CN206564691U - 一种数字扬声器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字扬声器，包括音频端、数字开关电流源电路和扬声器，音频端包括PC端和单片机控制器两部分，PC端与单片机控制器之间由USB数据连接线连接；数字开关电流源电路包括开关电路和电流源电路，开关电路和电流源电路均焊接在电路板上；扬声器上半部分包括盆架和纸盆，纸盆放置于盆架之内，盆架底部中心穿有音圈，音圈周围环绕有弹簧片，顶部覆盖有防尘罩；扬声器下半部分中心位置竖立有软铁芯柱，软铁芯柱周围环绕有磁铁圈，且音圈放置于软铁芯柱顶部。本装置声音转换效率高，省去了数模转换、滤波和功率放大等环节，节省硬件，且3~5伏电压即可驱动，具有低功耗的特点，且使用寿命较长。

Description

一种数字扬声器

技术领域

本实用新型涉及扬声器领域，具体为一种数字扬声器。

背景技术

随着数字技术的发展，电声产品的数字化已是必然趋势。传统的模拟扬声器功耗大、抗干扰能力差，而新兴的数字扬声器以数字信号驱动，无需经过数模转换、放大与滤波等复杂过程，因而功耗更小，抗干扰能力更强。

目前国外人士就低功耗高保真度USB供电数字驱动的扬声器进行了研究，国内有关人士探讨了国外数字式扬声器的工作原理和实现方式并开始了国内数字扬声器的制造。然而现如今制造的大多数数字扬声器结构过于复杂，所需材料繁多，制造成本高，且能耗大，不符合现如今的绿色能源发展模式，渐渐无法满足市场的需求。

实用新型内容

为了克服现有技术方案的不足，本实用新型提供一种数字扬声器，声音转换效率高，省去了数模转换、滤波和功率放大等环节，节省硬件，且3~5伏电压即可驱动，具有低功耗的特点，且使用寿命较长。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数字扬声器，包括音频端、数字开关电流源电路和扬声器，所述音频端包括PC端和单片机控制器两部分，所述PC端与单片机控制器之间由USB数据连接线连接；所述数字开关电流源电路包括开关电路和电压变换器，所述开关电路和电压变换器均焊接在电路板上；所述扬声器上半部分包括盆架和纸盆，所述纸盆放置于盆架之内，所述盆架底部中心穿有音圈，所述音圈周围环绕有弹簧片，顶部覆盖有防尘罩；所述扬声器下半部分中心位置竖立有软铁芯柱，所述软铁芯柱周围环绕有磁铁圈，且音圈放置于软铁芯柱顶部。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述单片机控制器上安装有USB收发器，所述USB收发器连接至USB数据连接线的数据端口。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述数字开关电流源电路与扬声器之间通过导线连接，所述导线与扬声器连接的部位有扬声器接口。

作为本实用新型一种优选的技术方案，所述单片机控制器采用C8051F320系列单片机，且单片机控制器连接有晶振电路和复位电路组成最小系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过输入数字信号的频率决定音圈振动频率，进而决定了扬声器发声频率，而流过音圈的电流大小决定了声音的响度，实现了音频的数字化输出；开关电路根据数字信号控制的电路导通与截止，电流源部分采用负反馈控制电路，当电路导通时，保证不同位音圈中的电流大小不因音圈匝数不同而改变，扬声器单元不再处于一直导通的模拟状态，而是工作在通断交替的数字状态，有利于扬声器的持续使用。本实用新型声音转换效率高，省去了数模转换、滤波和功率放大等环节，节省硬件，且3~5伏电压即可驱动，具有低功耗的特点，且使用寿命较长。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为扬声器结构示意图；

图3为开关电路原理图。

图中：1-音频端；2-数字开关电流源电路；3-扬声器；4-PC端；5-单片机控制器；6-USB数据连接线；7-开关电路；8-电压变换器；9-电路板；10-盆架；11-纸盆；12-音圈；13-弹簧片；14-防尘罩；15-软铁芯柱；16-磁铁圈；17-USB收发器；18-导线；19-扬声器接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

如图1所示，一种数字扬声器，包括音频端1、数字开关电流源电路2和扬声器3，所述音频端1包括PC端4和单片机控制器5两部分，所述PC端4与单片机控制器5之间由USB数据连接线6连接；所述数字开关电流源电路2包括开关电路7和电压变换器8，所述开关电路7和电压变换器8均焊接在电路板9上；

