CN109391873A - 石墨烯增强pet塑料声学振膜的扬声器信号调理系统 - Google Patents

石墨烯增强pet塑料声学振膜的扬声器信号调理系统 Download PDF

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Abstract

石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统包括DSP处理器，D/A转换器，模拟滤波电路，音频功放，扬声器，麦克风，低噪声放大模块，低通滤波电路和A/D转换器；数字音频信号经由DSP处理器以及相关电路处理后输出信号驱动声学振膜；麦克风收集环境和系统基底噪声信号并输出至DSP处理器，用作信号基底噪声信号，参与DSP处理器中的信号处理过程。本发明所用声学振膜具有很好的刚强性、坚韧性、抗冲击、耐磨性、厚度小、质量轻，具有很好的声学特性，扬声器信号调理系统的信号处理变得更为简洁；麦克风采集到的环境基底噪声信号用于后续的信号处理过程，使其输出信号和石墨烯增强PET塑料声学振膜配合的效果更佳。

Description

石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统
技术领域
本发明涉及扬声器信号调理系统，特别涉及石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统。
背景技术
现有技术中，扬声器信号调理系统根据其扬声器中的声学振膜类型分为很多类型，其中纸类、金属类、塑料基材类的声学振膜各有特点，与其相应的信号处理或调理系统也不同。
现有技术中的声学振膜有很多局限性，如纸质声学振膜，其特性会随环境湿度而变化，因纸吸收了湿气后其密度会变高、刚性会变差，所以发声的特性也会受影响；塑料基材类的振膜材质，如采用pp塑料，其刚性不甚佳，质量也较重，容易受到温度的影响，高速微动作时，音圈发出的动能无法完全且一致的传达到整个振膜，也就是发生了“盆分裂现象”，由于无法作完美的活塞运动，失真率相对提高，听感上便是柔顺有余，解析力及动态却不足。金属类声学振膜，其缺点在于高频共振不好对付，需要比较复杂的信号处理系统与之匹配，振膜重量大，成本也高。
扬声器信号调理系统通常是一套完整的数据采集和处理系统，其将待输出信号通过放大、滤波等操作转换成最适合扬声器输出驱动振膜的信号，系统也会利用内部的电路，如滤波器、转换器、放大器等来改变输入的信号类型并输出，有些信号是经过一系列转换、输入、输出等，不能被系统正确识别和使用，也不能驱动声学振膜发出高品质的声音信号；因此扬声器信号调理系统中的声学振膜和相应的信号处理电路需要进行调理。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于避免现有技术中扬声器信号调理系统中声学振膜刚强性和坚韧性差、厚度和质量大等问题，并为申请人新发明的墨烯增强PET塑料声学振膜提供一种驱动电路，而提出一种石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统。
该石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统包括：DSP处理器，用于数字音频信号处理；D/A转换器，用于将DSP处理器输出的数字音频信号转换成驱动后续电路的模拟音频信号；音频功放，用于D/A转换器输出的模拟音频信号放大；基于石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器，用于将音频功放输出的模拟电子音频信号转换成声音。所述DSP处理器和所述D/A转换器电连接，所述D/A转换器和所述音频功放电连接，所述音频功放和所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器电连接；所述数字音频信号输入至DSP处理器进行音频信号的算法处理后，输出至所述D/A转换器；所述D/A转换器将从DSP处理器输入的数字音频信号转换成模拟音频信号；所述D/A转换器输出模拟音频信号至音频功放，音频功放将放大后的模拟音频信号输出至所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器；所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器将电子音频信号转换成声音输出。
所述D/A转换器和所述音频功放之间还设置有模拟滤波电路，用于D/A转换器输出的模拟音频信号噪声滤除；所述模拟滤波电路和所述D/A转换器电连接，所述模拟滤波电路和所述音频功放电连接；所述D/A转换器输出模拟音频信号至模拟滤波电路进行信号噪声滤除；所述模拟滤波电路输出滤波后的模拟音频信号至所述音频功放。
