CN102118668A

CN102118668A - 扬声器系统和扬声器驱动电路

Info

Publication number: CN102118668A
Application number: CN2010100022125A
Authority: CN
Inventors: 李芳庆
Original assignee: High Tech Computer Corp
Current assignee: HTC Corp
Priority date: 2010-01-06
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2030-01-06
Also published as: CN102118668B

Abstract

本发明提供一种扬声器系统，该系统包括第一扬声器、第二扬声器以及驱动电路。所述第一扬声器与所述第二扬声器为不同种类的扬声器。所述驱动电路以第一驱动电压和第一驱动电流驱动所述第一扬声器，并以第二驱动电压和第二驱动电流驱动所述第二扬声器，其中，所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压，且所述第一驱动电流小于所述第二驱动电流。本发明还提供一种扬声器驱动电路。通过使用本发明的扬声器驱动电路，传统的AB类或D类放大器可用于同时驱动两种不同种类的扬声器，以增进扬声器系统的整体播放音质。

Description

扬声器系统和扬声器驱动电路

技术领域

本发明涉及一种扬声器系统和扬声器驱动电路，更特别涉及一种混合式扬声器系统和混合式扬声器驱动电路。

背景技术

目前，根据驱动方式的不同，扬声器主要可分为动圈式、压电式以及电容式扬声器。动圈式扬声器(coil speaker)的技术成熟且为目前使用最广泛的一种扬声器，一般可使用AB类或D类放大器作为其驱动电路。图1显示利用AB类或D类放大器9驱动动圈式扬声器CS的示意图。根据动圈式扬声器CS的工作特性，所述放大器9必须提供低电压(约1～10Vrms)和大电流(约0.1～10A)的驱动信号。

电容式扬声器(capacitive speaker)相较于其他种类的扬声器具有较优越的音质，然而用于驱动电容式扬声器的驱动电路需要提供高电压(大于100Vrms)和低电流(约0.1A)的驱动信号，而其恰好与用于驱动动圈式扬声器的驱动信号相反。

一般而言，动圈式扬声器于低频工作时的特性较佳，而电容式扬声器于中高频时具有较佳的工作特性，因此整合动圈式扬声器和电容式扬声器于同一个扬声器系统是提升整体音质的一种方式。然而，由于动圈式扬声器和电容式扬声器具有上述不同驱动特性，因此需要发展一种能够同时驱动两种扬声器的驱动电路以及包括两种不同扬声器的扬声器系统。

发明内容

本发明提供一种能够同时驱动动圈式扬声器和电容式扬声器的混合式扬声器驱动电路。

本发明另提供一种包括动圈式扬声器和电容式扬声器的扬声器系统。

本发明提供一种扬声器系统，该系统包括第一扬声器、第二扬声器以及驱动电路。所述第一扬声器和所述第二扬声器为不同种类的扬声器。所述驱动电路以第一驱动电压和第一驱动电流驱动所述第一扬声器，并以第二驱动电压和第二驱动电流驱动所述第二扬声器；其中，所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压，且所述第一驱动电流小于所述第二驱动电流。

本发明另提供一种扬声器驱动电路，该电路用于同时驱动两种不同种类的扬声器。所述扬声器驱动电路包括放大单元、第一驱动端以及第二驱动端。所述放大单元用于接收音源信号，并根据该音源信号来输出放大信号。所述第一驱动端耦接所述放大单元，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供第一驱动电压和第一驱动电流至第一扬声器；以及所述第二驱动端并联于所述第一驱动端，且耦接所述放大单元，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供第二驱动电压和第二驱动电流至第二扬声器，其中所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压，且所述第一驱动电流小于所述第二驱动电流。

在本发明的一种实施例中，所述第一驱动端具有电压转换单元和保护及匹配单元。所述电压转换单元提供所述第一驱动电压和第一驱动电流至所述第一扬声器，而所述保护及匹配单元耦接于所述放大单元与所述电压转换单元之间，用于在所述放大单元与所述电压转换单元间进行阻抗匹配，并限制流经所述放大单元的总电流以保护该放大单元。

本发明另提供一种扬声器系统，该系统包括电容式扬声器、动圈式扬声器以及驱动电路。所述驱动电路包括D类或AB类放大器，该D类或AB类放大器用于同时驱动所述电容式扬声器和所述动圈式扬声器。

本发明的扬声器系统还包括电压转换单元和保护及匹配单元。所述电压转换单元耦接所述电容式扬声器以驱动该电容式扬声器。所述保护及匹配单元耦接于所述电压转换单元与所述D类或AB类放大器之间，用于在所述电压转换单元与所述D类或AB类放大器间进行阻抗匹配，并限制流经该D类或AB类放大器的总电流以保护该D类或AB类放大器。

