CN113079441A - 扬声器及终端设备 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种扬声器及设置有该扬声器的终端设备，其中，扬声器包括壳体，设置有出音孔；扬声器本体，固定在所述壳体上，包括振膜，所述振膜朝向所述出音孔，所述振膜分割所述壳体的内腔为前腔与后腔；压电陶瓷片，固定在所述壳体上，分割所述后腔为第一后腔与第二后腔；所述压电陶瓷片的振动体积与所述振膜的振动体积保持一致。本公开实施例，压电陶瓷片的响应速度快，振动力度大，提升了后腔中空气压缩效率，进而提升了扬声器的音质。

Description

扬声器及终端设备

技术领域

本公开涉及音频处理技术领域，尤其涉及一种扬声器及终端设备。

背景技术

科学技术不断发展进步，手机、平板电脑等终端设备可以实现的功能越来越多，如购物支付、出行车票、娱乐、学习、工作等。随着人们对终端设备的要求在逐渐提高，终端设备更新换代频率越来越高，终端设备朝着轻薄化的趋势发展。

相关技术中，提高终端设备音质的方式制约了终端设备轻薄化设计，且音质改善程度较低。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，提高终端设备音质，本公开提供一种扬声器及设置有该扬声器的终端设备。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种扬声器，包括壳体，设置有出音孔；扬声器本体，固定在所述壳体上，包括振膜，所述振膜朝向所述出音孔，所述振膜分割所述壳体的内腔为前腔与后腔；压电陶瓷片，固定在所述壳体上，分割所述后腔为第一后腔与第二后腔；所述压电陶瓷片的振动体积与所述振膜的振动体积保持一致。

在一实施例中，所述压电陶瓷片的振动体积与所述振膜的振动体积保持一致，包括：所述压电陶瓷片的面积与其振动的幅度之间的乘积，与所述振膜的面积和其振动的幅度之间的乘积相等。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器还包括：功率放大器，分别与所述振膜及所述压电陶瓷片电连接，用于基于音源信号输出第一放大信号至所述振膜，并接收所述振膜反馈的振幅反馈信号，所述振幅反馈信号与所述压电陶瓷片振动的幅度相关。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器中，与所述压电陶瓷片匹配设置有：压电驱动芯片，分别与所述功率放大器及所述压电陶瓷片本体电连接，用于接收音源跟随信号，并基于所述音源跟随信号驱动所述压电陶瓷片本体振动，所述音源跟随信号由所述振幅反馈信号、所述音源信号及预设时延信号生成；压电陶瓷片本体，用于基于所述音源跟随信号振动。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器中，与所述压电陶瓷片匹配还设置有：固定支架，与所述压电陶瓷片本体固定连接，将所述压电陶瓷片本体固定在所述壳体上。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器中，所述固定支架与所述压电陶瓷片本体之间设置有弹性固定圈，所述压电陶瓷片本体通过所述弹性固定圈固定在所述固定支架上。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器中，所述固定支架与所述壳体一体成型。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器中，所述固定支架与所述壳体过盈配合连接。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器还包括：信号处理芯片，分别与所述功率放大器以及所述压电驱动芯片电连接，发送音源信号至所述功率放大器及接收所述功率放大器反馈的所述振幅反馈信号，以及向所述压电驱动芯片输出音源跟随信号，所述音源跟随信号由所述振幅反馈信号、所述音源信号及预设时延信号生成。

在一实施例中，本公开实施例的扬声器中，在所述壳体上设置有排气孔，所述排气孔连通第一后腔与所述壳体外侧。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端设备，所述终端设备设置有上述第一方面及各个实施例中任意一项所述的扬声器。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：在扬声器后腔中安装压电陶瓷片，该压电陶瓷片基于扬声器本体接收的音源信号，与扬声器的振膜同步在后腔中压缩相同体积的空气，响应速度快，振动力度大，提升了后腔空气压缩效率，从而提升了扬声器的音质，即音频效果。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种扬声器的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种扬声器的结构示意图。

图3是根据一示例性实施例示出的压电陶瓷片的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

下面将参考若干示例性实施方式来描述本公开的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。

需要注意，虽然本文中使用“第一”、“第二”等表述来描述本公开的实施方式的不同模块、步骤和数据等，但是“第一”、“第二”等表述仅是为了在不同的模块、步骤和数据等之间进行区分，而并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。

为了更好地理解按照本公开的扬声器，下面结合附图对本公开的扬声器的优选实施例做进一步阐述说明。其中的术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制，相同的标号指示的是同一种类型的结构。

