CN105554656A - 动圈式扬声器结构和音频播放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动圈式扬声器结构，包括振动组件、磁路组件、以及盆架；振动组件包括振膜和音圈；磁路组件包括磁芯、环绕磁芯的第一通电线圈、以及环绕第一通电线圈的第二通电线圈；磁路组件和盆架之间形成磁间隙，音圈悬置于磁间隙中。本发明还提供了一种音频播放装置，包括动圈式扬声器结构，直流电源电路和整流电路；直流电源电路向第一通电线圈通入电压恒定的直流电；音频信号通过整流电路整流为直流信号后输入到第二通电线圈，整流电路被配置为使得第二通电线圈产生的磁场与第一通电线圈产生的磁场方向一致。本发明的动圈式扬声器结构可以用于降低扬声器的失真，音频播放装置能够降低扬声器的失真程度。

Description

动圈式扬声器结构和音频播放装置

技术领域

本发明涉及扬声器，更具体地，涉及一种动圈式扬声器结构以及一种音频播放装置。

背景技术

现有技术中，动圈式扬声器通常由振动系统、磁路系统、以及外壳组成，振动系统包括振膜和音圈。扬声器工作时，通入音频信号的音圈会受到磁路系统产生的磁场的作用力，使得音圈在磁场的作用下上下振动，从而带动振膜发声。动圈式扬声器的磁路系统通常是由永磁铁组成，由于永磁体提供的磁场并不是一个均匀的磁场，当音圈振动的幅度比较小时，音圈处于磁场的较为均匀的区域中(即磁感应强度变化比较小的区域)，扬声器的失真程度比较低；当音圈振动的幅度比较大时，音圈处于磁场的非均匀区域中(即磁感应强度变化比较大的区域)，扬声器的失真程度会明显升高，使得扬声器声音不保真。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种动圈式扬声器结构，为降低扬声器的失真程度提供结构基础。本发明的另一个目的是提供一种音频播放装置，用于降低扬声器的失真程度。

根据本发明的第一方面，提供了一种动圈式扬声器结构，包括振动组件、磁路组件、以及盆架；所述振动组件包括振膜和用于输入音频信号的音圈；所述磁路组件包括磁芯、环绕所述磁芯的第一通电线圈、以及环绕所述第一通电线圈的第二通电线圈；所述磁路组件和所述盆架之间形成磁间隙，所述音圈悬置于所述磁间隙中。

优选地，所述磁芯为软磁芯。

优选地，所述磁芯为硅钢磁芯或铁氧体磁芯。

优选地，所述第一通电线圈和第二通电线圈粘接于所述盆架的上表面。

根据本发明的第二方面，提供了一种音频播放装置，包括如前所述的的动圈式扬声器结构，以及直流电源电路和整流电路；所述直流电源电路向所述第一通电线圈通入电压恒定的直流电；所述音频信号通过所述整流电路整流为直流信号后输入到所述第二通电线圈，所述整流电路被配置为使得所述第二通电线圈产生的磁场与第一通电线圈产生的磁场方向一致。

优选地，所述音频播放装置还包括低通滤波电路；所述音频信号通过所述低通滤波电路滤除高频信号再输入至所述整流电路。

优选地，所述低通滤波电路和所述整流电路之间还设有微分电路。

优选地，所述微分电路和所述整流电路之间还设有运放电路。

优选地，所述整流电路为桥式整流电路。

优选地，所述整流电路为全波整流电路。

本发明提供的动圈式扬声器结构，磁路组件由磁芯、环绕磁芯的第一通电线圈、以及环绕第一通电线圈的第二通电线圈构成，音圈悬置于磁路组件和盆架产生的磁间隙中，该结构为减弱音圈在振动过程中所处磁场环境的变化程度提供了结构基础，为降低扬声器的失真程度提供了结构基础。

本发明提供的音频播放装置，直流电源电路与第一通电线圈连接使得第一通电线圈产生稳定的磁场，音频信号除了输入到音圈驱动音圈振动，还通过整流电路整流后输入到第二通电线圈产生补偿磁场；该补偿磁场由音频信号间接形成，能够补偿音圈振动时所处磁场环境的变化，从而降低了扬声器的失真程度。

本发明的发明人发现，在现有技术中，动圈式扬声器的磁路组件是用永磁铁构成，音圈在振动中处于不均匀的磁场中。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明实施例提供的动圈式扬声器结构的爆炸图。

图2是本发明实施例提供的动圈式扬声器结构的立体图。

图3是本发明实施例提供的动圈式扬声器结构的俯视图。

图4是本发明实施例提供的动圈式扬声器结构去除振膜后的俯视图。

图5是本发明实施例提供的动圈式扬声器结构的沿A-A方向的剖示图。

图6是本发明实施例提供的音频播放装置的实施例的电路图。

附图标记说明

100-振膜、200-音圈、300-磁芯、400-第一通电线圈、500-第二通电线圈、600-盆架、401-引线、501-引线；2-滤波电容、3-微分电路、4-运放电路、5-桥式整流电路。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和装置应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明的第一方面，提供了动圈式扬声器结构：

