CN2744090Y - 采用无线音箱的电视机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采用无线音箱的电视机，该电视机将音频信号通过无线信号传送给与其无线连接的无线音箱，在其音频信号输出端依次连接有一个音频放大电路、脉宽调制电路及一个无线输出电路，在所述音频放大电路及无线输出电路之间还设有一信号检测电路及一输出控制电路。本实用新型由于无线音箱与电视机之间通过红外线传输，它们之间基本是完全独立的，本实用新型具有功率大，电视机伴音及图像信号稳定的优点。

Description

采用无线音箱的电视机

技术领域

本实用新型涉及一种电视机，特别涉及一种采用无线音箱的电视机。

背景技术

目前市场上销售的家用电视机伴音输出功率都不大，一般机内喇叭的输出功率都在10瓦左右。随着人们文化素质的不断提高，人们对电视机伴音的要求也相对提高。电视机在不断提高伴音质量的同时，必将要求伴音输出功率成倍的提高，但电视机中的音箱一般很小，输出功率有限，并且当声音功率过大时，电视机会产生机械震动，引发出其它机械震动声。另外，电视机中的开关电源储备功率也很小，当伴音输出功率过大时，还会使图像出现闪烁。

实用新型内容

为了克服现有的电视内置音箱存在有输出功率小、干扰图像的不足，而提供一种带有大功率无线音箱的电视机。

本实用新型所采用的技术方案为：一种采用无线音箱的电视机，其将音频信号通过无线信号传送给与其无线连接的无线音箱，在其音频信号输出端依次连接有一个音频放大电路、脉宽调制电路及一个无线输出电路。

在所述音频放大电路及无线输出电路之间还设有一信号检测电路及一输出控制电路。

所述脉宽调制电路主要由一个包含有三极管V4及三极管V5的多谐振荡器、及用于调控三极管V4和三极管V5静态工作点的三极管V2和三极管V3组成，其中，三极管V2和三极管V3互相朝着相反的方向改变。

在所述脉宽调制电路中包含有可以使三极管V5的集电极与含有电容C6的充电路进行隔离的二极管D2，及使三极管V4的集电极与含有电容C5的充电回路进行隔离的二极管D1。

所述无线输出电路中包含有至少一个驱动红外信号的三极管V6，及至少一个与该三极管集电极连接的红外发光二极管。

所述音频放大电路中包括有一个可使音频信号分相的三极管V1。

所述信号检测和输出控制电路至少包括有三极管V9、三极管V8、三极管V7。

所述红外发光二极管安装在电视机壳的顶部。

本实用新型的有益效果在于：由于无线音箱与电视机之间的联系，只是伴音信号通过红外线传输，它们之间基本是完全独立的，因此无线音箱的功率可以作得很大，电视机会不产生机械震动，并且其输出图像不会受到影响，故其输出伴音及图像非常稳定。

附图说明

图1是本实用新型采用无线音箱的电视机工作环境的示意框图。

图2是与本实用新型采用无线音箱的电视机部分的电路原理图。

图3是本实用新型第一实施例中无线音箱中的电路原理图。

图4是本实用新型中输入音频、脉宽调制后信号及喇叭电流的波形示意图。

图5是本实用新型第二实施例中无线音箱中的电路原理图。

图6是本实用新型第三实施例中无线音箱中的电路原理图。

图7是本实用新型中最高音频信号时的脉宽调制波形及喇叭电流的波形示意图。

具体实施方式

请参照图1所示，是本实用新型采用无线音箱的电视机的第一实施例。本实用新型中电视机，需要配合一无线音箱使用，在图1中示出两大部分，左边示出了设在电视机中的电路部分，这部分包括有音频信号调制和无线信号发送电路。在本实施例中，无线信号发送电路采用红外信号发送电路。电视机音频信号首先经过音频放大，然后进行脉宽调制，由发光二极管输出红外线光，光的亮度在发光二极管导通的期间基本不变，但其点亮的时间随着信号的变化而变化。右边示出了安装在无线音箱中的电路部分，其包括红外信号接收电路和限幅放大电路，及功率放大电路和输出部分(喇叭)。无线音箱是通过红外信号等无线信号与该电视机进行联系的。