本发明的扬声器系统和扬声器驱动电路中，所述放大单元可为单端放大器或差动放大器；所述保护及匹配单元可耦接于所述放大单元的两个输出端的其中之一或同时耦接于两个输出端。

此外，为增加所述第一扬声器和第二扬声器的音质，本发明的扬声器系统和扬声器驱动电路中可选择分别设置音质调整单元，例如均衡器和/或自动增益控制器或动态范围调整器，于所述放大单元与所述第一扬声器和第二扬声器之间；或选择设置另一音质调整单元，例如自动增益控制器或动态范围调整器，于所述放大单元的输入端之前。

通过使用本发明的扬声器驱动电路，传统的AB类或D类放大器可用于同时驱动两种不同种类的扬声器，以增进扬声器系统的整体播放音质。

附图说明

图1显示现有动圈式扬声器系统的示意图。

图2显示本发明第一实施例的扬声器系统的方块图。

图3显示本发明第二实施例的扬声器系统的方块图。

图4显示本发明第三实施例的扬声器系统的方块图。

主要元件符号说明

10、10′、10″扬声器系统 11、11′、11″驱动电路

111、111′、111″放大单元 112、112′、112″保护及匹配单元

113电压转换单元 114、114′第一音质调整单元

115、115′第二音质调整单元 116第三音质调整单元

12第一扬声器 13第二扬声器

9放大器 15、151、152音源信号

CS动圈式扬声器 V1、V2驱动电压

I1、I2驱动电流

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显，下文将配合所附图示，作详细说明如下。此外，在本发明的说明中，相同的构件以相同的符号表示，于此合先叙明。

请参考图2所示，其显示本发明第一实施例的扬声器系统10的示意图。所述扬声器系统10包括扬声器驱动电路11、第一扬声器12以及第二扬声器13。

所述扬声器驱动电路11提供第一驱动电压V1和第一驱动电流I1以驱动第一扬声器12；所述扬声器驱动电路11同时提供第二驱动电压V2和第二驱动电流I2以驱动第二扬声器13，其中所述第一驱动电压V1远大于(优选为至少大于10倍)所述第二驱动电压V2，且所述第一驱动电流I1小于所述第二驱动电流I2。所述第一扬声器12与所述第二扬声器13为不同种类的扬声器，例如所述第一扬声器12为电容式扬声器，而所述第二扬声器13为动圈式扬声器。

所述扬声器驱动电路11包括放大单元111、保护及匹配单元112、电压转换单元113、第一音质调整单元114以及第二音质调整单元115，其中所述第一音质调整单元114和第二音质调整单元115可根据不同实施例而完全不予实施或仅实施第一音质调整单元114或第二音质调整单元115。所述放大单元111例如可为AB类或D类音频放大器，在此实施例中，所述放大单元111可为单端放大器，用于接收音源信号15，并根据该音源信号15输出放大信号，该放大信号假设其输出的电压有效值为Vrms。另外，所述放大单元111可为利用IC工艺所形成的放大器，并用于驱动两个并联的第一驱动端和第二驱动端。所述第一驱动端耦接放大单元111，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供第一驱动电压V1和第一驱动电流I1至第一扬声器12，且该第一驱动端具有电压转换单元113、保护及匹配单元112以及第一音质调整单元114。所述第二驱动端并联于所述第一驱动端，且耦接放大单元111，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供第二驱动电压V2和第二驱动电流I2至第二扬声器13，且该第二驱动端具有第二音质单元115。

所述保护及匹配单元112耦接于放大单元111与电压转换单元113之间，其可由电阻、电感以及电容其中之一或其组合所形成，例如，但不限于，由电感串联电容所形成。所述保护及匹配单元112限制流经放大单元111的总电流，以对放大单元111进行过电流保护(over current protection)，藉以避免放大单元111因太高的总电流而损毁。此外，所述保护及匹配单元112同时在放大单元111与电压转换单元113之间进行阻抗匹配。例如，所述第二扬声器13的输入阻抗为4～16欧姆；所述第一扬声器12的输入阻抗大于1百万欧姆，所述电压转换单元113的输入阻抗为0.5～16欧姆且输出阻抗大于300欧姆；因此，所述保护及匹配单元112的输入阻抗优选为1～4欧姆，以使得第一驱动端的输入阻抗大致相等于第二驱动端(即所述第二扬声器13)的输入阻抗。藉此，相对于放大单元111而言，相当于同时驱动两个并联且具有相同输入阻抗的扬声器，因此，扬声器驱动电路11可以同时驱动两个特性不同的第一扬声器12和第二扬声器13。

