TW201123925A - Speaker system and speaker amplifier circuit - Google Patents

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TW201123925A TW098146152A TW98146152A TW201123925A TW 201123925 A TW201123925 A TW 201123925A TW 098146152 A TW098146152 A TW 098146152A TW 98146152 A TW98146152 A TW 98146152A TW 201123925 A TW201123925 A TW 201123925A
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Fang-Ching Lee
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Description

201123925 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種揚聲器系統及揚聲器驅動電 路,更特別係關於一種混合式揚聲器系統及混合式 揚聲器驅動電路。 【先前技術】 目前,根據驅動方式之不同,揚聲器主要可分 為動圈式、壓電式及電容式揚聲器。動圈式揚聲器 (coil speaker)之技術成熟且為目前使用最廣泛的一 種揚聲器,一般可使用AB類或D類放大器作為其 驅動電路。第1圖顯示利用一 AB類或D類放大器 9驅動一動圈式揚聲器CS之示意圖。根據動圈式揚 聲器CS之操作特性,該放大器9必須提供低電壓(約 1〜lOVrms)及大電流(約0.1〜10A)之驅動信號。 電容式揚聲器(capacitive speaker)相較於其他 種類的揚聲器具有較優越的音質,然而用以驅動電 容式揚聲器之驅動電路需要提供高電壓(大於 lOOVrms)及低電流(約0.1A)之驅動信號,而其恰好 與用以驅動動圈式揚聲器之驅動信號相反。 一般而言,動圈式揚聲器於低頻操作時的特性 較佳,而電容式揚聲器於中高頻時具有較佳之操作 _性,因此整合動圈式揚聲器及電容式揚聲器於同 一個揚聲器系統是提升整體音質的一種方式。然 01434-TW/HTC098257-0 3 201123925 而,由於動圈式揚聲器及電容式揚聲器具有前述之 不同驅動特性,因此需要發展一種能夠同時驅動兩 種揚聲器之驅動電路及包含兩種不同揚聲器之揚聲 器系統。 【發明内容】 本發明提供一種能夠同時驅動一動圈式揚聲器 及一電容式揚聲器之混合式揚聲器驅動電路。 本發明另提供一種包含一動圈式揚聲器及一電 容式揚聲器之揚聲器系統。 本發明提供一種揚聲器系統,包含一第一揚聲 器、一第二揚聲器及一驅動電路。該第一揚聲器及 該第二揚聲器為不同種類之揚聲器。該驅動電路以 一第一驅動電壓及一第一驅動電流驅動該第一揚聲 器並以一第二驅動電壓及一第二驅動電流驅動該第 二揚聲器;其中,該第一驅動電壓大於該第二驅動 電壓而該第一驅動電流小於該第二驅動電流。 本發明另提供一種揚聲器驅動電路用以同時驅 動兩種不同種類之揚聲器。該揚聲器驅動電路包含 一放大單元、一第一驅動端、及一第二驅動端。該 放大單元用以接收一音源信號,並根據該音源信 號輸出一放大信號。