另外在电视机中还设有一输出信号控制电路，其主要作用是：当有音频信号输入时，红外线发送电路才开始工作；没有音频信号输入时，红外线发送电路不工作，它相当于无线音箱的工作开关。如果没有这个开关，当没有音频信号输入时，功率放大还是要对输入信号进行放大，不过被放大的是一个占空比约等于0.5的等幅高频信号，喇叭虽然发声，但仍要损耗功率。

图2是安装在电视机部分的电路原理图。而其中的红外发光二极管一般安装在电视机壳的顶部。三极管V4和三极管V5是多谐振荡器电路的主要组成器件，改变三极管V4和三极管V5的静态工作点就可以改变多谐振荡器的工作频率，即要改变输出方波的宽度或占空比。三极管V2和三极管V3是调控三极管V4和三极管V5静态工作点的器件，如果三极管V2和三极管V3同时导通或截止，就会使三极管V4和三极管V5的工作频率提高或降低。但这里的三极管V2和三极管V3并不是同时导通或截止，而是互相朝着相反的方向改变。

因此三极管V4和三极管V5导通或截止的宽度也是互相朝着相反的方向改变，即多谐振荡器的工作频率或周期不变，只是占空比不断地改变。我们把图2这种脉宽调制电路称为双边脉宽调制电路。这种双边脉宽调制电路比一般的单边脉宽调制电路或既调宽又调频电路具有更大的脉宽调变范围，即调制度更大。

二极管D1、D2的作用也是为了提高脉宽调制度。如果没有D2(D1)，三极管V5(三极管V4)由导通变为截止的时候，由于电容C6(C5)需要通过电阻R17(R12)充电，三极管V5(三极管V4)集电极输出波形的上升时间会变得很长，这样会降低输出波形的幅度和工作频率。接入二极管D2(D1)之后就可以使三极管V5(三极管V4)集电极与C6(C5)的充电回路进行隔离，从而可以减少输出波形的上升时间和提高工作频率及脉宽调制度。

三极管V6是红外信号输出驱动电路，PD1、PD2是红外发光二极管。用两个(或多个)红外发光二极管的目的是减少红外接收的方向性。三极管V1是信号分相电路，把输入信号分成两路，之间相差180度。三极管V9、三极管V8、三极管V7是信号检测和控制电路，当没有输入信号时三极管V7导通，三极管V6截止且红外发光二极管PD1、PD2不工作。

图3是本实用新型第一实施例中无线音箱中的电路原理图。PD1为红外线接收二极管，三极管V1、V2、V3、V4组成脉冲信号放大电路，三极管V5、V6、V7、V8组成输出功率放大电路。由于不用考虑信号幅度饱和失真，所以电路中没有自动增益控制，但需要考虑大信号时电路会产生信号堵塞，因此D1、D2的作用就是为了防止大信号时电路出现堵塞。

如果没有D2，当大信号时三极管V3完全截止，三极管V3输出信号的正半周(宽脉冲)，电源通过R11、和三极管V4基极对电容C7充电，C7两端会产生积累电荷；到三极管V3输出信号负半周的时候，C7两端的积累电荷开始通过另一回路放电，但由于三极管V4的B-E结为反向不导电，使得C7放电回路的时间常数远大于充电回路的时间常数，这样经过几个脉冲信号周期以后，C7积累电荷将越来越多，最后将无法使信号通过，即产生堵塞。D2接入后，给C7提供一个快速放电回路，完全避免了大信号堵塞的现象。

D1的工作原理完全相同。三极管V1和三极管V2放大的信号幅度一般都很小，所以不需要考虑信号堵塞的问题。

D3、C9是自举电路，当三极管V5、三极管V6导通时把R15两端电压提高，给三极管V5、三极管V6提供足够的基极电流，让三极管V5、三极管V6能深度饱和导通，从而提高功率放大器的工作效率，和输出功率。