所述电压转换单元113用于提供第一驱动电压V1和第一驱动电流I1，用于驱动第一扬声器12，其可为升压变压器或升压器。当所述电压转换单元113为升压器时，其例如可由IC或运算器(operator)所形成。所述电压转换单元113例如可将输入电压Vrms升压至35×Vrms(亦即所述第一驱动电压V1为放大单元111输出电压的35倍)，但并不限于此。本发明中，所述电压转换单元113具有高输出阻抗，驱动信号频率愈高，其输出阻抗愈高，转换效率愈高，在驱动第一扬声器12时可具有良好的效能。

所述第一音质调整单元114耦接于保护及匹配单元112与放大单元111之间，且所述第二音质调整单元115耦接于第二扬声器13与放大单元111之间。所述第一音质调整单元114和第二音质调整单元115用于分别调整输入至第一扬声器12和第二扬声器13的音频信号。所述第一音质调整单元114和第二音质调整单元115例如可包括均衡器(equalizer)和/或自动增益控制器(AGC)或动态范围调整器(DRC)，其中均衡器可对音频信号进行滤波，其例如可为高通滤波器或低通滤波器；自动增益控制器可用于对音频信号中的小信号提供较大的增益，并对大信号提供较小的增益，以减少不同频段间的能量差异；动态范围调整器亦适用于减少不同频段间的能量差异。由于电容式扬声器于中高频具有较好的工作特性，而动圈式扬声器于低频具有较好的工作特性。因此，当第一扬声器12为电容式扬声器时，包括于第一音质调整单元114之内的均衡器为高通滤波器，用于滤除音频信号中的低频成分；当第二扬声器13为动圈式扬声器时，包括于第二音质调整单元115之内的均衡器为低通滤波器，用于滤除音频信号中的中高频成分。如前所述，所述扬声器驱动电路11中还可完全不设置第一音质调整单元114和第二音质调整单元115或仅设置其中之一。

请参照图3所示，其显示本发明第二实施例的扬声器系统10′，其包括扬声器驱动电路11′、第一扬声器12以及第二扬声器13，其中第一扬声器12和第二扬声器13与第一实施例相同，故于此不再赘述。扬声器驱动电路11′包括放大单元111′、保护及匹配单元112′、电压转换单元113、第一音质调整单元114以及第二音质调整单元115，其中所述电压转换单元113、第一音质调整单元114以及第二音质调整单元115与第一实施例相同，故于此不再赘述。同样地，本实施例中，所述第一音质调整单元114和第二音质调整单元115可不予实施或仅实施其中之一。本实施例与第一实施例的差异在于，本实施例中，放大单元111′为差动放大器(differential amplifier)，用于接收一对差动音源信号151与152，而保护及匹配单元112′可实施为单边式或双边式；其中，单边式指保护及匹配单元112′耦接于放大单元111′的两个输出端的其中之一，而双边式指保护及匹配单元112′同时耦接于放大单元111′的两个输出端。

请参照图4所示，其显示本发明第三实施例的扬声器系统10″，其包括扬声器驱动电路11″、第一扬声器12以及第二扬声器13，其中第一扬声器12和第二扬声器13与第一实施例相同，故于此不在赘述。扬声器驱动电路11″包括放大单元111″、保护及匹配单元112″、电压转换单元113、第一音质调整单元114′、第二音质调整单元115′以及第三音质调整单元116，其中电压转换单元113与第一实施例相同，故于此不再赘述。本实施例与第一实施例的差异在于，本实施例中，第一音质调整单元114′和第二音质调整单元115′为均衡器；放大单元111″输入端之前另设置第三音质调整单元116，其例如为自动增益控制器(AGC)或动态范围控制器(DRC)，用于接收一对差动音源信号151与152，或用于接收如图2所示的单一音源信号15。此外，在此实施例中，放大单元111″可为差动放大器或为单端放大器。保护及匹配单元112″可实施为单边式或双边式；其中当放大单元111″为单端放大器时，保护及匹配单元112″优选为单边式；当放大单元111″为差动放大器时，保护及匹配单元112″可为单边式或双边式。

