该至少一选择模块耦接于该第一第一放大器以及该至少一扬声器之间，用以根据该至少一控制信号，决定是否提供该第一第一输出信号至该至少一扬声器。

本发明所述的声音播放装置，当该至少一选择模块导通时，该第一第一放大器以及该第一第二放大器分别提供该第一第一输出信号以及该第一第二输出信号至该至少一扬声器。

本发明所述的声音播放装置，当该至少一选择模块断路时，该第一第二放大器以及第二放大器分别提供该第一第二输出信号以及该第二输出信号至该插孔。

本发明所述的声音播放装置，该第一第一放大器以及该第一第二放大器为金属氧化物半导体场效应晶体管。

本发明所述的声音播放装置，具有有喇叭及耳机自动切换的功能，可大幅提升使用者的便利性，并降低耳机的信噪比。

附图说明

图1所示为本发明所提出的声音播放装置的示意图。

图2所示为本发明所提出的声音播放装置的侦测模块的示意图。

图3所示为本发明所提出的声音播放装置的另一实施例的示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1所示为本发明所提出的声音播放装置的示意图。如图1所示，本实施例揭露一种声音播放装置10，用以处理一音源信号S_AU，并提供至少一输出信号S_OUT1～S_OUT3至至少一扬声器18或者插入一插孔22的一耳机20。声音播放装置10包括有一时脉产生模块12、至少一处理模块14、至少一放大模块16以及至少一侦测模块24。时脉产生模块12用以产生一时脉信号S_CLK。至少一处理模块14耦接于时脉产生模块12，用以根据时脉信号S_CLK对音源信号S_AU进行处理，以产生至少一处理信号S_P。至少一放大模块16耦接于至少一处理模块14，用以对该至少一处理信号S_P进行增益放大，以产生至少一输出信号S_OUT1～S_OUT3。至少一侦测模块24耦接于至少一放大模块16、该至少一扬声器18以及插孔22，用以侦测耳机20是否插入该插孔22。当耳机20插入插孔22时，该至少一放大模块16提供该至少一输出信号S_OUT2、S_OUT3至该耳机20，若否，该至少一放大模块16则提供该至少一输出信号S_OUT1、S_OUT2至该至少一扬声器18。

请参阅图2，图2所示为本发明所提出的声音播放装置的侦测模块的示意图。如图2所示，该至少一侦测模块24中每一个侦测模块包括有一电压源V_CC、一第一电阻R₁、一第二电阻R₂以及一逻辑单元30。第一电阻R1耦接于该电压源V_CC。第二电阻R₂的一端耦接于该第一电阻R₁，第二电阻R₂的另一端则耦接于该插孔22以及第一第二放大器Q₂。逻辑单元30包括有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端。第一输入端耦接于第一电阻R₁以及第二电阻R₂，第二输入端耦接于至少一放大模块16，逻辑单元30用以将自第一输入端以及第二输入端输入的信号进行逻辑运算，并根据运算结果，于输出端产生至少一控制信号S_C。于一实施例中，逻辑单元30为异或门(XOR)。

声音播放装置10另包括至少一选择模块26，耦接于至少一扬声器18以及至少一放大模块16之间，用以根据至少一控制信号S_C，提供该至少一放大信号S_OUT1～S_OUT3至该至少一扬声器18或者该耳机20。于一实施例中该至少一选择模块26分别为一开关。

该至少一处理模块14包括有一第一处理模块141以及一第二处理模块142。第一处理模块141用以根据时脉信号S_CLK对该源信号S_AU进行处理，产生一第一第一处理信号S_P11以及一第一第二处理信号S_P12。第二处理模块142则用以根据时脉信号S_CLK对音源信号S_AU进行处理，产生一第二处理信号S_P2。至少一放大模块16则包括有一第一放大模块161以及一第二放大模块162。第一放大模块161耦接于第一处理模块141、至少一扬声器18以及插孔22，用以分别对第一第一处理信号S_P11以及第一第二处理信号S_P12进行增益放大，相对应产生一第一第一输出信号S_OUT1以及一第一第二输出信号S_OUT2。第二放大模块162耦接于第二处理模块142以及插孔22，用以对第二处理信号S_P2进行增益放大，以产生一第二输出信号S_OUT3。