相关技术中，通过加大终端设备扬声器中振膜的振幅来提高终端设备的音质，但振幅越大，所需的空间越大，对终端设备轻薄化的发展趋势造成制约。通过在扬声器中加灌可以增强虚拟体积粉颗粒来提高音质，对扬声器中的粉颗粒需要增加防护结构，不仅需要增大扬声器体积，并且结构更加复杂，容易损坏。通过设置依据振幅大小设置的振动板，音质提高效果不明显。

为解决上述相关技术中存在的技术问题，本公开实施例提供一种扬声器及设置有该扬声器的终端设备，改善终端设备音质的同时降低对空间的限制。

图1是根据一示例性实施例示出的一种扬声器的结构示意图，该扬声器用于终端设备发声。如图1所示，本实施例的扬声器1包括壳体11、扬声器本体、压电陶瓷片15，其中，壳体11设置有出音孔111；扬声器本体固定在所述壳体11上，包括振膜12，所述振膜12朝向所述出音孔111，所述振膜12分割所述壳体11的内腔为前腔13与后腔14；压电陶瓷片15固定在所述壳体11上，分割所述后腔14为第一后腔141与第二后腔142；压电陶瓷片15的振动体积与所述振膜12的振动体积保持一致。

在确定使用的压电陶瓷片15的型号之后，压电陶瓷片15的振动截面积也就随之确定，即垂直于压电陶瓷片运动方向的最大面积确定。本实施例中压电陶瓷片15的振动频率与振膜12的振动频率相同。基于此，若振膜12的振动体积与压电陶瓷片15的振动体积同步保持一致，可以通过调节压电陶瓷片15的振动幅度来实现。可以通过振膜12的振幅信息以及所述振膜12的面积，计算得出振膜12在一次振动行程中压缩空气的体积。振膜 12在一次振动行程中压缩空气的体积与压电陶瓷片15的截面积，可以计算得出压电陶瓷片15完成一次振动的行程，从而确定压电陶瓷片15的振幅。本实施例通过确定与所述振膜12同步振动的压电陶瓷片15振动的振幅，从而确定压电陶瓷片15压缩空气的体积与振膜12保持一致。

本实施例中制作压电陶瓷片15的材料可以是压电陶瓷，其中，压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料-压电效应，压电陶瓷除具有压电性外，还具有介电性、弹性等。压电陶瓷利用其材料在机械应力作用下，引起内部正负电荷中心相对位移而发生极化，导致材料两端表面出现符号相反的束缚电荷即压电效应而制作，具有敏感的特性。本实施例采用压电陶瓷制作而成的压电陶瓷片15可以在接收到信号后根据信号迅速做出反应，为能够与振膜12同步来压缩后腔中的空气提供有利保障。

本实施例中，出音孔111的开孔面积可以对扬声器本体发出声音中的中高频进行修正，出音孔111的面积可以设置为振膜面积的5％至15％之间，出音孔111面积过大可能会导致高频噪音过多，出音孔面积过小可能导致播放的声音过小。前腔13可以对扬声器本体发出的声音中的中高频进行修正，后腔14对扬声器本体发出的声音中的低频进行修正。后腔14体积大于前腔13的体积，声音在后腔14内通过多次反射，将声音中的高频去除，保留低频部分，即前腔13用于控制扬声器本体发出的声音中的高频部分，后腔14 用于控制扬声器本体发出的声音中的低频部分。

由于振膜12发出声音时产生的振幅较小，其单独对后腔14内的空气压缩量低，使扬声器本体发出的声音的音量较低，不利于改善扬声器1的音质。其中，音质可以包括音准、音色、音量。然而，相关技术中，在后腔14中安装根据声音的振动而振动的振动板不仅会有延时性，而且通过声波带动振动板来增强整个后腔14中空气的振动，对声波的能量会造成一定量的损失。不利于对扬声器本体发出的声音中对低频的修正。

本实施例在后腔14中安装有压电陶瓷片15，该压电陶瓷片15与扬声器本体电连接。在扬声器本体收到音源信号的同时，压电陶瓷片15同时接收到与扬声器本体匹配的电信号。压电陶瓷片15与振膜12同时振动，对后腔中的空气进行压缩或者拉伸，相对增大后腔的压缩容积。在保持振膜12的振幅不变的条件下，增加主动配合振膜12压缩或者拉伸后腔14中空气的压电陶瓷片15，间接增大振膜12对后腔14中空气的压缩量，有利于提高扬声器1的音质。