当三极管V5、三极管V6轮流导通和截止时，加到喇叭两端的电压是一个幅度基本相等，但宽度不同的正负方波。如果把喇叭等效成一个电感L，流过电感的电流就是一个个互相迭加的小锯齿波，其表达式为：

$i=\∫\frac{e}{L}\mathrm{dt}+I\left(0\right)---\left(1\right)$

即： $i=\frac{e}{L}t+I0---\left(2\right)$

式中e＝E(t)，即e为t的函数，幅值E不变，但符号来回变化，幅值就是输出方波的幅值，在图3中E的最大值约等于电源电压的二分之一(小于1/2)，I0是上一个方波结束时流过电感的电流，(2)式中前一项是锯齿波，E为正时表示上升，E为负时表示下降，方波越宽I0就越大。

如果以t0时刻I0等于0开始计算ti时刻的电流，则上面(2)式可变为：

$i=\frac{e}{L}\mathrm{\τ}1+\frac{e}{L}\mathrm{\τ}2+...+\frac{e}{L}\mathrm{\τi}---\left(3\right)$

式中τ为脉宽，τ1＝t1-t0，τ2＝t2-t1，后面依次类推。从(3)式可以看出，如果τi为奇数时e的幅度为正值，τi为偶数时e的幅度为负值，且如果τ(奇数)大于τ(偶数)，则流过电感(喇叭)的电流平均值是在上升(平均值为前后两项电流值之和的二分之一)；如果τ(奇数)小于τ(偶数)，则流过电感(喇叭)的电流平均值是在下降。这就说明流过喇叭电流的平均值与音频的输入波形基本一致，只是落后一个相位角。流过喇叭的电流波形见图4中所示。

但实际上喇叭并不是一个纯电感，喇叭在产生振动的同时也会产生机械阻尼运动，这相当于电感量也在不断变化(受磁场强度调制)，同时它还有电阻，因此喇叭可等效为一个电感与一个电容(电容的特性与电感相反)并联及和一个电阻串联。由于喇叭有电阻，加到电感两端的电压要降低(等于输出电压减去电阻压降)，因此流过电感的电流实际上不是按线性变化电流，而是按指数变化的电流。所以，流过喇叭的电流实际上与图4中所示的有一些差别，但它们的包络形状基本相同。

为了使加到喇叭上的电压包络基本和音频输入波形相同，也可以在图3的功率放大电路中加入滤波电路。由于脉宽电压波形的平均值变化曲线正好与音频输入波形相同，因此只需把输出波形的平均值取出即可得到音频信号，但这样喇叭的发音灵敏度会降低很多。带有滤波输出的功率放大电路如图5所示，图中电感L1和电容C9是滤波电路关键器件，正确选择它们的参数就可以输出一个与音频输入基本一致的电压波形。

由于图3、图5中功率放大电路电源电压的利用率很低，只有电源电压的二分之一，所以输出功率一般不大，输出功率大约只有20瓦左右。为了提高输出功率，可以选用图6所示的双电源电路。图6所示电路是一个桥式放大电路，理论上其输出功率可达图3、图5的16倍，这种功率放大电路可用于公共场所。

在本实用新型中，脉冲频率的选择和无线音箱的音量控制通过如下的方法来实现：

1、对于脉冲频率的选择

从图2的红外音箱脉宽调制电路可知，不管脉宽怎样变化，但脉冲信号的周期是不变的，即频率不变。从图4可以看出，调制电路的脉冲频率越高，输出信号的包络失真就越小。另外，调制占空比的余量越大，输出信号的包络的幅度失真就越小，当输入信号的幅度为最大时，调制占空比也应该为最大，此时图3中的三极管V4和三极管V5一个接近饱和(但不能完全饱和)，另一个接近截止(但不能完全截止)。调制占空比的最大值，受多谐振荡器的最窄脉宽(约1微秒)和最宽脉宽限制，最宽脉宽又受音频信号的最高频率限制，见图7。