所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括用于系统控制的MCU主控制单元，MCU主控制单元和DSP处理器电连接，将系统控制指令传输至DSP处理器。
所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括电源管理单元，用于系统各组成部分的供电。
所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括：麦克风，用于声音信号收集并转换成模拟电子音频信号；A/D转换器，用于将从麦克风输出的模拟电子音频信号转换成数字音频信号；所述麦克风和所述A/D转换器电连接，所述A/D转换器和所述DSP处理器电连接；外部声音被所述麦克风收集并转换成模拟电子音频信号，所述麦克风输出模拟电子音频信号至所述A/D转换器；所述A/D转换器将输入的模拟电子音频信号转换成数字音频信号，所述A/D转换器输出数字音频信号至所述DSP处理器；所述DSP处理器对从A/D转换器输入的数字音频信号进行信号处理运算。
所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括：设置在所述麦克风和所述A/D转换器之间的低噪声放大模块，用于将从麦克风输出的模拟电子音频信号进行低噪声的放大；所述麦克风和所述低噪声放大模块电连接，所述低噪声放大模块和所述A/D转换器电连接；所述麦克风输出模拟电子音频信号至所述低噪声放大模块，经过所述低噪声放大模块放大后的电子音频信号输出至所述A/D转换器。
所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括：设置在所述低噪声放大模块和所述A/D转换器之间的低通滤波电路，用于滤除音频信号中的高频信号成分；所述低通滤波电路和所述低噪声放大模块电连接，所述低通滤波电路和所述A/D转换器电连接；所述低噪声放大模块输出放大后的模拟电子音频信号至所述低通滤波电路，经过所述低通滤波电路滤波后的电子音频信号输出至所述A/D转换器。
同现有技术相比较，本发明的有益效果是：1.采用石墨烯增强PET塑料声学振膜，该声学振膜具有好的刚强性、坚韧性、抗冲击、耐磨性、厚度小、质量轻的特点，使得扬声器信号调理系统具有很好的声学特性；2.采用石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，由于良好声学振膜特性，也使得相应的信号处理系统也变得更为简洁；3.麦克风采集到的环境噪声信号参与的信号处理过程，使得目标信号的处理更能突出重点，使其输出信号和石墨烯增强PET塑料声学振膜配合的效果更佳。
附图说明
图1是本发明优选实施例之一的系统框图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对发明内容进行进一步的说明。如图1所示石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统的优选实施例中包括：DSP处理器，用于数字音频信号处理；D/A转换器，用于将DSP处理器输出的数字音频信号转换成驱动后续电路的模拟音频信号；音频功放，用于D/A转换器输出的模拟音频信号放大；石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器，用于将音频功放输出的模拟电子音频信号转换成声音；所述DSP处理器和所述D/A转换器电连接，所述D/A转换器和所述音频功放电连接，所述音频功放和所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器电连接；所述数字音频信号输入至DSP处理器进行音频信号的算法处理后，输出至所述D/A转换器；所述D/A转换器将从DSP处理器输入的数字音频信号转换成模拟音频信号；所述D/A转换器输出模拟音频信号至音频功放，音频功放将放大后的模拟音频信号输出至所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器；所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器将电子音频信号转换成声音输出。
如图1所示的优选实施例中，所述D/A转换器和所述音频功放之间还设置有模拟滤波电路，用于D/A转换器输出的模拟音频信号噪声滤除；所述模拟滤波电路和所述D/A转换器电连接，所述模拟滤波电路和所述音频功放电连接；所述D/A转换器输出模拟音频信号至模拟滤波电路进行信号噪声滤除；所述模拟滤波电路输出滤波后的模拟音频信号至所述音频功放。