該第一驅動端耦接該放大單 元,用以接收該放大信號,並根據該放大信號提 供二_第一驅動電壓及一第一驅動電流至一第一揚 0M34-TW / HTC098257-0 4 201123925 聲器;及該第二驅動端並聯於該第一驅動端,且 耦接該放大單元,用以接收該放大信號,並根據 該放大信號提供一第二驅動電壓及一第二驅動電 流至一第二揚聲器,其中該第一驅動電壓大於該 第二驅動電壓而該第一驅動電流小於該第二驅動 電流。 於本發明之一實施例中,該第一驅動端另具 有一電壓轉換單元及一保護及匹配單元。該電壓 轉換單元提供該第一驅動電壓及該第一驅動電流 至該第一揚聲器,而該保護及匹配單元耦接於該放 大單元及該電壓轉換單元之間,用以於該放大單元 及該電壓轉換單元間進行阻抗匹配並限制流經該放 大單元之總電流以保護該放大單元。 本發明另提供一種揚聲器系統,包含一電容式 揚聲器、一動圈式揚聲器及一驅動電路。該驅動電 路包含一 D類或AB類放大器用以同時驅動該電容 式揚聲器及該動圈式揚聲器。 本發明之揚聲器系統另包含一電壓轉換單元及 一保護及匹配單元。該電壓轉換單元耦接該電容式 揚聲器以驅動該電容式揚聲器。該保護及匹配單元 耦接於該電壓轉換單元及該D類或AB類放大器之 間,用以於該電壓轉換單元及該D類或AB類放大 器間進行阻抗匹配並限制流經該D類或AB類放大 01434-TW / HTC098257-0 201123925 器之總電流以保護該D類或Αβ類放大器。、 放大聲器系統及揚聲器驅動電路中,令 護及匹配單元可:::大器或-差動放大器;該保 早兀了耦接於該放大單元之兩個 〃、中之-或同時耦接於兩個輸出端。出而的 此外為增加該第一揚聲器及 音質’本發明之揚聲器系統及揚聲之 ,設置-音質調整單元: 揚聲器及該第二揚聲器間;= /貝凋整早π,例如一自動增益控制器或一 動I、靶圍調整器,於該放大單元之輪入端前。 透過使用本發明之揚聲器驅動電路,-傳统的 的::或/類:大器可用以同時驅動兩種不同種類 的放大态,以增進—揚馨哭έ 【實施方式】 …體播放音質。 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優 點能更明顯,下文將配合所附圖示,作詳細說明如 下。此外’於本發明之說明中,相同之構件係以相 同之符號表示’於此合先敘明。 請參考第2圖所示,其顯示本發明第一實施例 之揚聲器系統Η)之示意圖。該揚聲器系統ι〇包含 01434-TW ! HTC098257-0 6 201123925 、 一揚聲器驅動電路11、一第一揚聲器12及一第二 揚聲器13。 該揚聲器驅動電路11提供一第一驅動電壓Vi 及一第一驅動電流11以驅動該第一揚聲器12 ;該揚 聲器驅動電路11同時提供一第二驅動電壓V2及一 弟二驅動電流12以驅動該第二揚薄:器13 5其中該第 一驅動電壓Vi遠大於(較佳至少大於10倍)該第二 驅動電壓V2,而該一驅動電流I!小於該第二驅動電 流12。該第一揚聲器12與該第二揚聲器13係為不 同種類之揚聲器,例如該第一揚聲器12為一電容式 揚聲器而該第二揚聲器13為一動圈式揚聲器。 該揚聲器驅動電路11包含一放大單元111、一 保護及匹配單元112、一電壓轉換單元113、一第一 音質調整單元114及一第二音質調整單元115,其中 該第一音質調整單元114及該第二音質調整單元 115可根據不同實施例而完全不予實施或僅實施該 第一音質調整單元114或該第二音質調整單元 115。該放大單元111例如可為一 AB類或D類音頻 放大器,在此實施例中,該放大單元111可為一單 端放大器,用以接收一音源信號15,並根據該音源 信號1 5輸出一放大信號,該放大信號假設其輸出 之電壓有效值為Vrms。另外,該放大單元111可為 利用1C製程所形成之放大器,並用以驅動兩個並聯 01434-TW/HTC098257-0 ' 7 201123925 之一第—驅動端及-第二驅動端。