CN102656904B - 包括用于连接到一个或更多个外部扩音器的装置和用于检测此类连接的装置的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种音频设备（1），其包括用于连接到外部扩音器（11g、11d）的外部端子，并包括用于在外部端子之间建立代表音频源的电信号以将激励电流注入到每个外部扩音器（11g、11d）中的装置。根据本发明，提供了用于将具有所谓检测频率的分量整合到该电信号中的装置，该检测频率位于可听频谱之外，以及用于检测在外部端子之间流动并具有与该检测频率相对应的频率的电流的装置（13g、13d）。本发明尤其可应用于包括移动设备、以及整合了低音反射扩音器并旨在接收该移动设备的固定坞站的系统。

Description

包括用于连接到一个或更多个外部扩音器的装置和用于检测此类连接的装置的设备

本发明涉及诸如设计成将连接到一个或更多个外部扩音器以便经由这些外部扩音器来回放音频源的音频读取器设备的设备或终端。

发明背景

众多便携式设备使得能够广为接收并收听各种音频源，这些源来自各种源头：无线电、电话、电视、录制的音乐等。

鉴于此类便携式设备的尺寸很小，不可能为它们配备使它们能够回放高质量声音信号的装置。尤其是，可用于扩音器的空间很小，所以在此类设备上音频功率和通带必然受到限制。

这就是为什么已知要提供配备有附加扩音器以改进由便携式设备读取的声音源的声音渲染的坞站，该坞站通常是固定的。

具体地，用户仅仅使便携式设备接合在坞站中，该两个元件设有互补的电连接器，藉此自动使音频源经由装配到坞站的附加扩音器得以回放。

在专利EP 1564561中，提议通过测量纳入在便携式设备中的将信号递送到附加扩音器的放大器的电源电流中的变动来检测附加扩音器的存在。

然而，发现要实现该方案以便获得具有足够可靠性的检测是相对昂贵的：要求电源电流被表征并被存储在该设备中，且还要求有相对高准确度的电流测量装置。

发明目的

本发明的目的在于提议使得外部扩音器到诸如便携式设备之类的设备的连接能够以可靠且不昂贵的方式被检测出来的方案。

发明概述

为此，本发明提供一种包括至少一个音频输出的音频设备，该音频输出包括至少两个外部端子，用于连接到一个或更多个外部扩音器以经由每个外部扩音器回放与由该设备放大的音频源相对应的声音信号，该设备包括用于在外部端子之间建立代表音频源的电信号以将电流注入到每个连接着的外部扩音器中的装置，该设备的特征在于，它包括用于纳入具有“检测”频率的电信号分量的装置，其中该“检测”频率位于在其外部端子之间建立的电信号中的可听频谱之外，以及用于检测在外部端子之间流动并具有位于可听频谱之外的频率的电流的装置。

利用该方案，就可能以较低成本并以可靠方式来检测到连接了外部扩音器。

本发明还提供一种如上定义的设备，其包括用于放大声音源的D类放大器，并且在其中该电信号的具有检测频率作为其频率的分量是由该D类放大器直接生成的，该检测频率与该D类放大器的采样频率相对应。

本发明还提供一种如上定义的设备，其中，用于检测在外部端子之间流动的电流的装置包括调谐到检测频率并连接在该设备的放大器与外部端子之一之间的电感器，以及用于测量跨所述电感器的端子上的电压的装置。

本发明还提供一种如上定义的设备，其具有多个音频输出、以及与这些音频输出中的每个相关联的检测器装置。

本发明还提供一种包括如上定义的设备、以及用于经由外部端子连接到该设备的外部扩音器的系统，且其中该设备包括用于在检测到外部扩音器的情况下行动以减小该信号在对内部扩音器和对外部扩音器而言共同的频带中的增益的装置。

本发明还提供一种包括如上定义的设备、以及用于经由该设备的外部端子连接到该设备的外部扩音器的系统，且其中每个外部扩音器包括将其连接端子连接在一起的电容器。

附图简要说明

图1是电连接到纳入附加扩音器的固定坞站的便携式设备的图。

图2是纳入在移动设备中的附加扩音器检测器装置的图。

图3示出在没有连接着的外部扩音器的情况下由设备施加的均衡的示例。

图4示出当检测出连接到外部扩音器时施加于图3的均衡的均衡修正。

发明具体描述

本发明所基于的思路是要将具有比可听频率高或低的所谓“检测”频率的分量纳入到施加于外部端子并代表被设备读取的音频源的经放大电信号中，并且当在外部端子之间建立起频率与该检测频率相对应、或更一般化而言频率位于可听频谱之外的电流时确定连接了扩音器。

本发明的系统在图1中图解示出并包括标为1的构成移动播放器终端的设备，该设备与标为2的固定坞站相关联，其中该移动设备接合在该坞站中。

设备1包括用于读取音频源的读取器单元3，该单元分别在本例中与立体声源的右和左声道相对应的两个声道4g和4d上递送两个电信号。

如在图1中可见的，线路4g包括均衡器6g，均衡器6g接收来自读取器3的左信号作为输入，并将经均衡化的信号递送到用于左声道的放大器7g。

经放大的信号不仅被施加到纳入在设备1中的左扩音器8g，还被施加到外部连接器9g，藉此该设备可任选地连接到处于外部的并装配到坞站2的左扩音器11g。用于左声道的扩音器检测器设备标为13g，并插在放大器7g与外部连接器9g之间。

