CN102316179A - 手持移动终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种手持移动终端，其包括基带，该手持移动终端还包括：音频放大器，用于放大来自基带的模拟音频信号并将其输出；压电陶瓷扬声器，用于接收音频放大器输出的音频信号并将其转化为声音信号输出；其中，该基带的音频输出端与该音频放大器的输入端相连，该音频放大器的输出端与该压电陶瓷扬声器的输入端相连。压电陶瓷扬声器厚度只有1.00mm，音腔要求的空间在屏蔽罩上方，加上扬声器本体，整体厚度不到2.0mm。这样节省下的空间不仅可以增加具有其他功能的元器件，而且会使layout布线更加顺畅，不仅保证了移动终端外观的美感，也有助于其提高性能。

Description

手持移动终端
技术领域
本发明涉及一种手持移动终端，特别是涉及一种使用压电陶瓷扬声器的超薄手持移动终端。
背景技术
目前，手机的使用已经基本普及。然而在手机普及的同时，用户对手机结构的要求也越来越高。这种要求体现在对手机的厚度和面积的要求上。总的来说，影响这两个方面的器件主要有电池的厚度及长度，扬声器的厚度，以及USB接口的厚度等。可以说，减小了这些高器件的厚度就能够减小手机的厚度。一般来说，薄型电池和USB接口已经在手机中得到充分的应用，但是扬声器厚度给手机整体结构带来的影响一直没有很好的解决。而且传统的扬声器，不仅影响了整机的厚度，同时由于它庞大的体积，也影响了很多其他元器件的摆放。无形中也强迫手机向更宽更长的方向拓展。也就是说，普通扬声器的厚度，已经成为了生产轻薄手机的难以逾越的门槛。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术由于扬声器的厚度限制使得手机等移动终端体积难以减小的缺陷，提供一种使用压电陶瓷扬声器的超薄的手持移动终端。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
一种手持移动终端，其包括基带，其特点在于，该手持移动终端还包括：
音频放大器，用于放大来自基带的模拟音频信号并将其输出；
压电陶瓷扬声器，用于接收音频放大器输出的音频信号并将其转化为声音信号输出；
其中，该基带的音频输出端与该音频放大器的输入端相连，该音频放大器的输出端与该压电陶瓷扬声器的输入端相连。
优选地，该基带的音频输出端通过多个输入电阻和多个输入电容连接至该音频放大器的输入端，该音频放大器的输出端通过多个保护电阻连接至该压电陶瓷扬声器的输入端，该音频放大器的输入端和输出端之间连接有多个反馈电阻。
优选地，该音频放大器的电荷泵输出电压端通过一个参考电容接地。
优选地，该音频放大器的低电平复位输入端与该基带的GPIO接口相连。
优选地，该音频放大器的电荷泵泵送电容正极与电荷泵泵送电容负极通过一升压电容相连。
本发明的积极进步效果在于：压电陶瓷扬声器厚度只有1.00mm，放到屏蔽罩上面后的情况与使用普通扬声器的情况相反，音腔要求的空间在屏蔽罩上方，加上扬声器本体，整体厚度不到2.0mm。总体来说，屏蔽罩加上压电陶瓷扬声器再加上音腔的整体厚度大约4mm，远远小于标准的3.5耳机的高度(3.5mm耳机的高度为4.85mm)。这样节省下的空间不仅可以增加具有其他功能的元器件，而且会使layout布线更加顺畅，不仅保证了移动终端外观的美感，也有助于其提高性能。
附图说明
图1a-1c为压电陶瓷扬声器发声工作原理示意图。
图2为本发明的压电陶瓷扬声器在移动终端中的音腔示意图。
图3为本发明的移动终端的正面出音孔的示意图。
图4为本发明的移动终端的测面出音孔的示意图。
图5为本发明的较佳实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
压电陶瓷扬声器在结构上是由一层层压电陶瓷片附在一块金属片上形成的，它们组合起来被称作振动膜。当压电陶瓷片伸展的时候，振动膜就会如图1a所示那样向上弯曲，当压电陶瓷片收缩的时候，振动膜就会如图1b所示那样向下弯曲。所以，当给振动膜加上一个交替变化的电压，那么它就会随着电压的变化而不停地上下弯曲，如图1c所示。压电陶瓷扬声器相当于一个容性负载，在两极电流的交替作用下上下伸缩，推动音腔中的气体流动，从而发出声响。
由于压电陶瓷扬声器本身比较薄(小于1mm)，它在音腔设计上比较灵活，不像传统的动圈喇叭对音强有严格要求，只要用泡棉把前后腔隔绝，防止前后混音就可以。正是由于压电陶瓷扬声器的超薄体积和在音腔设计时的低要求，才能解决了目前超薄手机对空间的苛刻要求。压电陶瓷扬声器在移动终端应用中的音腔设计示意图2所示。如图所示，以手机为例，压电陶瓷扬声器7位于手机机壳1和机壳PCB(印刷电路板)2之间，压电陶瓷扬声器7的上方为前音腔51，下方为后音腔52，该压电陶瓷扬声器7通过框架3和安装泡棉4固定。