該第—驅動端輕 接該放大單元ιη,用以接收該放大信號,並根據 该放大信號提供該第一驅動電壓v】及該第一驅動 呢抓1丨至„亥第一揚荦器12 ’且該第一驅動端具有 =電壓,換單元113、保護及匹配單元112及第一音 貝周整單元114。δ亥第二驅動端並聯於該第一驅動 端,且麵接該放大單元lu,用以接收該放大信 號’並根據該放大信號提供該第二驅動電壓^及 該第二驅動電流12至該第二揚聲器13,且該第二 驅動端具有該第二音質單元丨〗5。 該保護及匹配單元112_於該放大單元iu 及該電壓轉換單元丨η π 早兀U3之間,其可由電阻、電感及 電容其中之-或其組合所形成,例如,但不限於, 由一電感串聯一電容所形成。該保護及匹配單元ιΐ2 限制流經該放大單元lu之總電流,以對該放大單 π ηι 進行過電流保護(overcurrentpr()tecti〇n),藉 以避免β亥放大單兀1!】因太高之總電流而損毀。此 外’該保護及匹配單元112同時於該放大單元⑴ 及該電Μ轉換單元113之間進行阻抗匹配。例如, 該第二揚聲器13之輸入阻抗為4〜16歐姆;該第一 f聲器12之輸入阻抗大於1百萬歐姆,該電壓轉換 單兀113之輸入阻抗$ 〇·5〜16歐姆而輸出阻抗大於 3〇〇歐姆;因此,該保護及匹配單元ιΐ2之輸入阻 抗較佳為1〜4歐姆’以使得第二驅動端之輸入阻抗 01434-TW/HTC098257-0 0 Ο 201123925 ::相::第;驅動端(即該第二揚聲器i3)之輸入 =以,相對於該放大單元⑴ 因同:=個並聯且具有相同輸入阻抗的揚聲器: =知聲器驅動電路則可以同時驅動兩個特 性不同之該第-揚聲器12及該第二揚聲器⑴ 該電Μ轉換單元113係用以提供該第一
壓%及該第一驅動電流V用以驅動該第一揚聲哭 為—侧壓器或-升壓器。當該電塵轉 換早凡113為升壓器時,其例如可& IC或運营哭 (〇PeratQr)所形成。該電_換單元i i 3例如可^ ,入電壓Vms升壓至35xν_(亦即該第—驅動電 壓為該放大單元1U輸出電壓之%倍),但並不 限於此。本發明中’該電壓轉換單元ιΐ3具 出阻抗’當驅動信號頻率愈高,其輸出充= 提高轉換效率,於驅動該第一揚聲器 := 好的效能。 八碉艮 音質調整單元114_於該保護及匹配 早2與該放大單元111之間,且該第二音質調 整早凡U5耦接於該第二揚聲器13與該放大單元 ⑴之間。該第-音質調整單元114及該第二立質 調整單元115用以分別調整輸入至該第-揚聲^ 及5玄第一揚聲器13之音頻信號。該第-音質調整單 元m及該第二音質調整單元115你】如可包括一等 01434-TW / HTC098257-0 9 201123925 、 %
= 及/或-自動增益控制器(AG ;;圍:器(DRC),其中等化器可對音頻信號“ 自動增益控制上' 皮器或—低通遽波器; 較大的增益並對 、55虎中之小信號提供 頻段間的能量差供1^、的增益以減少不同 τη 差異,動態範圚嘴敕。。+ 同 不同頻段間的能量 園5周正裔亦適用於減少 頻具有較好的i。 ,、。由於電容式揚聲+ 較?的操作聲器於二高 式揚聲哭η车. 虽。亥弟一揚聲哭】,、 化器為—高通:::該第-音質調整單元 产第二矯聲=除音頻信號中之低頻成 5亥第二音質調整單—’’’、圈式揚聲器時,包含於 用以濾除音頻115之等化器為一低通 ; 揚聲器驅動電略=向頻成分。如前所述,兮 調整單元114及該第::完全不設置該第-音; 其中之一。 9貝调整單元115或僅設置 請參照第3圖所亍 之揚聲器系統1G,,I、’ ”顯示本發明第二實施例 該第-揚聲器12及二:帛聲器驅動電略! Γ、 揚聲器12及該第_二弟二揚聲器13’其中 乐〜揚聲哭r 4 ^ -故於此不在賢迷。