CN104113804B - 扬声器系统及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扬声器系统。所述扬声器系统包括扬声器和扬声器驱动模块；所述扬声器包括静态阻抗电路、机械等效阻抗电路和附加阻抗电路，所述附加阻抗电路连接在所述扬声器的第一端口和第二端口之间，其用于为所述扬声器提供具有唯一性的串联谐振频率；所述扬声器驱动模块包括信号处理单元、音频驱动单元和负载测试单元，其中，所述音频驱动单元用于根据所述信号处理单元提供的音频信号驱动所述扬声器进行电声转换；所述负载测试单元用于检测所述扬声器的串联谐振频率来获得所述扬声器的身份标识，而所述信号处理单元用于根据所述扬声器的身份标识对所述扬声器进行驱动优化。本发明还提供一种扬声器系统的驱动方法。

Description

扬声器系统及其驱动方法

技术领域

本发明涉及扬声器技术，特别地，涉及一种扬声器系统以及驱动方法。

背景技术

随着电子技术的发展，许多便携式移动电子设备(比如手机、平板电脑、便携式多媒体播放器等)在消费者日常生活的应用越来越广泛。一般来说，为满足使用者对于音频方面的需求，移动电子设备一般会配备扬声器系统来将电信号转换为声音信号，并将所述声音信号输出以供使用者收听。

另一方面，为提高扬声器的音频性能，一般扬声器的驱动会引入诸如均衡(EQ)调整、音效处理、扬声器智能驱动和保护等音频优化技术。不过，由于不同厂家和不同型号的扬声器的性能均具有差异性，一般的扬声器驱动在音频性能优化方面并未考虑不同扬声器之间的性能差异，因此无法达到较佳的音频性能输出。

发明内容

本发明的其中一个目的是为了解决上述问题而提供一种扬声器系统，本发明的另一个目的是提供一种所述扬声器系统的驱动方法。

本发明提供的扬声器系统，包括扬声器和扬声器驱动模块；所述扬声器包括静态阻抗电路、机械等效阻抗电路和附加阻抗电路，其中，所述静态阻抗电路和所述机械等效阻抗电路相互串联并且连接在所述扬声器的第一端口和第二端口之间；所述附加阻抗电路连接在所述扬声器的第一端口和第二端口之间，其用于为所述扬声器提供具有唯一性的串联谐振频率；所述扬声器驱动模块包括信号处理单元、音频驱动单元和负载测试单元，其中，所述音频驱动单元连接在所述信号处理单元和所述扬声器之间，用于根据所述信号处理单元提供音频信号的驱动所述扬声器进行电声转换；所述负载测试单元连接在所述扬声器和所述信号处理单元之间，用于检测所述扬声器的串联谐振频率来获得所述扬声器的身份标识，而所述信号处理单元用于根据所述扬声器的身份标识对所述扬声器进行驱动优化。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述附加阻抗电路为RLC串联支路，所述RLC串联支路包括串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的电感、电阻和电容。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述附加阻抗电路为滤波电路，所述滤波电路用于为所述扬声器提供串联谐振频率来作为所述扬声器的身份标识，并且对所述扬声器驱动模块提供的音频驱动信号进行滤波处理。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述滤波电路为LC低通滤波电路，其包括依序串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的第一电感、电容和第二电感。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述扬声器驱动模块还包括输入单元，所述输入单元连接到所述信号处理单元，用于接收音频数据并将所述音频数据提供给所述信号处理单元。

在本发明提供的扬声器系统的一种较佳实施例中，所述扬声器驱动模块还包括控制单元，所述控制单元连接到所述信号处理单元，用于控制所述信号处理单元对所述输入单元提供的音频数据进行数据处理。

本发明提供的扬声器系统的驱动方法，用于驱动如上所述的扬声器系统，所述驱动方法包括：扬声器驱动模块预先建立扬声器模型数据库；在扬声器接入到所述扬声器驱动模块之后，检测所述扬声器的串联谐振频率，所述串联谐振频率用于作为所述扬声器的身份标识；在所述扬声器模型数据库选取与所述扬声器的身份标识相对应的数据模型，并利用所述数据模型对所述扬声器进行驱动优化。

在本发明提供的扬声器系统的驱动方法的一种较佳实施例中，所述扬声器的串联谐振频率通过对所述扬声器进行阻抗参数测试得到。

在本发明提供的扬声器系统的驱动方法的一种较佳实施例中，所述扬声器的附加阻抗电路为RLC串联支路，所述RLC串联支路包括串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的电感、电阻和电容。

在本发明提供的扬声器系统的驱动方法的一种较佳实施例中，所述扬声器的附加阻抗电路为LC低通滤波电路，所述LC低通滤波电路包括依序串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的第一电感、电容和第二电感。