本实施例通过在后腔14中安装压电陶瓷片15，将后腔14分割为第一后腔141以及密封的第二后腔142。压电陶瓷片15通过接收控制电信号，使得压电陶瓷片15与振膜12 同步振动，对后腔14中的空气进行压缩或者拉伸，有效改善扬声器1发声的音质。

在一些实施例中，实现所述压电陶瓷片15的振动体积与所述振膜12的振动体积保持一致的方式可以是：使压电陶瓷片15的面积与其振动的幅度之间的乘积，与所述振膜12的面积和其振动的幅度之间的乘积相等。本实施例中压电陶瓷片15的面积与振膜12的面积可以是与其相应的振动方向垂直的最大截面积。若压电陶瓷片15的面积与振膜12的面积相等，则压电陶瓷片15的振幅与振膜12的振幅相等；若压电陶瓷片15的面积大于振膜12的面积，则压电陶瓷片15的振幅小于振膜12的振幅；若压电陶瓷片15的面积小于振膜12的面积，则压电陶瓷片15的振幅大于振膜12的振幅。

在一些实施例中，图2示出了根据一示例性实施例示出的一种扬声器的结构示意图。本公开的扬声器1还包括功率放大器2，该功率放大器2分别与所述振膜12及所述压电陶瓷片15电连接，用于基于音源信号来输出第一放大信号至所述振膜12，并接收所述振膜12反馈的振幅反馈信号；所述振幅反馈信号与所述压电陶瓷片15振动的幅度相关。

本实施例中，功率放大器2发送功率放大信号至所述扬声器本体，并接收所述振膜12的振幅反馈信号，该振幅反馈信号中包含有表征振膜12在功率放大信号下的振幅大小信息。振幅大小信息导电传输至压电陶瓷片15，所述压电陶瓷片15基于所述压电陶瓷片 15的面积与振膜12的面积比值，从而确定压电陶瓷片15的振幅与振膜12的振幅的比值。在确定了压电陶瓷片15的振幅与振膜12的振幅的比值之后，即可确定压电陶瓷片15的振幅大小。

本实施例中，音源信号可以是音频信号处理器等发出的电信号，较弱的音源信号传送至功率放大器2后功率被等比率放大，使扬声器本体输出的声音的音量更大。功率放大器 2在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动扬声器的放大器。功率放大器在整个音频输出系统中起到了“组织、协调”的枢纽作用，在某种程度上主宰着整个系统能否提供良好的音质输出。功率放大器2利用三极管的电流控制作用或场效应管的电压控制作用，将电源的功率转换为按照输入信号变化的电流。因为声音是不同振幅和不同频率的波，即交流信号电流，三极管的集电极电流永远是基极电流的β倍，β是三极管的交流放大倍数，应用这一点，若将小信号注入基极，则集电极流过的电流会等于基极电流的β倍，然后将这个信号用隔直电容隔离出来，就得到了电流(或电压)是原先的β倍的大信号，这现象成为三极管的放大作用。经过不断的电流放大，就完成了功率放大。通过设置功率放大器2，可以使得扬声器本体2收到的音频信号的功率增大，通过音频信号处理、线路设计，可以改善音频信号的失真。

本实施例中，可以通过设置功率放大器做音频信号整理的工作，过滤噪音，美化声音以及对电信号进行电压放大。这些工作极其重要，它是音质的重要保证，也是电信号进行功率放大前的必要准备。进行的电流放大，实现了功率的放大，这样的电信号推动扬声器发声，使扬声器在接收较弱电信号的情况下能够在保障音质水平地进行发声。扬声器1 在接收功率放大器的音频信号后发声的音量和音色，较直接接收音频信号进行发声的音质有较高水平的提高。

本实施例中，音频信号处理器产生的音频信号通过功率放大器2功率放大后传输至扬声器。功率放大器2还接收扬声器1基于该放大后的音频信号后发声过程中振膜12的振幅反馈信号，该振幅反馈信号表征振膜12的振幅大小。压电陶瓷片15压缩空气的体积与振膜12压缩空气的体积可以相同，即可以将压电陶瓷片15的面积乘以压电陶瓷片15的振幅所得的体积值，与振膜12的面积乘以振膜12的振幅所得的体积值设置为相等。采用上述方式设计可以将后腔14的空气压缩量提高一倍。也可以通过协调控制压电陶瓷片15 的面积与振幅控制压电陶瓷片15与振膜12同步压缩空气的体积，以达到不同音质需求。

