CN101540943A

CN101540943A - 整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统

Info

Publication number: CN101540943A
Application number: CN200810084041A
Authority: CN
Inventors: 陈财铭; 杨雅龙
Original assignee: HUAXUN Corp TAIWAN
Current assignee: HUAXUN Corp TAIWAN
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2008-03-18
Publication date: 2009-09-23

Abstract

一种整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，主要是使声音输入信号由滤波电路过滤干扰噪声以获得特定频段的信号，并且利用功率调整电路调整声音输出信号的功率，滤波电路除过滤干扰噪声的功能外，还可依人耳听感范围的特性作设计，使输入扬声器的声音信号有效率的转换成人耳听感范围内，而功率调整电路依据不同系统最大输出信号的功率与扬声器可承受的功率，设计最佳放大/衰减倍率，可防止输入信号的功率高于扬声器可承受的功率导致扬声器损坏。据此，能有效的提升微型扬声系统的性能并兼具较高的可靠度。

Description

整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统

技术领域

本发明涉及一种微型扬声系统，尤其涉及一种整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统。

背景技术

随着科技的进步与人类对于生活质量需求的提升，附带音响功能的产品已逐渐遍及生活上的电子产品。而其中能将声音输出的装置称为扬声器。扬声器是一种把电能转为机械振动再扰动空气变成声音的“换能器”，电子产品可通过扬声器发出各种声音，以满足人类听觉上的需求，一般常见使用扬声器的电子装置如电话、音响、随身听与蜂鸣器..等等。

另一方面，为了方便携带使用，电子产品尺寸的设计愈来愈小，连带使作为声音输出的扬声器也必须愈来愈小，故微型扬声系统应运而生。微型扬声系统是一种体积极小的发声装置，通常是10立方公分以下，甚至5立方公分以下。

目前市面上的微型扬声系统，仅有将电气信号转换完声音的功能，至于输出声音的质量好坏，完成由连接于微型扬声系统前端的电子装置来决定，也就是说不管是什么样的电气信号输入微型扬声系统，微型扬声系统就必须将该电气信号转换为声音并输出，如此存在以下的缺点需要改进。

电气信号通常会伴随噪声或干扰信号，微型扬声系统将具有噪声的电气信号转换为声音并输出时会有失真现象产生，使得人类无法顺利听到正确且令人感到舒适的声音，甚至完全不了解输出声音所要表达的涵义。

另外，由于人类耳朵的听觉频率范围为20Hz到20000Hz之间，依据不同的年龄、情绪、个人体质不同会有些微的差距。若微型扬声系统所接收的电气信号超过此频率范围，将该信号转换的声音输出人耳并无法接收。

通常解决方式是于扬声器前端加装一滤波器，较常见的滤波器种类有四种：低通滤波器，可使低于特定频率的信号通过并衰减该频率以上的信号；高通滤波器，可使高于特定频率的信号通过并衰减该频率以下的信号；带通滤波器，可使特定频段的信号通过并衰减频段外的信号；带拒滤波器，可衰减特定频段的信号并使频段外的信号通过。

配合人耳的听觉特性，较常使用的为带通滤波器与带拒滤波器。带通滤波器可将输入信号频率限制在人耳可接收的范围内，而带拒滤波器则可以消除特定频率的噪声，然扬声器前端的装置不一定会配置此滤波器，如此会造成扬声器的运作效能非常差。

再一个问题，微型扬声系统本身所能承受的输入信号功率有一定的限度，当微型扬声系统前端的电子装置将过大功率的电气信号输入微型扬声系统时，即可能会影响微型扬声系统运作或是造成其损坏，当微型扬声系统前端的电子装置将过小功率的电气信号输入微型扬声系统时，其所转换出来的声音强度太小，可能会使人耳听不清楚或甚至完全听不到。

综上所述，如何能提供一种高性能并兼具较高可靠度的微型扬声系统，遂成为目前亟待解决的课题。

发明内容

为解决前述现有技术的缺失，本发明提供一种整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其将滤波电路及功率调整电路整合于一微型扬声系统，使得声音输入信号可由滤波电路过滤干扰噪声以获得人耳听感范围的特定频段信号，并且利用功率调整电路调整声音输出信号的功率。

本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，包括：信号滤波模块，用以对接收的声音信号进行滤波，并输出特定频率的声音信号；功率调整模块，用以对该特定频率的声音信号进行功率放大或衰减；以及扬声器模块，用以将放大或衰减的声音信号输出，其中，该整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统的体积为10立方公分以下。