本发明提供的扬声器系统及其驱动方法，通过在扬声器的两个端口之间串联一个附加阻抗电路，可以实现不同的扬声器具有不同的串联谐振频率，由此，所述串联谐振频率便可以作为所述扬声器的身份标识，从而简单准确地实现扬声器驱动模块对于扬声器的识别；并且，根据所述身份标识，扬声器驱动模块可以在预先建立的扬声器模型数据库选择相应的数据模型，来对所述扬声器进行驱动优化，从而提高所述扬声器的驱动性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明提供的扬声器系统一种实施例的结构示意图；

图2是图1所示的扬声器系统的扬声器一种可选的实现方式的等效电路图；

图3是图2所示的扬声器的阻抗曲线对比示意图；

图4是图1所示的扬声器系统的扬声器另一种可选的实现方式的等效电路图；

图5是图4所述的扬声器的阻抗曲线对比示意图；

图6是本发明提供的扬声器系统的驱动方法一种实施例的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

为最大限度地提高音频优化软件的兼容性，本发明提供的扬声器系统在其驱动过程中采用一种基于阻抗设计的扬声器识别方案，通过对串联谐振频点和阻抗的设计，可以简单、准确地实现对扬声器的唯一身份标识，并且在驱动过程中根据扬声器的身份标识调取预先建立的数据模型对扬声器进行驱动优化，由此可以实现扬声器性能优化软件算法在不同的扬声器负载之下都能达到较佳的性能输出。

请参阅图1，其为本发明提供的扬声器系统一种实施例的结构示意图。所述扬声器系统100包括扬声器110和扬声器驱动模块150，所述扬声器驱动模块150可以通过音频驱动通道连接到所述扬声器110，用于向所述扬声器110输出驱动信号(比如驱动电流)以驱动所述扬声器110进行电声转换从而输出声音信号。

具体地，所述扬声器驱动模块150可以包括输入单元151、控制单元152、信号处理单元153、音频驱动单元154和负载测试单元155。其中，所述信号处理单元153连接在所述输入单元151和所述音频驱动单元154之间，所述控制单元152同样连接到所述信号处理单元153；所述音频驱动单元154进一步连接到所述扬声器110的两个端口101和102(以下分别称为第一端口101和第二端口102)，而所述负载测试单元155连接在扬声器110和所述信号处理单元153之间。

所述输入单元151可以从外部接收音频数据并且将所述音频数据提供给所述信号处理单元153，所述信号处理单元153可以在所述控制单元152的控制下对所述音频数据进行处理从而将其转换为相应的音频信号并输出给所述音频驱动单元154；所述音频驱动单元154根据所述音频信号生成音频驱动信号，并且通过其与所述扬声器110之间的音频驱动通道将所述音频驱动信号输出给所述扬声器110，从而驱动所述扬声器110进行电声转换。

另外，在所述扬声器110的驱动过程中，所述负载测试单元155可以检测所述扬声器110的身份标识，并将所述身份标识输出给所述信号处理单元153；所述信号处理单元153可以进一步根据所述身份标识调取预先建立的数据模型来对所述音频数据进行优化处理，从而实现对于所述扬声器110的优化驱动。

在本发明提供的扬声器系统100中，所述扬声器110的身份标识可以具体为所述扬声器110的串联谐振频率；具体地，在本发明提供的方案中，所述扬声器110可以包括扬声器主体114和附加阻抗电路113，其中所述附加阻抗电路113串联在所述扬声器110的第一端口101和第二端口102之间；在具体产品中，通过所述扬声器110的附加阻抗电路113的参数设计，可以使得不同的扬声器的阻抗曲线分别具有唯一的串联谐振频率点，即使得所述扬声器110具有唯一的串联谐振频率，由此所述串联谐振频率便可以作为所述扬声器110的可唯一辨识的身份标识，用于区别于其他扬声器。因此，通过对所述串联谐振频率的检测，所述扬声器驱动模块150对所述扬声器110进行身份识别。

需要注意的是，一般来说，扬声器阻抗是扬声器特性的直接体现，对于所述扬声器110的阻抗改变可能会影响所述扬声器110的输出特性，因此在本发明提供的扬声器系统100中，所述扬声器110的阻抗设计频率(即上述串联谐振频率)应当位于所述扬声器110的应用频带之外，以保证所述扬声器110在其应用频带之内的阻抗特性不变。一般扬声器的应用频带为20Hz～20kHz，因此，本发明提供的方案中，所述扬声器110的阻抗设计频率可以选择大于20kHz而小于所述音频驱动单元154的脉宽调制频率(比如400kHz)的频带。