以类似方式，右声道4d设有均衡器6g、放大器7d、扩音器8d、和插在右声道的放大器7d与外部连接器9d之间的检测器设备13d。

在图1的设备中，左外部扩音器11g经由构成坞站的一部分的左连接器12g电连接到左声道的外部连接器9g，并以类似方式，右外部扩音器11d由也装配到坞站的右连接器12d电连接到右外部连接器9d。

如可在图1中看到的，设备1还包括与检测器设备13g和13d、与放大器7g和7d、以及与均衡器6g和6d通信以对其进行控制的微处理器或微控制器14。

每个放大器7g和7d都是D类放大器。此类放大器以比可听频谱的频率高得多的所谓“采样”频率来递送恒幅的方波输出信号。放大器按来自正在读取的声音源的信号的振幅的函数来调制方波信号的占空比。

换言之，当音频源信号具有高值时占空比高，当音频源信号低时占空比低。因为放大器的采样频率比可听频率高得多，所以在任何给定时刻的输出的信号的值与该时刻的占空比的值相对应。

在此类条件下，左声道的输出信号和右声道的输出信号各自呈现具有与采样频率相对应的频率的分量，该频率比可听频率高且构成本例中的所谓“检测”频率。

在实践中，当扩音器11g连接到设备1时，由放大器7g在左声道4g上递送的电信号引起具有与该信号相同的外观的电流，该电流由此在正被注入到扩音器11g中之际在连接器9g的端子之间流动。

当设备的放大器不是D类放大器时，也可能将频率位于可听频谱之外的分量注入到输出信号中，例如，借助于连接到该设备的输出端子的附加电组件或电路。

总之，无论由设备1读取的声音源的外观如何，当连接上扩音器11g时注入到该扩音器中的电流都包括频率是检测频率的分量。

检测器设备13g通过确定是否有频率接近于检测频率的分量的电流在连接器9g的端子之间流动来检测是否实际连接了扩音器11g。这同样适用于检测是否实际连接了扩音器11d的检测器设备13d。

一般，检测器设备布置成识别频率位于可听频谱之外的电流分量的存在。藉由示例，该设备可仅与为识别的目的放行频率高于可听频谱的电流的高通型滤波器相对应。

如可在图2中可看到的，检测器设备13g主要包括电感器L1、运算放大器AO、二极管D、和标为C的电容器。

更具体地，并如在图2中示出的，左声道4g包括第一线路9g’和第二线路9g”，其各自连接到连接器9g的相应输出端子。

电感器L1插在线路9g”的两个接连部分之间，即，它串联在所述线路中。运算放大器AO的两个输入连接到电感器L1的端子，且其输出经由二极管D连接到输出线路17g，该二极管D定向成仅允许电流在离开该运算放大器的方向上通过。电容器C第一连接到来自二极管D的输出且第二连接到线路9g’。

运算放大器AO放大跨电感线圈L1的端子上的电压，该电感线圈例如调谐到检测频率，且二极管D与电容器C相关联地构成检测器电路，其输出17g去往微控制器14。在输出线路17g上递送的信号因此代表外部连接器9g上扩音器的连接或非连接状态。

当有外部扩音器连接到连接器9g时，该信号具有大的振幅，而如果没有连接扩音器，则该信号具有基本上为零的振幅。由于二极管D之故，线路17g上的检测信号仅包括正值。

如可在图2中可看到的，左外部扩音器11g包括连接到连接器12g的端子的换能器16g，且它还配有跨连接器12g的端子连接的附加电容器C1。

鉴于在实践中L1的电感是几微亨，且可任选的电容器C1的电容是几纳法，电感器L1的电感和电容器C1的电容选择成避免修改音频信号的通带。为了给出量级，可听频谱的最大频率是20千赫（kHz），而放大器7g的采样频率是500kHz。

如在图1中图解示出的，来自检测器设备13g的出口17g连接到处理器14，且这同样适用于来自检测器13d的输出。而且，微处理器14连接到放大器7g和7d并且还连接到均衡器6g和6d，以取决于是否连接了外部扩音器来对它们进行控制。

由此，当由设备13g和13d检测出与外部扩音器11g和11d的连接时，微处理器14控制放大器7g和7d以显著减小施加到音频源的放大增益。这用以避免因连接到外部扩音器而导致在正在回放的音频源的音量增大，藉此使得系统更符合人类工程学，因为用户无需手动执行此音量修正。

在实践中，读取器设备1和坞站2彼此相关联，且使用对与外部扩音器11g和11d的连接的检测以当连接了外部扩音器时适配施加于音频源的均衡。

利用此类系统，内部扩音器和外部扩音器具有交叠的通带。例如，内部扩音器具有从250赫兹（Hz）延伸到16kHz的通带，而装配到坞站的外部扩音器具有从31Hz延伸到500Hz的通带，坞站由此构成低音用扩音器。