此外，第一放大模块161包括有一第一第一放大器Q₁以及一第一第二放大器Q₂，而第二放大模块162是由第二放大器Q₃所构成。其中，第一第一放大器Q₁耦接于第一处理模块141以及至少一扬声器18，用以对第一第一处理信号S_P11进行增益放大，产生第一第一输出信号S_OUT1。第一第二放大器Q₂耦接于第一处理模块141、至少一扬声器18以及插孔22，用以对第一第二处理信号S_P12进行增益放大，产生第一第二输出信号S_OUT2。于一实施例中，第一第一放大器Q₁以及第一第二放大器Q₂为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide SemiconductorField-Effect Transistor)。逻辑单元30的第二输入端耦接于第一第二放大器Q₂，用以将自其第一输入端以及第二输入端输入的信号进行逻辑运算，并根据运算结果，产生该至少一控制信号S_C。

至少一选择模块26耦接于第一第一放大器Q₁以及至少一扬声器18之间，用以根据至少一控制信号S_C，选择性的提供第一第一输出信号S_OUT1至至少一扬声器18。当选择模块26导通时，第一第一放大器Q₁以及第一第二放大器Q₂分别提供第一第一输出信号S_OUT1以及第一第二输出信号S_OUT2至至少一扬声器18。而当选择模块26断路时，第一第二放大器Q₂以及第二放大器Q₃分别提供第一第二输出信号S_OUT2以及第二输出信号S_OUT3至插孔22，以提供耳机20使用。

请参阅图3，图3为本发明所提出的声音播放装置的另一实施例的示意图。如图3所示，第一放大模块561的放大器Q₁与Q₂以及第三放大模块563的放大器Q₄与Q₅构成桥接型输出，推动两个不同通道的扬声器581、582。在无信号输入时放大器Q₁、Q₂、Q₄以及Q₅的输出为相同方波，可减少输出级消耗电力在扬声器181、182负载上。当耳机60接上插孔62后，经由侦测电路641、642进行侦测后产生控制信号S_C1、S_C2，进一步控制选择模块SW₁与SW₂变成断路，使得左右声道两只扬声器581、582与放大器Q₁、Q₄间变成断路而无声。于本实施例中，选择模块SW₁、SW₂是利用开关来实现。

当耳机60接上插孔62后，声音播放装置50通过放大器Q₂与Q₅推动耳机60，由于市售耳机60均为三线式连接方法，故无法使用BTL桥接方式来推动，必须使用单端方式推动，此时耳机60的共地端G接到放大器Q₃，而放大器Q₂与Q₅的输出方波与放大器Q₃之间的差值便送入耳机60转换成声音输出。

当扬声器581、582工作时，放大器Q₃输出一个与时脉信号S_CLK相同频率的方波，此方波的输出波形完全与时脉信号S_CLK同步，不受任何外在信号影响改变。在处理模块54工作时，时脉信号S_CLK会受到干扰而产生时基抖动(Clock Jitter)，以致使耳机60输出的信噪比(SNR)劣化。如果将此带有抖动的时脉信号S_CLK信号经过放大器Q₃加入耳机60的共地端G，则可以在耳机60负载上形成抵消共模干扰(Common-mode Interference)的效果，可以大幅提升耳机60的信噪比。

在本发明的各个实施例中，本发明的声音播放装置同时具有双声道喇叭以及耳机，当耳机被使用者接入插孔时，声音播放装置会自动切换声音输出的接口，由双声道喇叭切换至耳机，大幅提升使用者的便利性，此外，本发明的声音播放装置亦可降低耳机的信噪比。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