如前所述，由于现有扬声器驱动电路无法同时驱动两种不同种类的扬声器，因此在提升扬声器系统的整体音质时有其限制。本发明另提出一种扬声器系统和扬声器驱动电路，其利用现有的D类或AB类放大器即可同时驱动动圈式扬声器和电容式扬声器(如图2～图4所示)，可有效增进扬声器系统所发出的整体音质。

虽然本发明已被上述实施例所公开，然而上述实施例并非用于限定本发明，任何本发明所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，应当可以作出各种变动与修改。因此本发明的保护范围应当以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims

1.一种扬声器系统，该系统包括：

第一扬声器；

第二扬声器；以及

驱动电路，用于以第一驱动电压和第一驱动电流驱动所述第一扬声器，并以第二驱动电压和第二驱动电流驱动所述第二扬声器；

其中，所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压，且所述第一驱动电流小于所述第二驱动电流。

2.根据权利要求1所述的扬声器系统，其中，所述第一扬声器为电容式扬声器，且所述第二扬声器为动圈式扬声器。

3.根据权利要求1所述的扬声器系统，其中，所述驱动电路包括：

放大单元，用于接收音源信号，并根据该音源信号来输出放大信号；

第一驱动端，耦接所述放大单元，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供所述第一驱动电压和所述第一驱动电流至所述第一扬声器；以及

第二驱动端，并联于所述第一驱动端，且耦接所述放大单元，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供所述第二驱动电压和所述第二驱动电流至所述第二扬声器。

4.根据权利要求3所述的扬声器系统，其中，所述第一驱动端具有：

电压转换单元，提供所述第一驱动电压和所述第一驱动电流至所述第一扬声器；以及

保护及匹配单元，耦接于所述放大单元与所述电压转换单元之间，用于在所述放大单元与所述电压转换单元间进行阻抗匹配，并限制流经所述放大单元的总电流。

5.根据权利要求4所述的扬声器系统，其中，所述放大单元为D类放大器或AB类放大器。

6.根据权利要求4所述的扬声器系统，其中，所述电压转换单元为升压变压器或升压器。

7.根据权利要求4所述的扬声器系统，其中，所述第一驱动端还具有第一音质调整单元，该第一音质调整单元耦接于所述保护及匹配单元与所述放大单元之间；以及

所述第二驱动端具有第二音质调整单元，该第二音质调整单元耦接于所述第二扬声器与所述放大单元之间；

其中，所述第一音质调整单元和所述第二音质调整单元各自包括均衡器和/或自动增益控制器或动态范围调整器。

8.根据权利要求7所述的扬声器系统，其中，所述驱动电路还包括耦接于所述放大单元的输入端的第三音质调整单元。

9.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中，所述第一音质调整单元和所述第二音质调整单元为均衡器，所述第三音质调整单元为自动增益控制器或动态范围调整器。

10.根据权利要求4所述的扬声器系统，其中，所述放大单元具有两个输出端，所述保护及匹配单元耦接于该输出端其中之一或耦接于两个输出端。

11.一种扬声器驱动电路，用于同时驱动两种不同种类的扬声器，该扬声器驱动电路包括：

第一驱动端，耦接所述放大单元，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供第一驱动电压和第一驱动电流至第一扬声器；以及

第二驱动端，并联于所述第一驱动端，且耦接所述放大单元，用于接收所述放大信号，并根据该放大信号提供第二驱动电压和第二驱动电流至第二扬声器；

12.根据权利要求11所述的扬声器驱动电路，其中，所述第一驱动端具有：

保护及匹配单元，耦接于所述放大单元与所述电压转换单元之间，用于在所述放大单元和所述电压转换单元间进行阻抗匹配，并限制流经所述放大单元的总电流。

13.根据权利要求11所述的扬声器驱动电路，其中，所述放大单元为D类放大器或AB类放大器。

14.根据权利要求12所述的扬声器驱动电路，其中，所述电压转换单元为升压变压器或升压器。

15.根据权利要求12所述的扬声器驱动电路，其中，所述第一驱动端还具有第一音质调整单元，该第一音质调整单元耦接于所述保护及匹配单元与所述放大单元之间；以及

所述第二驱动端具有第二音质调整单元，该第二音质调整单元耦接于所述放大单元；

其中所述第一音质调整单元和所述第二音质调整单元各自包括均衡器和/或自动增益控制器或动态范围调整器。

16.根据权利要求15所述的扬声器驱动电路，该电路还包括耦接于所述放大单元的输入端的第三音质调整单元。

17.根据权利要求16所述的扬声器驱动电路，其中，所述第一音质调整单元和所述第二音质调整单元为均衡器，所述第三音质调整单元为自动增益控制器或动态范围调整器。