如图2所示，所述扬声器3上半部分包括盆架10和纸盆11，所述纸盆11放置于盆架10之内，所述盆架10底部中心穿有音圈12，所述音圈12周围环绕有弹簧片13，顶部覆盖有防尘罩14；所述扬声器3下半部分中心位置竖立有软铁芯柱15，所述软铁芯柱15周围环绕有磁铁圈16，且音圈12放置于软铁芯柱15顶部；

如图1至图3所示，所述单片机控制器5上安装有USB收发器17，所述USB收发器17连接至USB数据连接线6的数据端口；所述数字开关电流源电路2与扬声器3之间通过导线18连接，所述导线18与扬声器3连接的部位有扬声器接口19；所述单片机控制器5采用C8051F320系列单片机，且单片机控制器5连接有晶振电路和复位电路组成最小系统。

本实用新型的主要特点在于，所述音频端1用于控制实现音频信号输出操作，所述PC端4内存储有数字音频文件，需要时，由USB数据连接线6传送至单片机控制器5，由USB收发器17实现数据的编码和解码操作，解码后的音频数据送入单片机控制器5；

所述单片机控制器5将数字音频文件按字节转换成电流信号，然后从信号输出口输出至开关电路7的控制端，所述电压变换器8连接外部交流电并且进行稳压变换后输出值开关电路7的输入端，所述开关电路采用两个LM258电压比较器组成电压门限电路，根据单片机控制器5输出的数字信号控制相应位音圈12的导通情况，通过扬声器接口19利用导线将电流信号加载到音圈12上；

所述音圈12以匝数作为权值，实现电磁力的数模转换，转换后的信号夹在到软铁芯柱15与磁铁圈16上，通过电磁感应产生磁力，模拟电磁力推动扬声器的纸盆11振动并且带动弹簧片13振动，从而辐射出模拟声波；所述盆架10用于扬声器3内部器件的放置，所述防尘罩14保护音圈免于沾染灰尘。

本实用新型通过输入数字信号的频率决定音圈振动频率，进而决定了扬声器发声频率，而流过音圈的电流大小决定了声音的响度，实现了音频的数字化输出；开关电路根据数字信号控制的电路导通与截止，电流源部分采用负反馈控制电路，当电路导通时，保证不同位音圈中的电流大小不因音圈匝数不同而改变，扬声器单元不再处于一直导通的模拟状态，而是工作在通断交替的数字状态，有利于扬声器的持续使用。本实用新型声音转换效率高，省去了数模转换、滤波和功率放大等环节，节省硬件，且3~5伏电压即可驱动，具有低功耗的特点，且使用寿命较长。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种数字扬声器，其特征在于：包括音频端（1）、数字开关电流源电路（2）和扬声器（3），所述音频端（1）包括PC端（4）和单片机控制器（5）两部分，所述PC端（4）与单片机控制器（5）之间由USB数据连接线（6）连接；所述数字开关电流源电路（2）包括开关电路（7）和电压变换器（8），所述开关电路（7）和电压变换器（8）均焊接在电路板（9）上，开关电路（7）的控制端连接到单片机控制器（5）的PWM输出端，电压变换器（8）的输出端连接到开关电路（7）的输入端；所述扬声器（3）上半部分包括盆架（10）和纸盆（11），所述纸盆（11）放置于盆架（10）之内，所述盆架（10）底部中心穿有音圈（12），所述音圈（12）周围环绕有弹簧片（13），顶部覆盖有防尘罩（14）；所述扬声器（3）下半部分中心位置竖立有软铁芯柱（15），所述软铁芯柱（15）周围环绕有磁铁圈（16），且音圈（12）放置于软铁芯柱（15）顶部。

2.根据权利要求1所述的一种数字扬声器，其特征在于：所述单片机控制器（5）上安装有USB收发器（17），所述USB收发器（17）连接至USB数据连接线（6）的数据端口。

3.根据权利要求1所述的一种数字扬声器，其特征在于：所述数字开关电流源电路（2）与扬声器（3）之间通过导线（18）连接，所述导线（18）与扬声器（3）连接的部位有扬声器接口（19）。

4.根据权利要求1所述的一种数字扬声器，其特征在于：所述单片机控制器（5）采用C8051F320系列单片机，且单片机控制器（5）连接有晶振电路和复位电路组成最小系统。