CN1525789A - 阵列驱动系统及驱动负载的方法 - Google Patents

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Abstract

提供功率放大与构成扬声器阵列的多个扬声器单元对应。来自功率放大器的驱动信号被提供到扬声器单元的一端，并且另一端被连接一个共用线。在功率放大器的前级提供反相器，使得提供到相邻放置的扬声器单元的驱动信号分别具有反相位。由于邻近扬声器单元的驱动信号之间的高相关性，所以流经该共用线电流能够被极大降低。能够由该类似方法驱动一个LED显示幕板。

Description

阵列驱动系统及驱动负载的方法
技术领域
本发明涉及用于驱动例如扬声器阵列、LED点矩阵显示等排列成阵列状的负载的阵列驱动系统。
背景技术
当该系统用于驱动排列成一维或二维阵列状的负载时，这些阵列有扬声器阵列、LED点矩阵显示阵列等。
在扬声器阵列中，为了声音方向性控制等目的，若干个，例如数百扬声器单元被排列在平面上并且被驱动。
在这种扬声器阵列中，由于不同的扬声器必须由不同信号驱动，所以需要的放大器与扬声器单元一样多，并且在这些放大器和扬声器单位之间需要两倍于扬声器单元数目的连线。例如，当总计使用240个，即垂直12列×横向20行的扬声器单元时，需要240个放大器(240路)，并且因此使得在放大器和扬声器单元之间提供的连线的数量急剧增加。
因此，已经建议了一种扬声器驱动系统，其中电源功能部分被分别地提供到其中排列了扬声器的矩阵中的一个横轴和一个纵轴(专利文献1：JP-A-2001-61196)。
根据这种建议的系统，适宜由该m+n个电源功能部分驱动该m×n矩阵的m·n个扬声器。
如上所述，由于通过该m+n电源功能部分驱动该m×n的扬声器阵列，因而能够降低提供到各个扬声器单元的连线数量，并且能够降低功率放大器的数量。
但是，从属于行的多个扬声器馈送的电流流到与地连接的每一行连线，因此增加了电流的流量。结果是，产生了由于该连线的阻抗引起的电位(连线的理想阻抗是0，但是实际存在一个极小的阻抗)，并且存在不能获得良好扬声器特性的问题。其中需要能够提供大电流以使得该扬声器吸收该电流的驱动电路。
在把多个LED排列成阵列状的点矩阵显示中产生有类似的情形。换句话说，当驱动一个矩阵形式排列的LED时，馈送到属于每一行的多个LED的电流流进行连线，因此需要能够提供大电流的驱动电路。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能够驱动排列成阵列状的负载的具有良好特征的阵列驱动系统，并且实现无需能够提供一个大电流的驱动电路及其方法。
本发明的另一个目的是提供一种扬声器阵列驱动系统，能够驱动作为负载而排列成阵列状的扬声器单元，具有良好的特征并且实现无需能够提供大电流的驱动电路。
此外，本发明的又一个目的是提供一种LED点矩阵显示驱动系统，当该负载是由排列成阵列状的LED组成时，能够实现无需能够提供大电流的驱动电路。
为了实现上述目的，本发明特征在于具有下列设计。
(1)一种用于驱动多个负载的阵列驱动系统，包括：
多个排列成一个阵列状的负载；以及
分别对应多个负载提供的多个驱动电路，
其中该多个负载的一端分别连接到该多个驱动电路的对应输出，而另一端被彼此连接，以及
其中驱动信号被分别提供到该多个负载，使得被提供到该多个负载之一的驱动信号的相位与被提供到相邻负载的驱动信号的相位相反。
(2)根据(1)的阵列驱动系统，其中该多个彼此连接的负载的另一端被接地。
(3)根据(1)的阵列驱动系统，其中该多个负载包括多个扬声器单元，该多个驱动电路包括多个放大器，以及
该多个扬声器单元被分别地连接到该多个放大器，使得该相邻的扬声器单元具有一个相互反向的极性。
(4)根据(3)的阵列驱动系统，其中多个反相器被分别地连接到相应的放大器，以使输入的信号的反向相位信号被提供到该相应的放大器。