如在图3中图解示出的，设备1可设有例如图形界面之类的接口，从而使得能够调节各频带中的均衡增益。

如果没有检测出外部扩音器，那么仅位于内部扩音器的通带中的增益可由用户调节，如在图3中图解示出的。在此类情形下，仅显示位于250Hz到16kHz范围中的频率处的增益，而位于落在内部扩音器的通带之外的31Hz到125Hz范围中的频率的增益被打上阴影以表明这些增益不能调节。

当设备1检测出连接了外部扩音器时，则将与外部扩音器相对应的低频增益以使得用户能够按用户喜好对其进行调节的方式来进行显示。

另外，当检测出外部扩音器时，微处理器14修正现有的均衡从而针对内部和外部扩音器的通带交叠这一事实作出补偿。具体地，微处理器14然后使均衡器6g和6d将250Hz到500Hz频率的增益降低2分贝（dB），这些频率与内部和外部扩音器的通带的交叠区相对应。

如在图4中示出的，由此，从如在图3中示出的每个增益都为零的平坦均衡出发，连接外部扩音器自动使在250Hz和500Hz处的增益得以修正从而呈现-2db的值。

一般而言，实际连接了外部扩音器的检测可用于将信号处理参数适配于正藉以播放声音源的扩音器的类型，或甚至用于通知用户关于故障连接。

可由此在检测到外部扩音器的实际连接之际激活诸如响度、生理修正、或甚至音频空间化效果之类的各种效果。

对于家庭影院类型的设备，提供了有不同特性的各种音频输出，例如，一个输出用于低音用扩音器，而另一个输出用于应当位于听者后方的扩音器。本发明由此使得可能检测哪些输出实际上连接了扩音器，以便将处理信号的方式适配于实际情况。

有利地，对设备的每个设计成将连接到扩音器的输出执行检测，藉此尤其使得可能经由读取器设备的接口向用户通知关于外部扩音器的故障连接。

在图中示出的示例中，本发明应用于设计成与固定站协作的移动设备，然而本发明也适用于其它类型的设备。其更一般化地适用于便携类型的音频及可能视频再现设备，诸如电话、电子记事本、膝上型计算机之类，这些设备与固定站相关联以使声音渲染的质量能够得以改进。

本发明还适用于诸如TV、DVD读取器或类似设备之类的具有通往扩音器的一个或更多个音频输出的音频再现设备。

本发明还适用于其中音频再现设备具有到难以够到的扩音器的连接的系统，诸如举例而言在机动车中，或者在礼堂中，在其中本发明使得可能检测到与扩音器的连接的丢失。

Claims (6)

1.一种音频设备(1)，包括至少一个音频输出(9g、9d)，所述音频输出包括至少两个外部端子，用于连接到一个或更多个外部扩音器(11g、11d)以经由每个外部扩音器(11g、11d)回放与由所述设备(1)放大的音频源相对应的声音信号，所述设备包括用于在所述外部端子之间建立代表所述音频源的电信号以将相应的电流注入到每个连接着的外部扩音器(11g、11d)中的装置，所述设备包括用于纳入具有检测频率的电信号分量的装置，其中所述“检测”频率位于在其外部端子之间建立的所述电信号中的可听频率频谱之外，以及用于检测在所述外部端子之间流动并具有频率与所述检测频率相对应的分量的电流的装置(13g、13d)，所述设备的特征在于，所述设备包括用于放大所述音频源的D类放大器(7g、7d)，且其中，所述电信号的以所述检测频率作为其频率的所述分量是由所述D类放大器(7g、7d)直接生成的，所述检测频率与所述D类放大器的采样频率相对应。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述用于检测在外部端子之间流动的电流的装置包括调谐到所述检测频率并连接在所述设备(1)的放大器(7g、7d)与所述外部端子之一之间的电感器(L1)，以及用于测量跨所述电感器(L1)的端子上的电压的装置(AO、D、C)。

3.如权利要求1或权利要求2所述的设备，其具有多个音频输出(9g、9d)、以及与所述音频输出中的每个相关联的检测器装置。

4.如权利要求4所述的设备，其包括被馈送与所述外部端子相同的电信号的内部扩音器(8g、8d)，和用于在检测到外部扩音器(11g、11d)正连接着所述外部端子的情况下减小所述电信号的振幅的装置。

5.一种包括如权利要求1至4中任一项所述的设备(1)以及用于经由所述外部端子连接到所述设备的外部扩音器(8g、8d)的系统，且其中，所述设备包括用于在检测到外部扩音器(11g、11d)的情况下行动以减小所述信号在对所述内部扩音器(8g、8d)和对所述外部扩音器(11g、11d)而言共同的频带中的增益的装置。

6.一种包括如权利要求1至4中任一项所述的设备(1)以及用于经由所述设备的所述外部端子连接到所述设备的外部扩音器(8g、8d)的系统，且其中，每个外部扩音器(11g、11d)包括将其连接端子连接在一起的电容器。