请参阅图2，其为所述扬声器110的一种可选实现方式的等效电路示意图。所述扬声器110的等效电路包括静态阻抗电路111、机械等效阻抗电路112和附加阻抗电路113，其中，所述静态阻抗电路111和所述机械等效阻抗电路112的叠加为所述扬声器本体114的等效输入阻抗，二者相互串联并连接在所述扬声器110的第一端口101和第二端口102之间。其中，所述静态阻抗电路111可以包括相互串联的静态等效电感134和静态等效电阻135，所述机械等效阻抗电路可以包括相互并联的机械等效电感136、机械等效电阻137和机械等效电容138。

所述附加阻抗电路113同样连接在所述第一端口101和所述第二端口102之间。在本实施例中，所述附加阻抗电路113可以为电阻电感电容(Resistor-Inductor-Capacitor,RLC)串联支路，其包括依序串联在所述第一端口101和所述第二端口102之间的电感131、电阻132和电容133。并且，在具体实施例中，通过LC参数可以实现串联谐振频率的设计，而通过R参数可以实现对于所述串联谐振频率点的最小阻抗的设计，也即是说，所述扬声器110的附加阻抗电路113采用特定的RLC参数可以使得所述扬声器110具有唯一的串联谐振频率，来作为区别于其他型号或者其他厂家的不同的扬声器的身份标识。

请参阅图3，其为图2所示的扬声器110的阻抗曲线对比示意图。在图3中，曲线301代表具有所述附加阻抗电路113的扬声器110的阻抗曲线，而曲线302为传统不具有附加阻抗电路的扬声器的阻抗曲线；从图3可以看出，在所述扬声器110中，所述附加阻抗电路113对于音频频带的影响很小，而在高频段会有一个明显的串联谐振点303，所述串联谐振点与所述附加阻抗电路113的LC参数相关，因此可以通过参数设计使得所述串联谐振点具有唯一性。

请参阅图4，其为所述扬声器110的另一种可选实现方式的等效电路示意图。与图2所示的等效电路不同的是，图4所示的扬声器110的附加阻抗电路413采用的是低通滤波电路，其一方面可以实现对于音频驱动信号的低通滤波而降低所述音频驱动单元154的脉冲宽度调制可能引入的电磁干扰(Electro-Magnetic Interference,EMI)，另一方面还可以实现所述扬声器110的阻抗设计。

具体地，所述附加阻抗电路413可以为电感电容(LC)低通滤波电路，其包括第一电感431、电容432和第二电感433，其中，所述第一电感431、所述电容432和所述第二电感433依序串联并且连接在所述扬声器110的第一端口101和第二端口102之间。并且，所述扬声器110的静态阻抗电路411和机械等效阻抗电路412相互串联并且进一步连接在所述电容432的两端。与图2所示的附加阻抗电路113相类似，在图4所示的附加阻抗电路413同样可以通过LC参数实现串联谐振频率的设计，从而使得所述扬声器110具有唯一的串联谐振频率，来区别于其他扬声器。

请参阅图5，其为图4所示的扬声器110的阻抗曲线对比示意图。在图5中，曲线501代表具有所述附加阻抗电路413的扬声器110的阻抗曲线，而曲线502为传统不具有附加阻抗电路的扬声器的阻抗曲线；从图5可以看出，所述扬声器110的串联谐振点503同样出现在非工作频带，因此，所述附加阻抗电路413在可以实现对于所述扬声器110的身份标识的同时，对所述扬声器110的性能影响非常小。

基于上述扬声器系统100以及身份标识实现方案，本发明还进一步提供一种扬声器系统100的驱动方法，请参阅图6，其为本发明提供的扬声器系统的驱动方法的流程示意图。所述扬声器系统的驱动方法包括：

步骤S1，在扬声器驱动模块预先建立扬声器模型数据库；

在本步骤中，基于不同扬声器的基本特性参数，可以在扬声器驱动模块分别建立扬声器模型数据库，所述扬声器模型数据库可以包括多个数据模型，不同的数据模型分别对应于不同的扬声器。

步骤S2，在扬声器接入到所述扬声器驱动模块之后，检测所述扬声器的串联谐振频率，并将所述串联谐振频率作为所述扬声器的身份标识；

具体地，所述扬声器具有如上所述的附加阻抗电路，并且，通过对于所述附加阻抗电路的参数设计可以使得不同型号和不同厂家的不同的扬声器分别具有唯一的串联谐振频率和阻抗特性。在将所述扬声器接入到所述扬声器驱动模块之后，所述扬声器驱动模块可以通过负载测试单元来对所述扬声器的阻抗参数进行测试，从而检测出所述扬声器的串联谐振频率，所述串联谐振频率可以作为唯一标识所述扬声器的身份标识并且提供给所述扬声器驱动模块的信号处理单元。