;二與第-實施例相同, 单元11Γ、一保幾及匹配翠動電W包含一放大 元113、該第〜立妨 平兀112,、該雷厭紅 0 曰、詞整單元114 # 換單 01434-TW/HTC098257-0 及 έ亥弟二音所邮於 1 胃貝调整 201123925 早凡115,其中該電屋轉換單S 113、該第一音質調 整單元114及該第二音質調整單S 115與第一實施 例相同,故於此不在再贅述。同樣地,本實施例中 該第-音質調整單A 114及該第二音質調整單元
Hi不予實施或僅實施其中之—。本實施例與第 =轭例之差異在於,本實施例中該放大器in,為 '差動放大态(dlfferential ,用以接收一對 • 差,音源信號151與152,而該保護及匹配單元112, 可貫施為單邊式或雙邊式;其中,單邊式係指該保 鼓四配單元112%接於該放大單S 111'的兩個輸 出知的其中之—,而雙邊式係指該保護及匹配單元 112'同時耦接於該放大單元11Γ的兩個輸出端。 Θ凊參照S 4 ®所示’其顯示本發明第三實施例 ,:聲器系統1〇",其包含一揚聲器驅動電路U"、 _ ^第一揚聲器12及該第二揚聲器13,其中該第一 揚聲器12及該第二揚聲器13與第一實施例相同, 故於此不在贅述。該揚聲器驅動電路11"包含—放大 單元111"、一保護及匹配單元112〃、該電壓轉換單 =U3、了第一音質調整單元114,、一第二音質調整 單元15及第二音質調整單元Π6,其中該電蜃轉 換單兀113與第一實施例相同,故於此不再贊述。 本貫施例與第一實施例之差異在於,本實施例中該 第一音質调整單元114,及該第二音質調整單元ιι5, 為一等化器;該放大單元m"之輪入端前另設置該 01434-TW/HTC098257-0 、. " 201123925 第三音質調整單元116,其 器(AGC)或-動態範圍控制 =控制 差動:源信號… 單-音源信號15。此外,於此實施例中, 兀111可為-差動放大器或為—單端放 早 ;及匹配!元112〃可實施為單邊式或雙邊 “玄放大早π lu"為一單端放大器時 及、 配單元112〃較佳為單邊式;該放大單元; 動放大器時’該保護及匹配單元:2 雙邊式。 ^马早邊式或 如前所述’由於習知揚聲器驅動電 ㈣兩種不同種類之揚聲器, 揚 !之整體音質時有其限制。本發明另提 益糸統及揚聲器驅動電路,其利用1知 聲 類放大器及可同時驅動—動圈式 揚聲器(” 2〜4圖所示),可有效增進一揚;= 統所發出之整體音質。 铴耳态糸 雖然本發明已以前述實施例揭 以限定本發明,杯行士於 並非用 常知識者,在不域中具有通 後附之申,ΐ利::。因此本發明之保護範圍當視 %專利乾圍所界定者為準。 0I434-TW/HTC098257-0 12 201123925 、 【圖式簡單說明】 第1圖顯示習知動圈式揚聲器系統之示意圖。 第2圖顯示本發明第一實施例之揚聲器系統之方塊 圖。 第3圖顯示本發明第二實施例之揚聲器系統之方塊 圖。 第4圖顯示本發明第三實施例之揚聲器系統之方塊 圖。 【主要元件符號說明】 10, KT,10〃揚聲器系統 11,1Γ,11〃驅動電路 111,11Γ, 11Γ放大單元 112, 112',112"保護及匹配單元 113 電壓轉換單元 114, 114'第一音質調整單元 115, 115'第二音質調整單元12 第一揚聲器 13 第二揚聲器 9 放大器 15, 151,152音源信號 CS 動圈式揚聲器 vl5v2驅動電壓 11, I2 驅動電流 01434-TW/HTC098257-0 13

Claims (1)