10、50：声音播放装置

12、52：时脉产生模块

14、54：处理模块

16、56：放大模块

18、581、582：扬声器

20、60：耳机

22、62：插孔

24、641、642：侦测模块

26、SW1、SW2：选择模块

30：逻辑单元

141、142、541～543：处理模块

161、162、561～563：放大模块

Q₁～Q₅：放大器

V_CC：电压源

R₁、R₂：电阻

S_CLK：时脉信号

S_AU：音源信号

S_P11、S_P12、S_P2、S_P31、S_P32：处理信号

S_OUT1～S_OUT5：输出信号

S_C、S_C1、S_C2：控制信号

G：共地端。

Claims

1.一种声音播放装置，其特征在于，用以处理一音源信号，并提供至少一输出信号至至少一扬声器或者插入一插孔的一耳机，该声音播放装置包括有：

一时脉产生模块，用以产生一时脉信号；

至少一处理模块，耦接于该时脉产生模块，用以根据该时脉信号对该音源信号进行处理，以产生至少一处理信号；

至少一放大模块，耦接于该至少一处理模块，用以对该至少一处理信号进行增益放大，以产生至少一输出信号；以及

至少一侦测模块，耦接于该至少一放大模块、该至少一扬声器以及该插孔，用以侦测该耳机是否插入该插孔；

其中当侦测模块侦测该耳机插入该插孔时，该至少一放大模块提供该至少一输出信号至该耳机，若否，则提供该至少一输出信号至该至少一扬声器。

2.根据权利要求1所述的声音播放装置，其特征在于，该至少一侦测模块中每一个侦测模块包括有：

一电压源；

一第一电阻，耦接于该电压源；

一第二电阻，耦接于该第一电阻以及该插孔；以及

一逻辑单元，其包括有一第一输入端、一第二输入端以及一输出端，该第一输入端耦接于该第一电阻以及该第二电阻，该第二输入端耦接于该至少一放大模块，该逻辑单元用以将自该第一输入端以及该第二输入端输入的信号进行逻辑运算，并根据该运算结果，于该输出端产生至少一控制信号。

3.根据权利要求2所述的声音播放装置，其特征在于，该逻辑单元为异或门。

4.根据权利要求2所述的声音播放装置，其特征在于，该声音播放装置另包括至少一选择模块，耦接于该至少一扬声器以及该至少一放大模块之间，用以根据该至少一控制信号，提供该至少一放大信号至该至少一扬声器或者该耳机。

5.根据权利要求4所述的声音播放装置，其特征在于，该至少一选择模块分别为一开关。

6.根据权利要求2所述的声音播放装置，其特征在于，该至少一处理模块包括有：

一第一处理模块，用以根据该时脉信号对该音源信号进行处理，产生一第一第一处理信号以及一第一第二处理信号；以及

一第二处理模块，用以根据该时脉信号对该音源信号进行处理，产生一第二处理信号。

7.根据权利要求6所述的声音播放装置，其特征在于，该至少一放大模块包括有：

一第一放大模块，耦接于该第一处理模块、该至少一扬声器以及该插孔，用以分别对该第一第一处理信号以及该第一第二处理信号进行增益放大，相对应产生一第一第一输出信号以及一第一第二输出信号；以及

一第二放大模块，耦接于该第二处理模块以及该插孔，用以对该第二处理信号进行增益放大，以产生一第二输出信号。

8.根据权利要求7所述的声音播放装置，其特征在于，该第一放大模块包括有：

一第一第一放大器，耦接于该第一处理模块以及该至少一扬声器，用以对该第一第一处理信号进行增益放大，产生该第一第一输出信号；以及

一第一第二放大器，耦接于该第一处理模块、该至少一扬声器以及该插孔，用以对该第一第二处理信号进行增益放大，产生该第一第二输出信号。

9.根据权利要求8所述的声音播放装置，其特征在于，该逻辑单元的该第二输入端耦接于该第一第二放大器，用以将自其的该第一输入端以及该第二输入端输入的信号进行逻辑运算，并根据该运算结果，产生该至少一控制信号。

10.根据权利要求9所述的声音播放装置，其特征在于，该至少一选择模块耦接于该第一第一放大器以及该至少一扬声器之间，用以根据该至少一控制信号，决定是否提供该第一第一输出信号至该至少一扬声器。

11.根据权利要求10所述的声音播放装置，其特征在于，当该至少一选择模块导通时，该第一第一放大器以及该第一第二放大器分别提供该第一第一输出信号以及该第一第二输出信号至该至少一扬声器。

12.根据权利要求11所述的声音播放装置，其特征在于，当该至少一选择模块断路时，该第一第二放大器以及第二放大器分别提供该第一第二输出信号以及该第二输出信号至该插孔。

13.根据权利要求12所述的声音播放装置，其特征在于，该第一第一放大器以及该第一第二放大器为金属氧化物半导体场效应晶体管。