CN201839415U

CN201839415U - 一种usb接口音箱

Info

Publication number: CN201839415U
Application number: CN2010205303722U
Authority: CN
Inventors: 黄萍华; 徐强; 常军锋
Original assignee: Shenzhen Sanjing Electronics Co ltd
Current assignee: Shenzhen Sanjing Electronics Co ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2020-09-14

Abstract

本实用新型公开了一种USB接口音箱，包括USB接口、USB解码单元、DAC、D类放大器、喇叭，以及一储能单元和一检测单元；其中，USB接口接收到的声音信号输入至USB解码单元解码，得到的数字音频信号再经DAC转换得到模拟音频信号，该模拟音频信号经D类放大器放大后驱动喇叭，同时检测单元通过检测该模拟音频信号得到储能单元的开关信号，控制储能单元的打开与关断。所述USB接口音箱还包括一带通滤波器，连接于DAC和D类放大器之间。本实用新型所述USB接口音箱使最大音频输出功率升高，从而有效提升USB接口音箱的放音效果。

Description

一种USB接口音箱

技术领域

本实用新型涉及一种音频播放装置，特别的涉及一种USB接口的音频播放装置。

背景技术

随着电脑技术的不断发展和USB接口的不断普及，电脑周边USB设备的多样化发展，人们对个人电脑USB设备的要求越来越多样化。USB接口音箱由于其小巧性及USB接口的方便性和普及程度，成为越来越多的个人电脑用户选择的多媒体音频输出设备。

按USB规范，USB接口能提供500mA/5V的供电，假设放大器效率为100％时输出功率为1.25W×2，而实际由于功率损耗存在而不能达到。虽然在播放声音信号的过程中，一般音乐和语言节目下所需要的功率较低，USB接口能够满足，但声音信号是波动的，当播放高音等需要功率较大的部分声音信号时，由于USB输出功率的有限，会导致声音的效果较差，使用户在使用时具有较大的局限性。

为解决供电量不足的问题，现有的一些USB音响产品，为了提高输出功率用4Ω甚至2Ω的负载，但这远远超出了USB供电能力范围，很容易造成个人电脑不能正常工作，或者是频繁死机。

另外，音响器材要求频响尽可能宽广平坦，但USB接口音箱这类小体积的系统，一般只使用1-2寸的扬声器单元，受物理定律限制，它不可能有效播放出60-80Hz以下的低频，如果强行输入信号，不但听觉系统感觉不到，且在耗费掉可贵的能源的同时使扬声器产生严重的失真。

在一般音乐的低音部分(200Hz以下)能量占总能量的约35％，迪士高等重低音音乐高达60-90％，而不能有效播放的频段(60-80Hz以下)又占了低音部分功率的40％左右。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种USB接口音箱，包括USB接口、USB解码单元、DAC、D类放大器、喇叭，该音箱还包括一储能单元和一检测单元；其中，USB接口接收到的声音信号输入至USB解码单元解码，得到的数字音频信号再经DAC转换得到模拟音频信号，该模拟音频信号经D类放大器放大后驱动喇叭，同时检测单元通过检测该模拟音频信号得到储能单元的开关信号，控制储能单元的打开与关断；另外，USB接口输出的电源V_DD作为整个电路的电源信号，且D类放大器和储能单元的电源端相连。

所述检测单元包括两个比较器及一或门，其中一比较器的正向输入端接一参考电压，负向端与所述喇叭的负载电压端相连；另一比较器的正向端与所述喇叭的负载电压端相连，负向端接另一参考电压。

所述USB接口音箱还包括一带通滤波器，连接于DAC和D类放大器之间。

所述USB接口音箱还包括一低通滤波器和一高通滤波器，依次串联于DAC和D类放大器之间。

所述储能单元包括大容量的电容和开关电路，以及电源电压和地端，其中电容和开关电路串联于电源电压和地端之间。

所述储能单元包括大容量的电容组成的电容组阵列和开关电路，以及电源电压和地端，其中电容组阵列和开关电路串联于电源电压和地端之间。

所述开关电路为一CMOS开关管。

所述电源电压经一升压电路后作为所述储能单元的充电电源。

本实用新型的有益效果为：一方面，本实用新型所述USB接口音箱通过合理配置检测电路的参考电压，可自适应地管理USB电源。在放音过程中，由于一般音乐和语言节目下平均功率只有最大功率的1/5到1/10(即耗电电流小于500mA)，本实用新型所述音箱结构能有效地将此时多余的能量存储下来。当放音过程的瞬间如耗电电流大于500mA时，则超出部分由之前储存下来的电能补充。从而突破了USB音响的功率限制，使最大音频输出功率更高，从而有效提升USB接口音箱的放音效果。

另一方面，本实用新型所述的USB接口音箱可通过调整带通滤波器的通带频率范围，在确保低音听感无明显区别的同时把不能有效重放的部分信号截断，会大大降低无用的能源耗费达30％左右(按迪士高平均值)，失真降低也是非常明显的。

附图说明

图1是本实用新型所述USB接口音箱的一种结构框图；

图2是本实用新型图1所述结构框图中部分模块的一种具体实施电路图；

图3是本实用新型所述USB接口音箱的另一种结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本实用新型所述USB接口音箱的一种结构框图，该USB接口音箱结构包括USB接口100、USB解码单元101、DAC 102、D类放大器103、喇叭104、储能单元105和检测单元106，其中，USB接口100接收到的声音信号输入至USB解码单元101解码，得到的数字音频信号再经DAC 102转换得到模拟音频信号，该模拟音频信号经D类放大器103放大后驱动喇叭104，同时检测单元106通过检测该模拟音频信号得到储能单元105的开关信号，控制储能单元105的打开与关断；另外，USB接口100输出的电源V_DD作为整个电路的电源信号，且D类放大器103和储能单元105的电源端相连。