(5)根据(1)的阵列驱动系统，其中：
该多个负载包括多个LED；
相邻的LED的阳极和阴极被交替地连接到一个共用线，
该多个驱动电路的某些被连接在LED的阳极之间，其阴极被连接到该共用线、和一个正电源，以及
该多个驱动电路的其它驱动电路被连接在LED的阴极之间，其阳极被连接到该共用线、和一个负电源。
(6)一种驱动如阵列设置的多个负载的方法，该方法包括如下步骤：
为多个负载分别提供驱动信号，使得提供给多个负载之一的该驱动信号的相位与提供给相邻负载的驱动信号的相位相反。
附图描述
图1的框图示出作为本发明阵列驱动系统的第一实施例的一个扬声器阵列驱动系统的一个构成实例。
图2A和2B的方框图示出作为本发明阵列驱动系统的第二实施例的一个LED阵列驱动系统的构成实例，其中图2A是整体结构的示意图，而图2B是说明在LED激励驱动器和LED之间的连接的示意图。
图3A和3B是解释图2A和2B所示实施例的操作示意图。
具体实施方式
图1的框图示出对应本发明阵列驱动系统的第一实施例的一个扬声器阵列驱动系统的构形。
在图1中，参考符号SP1至SPn(n是2或更大的整数)表示排列成一维或二维阵列状的n个扬声器单元，而参考文献符号A1至An表示分别对应于扬声器单元SP1至SPn并且把驱动信号提供至相应的扬声器单元SP1至SPn的n个功率放大器。扬声器单元SP1至SPn的一端被连接到功率放大器A1至An的对应输出端，而另一端被共同连接并且接地。参考符号I2、I4、...、In表示提供在功率放大器A2、A4、...、An的输入侧的反相器。从分别被提供了反相器的功率放大器A2、A4、...An输出到对应扬声器单元的驱动信号被设置成与从分别没有被提供反相器的其余的功率放大器A1、A3、...An-1输出的驱动信号相反的相位。
其中，假设足够邻近的扬声器单元(SP1和SP2、SP3和SP4，...，SP2k-1和SP2k，...，SPn-1和SPn)被固定，排列在该阵列中的物理相邻的位置。
更具体地说，在本发明中排列在物理相邻位置的扬声器单元被构造成使得具有相互反相位的驱动信号被提供到这些扬声器。随后，为了以同相位设置最终的声音输出，该邻近的扬声器单元的连接方式为使得它们的极性是相互反相位的。即如图1所示，没有被连接反相器的扬声器单元SP1、SP3、...SPn-1的正侧端被分别连接到对应功率放大器A1、A3、...An-1的输出端，同时其负侧端被共连。与此相反，连接有反相器的扬声器单元SP2、SP4、...SPn的负侧端被分别连接到对应功率放大器A2、A4、...An的输出端，同时其正侧端被共连。因此，从由分别反相位的驱动信号所驱动的扬声器单元输出的声频信号的相位被设置为等于从其它扬声器单元输出的声频信号的相位。
如公知的那样，在以通过扬声器阵列实现声透镜效应为目标的方向性控制的情况下，通过把被分别给定一个预定延迟的驱动信号加到若干扬声器单元SP1至SPn，把声波集中在空间中的一个期望点上。在此情况中，由于在扬声器阵列中的相邻位置放置的扬声器单元是被彼此紧邻地物理定位，所以这些驱动信号之间的相位差小，并且因此在这些驱动信号之间的相关性变得很高。
在图1示出的构形中，从输入端S1输入的信号由功率放大器A1放大，随后输入到扬声器单元SP1的正侧端，然后通过单元SP1的一个负侧端到地(在该情况中的输入信号是正)，使得扬声器单元SP1被驱动。来自输入端S2的输入的信号通过反相器I2被提供到功率放大器A2。在此情况中，由于功率放大器A2被反相位设置，来自地的电流沿着扬声器单元SP2的正侧端、扬声器单元SP2的负侧端、和功率放大器A2流动。此时，由于端S1的输入的信号和端S2的输入的信号之间的高相关性，所以大部分电流按照图1中的虚线指示流动而只有相当于在端S1的输入的信号和端S2的输入的信号之间的差的电流流进了地。在S3和S4、S5和S6，...、Sn-1和Sn之间的连接也是类似情况。最终，流进了地的电流是作为相邻扬声器单元中的驱动信号之间差值的总和，并且是很小的。结果是，由连线阻抗产生的地电位变小，并因此能够预期良好的特性。
