CN206596200U - 一种扬声器自适应调节系统及音频电子设备 - Google Patents
一种扬声器自适应调节系统及音频电子设备 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及信号处理领域，尤其涉及一种扬声器自适应调节系统及音频电子设备，所述系统包括功率放大单元，用于对输入信号进行功率放大以输出用于驱动扬声器的驱动信号；电流检测单元，与所述功率放大单元的输出端连接，用于采集所述功率放大单元的输出瞬态电流；阻抗计算单元，与所述电流检测单元连接，依据所述输出瞬态电流计算得到瞬态阻抗；动态范围压缩单元，与所述阻抗计算单元连接，依据所述扬声器的瞬态阻抗及频响对应关系判断单位时间内所述瞬态阻抗的变化率高于设定阈值时，调低所述设定阈值。本实用新型提供一种扬声器自适应调节系统及方法，通过实时获取扬声器的阻抗，依据瞬态阻抗的变化特性自适应调节电路参数，在保证音频性能的同时可以实时保护扬声器不被烧坏。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号处理领域，尤其涉及一种扬声器调节系统。
背景技术
随着便携式设备越来越纤薄，内部空间越来越小，扬声器(或称喇叭)的可安装空间也越来越小，基于扬声器的工作原理，扬声器的音量是单位时间内推动空气的体积，扬声器变薄后，意味着振动膜的行程势必减小，由于人耳感应的频率是固定的，在这种条件下，为了实现相应的音量标准，对扬声器的设计提出了很大的挑战。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种扬声器自适应调节系统，解决以上问题。
一种扬声器自适应调节系统，包括，
功率放大单元，用于对输入信号进行功率放大以输出用于驱动扬声器的驱动信号；
电流检测单元，与所述功率放大单元的输出端连接，用于采集所述功率放大单元的输出瞬态电流；
阻抗计算单元，与所述电流检测单元连接，依据所述输出瞬态电流计算得到瞬态阻抗；
动态范围压缩单元，与所述阻抗计算单元连接，依据所述扬声器的瞬态阻抗及频响对应关系判断单位时间内所述瞬态阻抗的变化率高于设定阈值时，调低所述设定阈值。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，还包括一预放大单元，连接于所述动态范围压缩单元的前端，用于对一输入信号进行预放大产生一预放大信号作为所述动态范围压缩单元的输入信号。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，所述动态范围压缩单元包括：
频率分离单元，将输入所述动态范围压缩单元的瞬态阻抗按照预定间隔分为若干个子频带信号；
多个信号幅度检测单元，每一所述信号幅度检测单元连接一子频带信号，用于检测每一所述子频带信号的幅度值；
压缩控制单元，依据所述扬声器的瞬态阻抗及频响对应关系，判断单位时间内所述瞬态阻抗的幅度值的变化率高于设定阈值时，调低所述设定阈值。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，所述频率分离单元采用多个带通滤波器，每一所述带通滤波器具有不同的中心频率，所述中心频率在设定频率范围内依据设定间隔分布。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，每一所述信号幅度检测单元采用均方根检测单元或峰值检测单元。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，还包括一存储单元，所述存储单元中存储有所述扬声器的瞬态阻抗及频响对应关系。
一种音频电子设备，包括上述的扬声器自适应调节系统。
有益效果：本实用新型提供一种扬声器自适应调节系统，通过实时获取扬声器的阻抗，依据瞬态阻抗的变化特性自适应调节电路参数，在保证音频性能的同时可以实时保护扬声器不被烧坏。
附图说明
图1为本实用新型的一种实施例的系统结构框图；
图2为本实用新型的另一种实施例的系统结构框图；
图3为本实用新型的动态范围压缩单元的具体实施例的系统结构框图；
图4为本实用新型的方法流程图；
图5为本实用新型的步骤S4的方法流程图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
本实用新型的目的仅在于保护电路结构，不包括软件算法。
参照图1、图2，一种扬声器自适应调节系统，包括，
功率放大单元11，用于对输入信号进行功率放大以输出用于驱动扬声器12的驱动信号；
电流检测单元13，与功率放大单元11的输出端连接，用于采集功率放大单元11的输出瞬态电流；
阻抗计算单元14，与电流检测单元13连接，依据输出瞬态电流计算得到瞬态阻抗；
动态范围压缩单元15，与阻抗计算单元14连接，依据扬声器12的瞬态阻抗及频响对应关系判断单位时间内瞬态阻抗的变化率高于设定阈值时，调低设定阈值。
本实用新型提供一种扬声器自适应调节系统，通过实时获取扬声器的阻抗，依据瞬态阻抗的变化特性自适应调节电路参数，在保证音频性能的同时可以实时保护扬声器不被烧坏。
作为一种优选的实施例，还包括一预放大单元10，连接于动态范围压缩单元15的前端，用于对一输入信号进行预放大产生一预放大信号作为动态范围压缩单元15的输入信号。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，动态范围压缩单元15包括：
频率分离单元，将输入动态范围压缩单元15的瞬态阻抗按照预定间隔分为若干个子频带信号；
多个信号幅度检测单元，每一信号幅度检测单元连接一子频带信号，用于检测每一子频带信号的幅度值；
压缩控制单元153，依据扬声器12的瞬态阻抗及频响对应关系，判断单位时间内瞬态阻抗的幅度值的变化率高于设定阈值时，调低设定阈值。
对于扬声器获取的阻抗检测值一种方法是进行傅里叶变换，然而这会消耗大量的资源；本实用新型通过电流检测电路实时获取扬声器阻抗，通过频率分离单元分为N段处理，获取扬声器每一个频点的阻抗变化情况，从而及时根据扬声器的状况调整电路参数，如上述的变化率高于20％时，自适应调节设定阈值，能够实现良好音频效果的同时起到实时保护扬声器的目的。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，频率分离单元采用多个带通滤波器，每一带通滤波器具有不同的中心频率，中心频率在设定频率范围内依据设定间隔分布。