如图1所示的优选实施例中，所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括用于系统控制的MCU主控制单元，MCU主控制单元和DSP处理器电连接，将系统控制指令传输至DSP处理器。作为一种上佳的优选实施例，本发明所述主控制器为MCU主控制单元，运行音频信号处理算法为DSP处理器。当然在MCU主控制单元所处理的任务比较简单且适合DSP处理器时候，也可以让DSP处理器同时用作MCU主控制单元和算法运行平台；当然在DSP处理器中运行的算法简单的时候，也可以让MCU主控制单元同时用作MCU主控制单元和算法运行平台；即在必要的时候MCU主控制单元和DSP处理器可以合二为一，也可以在另外一些情况下增加和扩充MCU主控制单元和DSP处理器，使得主控制和算法的运行资源足够，能满足不同情况下的数字信号处理需求。
如图1所示的优选实施例中，所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括电源管理单元，用于系统各组成部分的供电。
如图1所示的优选实施例中，所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括：麦克风，用于声音信号收集并转换成模拟电子音频信号；A/D转换器，用于将从麦克风输出的模拟电子音频信号转换成数字音频信号；所述麦克风和所述A/D转换器电连接，所述A/D转换器和所述DSP处理器电连接；外部声音被所述麦克风收集并转换成模拟电子音频信号，所述麦克风输出模拟电子音频信号至所述A/D转换器；所述A/D转换器将输入的模拟电子音频信号转换成数字音频信号，所述A/D转换器输出数字音频信号至所述DSP处理器；所述DSP处理器对从A/D转换器输入的数字音频信号进行信号处理运算。
如图1所示的优选实施例中，所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括：设置在所述麦克风和所述A/D转换器之间的低噪声放大模块，用于将从麦克风输出的模拟电子音频信号进行低噪声的放大；所述麦克风和所述低噪声放大模块电连接，所述低噪声放大模块和所述A/D转换器电连接；所述麦克风输出模拟电子音频信号至所述低噪声放大模块，经过所述低噪声放大模块放大后的电子音频信号输出至所述A/D转换器。
如图1所示的优选实施例中，所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，还包括：设置在所述低噪声放大模块和所述A/D转换器之间的低通滤波电路，用于滤除音频信号中的高频信号成分；所述低通滤波电路和所述低噪声放大模块电连接，所述低通滤波电路和所述A/D转换器电连接；所述低噪声放大模块输出放大后的模拟电子音频信号至所述低通滤波电路，经过所述低通滤波电路滤波后的电子音频信号输出至所述A/D转换器。
石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统包括DSP处理器，D/A转换器，模拟滤波电路，音频功放，扬声器，麦克风，低噪声放大模块，低通滤波电路和A/D转换器；数字音频信号经由DSP处理器以及相关电路处理后输出驱动声学振膜；麦克风收集环境和系统基底噪声信号并输出至DSP处理器，用作信号基底噪声信号，参与DSP处理器中的信号处理过程。
石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统工作的基本流程是：麦克风将扬声器周围所处的环境噪声或干扰声音采集下来，通过低噪放大、低通滤波后，送入A/D转换器，转换为数字音频信号后，在DSP处理器中进行音频算法处理。该算法尽可能将扬声器周围所处的环境噪声或干扰进行对冲与消除。同时MCU主控制单元对于DSP处理器进行全双工控制，协调控制麦克风采集环境噪声或干扰，以及DSP运行相应音频处理算法的时序。经处理后的音频数字信号，再经过D/A转换器，转换为模拟信号后，依次通过模拟滤波电路、音频功放处理，最后在基于石墨烯PET振膜的扬声器输出模拟音频信号。目前的A/D转换器输入电压范围是0 ～ 3V或0 ～ 5V，需要将其信号放大以充分利用A/D的输入范围，并且滤波以减弱噪声。
石墨烯增强PET塑料声学振膜结合了石墨烯和PET的优点，具有很好的刚强性、坚韧性、抗冲击、耐磨性、厚度小、质量轻的特点。石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，由于采用了新型材料，其扬声器的性能测试结果优于现有技术中其他材质的扬声器。信号处理系统也变得更为简洁；麦克风采集到的环境基底噪声信号用于后续的信号处理过程，使其输出的信号和石墨烯增强PET塑料声学振膜配合的效果更佳。在该扬声器匹配的信号处理方法上，尤其是在DSP处理器中的信号处理方法，使得在该扬声器信号调理系统中的信号处理电路能更好地驱动石墨烯PET振膜扬声器，充分发挥石墨烯PET振膜的优点，并克服其缺点，这些信号处理方法将在另外的申请案中公开。