为了更好的体现陶瓷扬声器对空间的节省，对同一主板使用普通扬声器和压电陶瓷扬声器进行比较。普通扬声器因为厚度为4.2mm，所以只能放到主板上。这样，如果一个直径为18mm的普通扬声器，它占用的主板面积加上音腔以及音腔壁占用的面积最小将达到400mm2，这样会导致硬件上是很难摆件。而陶瓷扬声器厚度只有1.00mm，放到屏蔽罩上面后的情况与使用普通扬声器的情况相反，音腔要求的空间在屏蔽罩上方，加上扬声器本体，厚度不到2.0mm。屏蔽罩+陶瓷扬声器+音腔，大约4mm，远远小于标准的3.5mm耳机的高度(3.5mm耳机的高度为4.85mm)。节省下的空间不紧可以增加具有其他功能的元器件，而且会使layout更加顺畅，不仅保证了美观，更提高了性能。
出音孔6应开在喇叭的正中央，均匀分布，孔径大约为
Figure BSA00000177310400041
大概4-6个就可以，如图3所示，如果由于外观限制也可以做成侧边发音的方式，如图4所示，出音孔的直径d一定要小于压电陶瓷扬声器本体的长度D。
压电陶瓷扬声器能够发声，扬声器必须有有外部功放驱动作用。目前正在应用的有功放有很多，例如：NS/LM48556，TI/TPA2100，SI-EN/SN4915。参考图5，说明压电陶瓷扬声器与功放在移动终端中的使用。
本发明所述的手持移动终端，其包括基带8，音频放大器9，用于放大来自基带的模拟音频信号并将其输出；以及压电陶瓷扬声器10，用于接收音频放大器输出的音频信号并将其转化为声音信号输出；其中，该基带8的音频输出端与该音频放大器9的输入端相连，该音频放大器9的输出端与该压电陶瓷扬声器10的输入端相连。本实施案例采用国家半导体(Nationalsemiconductor)的LM4856芯片作为音频放大器，本领域技术人员也可根据实际需要选择其他型号的芯片。
优选地，该基带8的音频输出端AUDIO_OUTL、AUDIO_OUTR通过输入电阻Rin和输入电容Cin连接至该音频放大器9的输入端IN+、IN-，该音频放大器9的输出端通过保护电阻Rout1、Rout2连接至该压电陶瓷扬声器10的输入端，该音频放大器9的输入端IN+、IN-和输出端OUT+、OUT-之间连接有反馈电阻Rfl和Rf2。
优选地，该音频放大器的电荷泵输出电压端PVSS通过一参考电容Cref接地。较佳地，该音频放大器的低电平复位输入端/SD与该基带的GPIO接口相连。更佳地，该音频放大器的电荷泵泵送电容正极CP与电荷泵泵送电容负极CN通过一个升压电容CPN相连。
压电陶瓷扬声器的截止频率fin＝Rin*Cin＝33nF*50K＝100Hz。Rfl和Rf2为反馈电阻200KΩ，放大倍数AV＝Rf/Rin＝200KΩ/50KΩ＝4。Rout1、Rout2作为一对压电陶瓷扬声器的保护电阻。因为压电陶瓷扬声器是电容式的扬声器，根据电容的阻抗特性(Z＝1/2*Pi*f*C)，当扬声器输出高频率的声音，也就是f越大，陶瓷扬声器的等效阻值就越小，这样通过扬声器的电流就越大，从而可能导致扬声器烧毁。为了避免这种情况发生，于是在压电陶瓷扬声器两端增加两个10Ω电阻来进行保护。升压电容CPN是供音频放大器内部电容泵使用的升压电容，本实施例选择10μF。参考电容Cref为音频放大器内部电容泵charge pump使用的参考电容，本实施例选择10μF。随着基带BB输入不同频率的信号，音频放大器内部放大产生不同频率的驱动电压，从而驱动压电陶瓷扬声器发出不同的声音。
选用驱动功放时，压电陶瓷扬声器前面可以加LC或者RC滤波电路，一方面可以分压，一方面可以减少EMI电磁干扰。如果要做双喇叭，要计算压电陶瓷扬声器的容性负载，驱动功放多支持的最大容性负载必须比外部的高。压电陶瓷扬声器本体比较脆弱，结构设计时要注意它的最大震动幅度，保证压电陶瓷扬声器工作时不要和周边的器件干涉，防止损坏。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种手持移动终端，其包括基带，其特征在于，该手持移动终端还包括：
音频放大器，用于放大来自基带的模拟音频信号并将其输出；
压电陶瓷扬声器，用于接收音频放大器输出的音频信号并将其转化为声音信号输出；
其中，该基带的音频输出端与该音频放大器的输入端相连，该音频放大器的输出端与该压电陶瓷扬声器的输入端相连。
2.如权利要求1所述的手持移动终端，其特征在于，该基带的音频输出端通过多个输入电阻和多个输入电容连接至该音频放大器的输入端，该音频放大器的输出端通过多个保护电阻连接至该压电陶瓷扬声器的输入端，该音频放大器的输入端和输出端之间连接有多个反馈电阻。
3.如权利要求2所述的手持移动终端，其特征在于，该音频放大器的电荷泵输出电压端通过一参考电容接地。
4.如权利要求3所述的手持移动终端，其特征在于，该音频放大器的低电平复位输入端与该基带的GPIO接口相连。
5.如权利要求4所述的手持移动终端，其特征在于，该音频放大器的电荷泵泵送电容正极与电荷泵泵送电容负极通过一升压电容相连。
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