带通滤波器可以采用高低通组合串联的方式，实现频率分段，上述的设定频率范围为20Hz至20KHz。
上述的信号幅度检测单元可以采用均方根检测单元或峰值检测单元的任一种实现。均方根检测单元或峰值检测单元的具体工作原理不属于本实用新型改进的内容，在此不做赘述。
本实用新型的扬声器自适应调节系统，还包括一存储单元，存储单元中存储有扬声器12的瞬态阻抗及频响对应关系。存储单元可以是动态范围压缩单 元15的一部分或一相对于动态范围压缩单元15的外部存储器，优选是动态范围压缩单元15的一部分，如采用ROM(read-only memory，只读存储器)实现。
动态范围压缩单元包括放大阶段，降噪阶段和抑制阶段，上述的自适应调节可以使得波形压缩过程为缓变过程，不会出现削波导致的音频失真。
参照图3，本实用新型还提供一种扬声器自适应调节方法，用于上述的扬声器自适应调节系统，包括以下步骤：
步骤S1，对输入信号进行功率放大以输出用于驱动扬声器12的驱动信号；
步骤S2，采集功率放大单元11的输出瞬态电流；
步骤S3，依据输出瞬态电流计算得到瞬态阻抗；
步骤S4，判断单位时间内瞬态阻抗的变化率高于设定阈值时，调低设定阈值。
参照图4，本实用新型的扬声器自适应调节方法，步骤S4具体为：
步骤S41，将输入动态范围压缩单元15的瞬态阻抗按照预定间隔分为若干个子频带信号；
步骤S42，每一信号幅度检测单元连接一子频带信号，用于检测每一子频带信号的幅度值；
步骤S43，依据扬声器12的瞬态阻抗及频响对应关系，判断单位时间内瞬态阻抗的幅度值的变化率高于设定阈值时，调低设定阈值。
本实用新型的扬声器自适应调节方法，若干个子频带信号的中心频率在设定频率范围内依据设定间隔分布。
本实用新型的扬声器自适应调节方法，应用于音频电子设备。如平板电脑，笔记本电脑、手机等等。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种扬声器自适应调节系统，其特征在于，包括，
功率放大单元，用于对输入信号进行功率放大以输出用于驱动扬声器的驱动信号；
电流检测单元，与所述功率放大单元的输出端连接，用于采集所述功率放大单元的输出瞬态电流；
阻抗计算单元，与所述电流检测单元连接，依据所述输出瞬态电流计算得到瞬态阻抗；
动态范围压缩单元，与所述阻抗计算单元连接，依据所述扬声器的瞬态阻抗及频响对应关系判断单位时间内所述瞬态阻抗的变化率高于设定阈值时，调低所述设定阈值。
2.根据权利要求1所述的扬声器自适应调节系统，其特征在于，还包括一预放大单元，连接于所述动态范围压缩单元的前端，用于对一输入信号进行预放大产生一预放大信号作为所述动态范围压缩单元的输入信号。
3.根据权利要求1所述的扬声器自适应调节系统，其特征在于，所述动态范围压缩单元包括：
频率分离单元，将输入所述动态范围压缩单元的瞬态阻抗按照预定间隔分为若干个子频带信号；
多个信号幅度检测单元，每一所述信号幅度检测单元连接一子频带信号，用于检测每一所述子频带信号的幅度值；
压缩控制单元，依据所述扬声器的瞬态阻抗及频响对应关系，判断单位时间内所述瞬态阻抗的幅度值的变化率高于设定阈值时，调低所述设定阈值。
4.根据权利要求3所述的扬声器自适应调节系统，其特征在于，所述频率分离单元采用多个带通滤波器，每一所述带通滤波器具有不同的中心频率，所述中心频率在设定频率范围内依据设定间隔分布。
5.根据权利要求3所述的扬声器自适应调节系统，其特征在于，每一所述信号幅度检测单元采用均方根检测单元或峰值检测单元。
6.根据权利要求1所述的扬声器自适应调节系统，其特征在于，还包括一存储单元，所述存储单元中存储有所述扬声器的瞬态阻抗及频响对应关系。
7.一种音频电子设备，其特征在于，包括权利要求1所述的扬声器自适应调节系统。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201720120417.0U CN206596200U (zh) | 2017-02-09 | 2017-02-09 | 一种扬声器自适应调节系统及音频电子设备 |
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| CN201720120417.0U CN206596200U (zh) | 2017-02-09 | 2017-02-09 | 一种扬声器自适应调节系统及音频电子设备 |
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ID=60127733
Family Applications (1)
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| CN201720120417.0U Active CN206596200U (zh) | 2017-02-09 | 2017-02-09 | 一种扬声器自适应调节系统及音频电子设备 |
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Cited By (3)
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| CN108419173A (zh) * | 2017-02-09 | 2018-08-17 | 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 | 一种扬声器自适应调节系统及方法 |
| CN108513221A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-09-07 | 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 | 一种智能音频放大系统 |
| CN114223218A (zh) * | 2019-08-14 | 2022-03-22 | 杜比实验室特许公司 | 用于监测和报告扬声器健康状况的方法和系统 |
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| CN108513221B (zh) * | 2018-05-18 | 2024-01-16 | 钰太芯微电子科技（上海）有限公司 | 一种智能音频放大系统 |
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