CN104640034A

CN104640034A - 驱动扬声器的电路与方法

Info

Publication number: CN104640034A
Application number: CN201310557036.5A
Authority: CN
Inventors: 江明澄; 蔡佳琪
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2013-11-08
Filing date: 2013-11-08
Publication date: 2015-05-20

Abstract

本发明公开了一种驱动扬声器的电路与方法，该电路包含：信号发生器，连接扬声器并产生第一信号，该第一信号包含正值的第一脉冲与负值的第二脉冲，且第一脉冲与第二脉冲的宽度均介于100ns与900ns之间；检测单元，连接扬声器，并检测扬声器因接受第一信号而响应的第二信号；以及处理单元，连接信号发生器与检测单元，并根据第二信号计算扬声器的阻抗。

Description

驱动扬声器的电路与方法

技术领域

本发明是关于一种用于驱动扬声器的电路与方法，其能够检测扬声器的阻抗，但不会产生不连续噪声（pop noise）。

背景技术

编解码器（CODEC）电路芯片广泛应用在移动电话或平板计算机等可携式电子产品上，而这些电子产品的使用者可能采用不同种类的扬声器（speaker）来播放声音，例如耳机、床头音响、车用音响等。因此，如果扬声器驱动电路的设计可以具有检测扬声器阻抗的功能，以便初步判断扬声器可能的种类，则将使得驱动电路可智能地先调整其输出功率瓦数至最适合扬声器种类的音量大小，以提高使用者的听觉舒适度和产品满意度。

然而，现有技术在扬声器阻抗的检测过程中常需要数十毫秒的检测时间，且其检测过程常伴随类似啵啵的不连续噪声产生；因此，有必要发展新的扬声器驱动技术以解决该问题并对其进行改善。

发明内容

为达到该目的，根据本发明的一个方面，实施方式提供了一种用于驱动扬声器的电路，其包含：信号发生器，连接扬声器并产生第一信号，第一信号包含正值的第一脉冲与负值的第二脉冲，且第一脉冲与第二脉冲的宽度均介于100ns与900ns之间；检测单元，连接扬声器，并检测扬声器因接受第一信号而响应的第二信号；以及处理单元，连接信号发生器与检测单元，并接受第二信号，以便计算扬声器的阻抗。

根据本发明的另一方面，另一实施方式提供了一种驱动扬声器的方法，其包含下列步骤：提供第一信号至扬声器，第一信号包含正值的第一脉冲与负值的第二脉冲，且第一脉冲与第二脉冲的宽度均介于100ns与900ns之间；检测扬声器因接受第一信号而响应的第二信号；以及根据第二信号，计算扬声器的阻抗。

在实施方式中，第一信号可以是电压信号或电流信号。

在实施方式中，第一脉冲与第二脉冲分别为矩形脉冲。

在实施方式中，第一脉冲的振幅可以不等于第二脉冲的振幅，第一脉冲的宽度可以不等于第二脉冲的宽度，第一脉冲的下降沿与第二脉冲的上升沿之间可具有时间间隔。

在实施方式中，第一信号可包含多个正值的第一脉冲与多个负值的第二脉冲，且多个第一脉冲与多个第二脉冲在时序上彼此交替排列。

附图说明

图1是本发明实施方式的扬声器驱动电路的方框示意图。

图2是以恒电流源方式实现图1的信号发生器的电路示意图。

图3A至图3F是检测扬声器阻抗的第一信号的波形图。

图4A和图4B是检测扬声器阻抗的周期性第一信号的波形图。

图5是本发明实施方式的扬声器驱动方法的流程示意图。

具体实施方式

为使贵审查员能对本发明的特征、目的和功能有更进一步的认知与了解，下面将结合附图详细说明本发明的实施方式。在所有的说明书和附图中，将采用相同的附图标记以指定相同或类似的组件。

在每个实施方式的说明中，当元素被描述是在另一元素的“上方/上”或“下方/下”，是指直接地或间接地在另一元素的上或下的情况，其可能包含设置于其间的其它元素；所谓的“直接地”是指其间并未设置其它中介元素。“上方/上”或“下方/下”等的描述以附图为标准进行说明，但也包含其它可能的方向转变。所谓的“第一”、“第二”和“第三”是用于描述不同的元素，这些元素并不因为此类词语而受到限制。为了说明上的便利和明确，附图中各元素的厚度或尺寸以放大或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸并不完全是其实际的尺寸。

图1是本发明实施方式的驱动电路100的方框示意图，驱动电路100可检测声音输出负载（或称为扬声器110）的阻抗，以便提供给扬声器110适当功率瓦数的声音输出信号。驱动电路100包含信号发生器120、检测单元130以及处理单元140。扬声器110可以是耳机、家用音响或车用音响，而本实施方式的驱动电路100可根据使用者所选用扬声器种类的不同，先快速检测扬声器110的阻抗，以便在提供给扬声器110声音输出信号的初期，就能初步大致调整好声音输出信号的功率瓦数，而不会产生类似啵啵的不连续噪声（pop noise）。例如，如果扬声器110的阻抗较大，则驱动电路100可提供功率瓦数较大的声音输出信号给扬声器110；或如果扬声器110的阻抗较小，则驱动电路100可提供功率瓦数较小的声音输出信号给扬声器110。