参考图1-5所示说明本发明实施例提供的动圈式扬声器结构，从上至下依次包括振动组件、磁路组件、以及盆架；振动组件包括振膜100和用于通入音频信号的音圈200；磁路组件包括磁芯300、环绕磁芯300的第一通电线圈400、以及环绕第一通电线圈400的第二通电线圈500，第一通电线圈400设有引线401，第二通电线圈500设有引线501。磁路组件和盆架600之间形成磁间隙，音圈200悬置于所述磁间隙中。

利用上述动圈式扬声器结构，通过引线401在第一通电线圈400中通入电压恒定的直流电以产生稳定的主磁场。待播放的音频信号一方面输入到音圈200中驱动音圈200振动，进而带动振膜100振动发声，另一方面，待播放的音频信号经整流变为直流信号后通过引线501输出到第二通电线圈500，第二通电线圈500产生补偿磁场，该补偿磁场的方向应当与主磁场的方向一致，用于加强主磁场。音圈200在振动时处于主磁场和补偿磁场叠加成的磁场中，整个振动过程中，由于补偿磁场的作用，音圈200周围的磁场区域的磁感应强度的变化比较小，从而降低了扬声器的失真程度。

其中，磁芯300、第一通电线圈400、以及第二通电线圈500可以通过粘接的方式固定于盆架600的上表面。

其中，磁芯300从上至下依次包括平板部和主体部，第一通电线圈400缠绕于主体部上，主体部可以为圆形、椭圆形、矩形、跑道形。在其它实施例中，磁芯300也可以为其它结构和形状。

其中，磁芯300或磁芯300的主体部优选为软磁芯，可以为高导磁材料。在一个实施例中，磁芯300或磁芯300的主体部优选为铁氧体磁芯。在另一个实施例中，磁芯300或磁芯300的主体部优选为硅钢磁芯。在另一个优选的实施例中，磁芯300或磁芯300的主体部可以不采用一整块铁芯，而是用彼此绝缘的硅钢薄片叠压而成，以降低涡流损耗。

根据本发明的第二方面，提供了音频播放装置，包括直流电源电路和整流电路，以及如前所述的动圈式扬声器结构。直流电源电路的输出端与第一通电线圈连接，在第一通电线圈中通入电压恒定的直流电，第一通电线圈产生稳定的主磁场。待播放的音频信号一方面输入到音圈驱动音圈振动，从而带动振膜振动发声，另一方面，待播放的音频信号同时通过整流电路整流为直流信号后输出到第二通电线圈产生补偿磁场，该整流电路被配置为使得第二通电线圈产生的补偿磁场与第一通电线圈产生的主磁场的方向一致，也就是说，补偿磁场应当是对主磁场进行增强，而不是削弱主磁场。在该动圈式扬声器结构制作完成并且直流电源电路和第一通电线圈已经连接以后，俯视第一通电线圈和第二通电线圈，如果第一通电线圈中的电流方向为顺时针方向，则整流电路应当被配置为使得第二通电线圈中的电流方向也为顺时针方向，反之，如果第一通电线圈中的电流方向为逆时针方向，则整流电路应当被配置为使得第二通电线圈中的电流方向也为逆时针方向，这样就能够使得主磁场和补偿磁场的方向一致。如何对整流电路进行配置使得与整流电路连接的通电线圈中的电流方向为特定方向是本领域技术人员已知，可以通过调整整流电路与第二通电线圈的连接方式实现，或者通过设置整流电路中的二极管的导通方向实现。

第一通电线圈产生的主磁场的磁场分布如下：音圈平衡位置处的磁感应强度最大，离平衡位置越远，则磁感应强度越小并且磁感应强度的下降速率越大，磁感应强度随距离的变化曲线可类比于抛物线。音圈在振动过程中，振动至平衡位置时处于主磁场的磁感应强度最大的区域，逐渐远离平衡位置的过程中，所处区域的磁感应强度逐渐减小。本发明将音频信号输入到整流电路整流，整流后的直流信号能够体现出音圈以平衡位置为振动原点的振动位移量的大小，因此本发明将该整流后的直流信号输出到第二通电线圈——在音圈的振动位移量比较大时，音圈处于主磁场的磁感应强度比较小的区域，第二通电线圈会产生磁感应强度比较大的补偿磁场进行补偿；反之，在音圈的振动位移量比较小时，音圈处于主磁场的磁感应强度比较大的区域，基本不需要补偿，整流电路输入到第二通电线圈的直流信号也比较小，第二通电线圈产生的补偿磁场的磁感应强度也比较小。