在一些实施例中，与所述压电陶瓷片15匹配地，所述扬声器还设置有压电驱动芯片 151。其中，压电驱动芯片151分别与所述功率放大器2及所述压电陶瓷片15电连接，用于接收音源跟随信号，并基于所述音源跟随信号驱动所述压电陶瓷片本体振动，所述音源跟随信号由所述振幅反馈信号、所述音源信号及预设时延信号生成；压电陶瓷片15用于基于所述音源跟随信号振动。

本实施例中，音源跟随信号可以是上述音频信号处理器基于音源信号、振膜12返回的振幅反馈信号、延时信号共同合成的一种音频信号，可以是电信号。在音源信号与音源跟随信号中添加延时信号的目的是为了振膜12与压电陶瓷片15可以达到同步振动。音源信号传输至信号放大器2经处理后传输至振膜12，振膜12开始振动发声；信号放大器2 返回给音频信号处理器关于振膜12的振幅反馈信号，音频信号处理器基于音源信号以及振幅反馈信号合成音源跟随信号。

上述音源信号传输至振膜12的过程与音源跟随信号传输至压电陶瓷片本体的过程所消耗的时长不同。为了保障振膜12与压电陶瓷片15能够同步振动，需要在音源信号以及音源跟随信号中加入延时信号。在音源信号以及音源跟随信号中加入的延时信号的作用是：使音源信号到达振膜12的时间与音源跟随信号到达压电陶瓷片15的时间相同，已达到振膜12与压电陶瓷片15同步振动的目的。

本实施例中，由于音源跟随信号直接到达压电陶瓷片15所耗时间，长于音源信号直接到达振膜12所耗的时间。在一些实施例中，可以以音源跟随信号到达压电陶瓷片15 所耗时间为基准，在音源信号中加入延时信号；也可以在音源信号、振幅反馈信号、音源跟随信号中加入不同的延时信号，使音源信号到达振膜12的时间与音源跟随信号到达压电陶瓷片15的时间相同，保持压电陶瓷片和振膜间的同步振动。

压电陶瓷片15设置于后腔14中用于与振膜12同步压缩后腔14中的空气，提高后腔14中空气压缩量，进而提高对扬声器发出的声音中的中低频的修正效果。压电驱动芯片151与所述功率放大器2及所述压电陶瓷片15电连接，接收所述振幅反馈信号并驱动所述压电陶瓷片15振动。

在一些实施例中，图3是根据一示例性实施例示出的压电陶瓷片的结构示意图。如图 3所示，本实施例中与压电陶瓷片15匹配地还设置有固定支架152，该固定支架152与所述压电陶瓷片15固定连接，将所述压电陶瓷片15固定在所述壳体1上。在本实施例中，固定支架152可以是刚性较强的板状结构，既可以保障压电陶瓷片15振动过程中避免固定支架152同步振动影响空气压缩效果，还可以将第二后腔142进行密封。

在一些实施例中，所述固定支架152与所述壳体1可以一体成型。保障压电陶瓷片15整体结构的稳定性。

所述固定支架152与所述壳体1还可以通过过盈配合的方式进行连接。该方式结构简单，定心性较强，承载能力高，能承受冲击载荷。在压电陶瓷片15振动过程中能够避免固定支架152与壳体1产生相对移动。通过过盈配合连接固定支架152与壳体1，还可以对固定支架152进行拆卸，方便对压电陶瓷片本体152进行更换，降低压电陶瓷片15的维修成本，避免更换全部的压电陶瓷片15，节约成本。

在一些实施例中，制作固定支架152的材料可以是硬质绝缘材料，也可以是绝缘固定圈与硬质板状结构结合制作而成。其中绝缘固定圈用于固定压电陶瓷片15，硬质板状结构与绝缘固定圈固定连接，将绝缘固定圈固定在壳体1上。压电陶瓷片15与绝缘固定圈、硬质板状结构、壳体1共同合围形成第二后腔142。通过绝缘材料将压电陶瓷片15固定在壳体1上，可有效改善压电陶瓷片15与壳体1发生短路、影响音频输出的音质效果的现象产生。

在一些实施例中，所述扬声器1还包括信号处理芯片3，该信号处理芯片3分别与所述功率放大器2以及所述压电驱动芯片15电连接，发送音源信号至所述功率放大器2及接收所述功率放大器2反馈的所述振幅反馈信号，以及向所述压电驱动芯片151输出音源跟随信号，所述音源跟随信号由所述振幅反馈信号、所述音源信号及预设的时延信号生成。151151。