本发明提供一种输出声音信号强且噪声小的石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，石墨烯增强PET塑料声学振膜使得系统具有优良的声学特性，同时信号处理部分电路简洁却不简单，内部的DSP处理器具有很强的信号处理能力，能为复杂算法提供很好的运行基础，高效节能地完成复杂音频信号处理，使得输出的驱动信号特别适合石墨烯增强PET塑料声学振膜的特性。本发明所涉及的扬声器信号调理系统，能使输出信号能充分匹配并驱动基于石墨烯PET声学振膜的扬声器，并同时包含相应的音频信号处理算法，能更好地驱动石墨烯PET振膜扬声器，充分发挥石墨烯PET振膜的优点，其中相关的信号处理子系统和对石墨烯PET振膜的匹配与驱动起到了重要作用，使得基于石墨烯PET振膜的扬声器信号调理系统具有良好的使用效果。
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他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，包括：
DSP处理器，用于数字音频信号处理；
D/A转换器，用于将DSP处理器输出的数字音频信号转换成驱动后续电路的模拟音频信号；
音频功放，用于D/A转换器输出的模拟音频信号放大；
石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器，用于将音频功放输出的模拟电子音频信号转换成声音；
所述DSP处理器和所述D/A转换器电连接，所述D/A转换器和所述音频功放电连接，所述音频功放和所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器电连接；
所述数字音频信号输入至DSP处理器进行音频信号的算法处理后，输出至所述D/A转换器；所述D/A转换器将从DSP处理器输入的数字音频信号转换成模拟音频信号；所述D/A转换器输出模拟音频信号至音频功放，音频功放将放大后的模拟音频信号输出至所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器；所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器将电子音频信号转换成声音输出。
2.根据权利要求1所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，其特征在于，
所述D/A转换器和所述音频功放之间还设置有模拟滤波电路，用于D/A转换器输出的模拟音频信号噪声滤除；
所述模拟滤波电路和所述D/A转换器电连接，所述模拟滤波电路和所述音频功放电连接；
所述D/A转换器输出模拟音频信号至模拟滤波电路进行信号噪声滤除；所述模拟滤波电路输出滤波后的模拟音频信号至所述音频功放。
3.根据权利要求1所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，其特征在于，
还包括用于系统控制的MCU主控制单元，MCU主控制单元和DSP处理器电连接，将系统控制指令传输至DSP处理器。
4.根据权利要求1所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，其特征在于，
还包括电源管理单元，用于系统各组成部分的供电。
5.根据权利要求1所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，其特征在于，还包括：
麦克风，用于声音信号收集并转换成模拟电子音频信号；
A/D转换器，用于将从麦克风输出的模拟电子音频信号转换成数字音频信号；
所述麦克风和所述A/D转换器电连接，所述A/D转换器和所述DSP处理器电连接；
外部声音被所述麦克风收集并转换成模拟电子音频信号，所述麦克风输出模拟电子音频信号至所述A/D转换器；所述A/D转换器将输入的模拟电子音频信号转换成数字音频信号，所述A/D转换器输出数字音频信号至所述DSP处理器；所述DSP处理器对从A/D转换器输入的数字音频信号进行信号处理运算。
6.根据权利要求5所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，其特征在于，还包括：
设置在所述麦克风和所述A/D转换器之间的低噪声放大模块，用于将从麦克风输出的模拟电子音频信号进行低噪声的放大；
所述麦克风和所述低噪声放大模块电连接，所述低噪声放大模块和所述A/D转换器电连接；
所述麦克风输出模拟电子音频信号至所述低噪声放大模块，经过所述低噪声放大模块放大后的电子音频信号输出至所述A/D转换器。
7.根据权利要求6所述石墨烯增强PET塑料声学振膜的扬声器信号调理系统，其特征在于，还包括：
设置在所述低噪声放大模块和所述A/D转换器之间的低通滤波电路，用于滤除音频信号中的高频信号成分；
所述低通滤波电路和所述低噪声放大模块电连接，所述低通滤波电路和所述A/D转换器电连接；
所述低噪声放大模块输出放大后的模拟电子音频信号至所述低通滤波电路，经过所述低通滤波电路滤波后的电子音频信号输出至所述A/D转换器。
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