  1. 201123925 七、申請專利範圍: 1. 一種揚聲器系統,包含: 一第一揚聲器; 一第二揚聲器;及 一驅動電路,以一第一驅動電壓及一第一驅動電 流驅動該第一揚聲器並以一第二驅動電壓及一第 二驅動電流驅動該弟二揚聲杰, 其中,該第一驅動電壓大於該第二驅動電壓而該 第一驅動電流小於該第二驅動電流。 2. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器系統,其中 該第一揚聲器為一電容式揚聲器,且該第二揚聲 器為一動圈式揚聲器。 3. 如申請專利範圍第1項所述之揚聲器系統,其中 該驅動電路另包含: 一放大單元,用以接收一音源信號,並根據該音 源信號輸出一放大信號; 一第一驅動端,搞接該放大單元,用以接收該放 大信號,並根據該放大信號提供該第一驅動電壓及 該第一驅動電流至該第一揚聲器;及 一第二驅動端,並聯於該第一驅動端,且耦接該 放大單元,用以接收該放大信號,並根據該放大信 號提供該第二驅動電壓及該第二驅動電流至該第 01434-TW / HTC098257-0 14 、 201123925 二揚聲器。 mr範圍第3項所述之揚聲器系統,其中 °亥第驅動端另具有: 二壓轉換單元,提供該第 驅動電流至該第一揚聲器;及4^亥弟 轉配單元,接於!放大單元及該電壓 元門進r i肖以於④放大單元及該電壓轉換單 :間進仃阻抗匹配並限制流經該放大單元之總電 5·如申請專利範@第4項所述之 該放大單元為οα ^ , 口。系、,先’其中 為—早端放大器或—差動放大器。 6. 如申請專利範圍帛4 兮祐士 ® <〈每聲盗系統’其中 纽大早兀為-D類放大器或一 αβ類放大器。t 7. 如申請專利範圍帛4項所述之揚舞 該電壓轉換單亓屯 耳时系、冼,其中 、早7L為一升壓變壓器或一升壓哭 8. 如申請專利範圍第4項 时。 該第--動端另具有-第-音質二:統’其中 於該保護及匹配單元與該放大單^及粞接 該第二驅動端另具有一第二敕… 於該第二揚聲器與該放大單元之間:正早凡’耦接 9_如申料利範圍f 8項所述之揚聲哭系統 该弟-音質調整單元及該第二音質調整單元:: 01434-TW/HTC098257-0 15 201123925 括等化器及/或〆自動增益和制哭々 調整器。 卫。〇或一動態範圍 10·如申請專利範圍$ 8項所述之揚聲 中遠驅動電路另包含—第二立 。0…,’- 該故大單元之輪入端。貝调整單元純於 11.如申請專利範圍第ίο項所述之揚爽。。/ 中該第一音皙mi _ 铴耳态糸統,其 -等化哭及該第二音質調整單元為 寺化為,該第三音質調整單 :兀為 制器或—動態範圍調整器。自動增益控 12·如申請專利範圍第4 中該保護及匹配簞开在之铴聲杰系統,其 又叹匕配早兀係由電阻、 之—或其組合所形成。 及电感其t 13'如申請專利範圍第4項所述 / t該放大單元罝右 聲态系統,其 •接於該輸出端其中之,及匹配單元 M 仏 次耦接於兩輸出端。 . 種揚聲器驅動電路, 種類之揚聲器,ψ揚 5時驅動兩種不同 °亥%聲器驅動電路包含: -放大單元,用以接收一音源 、, 源信號輸出一放大作號. 、。咸’亚根據該音 -第一驅動端’耦接該放大單 ΐ號,並根據該放大信號提供-第―^妾㈣放 —弟一驅動電流至1-揚聲器二‘"動電厂聖及 0I434-TW/HTC09S257-0 16 201123925 第二驅動端,並聯於該第一驅動端,且耦接該 放2早元,用以接收該放大信號,並根據該放大信 號提供一第二驅動電壓及一第二驅動電流至一第 二揚聲器; #其中,該第一驅動電壓大於該第二驅動電壓而該 第—驅動電流小於該第二驅動電流。 15.