参考图6所示说明本发明另一实施例提供的音频播放装置，在上述音频播放装置的基础上增加了滤波电容2、微分电路3、和运放电路4，原理和上述音频播放装置的原理一样。音频播放装置包括如前所述的动圈式扬声器结构，滤波电容2、微分电路3、运放电路4、桥式整流电路5、以及前面提到的直流电源电路。直流电源电路的输出端与第一通电线圈连接，在第一通电线圈中通入电压恒定的直流电，第一通电线圈产生稳定的主磁场。待播放的音频信号通入音圈200以驱动音圈200振动，从而带动振膜振动发声，同时待播放的音频信号依次通过滤波电容2滤除高频信号、微分电路3求导、运放电路4放大后再通过桥式整流电路5整流为直流信号输入到第二通电线圈500。

由于音频信号的频率比较高时，音圈200的振动位移量也比较小，处于主磁场的磁感应强度相对比较大的区域，因此高频信号造成的扬声器失真基本可以忽略，所以这一实施例中采用滤波电容2滤除了高频信号。在其它实施例中，也可以采用其它类型的低通滤波电路。

这一实施例将音频信号输入到微分电路3，由于微分电路的特性，能够加快系统的反应，从而提前对音频信号的变化做出响应，按照音频信号的变化趋势生成补偿磁场，减小了系统的动态偏差量以及调节时间，从而产生预知补偿磁场强度的作用。

这一实施例中还采用桥式整流电路5，在其它实施例中还可以采用全波整流电路。相较于全波整流电路，桥式整流电路可以避免二极管承受反压过大的缺点，并且桥式整流电路的效率也比较高。

本领域技术人员应当明白，低通滤波电路、微分电路、运放电路、以及整流电路可以位于动圈式扬声器的内部，也可以位于动圈式扬声器的外部。本领域技术人员应当理解，在电子技术领域中，可以通过各种方式来实现低通滤波电路、微分电路、运放电路、整流电路、以及直流电源电路，它们都可以通过软件、硬件以及软件和硬件结合的方式体现在音频播放设备中。对于本领域技术人员来说公知的是，通过硬件方式实现、通过软件方式实现以及通过软件和硬件结合的方式实现都是等价的。

例如，可以通过指令配置处理器来实现上述装置。例如，可以将指令存储在ROM中，并且当启动设备时，将指令从ROM读取到可编程器件中来实现上述装置。例如，可以将上述装置固化到专用器件(例如MCU)中。可以将上述装置分成相互独立的单元，或者可以将它们合并在一起实现。上述装置可以通过上述各种实现方式中的一种来实现，或者可以通过上述各种实现方式中的两种或更多种方式的组合来实现。对于本领域技术人员来说，这些实施方式都是等价的。

本发明可以是设备、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种动圈式扬声器结构，包括振动组件、磁路组件、以及盆架，其特征在于，

所述振动组件包括振膜和用于输入音频信号的音圈；

所述磁路组件包括磁芯、环绕所述磁芯的第一通电线圈、以及环绕所述第一通电线圈的第二通电线圈；

所述磁路组件和所述盆架之间形成磁间隙，所述音圈悬置于所述磁间隙中。

2.根据权利要求1所述的动圈式扬声器结构，其特征在于，所述磁芯为软磁芯。

3.根据权利要求2所述的动圈式扬声器结构，其特征在于，所述磁芯为硅钢磁芯或铁氧体磁芯。

4.根据权利要求1所述的动圈式扬声器结构，其特征在于，所述第一通电线圈和第二通电线圈粘接于所述盆架的上表面。

5.一种音频播放装置，其特征在于，包括根据权利要求1-4任一项所述的动圈式扬声器结构，以及直流电源电路和整流电路；

所述直流电源电路向所述第一通电线圈通入电压恒定的直流电；所述音频信号通过所述整流电路整流为直流信号后输入到所述第二通电线圈，所述整流电路被配置为使得所述第二通电线圈产生的磁场与第一通电线圈产生的磁场方向一致。

6.根据权利要求5所述的音频播放装置，其特征在于，所述音频播放装置还包括低通滤波电路；所述音频信号通过所述低通滤波电路滤除高频信号再输入至所述整流电路。

7.根据权利要求6所述的音频播放装置，其特征在于，所述低通滤波电路和所述整流电路之间还设有微分电路。

8.根据权利要求7所述的音频播放装置，其特征在于，所述微分电路和所述整流电路之间还设有运放电路。

9.根据权利要求5所述的音频播放装置，其特征在于，所述整流电路为桥式整流电路。

10.根据权利要求5所述的音频播放装置，其特征在于，所述整流电路为全波整流电路。