相较于现有的微型扬声系统，本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，能通过信号滤波模块过滤干扰噪声，并依据使用者不同需求以获得特定频段的信号，或依人耳听感范围的特性作信号滤波模块设计，使输入扬声器的声音信号有效率的转换成人耳听感范围内。又利用功率调整电路调整声音输出信号的功率。功率调整电路依据不同系统最大输出信号的功率与扬声器可承受的功率，设计最佳放大/衰减倍率，可防止输入信号的功率高于扬声器可承受的功率导致扬声器损坏，并将功率保持在人类听觉可察觉的范围内。据此，能有效的提升微型扬声系统的性能并兼具较高的可靠度。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统的一实施例的系统架构图；

图2为图1的微型扬声系统包含射频滤波模块的另一实施例的系统架构图；

图3为图2的微型扬声系统包含电源切换模块的又一实施例的系统架构图；以及

图4为本发明的微型扬声系统整合于一电路板的具体实施电路图。

其中，附图标记

1整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统

11信号滤波模块

12功率调整模块

13扬声器模块

14射频滤波模块

15电源切换模块

2电路板

20运算放大器芯片

21排线

22扬声器

R1，R2，R3，R4电阻

C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7电容

L1，L2电感

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可由其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

请参阅图1，其为本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统的系统架构图。如图1所示，本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统1包括信号滤波模块11，功率调整模块12与扬声器模块13。

信号滤波模块11用以针对所接收的输入声音信号进行滤波，并输出特定频率的声音信号，依据使用者不同需求，信号接收模块可为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带拒滤波器或其它相类似的滤波器。

功率调整模块12用以对该特定频率的声音信号进行功率放大或衰减，于本实施例中，使用运算放大器，由调整其输出增益的大小，放大或衰减信号电压，以获得符合微型扬声系统操作范围的功率。

扬声器模块13用以将声音信号(通常为电气信号)转换成音频声响。其中，扬声器模块13可由数个扬声器组成，且数个扬声器之间可使用排线、绞线、单芯线、多芯线、软质印刷电路板、连接插头、硬质印刷电路板、集成电路或其它相类似的方式相互连接。

于本实施例中，本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统可应用于具有音乐播放功能的移动电话中，当移动电话的音乐播放模块或处理单元将声音信号传送至信号滤波模块11时(此处为一带通滤波器)，可通过信号滤波模块11将声音信号限制于人耳可接受的频率范围内，再以功率调整模块12进行功率放大或衰减，若输入功率已大于扬声器模块13可承受的额定功率范围，即衰减输出至扬声器模块13的功率，以避免损坏扬声器模块13，若输入功率太小无法驱动扬声器模块13，则放大功率使扬声器模块13能输出声音。包含上述模块的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统体积是于10立方公分以下。更佳地是于5立方公分以下。

请参阅图2，于本发明的一较佳的实施例中，本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统还包括射频滤波模块14，其用以衰减或消除耦合于声音信号的射频干扰信号。射频滤波模块14连接于功率调整模块12与扬声器模块13之间，当声音信号受到射频信号干扰时，射频滤波模块14能衰减或甚至消除射频信号干扰，使扬声器模块13输出声音时不会受射频信号影响。

请参阅图3，于本发明的一更佳的实施例中，本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统还包括电源切换模块15，其用以根据电源控制信号开启/关闭电源供应。当电源切换模块15开启电源供应时，能使整个微型扬声系统获得运作时所需要的电能以进行声音输出，当电源切换模块15关闭电源供应时，微型扬声系统因无法获得运作所需的电能而停止动作(停止输出声音)。此种操作模式的一个优点在于可阻挡某些不希望入耳听见的声音信号输出。举例来说，如前述的移动电话可能会因为执行某些功能(如开启电源)造成信号突波或干扰，此时扬声器输出的声音通常会使人耳感到不舒服，然而通过电源切换模块15关闭电源使微型扬声系统停止运作，即可隔绝此类声音的输出。另一个优点在于当移动电话不使用声音输出功能时，还可通过电源切换模块15关闭供应给微型扬声系统的电源，待需要声音输出时再开启电源供应，如此能有效节省电力浪费。除应用在移动电话外，亦可应用于其它携带型电子装置如笔记型计算机、随身听等，可提高其待机时间。

请参阅图4，其为本发明的微型扬声系统整合于一电路板的具体实施电路图，如图4所示，信号滤波模块11、功率调整模块12、射频滤波模块14与电源切换模块整合于电路板2。然除上述的信号滤波模块11，功率调整模块12，电源切换模块15以外，在其它实施例中亦可将信号滤波模块11，功率调整模块12，扬声器模块13，射频滤波模块14及/或电源切换模块15整合于电路板2。

电路板2可例如为硬质印刷电路板、软质印刷电路板、集成电路板或其它相类似的电路板。电路板2可通过排线、软性电路板或连接插头，以接收声音信号、电源输入信号、电源控制信号及/或其它种类信号。本实施例中使用排线21来接收声音信号、电源输入及电源控制信号。