如申請專利範圍第14項所述之揚聲器驅動電 路,其中該第一驅動端另具有: 一電壓轉換單元,提供該第一驅動電壓及該第— 驅動電流至該第一揚聲器;及 ―,護及匹配單元,耦接於該放大單元及該電壓 轉換單元之間,用以於該放大單元及該電壓轉換單 兀間進行阻抗匹配並限制流經該放大單元之 流。 Ή請專利範圍第15項所述之揚聲器驅動電 :其中該放大單元為一單端放大器或一差動敌 如申請專利範圍第15項所述之揚聲器驅動電 夕、中该放大單元為一 D類放大器或一 放大器。 ^ 18.路如::專利範圍第15項所述之揚聲器驅動電 〃中该電壓轉換單元為一升壓變壓器或一升 01434-TW / HTC098257-0 201123925 壓器。 19. 如申請專利範圍第15項所述之揚聲器驅動電 路,其中該第一驅動端另具有一第一音質調整單 元,耦接於該保護及匹配單元與該放大單元之 間,及 該第二驅動端另具有一第二音質調整單元,耦接 於該放大單元。 20. 如申請專利範圍第19項所述之揚聲器驅動電 路,其中該第一音質調整單元及該第二音質調整 單元各包括一等化器及/或一自動增益控制器或一 動態範圍調整器。 21. 如申請專利範圍第19項所述之揚聲器驅動電 路,另包含一第三音質調整單元耦接於該放大單 元之輸入端。 22. 如申請專利範圍第21項所述之揚聲器驅動電 路,其中該第一音質調整單元及該第二音質調整 單元為一等化器,該第三音質調整單元為一自動 增益控制器或一動態範圍調整器。 23. 如申請專利範圍第15項所述之揚聲器驅動電 路,其中該保護及匹配單元係由電阻、電容及電 感其中之一或其組合所形成。 24. 如申請專利範圍第1 5項所述之揚聲器驅動電 '01434-TW/HTC098257-0 18 201123925 路,其中該放大單元之第一驅動端具有兩輸出 端,該保護及匹配單元耦接於該輸出端其中之一 或I禺接於兩輸出端。 25. 一種揚聲器系統,包含: 一電容式揚聲器; 一動圈式揚聲器;及 一驅動電路,包含一 D類或AB類放大器用以同 時驅動該電容式揚聲器及該動圈式揚聲器。 26. 如申請專利範圍第25項所述之揚聲器系統,其 中該驅動電路另包含: 一電壓轉換單元,耦接該電容式揚聲器以驅動該 電容式揚聲器;及 一保護及匹配單元,耦接於該電壓轉換單元及該 D類或AB類放大器之間,用以於該電壓轉換單元 及該D類或· AB類放大器間進行阻抗匹配並限制流 經該D類或AB類放大器之總電流。 27. 如申請專利範圍第26項所述之揚聲器系統,其 中該驅動電路另包含: 一第一音質調整單元,耦接於該保護及匹配單元 及該D類或AB類放大器之間;及 一第二音質調整單元,耦接於該動圈式揚聲器及 該D類或AB類放大器之間。 01434-TW/HTC098257-0 19 201123925 、 28. 如申請專利範圍第27項所述之揚聲器系統,其 中該第一音質調整單元及該第二音質調整單元包 括一等化器及/或一自動增益控制器或一動態範圍 調整器。 29. 如申請專利範圍第28項所述之揚聲器系統,其 中該驅動電路另包含一第三音質調整單元耦接於 該D類或AB類放大器之輸入端。 30. 如申請專利範圍第29項所述之揚聲器系統,其 t該第一音質調整單元及該第二音質調整單元為 一等化器,該第三音質調整單元為一自動增益控 制器或一動態範圍調整器。 31. 如申請專利範圍第26項所述之揚聲器系統,其 中該電壓轉換單元為一升壓變壓器或一升壓器。 32. 如申請專利範圍第26項所述之揚聲器系統,其 中該保護及匹配單元係由電阻、電容及電感其中 之一或其組合所形成。 01434-TW / HTC098257-0 20
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