步骤S3，在所述扬声器模型数据库选取与所述扬声器相对应的数据模型，并利用所述数据模型对所述扬声器进行驱动优化；

所述扬声器驱动模块的信号处理单元可以根据所述扬声器的身份标识，从所述扬声器模型数据库中选取与所述扬声器相对应数据模型；并且，所述信号处理单元可以进一步利用所述数据模型对所述扬声器进行驱动优化。比如，所述信号处理单元可以根据所述数据模型，对所述扬声器驱动模块的输入单元提供的音频数据进行相应的数据处理，从而使得所述扬声器驱动模块可以向所述扬声器输出与所述扬声器的特性相匹配的音频驱动信号，实现所述扬声器的输出性能优化。

本发明提供的扬声器系统及其驱动方法，通过在扬声器的两个端口之间串联一个附加阻抗电路，可以实现不同的扬声器具有不同的串联谐振频率，由此，所述串联谐振频率便可以作为所述扬声器的身份标识，从而简单准确地实现扬声器驱动模块对于扬声器的识别；并且，根据所述身份标识，扬声器驱动模块可以在预先建立的扬声器模型数据库选择相应的数据模型，来对所述扬声器进行驱动优化，从而提高所述扬声器的驱动性能。另一方面，在具体实施例中，所述附加阻抗电路可以利用RLC无源元件来实现，通过选择合适的参数，可以对所述扬声器的音频频带不构成影响，保证其输出性能，并且所述附加阻抗电路连接在扬声器的两个端口之间，其不破坏所述扬声器的驱动架构，实现简单、成本较低且具有较高的可行性。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种扬声器系统，其特征在于，包括扬声器和扬声器驱动模块；

所述扬声器包括静态阻抗电路、机械等效阻抗电路和附加阻抗电路，其中，所述静态阻抗电路和所述机械等效阻抗电路相互串联并且连接在所述扬声器的第一端口和第二端口之间；所述附加阻抗电路连接在所述扬声器的第一端口和第二端口之间，其用于为所述扬声器提供具有唯一性的串联谐振频率；

所述扬声器驱动模块包括信号处理单元、音频驱动单元和负载测试单元，其中，所述音频驱动单元连接在所述信号处理单元和所述扬声器之间，用于根据所述信号处理单元提供的音频信号驱动所述扬声器进行电声转换；所述负载测试单元连接在所述扬声器和所述信号处理单元之间，用于检测所述扬声器的串联谐振频率来获得所述扬声器的身份标识，而所述信号处理单元用于根据所述扬声器的身份标识对所述扬声器进行驱动优化。

2.如权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于，所述附加阻抗电路为RLC串联支路，所述RLC串联支路包括串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的电感、电阻和电容。

3.如权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于，所述附加阻抗电路为滤波电路，所述滤波电路用于为所述扬声器提供串联谐振频率来作为所述扬声器的身份标识，并且对所述扬声器驱动模块提供的音频驱动信号进行滤波处理。

4.如权利要求3所述的扬声器系统，其特征在于，所述滤波电路为LC低通滤波电路，其包括依序串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的第一电感、电容和第二电感。

5.如权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于，所述扬声器驱动模块还包括输入单元，所述输入单元连接到所述信号处理单元，用于接收音频数据并将所述音频数据提供给所述信号处理单元。

6.如权利要求5所述的扬声器系统，其特征在于，所述扬声器驱动模块还包括控制单元，所述控制单元连接到所述信号处理单元，用于控制所述信号处理单元对所述输入单元提供的音频数据进行数据处理。

7.一种扬声器系统的驱动方法，用于驱动如权利要求1所述的扬声器系统，其特征在于，所述驱动方法包括：

在扬声器驱动模块预先建立扬声器模型数据库；

在扬声器接入到所述扬声器驱动模块之后，检测所述扬声器的串联谐振频率，所述串联谐振频率用于作为所述扬声器的身份标识；

在所述扬声器模型数据库选取与所述扬声器的身份标识相对应的数据模型，并利用所述数据模型对所述扬声器进行驱动优化。

8.根据权利要求7所述的扬声器系统的驱动方法，其特征在于，所述扬声器的串联谐振频率通过对所述扬声器进行阻抗参数测试得到。

9.根据权利要求8所述的扬声器系统的驱动方法，其特征在于，所述扬声器的附加阻抗电路为RLC串联支路，所述RLC串联支路包括串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的电感、电阻和电容。

10.根据权利要求8所述的扬声器系统的驱动方法，其特征在于，所述扬声器的附加阻抗电路为LC低通滤波电路，所述LC低通滤波电路包括依序串联在所述扬声器的第一端口和第二端口之间的第一电感、电容和第二电感。