如图2所示为图1所示结构框图中部分模块的一种具体实施电路图，包括D类放大器103、喇叭104、检测单元106和储能单元105，其中，所述D类放大器103包括一个脉宽调制器Comp1、两个CMOS管P1和N1、缓存器、耦合电容C_OUT和一个用于恢复被放大的音频信号的外部低通滤波器，该低通滤波器由电感L_F和电容C_F组成。

本具体实施电路中所述检测单元106包括两个比较器Comp21和Comp22以及一个或门，通过将喇叭104上的负载电压V_load与两个参考电压V_ref1和V_ref2进行比较，其中设定比较电压V_ref1＜V_ref2，当V_load小于V_ref1或V_load大于V_ref2时，则两个比较器经或门后均输出控制信号，控制储能单元105中的开关电路处于闭合状态；否则两个比较器经或门后输出控制信号使储能单元105中的开关电路处于关断状态。

本具体实施电路中所述储能单元105包括大容量的电容C和开关电路，以及电源电压V_DD，且该电源电压V_DD与D类放大器103中的电源电压V_DD相连。

本具体实施方式图2所示电路中，所述开关电路可通过一开关管来实现，当然，其它能起到开关作用的器件或电路均属于本实用新型的保护范围。

图2所示电路的工作过程为：当音频信号经所述D类放大器103放大后输出至喇叭104播放时，当音频信号需要的能量较少时，则喇叭104上的负载电压V_load也较小，设置比较器Comp21的参考电压V_ref1的大小，使比较器Comp21输出控制信号打开储能单元105中的开关，从而将剩余的能量储存到电容C中；当音频需要的能量较大时，此时喇叭104上的负载电压V_load也较大，设置比较器Comp22的参考电压V_ref2的大小，使比较器Comp22输出控制信号打开储能单元105中的开关，从而使电容C中存储的能量和电源电压V_DD一起提供给喇叭，从而使本实用新型所述USB接口音箱的输出功率大大增加，音频播放效果更好。

值得注意的是，本具体实施电路储能单元105中的电容C还可用多个电容组成的电容组阵列来实现，从而可以存储更多的能量；或者在电容C之前增加一个升压电路，从而增加电容两端的压差，从而使电路可以存储更多的能量。

另外，所述D类放大器103的具体实施电路不仅仅局限于图2所示具体实施电路，其它只要满足音频放大器的功能的D类放大器电路均适用于本实用新型所述结构。

另一方面，考虑到USB接口音箱能够有效播放的音乐频率范围，为避免输入USB接口音箱不能有效播放的频率范围的音频信号导致的能量损失，本实用新型还公开了另一种USB接口音箱的结构，如图3所示，该结构在图1所示USB接口音箱结构的基础上，在D类放大器103之前增加了一个带通滤波器107，通过设置所述带通滤波器107的通带频率，可有效滤除USB接口音箱不能正常播放的音频信号频率范围。为准确滤波得到USB接口音箱能够有效播放的频率范围，既不滤除有效的音频信号造成声音的失真，又能够尽量节省能量，本具体实施方式中将所述带通滤波器107的频率范围设置成用户可配置的，这样用户在调试时可以针对特定的USB接口音箱调整得到最佳的效果。

当然，所述带通滤波器107还可通过一个低通滤波器和一个高通滤波器串联来代替，同样也能实现通带滤波的作用。

当然，本具体实施方式所述的具体实施电路仅仅是本具体实施方式所述音箱结构框图的一种实施方式，其它只要与上述应用方式相同或相近似的装置，均属于本实用新型的发明构思，均属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种USB接口音箱，包括USB接口、USB解码单元、DAC、D类放大器、喇叭，其特征在于，该音箱还包括一储能单元和一检测单元；其中，USB接口接收到的声音信号输入至USB解码单元解码，得到的数字音频信号再经DAC转换得到模拟音频信号，该模拟音频信号经D类放大器放大后驱动喇叭，同时检测单元通过检测该模拟音频信号得到储能单元的开关信号，控制储能单元的打开与关断；另外，USB接口输出的电源VDD作为整个电路的电源信号，且D类放大器和储能单元的电源端相连。

2.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述检测单元包括两个比较器及一或门，其中一比较器的正向输入端接一参考电压，负向端与所述喇叭的负载电压端相连；另一比较器的正向端与所述喇叭的负载电压端相连，负向端接另一参考电压。

3.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述USB接口音箱还包括一带通滤波器，连接于DAC和D类放大器之间。

4.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述USB接口音箱还包括一低通滤波器和一高通滤波器，依次串联于DAC和D类放大器之间。

5.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述储能单元包括大容量的电容和开关电路，以及电源电压和地端，其中电容和开关电路串联于电源电压和地端之间。

6.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述储能单元包括大容量的电容组成的电容组阵列和开关电路，以及电源电压和地端，其中电容组阵列和开关电路串联于电源电压和地端之间。

7.根据权利要求5或6所述的USB接口音箱，其特征在于，所述开关电路为一CMOS开关管。

8.根据权利要求5或6所述的USB接口音箱，其特征在于，所述电源电压经一升压电路后作为所述储能单元的充电电源。