图7是最高音频信号时的脉宽调制波形，由图7可以看出脉冲频率必须是音频信号频率的3倍以上才不会产生失真。因为现在一般电视机中音频信号的最高频率为10KHz，因此，调制电路的最低脉冲频率为30KHz，即周期为33微妙。如取最窄脉宽为3微妙，则调制度(最高输出电压与最低电压之比)正好为10倍，相当于20分贝(db)。

故，在本实施例中，红外音箱的主要指标为：音频最高频率为10KHz；峰值功率比大于20分贝(db)；调制脉冲频率大于30KHz；最窄脉宽小于3微秒。

2、对于红外音箱的音量控制

红外音箱一般不另设音量控制功能，当需要进行音量控制时，可用电视机遥控器的音量控制键来改变电视机中音频信号的输入幅度，即改变脉宽调制度。同时可以通过改变红外音箱功率放大器的工作电压来实现音量控制。

红外音箱功率放大器一般都用开关电源来供电，一方面开关电源输出电压容易调节，另一方面开关电源的工作频率一般都很高，即使输出电压有纹波，其产生的调制噪音人耳也听不到。如选用50周整流电源，会产生100Hz的交流调制声。

在特别情况下，红外音箱也可以设置音量调节旋钮或控制按键，调节音量的方法也是通过改变开关电源开关管导通或截止的占空比。为此，本实用新型可以采用一种输出电压调节范围较大的开关电源来对红外音箱的功率放大器来供电。调节开关电源电压输出也可以用红外遥控的方法来实现，需要在红外遥控器中安装有MCU编码器，在开关电源中安装有MPU译码器，同时，在另外的实施例中，该用于遥控开关电源的遥控器和遥控电视机的遥控器也可以共用同一个遥控器。

本实用新型采用无线音箱的电视机装置可与诸如DVD、PC等其他视听产品配合使用，同理需要在这些视听产品中设置如图1的左边部分的电路。在本实用新型中，由于无线音箱与电视机之间的联系，只是伴音信号通过红外线传输，它们之间基本是完全独立的，因此音箱的功率可以作得很大。

Claims (8)

1.一种采用无线音箱的电视机，其将音频信号通过无线信号传送给与其无线连接的无线音箱，其特征在于：在其音频信号输出端依次连接有一个音频放大电路、脉宽调制电路及一个无线输出电路。

2.如权利要求1所述的采用无线音箱的电视机，其特征在于：在所述音频放大电路及无线输出电路之间还设有一信号检测电路及一输出控制电路。

3.如权利要求2所述的采用无线音箱的电视机，其特征在于：所述脉宽调制电路主要由一个包含有三极管V4及三极管V5的多谐振荡器、及用于调控三极管V4和三极管V5静态工作点的三极管V2和三极管V3组成，其中，三极管V2和三极管V3互相朝着相反的方向改变。

4.如权利要求3所述的采用无线音箱的电视机，其特征在于：在所述脉宽调制电路中包含有可以使三极管V5的集电极与含有电容C6的充电路进行隔离的二极管D2，及使三极管V4的集电极与含有电容C5的充电回路进行隔离的二极管D1。

5.如权利要求4所述的采用无线音箱的电视机，其特征在于：所述无线输出电路中包含有至少一个驱动红外信号的三极管V6，及至少一个与该三极管集电极连接的红外发光二极管。

6.如权利要求1至5任一项所述的采用无线音箱的电视机，其特征在于：所述音频放大电路中包括有一个可使音频信号分相的三极管V1。

7.如权利要求6所述的采用无线音箱的电视机，其特征在于：所述信号检测和输出控制电路至少包括有三极管V9、三极管V8、三极管V7。

8.如权利要求5所述的采用无线音箱的电视机，其特征在于：所述红外发光二极管安装在电视机壳的顶部。

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