本实施例中压电驱动芯片151用于驱动压电陶瓷片15振动，以与振膜12同步压缩后腔14中的空气，提高扬声器1的音质。信号处理芯片3在接收到振幅反馈信号后，可以通过振膜12的面积与振幅，计算出每次振动过程中振膜12压缩空气的体积。结合振膜 12的振动频率，计算出单位时间内振膜12压缩空气的体积。信号处理芯片3将计算得到的单位时间内振膜12压缩空气的体积与压电陶瓷片15的面积进行计算，得到压电陶瓷片 15振幅总值，然后结合压电陶瓷片15设定频率相应调整压电陶瓷片15的振幅，以满足扬声器1输出高品质音频的需求。

在一些实施例中，在所述壳体1上设置有排气孔112，所述排气孔112连通第一后腔141与所述壳体1外侧；所述压电陶瓷片15与所述壳体1密封连接形成所述第二后腔142。本实施例将排气孔112设置于壳体1的第一后腔141处，将第一后腔141与壳体1外侧连通进行气体交换。压电陶瓷片15与固定支架152连接将第一后腔141与第二后腔142分离，第二后腔142密封。采用上述方式可以改善振膜12在振动时振膜12两侧的气压平衡，保障振膜12的振动正常；排气孔112可以减小温度对前腔13和第一后腔141之间压强差的影响，以保持振膜12内外气压的平衡。还可以协调压电陶瓷片15振动，以提高扬声器 1输出音频的音质。

本公开实施例的扬声器通过提升后腔14的空气压缩效率提升扬声器1输出音频的音质，扬声器1的音源信号与压电陶瓷片15的振幅反馈信号同向且同步，有效改善在提升音质过程中后腔14的限制。

本公开实施例的第二方面，提供一种终端设备，该终端设备配置有上述第一方面及各个实施例中所涉及的扬声器。本实施例的终端设备可有效提高扬声器输出音频的音质效果，有效改善扬声器1所占用的物理空间限制。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施例后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (11)

1.一种扬声器，其特征在于，包括：

壳体，设置有出音孔；

扬声器本体，固定在所述壳体上，包括振膜，所述振膜朝向所述出音孔，所述振膜分割所述壳体的内腔为前腔与后腔；

压电陶瓷片，固定在所述壳体上，分割所述后腔为第一后腔与第二后腔；

所述压电陶瓷片的振动体积与所述振膜的振动体积保持一致。

2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述压电陶瓷片的振动体积与所述振膜的振动体积保持一致，包括：

所述压电陶瓷片的面积与其振动的幅度之间的乘积，与所述振膜的面积和其振动的幅度之间的乘积相等。

3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述扬声器还包括：

功率放大器，分别与所述振膜及所述压电陶瓷片电连接，用于基于音源信号输出第一放大信号至所述振膜，并接收所述振膜反馈的振幅反馈信号，所述振幅反馈信号与所述压电陶瓷片振动的幅度相关。

4.根据权利要求3所述的扬声器，其特征在于，与所述压电陶瓷片匹配设置有：

压电驱动芯片，分别与所述功率放大器及所述压电陶瓷片本体电连接，用于接收音源跟随信号，并基于所述音源跟随信号驱动所述压电陶瓷片本体振动，所述音源跟随信号由所述振幅反馈信号、所述音源信号及预设时延信号生成；

压电陶瓷片本体，用于基于所述音源跟随信号振动。

5.根据权利要求4所述的扬声器，其特征在于，与所述压电陶瓷片匹配还设置有：

固定支架，与所述压电陶瓷片本体固定连接，将所述压电陶瓷片本体固定在所述壳体上。

6.根据权利要求5所述的扬声器，其特征在于，所述固定支架与所述压电陶瓷片本体之间设置有弹性固定圈，所述压电陶瓷片本体通过所述弹性固定圈固定在所述固定支架上。

7.根据权利要求5所述的扬声器，其特征在于，所述固定支架与所述壳体一体成型。

8.根据权利要求5所述的扬声器，其特征在于，所述固定支架与所述壳体过盈配合连接。

9.根据权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述扬声器还包括：

信号处理芯片，分别与所述功率放大器以及所述压电驱动芯片电连接，发送音源信号至所述功率放大器及接收所述功率放大器反馈的所述振幅反馈信号，以及向所述压电驱动芯片输出音源跟随信号，所述音源跟随信号由所述振幅反馈信号、所述音源信号及预设时延信号生成。

10.根据权利要求1至9任意一项所述的扬声器，其特征在于，在所述壳体上设置有排气孔，所述排气孔连通第一后腔与所述壳体外侧。

11.一种终端设备，其特征在于，设置有如权利要求1-10中任意一项所述的扬声器。

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