如图1所示，信号发生器120连接扬声器110，并产生用于检测扬声器110阻抗的第一信号。在本实施方式中，第一信号包含正值的第一脉冲与负值的第二脉冲，以便尽可能地减少其低频的成分，虽然其高频的成分可能难以避免，但此高频成分的信号通常是人耳所听不见的，因此将不会产生不连续噪声。

第一信号可以是电流信号或电压信号，而以下的例子是以恒电流源的方式来实现信号发生器120，如图2所示。信号发生器120包含第一恒电流源121与第二恒电流源122，其彼此串接于连接点123，第一恒电流源121连接至正电压源V_PP，第二恒电流源122连接至负电压源V_EE，则第一恒电流源121可产生第一脉冲，其振幅为I_p且脉冲宽度为T_p；第二恒电流源122可产生第二脉冲，其振幅为I_n且脉冲宽度为T_n，且第一脉冲与第二脉冲在连接点123上合成第一信号I_s，其中第一信号I_s相当于第一脉冲加上第二脉冲的负值，用于提供给扬声器110作为扬声器110阻抗R的输入检测信号。第一脉冲、第二脉冲以及第一信号I_s的波形图如图2右侧所示。

当第一信号I_s馈入扬声器110，扬声器110会产生响应第一信号I_s的第二信号。第二信号也可以是电流信号或电压信号，其中，如果第一信号I_s为电流信号，则第二信号为电压信号；如果第一信号I_s为电压信号，则第二信号为电流信号。在本实施方式中，第二信号为电压信号；也即，第二信号为第一信号I_s馈入扬声器110（阻抗R）所造成的电压降，如此可用于计算扬声器110的阻抗R。检测单元130连接扬声器110，用于检测第二信号，以提供给处理单元140进行扬声器110阻抗的计算。处理单元140同时连接至信号发生器120与检测单元130，则信号发生器120因连接信号发生器120而可得知馈入扬声器110的第一信号I_s，且因连接检测单元130而可得知其响应的第二信号，借此可计算扬声器110的阻抗R。

此外，在几个优选实施方式中，组成第一信号的第一脉冲与第二脉冲分别为矩形脉冲，其脉冲宽度均介于100ns与900ns之间，以便达到声音输出的负载阻抗检测效果。以下请同时参考图2右侧的波形图，我们将列举几个可作为第一信号的波形范例。首先，第一脉冲的振幅I_p等于第二脉冲的振幅I_n，第一脉冲的宽度T_p等于第二脉冲的宽度T_n，且第一脉冲的下降沿直接接续第二脉冲的上升沿，则可得到第一信号如图3A所示。其次，第一脉冲的振幅I_p小于第二脉冲的振幅I_n，第一脉冲的宽度T_p等于第二脉冲的宽度T_n，且第一脉冲的下降沿直接接续第二脉冲的上升沿，则可得到第一信号如图3B所示。可替代地，第一脉冲的振幅I_p等于第二脉冲的振幅I_n，第一脉冲的宽度T_p小于第二脉冲的宽度T_n，且第一脉冲的下降沿直接接续第二脉冲的上升沿，则可得到第一信号如图3C所示。仍可替代地，第一脉冲的振幅I_p等于第二脉冲的振幅I_n，第一脉冲的宽度T_p小于第二脉冲的宽度T_n，且第一脉冲的下降沿在经过一段时间延迟T_d后才接续第二脉冲的上升沿，则可得到第一信号如图3D所示。

换言之，第一脉冲的振幅I_p可以不等于第二脉冲的振幅I_n，第一脉冲的宽度T_p可以不等于第二脉冲的宽度T_n，且第一脉冲的下降沿与第二脉冲的上升沿之间可以具有一段时间延迟T_d，均适用于本发明的实施。此外，本发明对第一脉冲与第二脉冲的波形也不加以限制，其可以是矩形以外的其它形状脉冲，例如梯形（如图3E所示），或是近似矩形但边角成弧形的脉冲（如图3F所示），均适用于本发明的实施。因此，通过正值的第一脉冲与负值的第二脉冲组合而成的第一信号、作为驱动电路100的声音输出负载（或扬声器110）阻抗的检测信号，则可消除低频成分信号（小于20KHz）的产生，只可能产生人耳所听不见的高频信号，但不会对人耳造成如同噪音的听觉效果。

在实施方式中，我们可利用信号发生器（function generator）产生频率约2MHz的方波（其脉冲宽度T_p与T_n为500ns），周期性地每隔一秒向扬声器110输出一次上述的第一信号，以图3A的第一信号为例，则驱动电路100对于扬声器110的阻抗检测信号可如图4A所示。但本发明对第一信号的波形也不加以限制，其可以是图3B-图3F或其它波形的第一信号，均适用于本发明的实施。