如上所述，由于能够期望流入地的电流很小，所以即使由未被连接到功率放大器的扬声器单元SP1至SPn的终端所共同连接的一条线路如图1虚线所表示的那样不被连接到地，也不会有什么问题出现。因此有可能不把多个扬声器单元的另一端所共同连接的一个共用线连接到地。在此情况中，提供在功率放大器和扬声器单元之间的连线数目能够被降低至对应于扬声器单元的数量(n)，并且因此能够大为降低连线的数量。
如上所述，根据本发明的驱动系统，驱动信号能够经过一个接线提供到分别的扬声器单元，并且地线可被全部扬声器单元所共用。因此，只扬声器单元中只需要(n+1)个接线，可以降低连线的数量。
在各个扬声器单元所共同连接的共用线不被连接到地的情况下，每个扬声器单元仅需要一个接线。
此外，由于相邻的扬声器单元由具有反相位的驱动信号所驱动，所以流经各个扬声器单元所共同连接的地线的电流能够被降低到很小，并且能够避免由于接线阻抗产生的地电位引起的特性的劣变。
在此情况中，如果把多个扬声器单元固定到一个隔板而在它们之间放置一个金属板，则能够简单地实现把各个扬声器单元的另一端共同连接。
上述说明中的n是偶数。在n是大值(例如数百)的情况中，如果n是奇数，则能够期待显著的效果。
到目前为止所阐明的实施例中，驱动的是该扬声器阵列中的多个扬声器单元。本发明的阵列驱动系统能够被用到驱动LED显示幕板中的LED的情况中。
在下文中将说明驱动该LED显示幕板中的LED的本发明的另一实施例。在此，假设该LED为排列成m行和n列。
图2A是展示本发明该实施例中的一个LED阵列驱动系统的适当结构的方框图。在图2A中，参考数字11是一个模-数(A/D)转换器，用于把例如NTSC信号的输入的视频信号等转换成n×m像素形式的帧数据，而参考数字12表示用于储存从A/D转换器提供的帧数据的帧存储器。参考数字13表示一个时钟脉冲发生器电路，用于在每秒钟显示图像的30帧时，以(1/30×1/(m×n))的一个周期产生一个读出时钟。参考数字14表示一个读取控制电路，用于响应来自时钟脉冲发生器电路13的读出时钟而产生该帧存储器12的一个读出地址。从该读取控制电路14顺序地产生用于读出该象素数据的读出地址，其产生方式是，当该数据读出达到该行中的最右侧像素时，首先从最左上的像素朝着右侧的像素方向顺序地读出该数据，然后从最左边的像素读出下一行中的数据。因此，从帧存储器12读出对应像素的图像数据，并且提供到在一个LED激励驱动器15中的LED单元的对应于的驱动电路。
用于提供对应于在LED显示幕板16中排列的m×n LED的激励电流的驱动电路分别被提供到该LED激励驱动器15。每一驱动电路都具有用于存储从对应于该像素的帧存储器12读出的图像数据的存储单元，以及用于把对应于该图像数据的值的电流提供到该对应的LED的驱动电路。在此情况中，采用的是彩色显示，帧存储器被供给RGB的每一色彩，并且该m×n个LED被分别提供到每一彩色。
图2B是一个示意图，示出在LED激励驱动器15和包括在该LED显示幕板16中的LED之间的连接方式。如图2B所示，在本发明的LED阵列驱动系统中，相邻的LED由不同极性驱动。更详细地说，第一行和第一列中的LED(16-11)以及用于驱动该LED的驱动电路15-11、第一行和第三列中的LED(16-13)以及用于驱动该LED的驱动电路15-13...被串接在正电源电压(+5V)和地之间，而第一行和第二列中的LED(16-12)和用于驱动该LED的驱动器15-12、第一行和第四列中的LED(16-14)和用于驱动该LED的驱动器15-14 LED、...被串接在地和一个负电源电压(-5V)之间。
以此方式，本发明中在该奇数列中的LED(15-11)、(15-13)...由具有分别响应对应于图像数据D(1，1)、D(1，3)...的一个幅值并且从正电源流到地的电流所驱动，同时在该偶数列中的LED由具有分别响应对应于图像数据的一个幅值并且从地流到负电源的电流所驱动。即，本发明的该LED阵列驱动系统的构成使得相邻的LED由相反的极性所驱动。