电路板2中包括运算放大器芯片20、电阻(R1-R4)、电容(C1-C5)以及电感(L1，L2)，整合成一具有带通滤波功能、功率放大功能、射频滤波功能及电源切换功能的装置。电源由排线21输入至该电路板2，可供给整个微型扬声系统系统的运作。GND(TP5)为接地端，是作为整个微型扬声系统各个组件的接地使用。SHUTDOWN(TP2)为电源控制信号的输入端，运算放大器芯片20可依据不同电源控制信号开始或停止放大器运作，以实现上述电源切换的功能。AUDIOIN+(TP3)与AUDIO IN-(TP4)为两个相反相位的声音信号输入，由电路板2的处理，可输出极佳的声音，详细说明如下。

电路板2的电路由运算放大器芯片20、电阻R1～R4、电容C1～C5与电感L1、L2所组成。此外，电容C7作为运算放大器芯片20的旁路电容，用于当运算放大器芯片20工作时提供直流稳压的效果。电容C6连接于电源输入与接地端之间，用于提供输入电源滤波的效果。

依据使用者预先决定的带通频率及功率增益来设计RC电路(由C1，C2，C3，C4，R1，R2，R3，R4所组成)，相位相反的音源信号(AUDIO IN+，AUDIO IN-)由排线21输入运算放大器芯片20配合RC电路进行带通滤波及调整功率增益，用以将声音信号调整至人耳接受范围甚至配合人耳听觉特性最佳化输出的声音，并且放大或衰减信号功率输出提高扬声器使用效率及可靠度。

举例来说，当使用者依据人耳听觉特性将预设频率波段定于F1至F2之间时，带通滤波器会将该F1至F2以外的频率衰减，使得最后输入的声音只有该F1至F2频段的信号。当然该频段的信号介于人类耳朵的听觉频率范围20Hz到20kHz之间。又假设扬声器的最大承受功率为P1时，当输入微型扬声系统的声音信号功率大于P1时，就必须将其衰减以避免扬声器烧掉。

电路板2后端LC电路(由L1，L2，C5所组成)具有高频滤波的功能，当射频信号通过射频接收器(例如天线)干扰声音信号时，利用电感L1及L2的特性可阻挡高频信号，故正相位声音信号(AUDIO IN+)可利用电感L1阻挡高频噪声输入扬声器22，负相位声音信号(AUDIO IN-)可利用电感L2阻挡高频噪声输入扬声器22。而电容C5用于当有射频信号干扰时，极高的频率使C5导通，而正相位声音信号与负相位声音信号干扰噪声的差异性会降低，最后将两相位相反的声音信号相减时，声音信号会放大而噪声则会衰减或甚至消除，如此即可达到高频滤波的效果。

综上所述，本发明的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，能通过信号滤波模块过滤干扰噪声，并依据使用者不同需求以获得特定频段的信号，或依人耳听感范围的特性作信号滤波模块设计，使输入扬声器的声音信号有效率的转换成人耳听感范围内。又利用功率调整电路调整声音输出信号的功率。功率调整电路依据不同系统最大输出信号的功率与扬声器可承受的功率，设计最佳放大/衰减倍率，可防止输入信号的功率高于扬声器可承受的功率导致扬声器损坏，并将功率保持在人类听觉可察觉的范围内。据此，能有效的提升微型扬声系统的性能并兼具较高的可靠度。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，包括：

信号滤波模块，用以对输入的声音信号进行滤波，并输出特定频率的声音信号；

功率调整模块，用以对该特定频率的声音信号进行功率放大或衰减；以及

扬声器模块，用以将经过放大或衰减的该声音信号输出，

其中，该功率调整模块放大或衰减功率在该扬声器模块的额定功率范围内。

2.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该信号滤波模块为低通滤波器。

3.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该信号滤波模块为高通滤波器。

4.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该信号滤波模块为带通滤波器。

5.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该信号滤波模块为带拒滤波器。

6.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该扬声器模块由数个扬声器组成。

7.根据权利要求6所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该数个扬声器之间使用排线、绞线、单芯线、多芯线、软质印刷电路板、硬质印刷电路板、连接插头或集成电路方式相互连接。

8.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，还包括一射频滤波模块，用以衰减或消除耦合于该声音信号的射频干扰信号。

9.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，还包括一电源切换模块，根据电源控制信号用以开启/关闭电源供应。

10.根据权利要求9所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该信号滤波模块、该功率调整模块、该扬声器模块、该射频滤波模块及/或该电源切换模块整合于电路板上。

11.根据权利要求10所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该电路板为硬质印刷电路板、软质印刷电路板或集成电路板。

12.根据权利要求10所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该电路板通过排线、软性电路板或连接插头，以接收该声音信号、该电源输入信号及/或该电源控制信号。

13.根据权利要求1所述的整合滤波电路及功率调整电路的微型扬声系统，其特征在于，该整合滤波电路及该功率调整电路的微型扬声系统的体积为10立方公分以下。