此外，在另一实施方式中，我们可利用信号发生器产生频率约5MHz的方波（其脉冲宽度T_p与T_n为200ns），周期性地每隔一秒向扬声器110输出一次上述的第一信号的序列，例如，每隔一秒输出2-5个连续的第一信号，以图3A的第一信号为例，则驱动电路100对于扬声器110的阻抗检测信号可如图4B所示。也即，本实施方式的第一信号可包含多个正值的第一脉冲与多个负值的第二脉冲，且多个第一脉冲与多个第二脉冲在时序上彼此交替排列。但本发明对第一信号的波形也不加以限制，其可以是图3B-图3F或其它波形的第一信号，均适用于本发明的实施。

图5是本发明实施方式的扬声器驱动方法200的流程示意图，驱动方法200可检测作为其声音输出负载的扬声器的阻抗，以便提供给扬声器适当功率瓦数的声音输出信号。驱动方法200包含下列步骤：（步骤220）提供第一信号至扬声器，第一信号包含正值的第一脉冲与负值的第二脉冲，且第一脉冲与第二脉冲的宽度均介于100ns与900ns之间；（步骤240）检测扬声器因接受第一信号而响应的第二信号；以及（步骤260）根据第二信号，计算扬声器的阻抗。

本实施方式可参考图1的驱动电路100而加以实施，其中步骤220可通过信号发生器120来产生第一信号，步骤240可通过检测单元130来检测第二信号，步骤260可通过处理单元140来计算扬声器的阻抗；因此，本实施方式的相关说明可参考上述对如图1的实施方式的描述，且用于检测扬声器阻抗的第一信号也请参考图3A-图3F与图4A-图4B及其相关说明，在此不再赘述。

以上所述的实施方式，仅为本发明的优选实施方式，而不能用于限制本发明的范围。即基本根据本发明申请专利范围所做的所有变化和修改，仍然不脱离本发明的要义，也不脱离本发明的精神和范围，因此都应视为本发明的进一步实施例。

Claims

1.一种用于驱动扬声器的电路，包括：

信号发生器，供连接所述扬声器，用于产生第一信号，所述第一信号包含正值的第一脉冲与负值的第二脉冲，且所述第一脉冲与所述第二脉冲的宽度在100ns与900ns之间；

检测单元，连接所述扬声器，检测所述扬声器因接受所述第一信号而响应的第二信号；以及

处理单元，连接所述信号发生器与所述检测单元，根据所述第二信号计算所述扬声器的阻抗。

2.根据权利要求1所述的用于驱动扬声器的电路，其中，所述第一信号为电压信号。

3.根据权利要求1所述的用于驱动扬声器的电路，其中，所述第一信号为电流信号。

4.根据权利要求1所述的用于驱动扬声器的电路，其中，所述第一脉冲与所述第二脉冲分别为矩形脉冲。

5.根据权利要求4所述的用于驱动扬声器的电路，其中，所述第一脉冲的振幅不等于所述第二脉冲的振幅。

6.根据权利要求4所述的用于驱动扬声器的电路，其中，所述第一脉冲的宽度不等于所述第二脉冲的宽度。

7.根据权利要求4所述的用于驱动扬声器的电路，其中，所述第一脉冲的下降沿与所述第二脉冲的上升沿之间具有时间间隔。

8.根据权利要求1所述的用于驱动扬声器的电路，其中，所述第一信号包含多个正值的第一脉冲与多个负值的第二脉冲，且多个所述第一脉冲与多个所述第二脉冲在时序上彼此交替排列。

9.一种驱动扬声器的方法，包括下列步骤：

提供第一信号至所述扬声器，所述第一信号包含正值的第一脉冲与负值的第二脉冲，且所述第一脉冲与所述第二脉冲的宽度在100ns与900ns之间；

检测所述扬声器因接受所述第一信号而响应的第二信号；以及

根据所述第二信号，计算所述扬声器的阻抗。

10.根据权利要求9所述的驱动扬声器的方法，其中，所述第一信号为电压信号。

11.根据权利要求9所述的驱动扬声器的方法，其中，所述第一信号为电流信号。

12.根据权利要求9所述的驱动扬声器的方法，其中，所述第一脉冲与所述第二脉冲分别为矩形脉冲。

13.根据权利要求12所述的驱动扬声器的方法，其中，所述第一脉冲的振幅不等于所述第二脉冲的振幅。

14.根据权利要求12所述的驱动扬声器的方法，其中，所述第一脉冲的宽度不等于所述第二脉冲的宽度。

15.根据权利要求12所述的驱动扬声器的方法，其中，所述第一脉冲的下降沿与所述第二脉冲的上升沿之间具有时间间隔。

16.根据权利要求9所述的驱动扬声器的方法，其中，所述第一信号包含多个正值的第一脉冲与多个负值的第二脉冲，且多个所述第一脉冲与多个所述第二脉冲在时序上彼此交替排列。