下面将参照图3A和3B解释以这种方式构成的本发明的LED阵列驱动系统的操作。
通常，在图像数据中，象素值不独立于相邻像素并且在大多数情况下具有类似的值。当以灰度表示图像时，密度梯度常出现在自然图象中，并且相邻的象素值几乎具有相同的值。图3A示出一个例如，其中的像素由8比特(＝256电平)表示。在本实例中，给出在时间t1时像素(i，j)的电平Dt1(i，j)＝127和相邻的像素(i，j+1)的电平Dt1(i，j+1)＝126的情况，随后给出在下一时间t2时的电平Dt2(i，j)＝126和电平Dt2(i，j+1)＝126的情况。
图3B是一个示意图，示出从驱动电路提供的对应于像素(i，j)的LED激励电流的绝对值和从驱动电路提供的对应于像素(i，j+1)的LED激励电流的绝对值。
在图3B示出的实例，在周期t1中相邻像素之间的激励电流中的差是对应于像素电平1的电流，并且此差值在周期t2中被消除。其中，根据由读取控制电路14读出该象素数据之时的时间差，在t2的起始时间产生Δt＝1/(3O×m×n)秒的一个位移。但是这种影响是可以忽略的。
以此方式，对应于该相邻像素的LED的激励电流的绝对值是几乎完全相同的，但是电流的方向是相反的。有可能说相邻LED的设置都是这种情况。最终理解到，流经共同连接图2中LED的阴极和阳极的线路并且连接到地的(共用线)的电流能够被极大地降低。
在此情况中，由于此电流很小，所以此共用线被保持不与地连接。
在此说明了具有存储单元并且能够以100％的负荷驱动的电路被采用作为驱动电路的情况。本发明不局限于此情况，并且能够被类似地应用到使用由PWM(脉宽调制)系统驱动LED的驱动电路的情况。
如上所述，根据本发明的阵列驱动系统，由于多个负载的一端被共同连接和相邻负载以相互反相位驱动，所以流经共同连接部分的当前能够被极大地降低，并因此能够避免由于共同阻抗引起的特性的劣变。
根据对于驱动本发明的扬声器阵列的阵列驱动系统，能够避免由共同阻抗引起的上述特性劣变，并且能够降低用于连接该放大器和该扬声器单元的接线的数量。
此外，根据本发明的用于驱动该LED矩阵的阵列驱动系统，由于相邻LED能够被相互反相位地驱动，所以流经地线的电流能够被减小。

Claims (6)

1.一种用于驱动多个负载的阵列驱动系统，包括：
多个排列成一个阵列状的负载；和
分别对应多个负载提供的多个驱动电路，
其中该多个负载的一端分别连接到该多个驱动电路的对应输出，而另一端被彼此连接，以及
其中驱动信号被分别提供到该多个负载，使得被提供到该多个负载之一的驱动信号的相位与被提供到相邻负载的驱动信号的相位相反。
2.根据权利要求1的阵列驱动系统，其中该多个彼此连接的负载的另一端被接地。
3.根据权利要求1的阵列驱动系统，其中
该多个负载包括多个扬声器单元，
该多个驱动电路包括多个放大器，以及
该多个扬声器单元被分别地连接到该多个放大器，使得该相邻的扬声器单元具有一个相互反向的极性。
4.根据要求3的阵列驱动系统，其中多个反相器被分别地连接到相应的放大器，以使输入的信号的反向相位信号被提供到该相应的放大器。
5.根据权利要求1的阵列驱动系统，其中：
该多个负载包括多个LED；
相邻的LED的阳极和阴极被交替地连接到一个共用线，
该多个驱动电路的某些被连接在LED的阳极之间，其阴极被连接到该共用线、和一个正电源，以及
该多个驱动电路的其它驱动电路被连接在LED的阴极之间，其阳极被连接到该共用线、和一个负电源。
6.一种驱动如阵列设置的多个负载的方法，该方法包括如下步骤：
为多个负载分别提供驱动信号，使得提供给多个负载之一的该驱动信号的相位与提供给相邻负载的驱动信号的相位相反。
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