TW387200B - Active headset - Google Patents

Description

五 經濟部中央標準局貝工消f合作社印

本紙張尺度適用中國國家標準 本發明係關於一主動式耳機，用以在吵雜的環境下減 少進入耳朵的外部噪音量，例如在飛行器或其他車輛内。 此類耳機已廣為人知而包括在每個耳承中的一麥克 風，用以產生一信號代表偵測到的外部嗓音及在每個耳承 中的一受話機，其傳播一藉處理由麥克風產生之外部噪音 代表信號所生成的噪音消除信號。 由於時間延遲問題，一般接受只有一給定範圍出現在 外部噪音的低頻率可以被消除。 不論如何，一些使用者當載上主動式耳機，提供於給 定頻率範圍内噪音消除時會感到不舒適，因為他們在耳朵 内感受到壓力的感覺。 從美國專利第5’ 138, 664號已知—種主動式耳機， 其包括-傳統的可調式增益放大器施加在麥克風與揚聲器 之間’使用者藉其可以改變嗓音消除信號的峰值振幅。然 而，在此專利揭示的安排中，改變噪音消除光譜的峰值振 幅伴隨著在所有頻率範圍内的標記改變，在此範圍内噪音 減少很有效。 曰 如此在業界申有一尚未達要的需求，提供一種主動式 耳機在減少使用者耳朵内屋力的感覺時，可以消除較高及 較低頻率範圍的外部嚼音。 古本發明的一個目的為提供-種主動式耳機可以消除較 间及較低頻率範圍内的外部噪音。 :本發月的另-個目的為提供一種主動式耳機減少在耳 木内使用者可感覺的主觀麼力。 )八4規格（21〇\297公着 4 A7 -------- B7 五、發明説明（2 ) --- 、所以’根據本㈣，提供卜種线式耳機，結合了 用以藉產生-沿伸於給定頻率範圍内的噪音消除信號來減 少進入耳朵的外部嗓音量，其中提供該工具供使用者使用 以在不減少噪音減少很有效的給定頻率範圍之寬度下實 質上調整噪音消除光譜之峰值的增益。 在一較佳的安排中，噪音消除信號的增益是由一橋型 放大器電路所決定，其中在—電阻性/電容性偶合中提供 一加成節點，提供回授至橋型放大器電路之非反向部分的 操作放大器之回授輸入，而藉在提供回授之該電阻性/電 容性偶合内的可變元件，如一可變電阻或一可交換電容之 工具，此噪音消除信號的峰值振幅是可調整的。 相信為本發明之特色的新特性將在申請專利中提出。 然而，發明本身及使用的一較佳模式，與其他目標及其優 點，當伴隨附囷閱讀、參照以下一說明應用實施例的詳細 描敘時將會明瞭，其中： 第1圖為顯示應用至使用對噪音消除信號增益之改變 的傳統操作放大器架構之特性曲線的囷表； 第2圖為如本發明之主種式耳機的一應用實施例之電 路圖； 第3囷為顯示應用至第2圓的電路之特性曲線的圖 表； 第4圖為如本發明之主種式耳機的另一應用實施例之 電路圖； 第5圖為顯示應用至第4圖的電路之特性曲線的圖 本纸张尺度通用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0X297公董 ^ A-- (請先聞讀背面之注^^^項再填寫本買) 經漪部中央標準局員工消費合作社印聚

--___ ^•- 經满部中央標準局負工消费合作社印" A7 ----— B7 五、發明説明（3 ) ~~'~~' '~ - 表； 帛6圖為顯示應用至第2圖或第4圊的修正採用可 交換電容器而不是可變電阻之特性曲線的圖表。 何由第1圏所見，在一主動式耳機的麥克風與受話 機間放置使用-傳統可調式增益放大器的缺點，其中放大 的改變是藉改變偏壓的大小，為當嗓音消除光譜的峰值振 幅由最大值改變至最小值時，纟達成噪音減少的頻率範圍 内有一非常實質的減少。 第2圖顯不使用在本發明一應用實施例的橋型放大器 電路。結構上’此電路可以簡單描敘如下。 麥克風10經一電容性/電阻性偶合12連接至在電橋 電路非反向部分的一操作放大器14之非反向輸入。 此操作放大器14通過一電阻性/電容性接地線連至在 一電容性/電阻性組合28内一匯集的加成節點16。自加 成節點16，一電阻性路徑32引導回操作放大器14的反 向輸入。 揚聲器20連結在放大器14及26之間而電阻器22及 24則分別連結在放大器14的輸出與放大器26的反向輸 入及26的輸出與26的反向輸入間，以形成橋型放大器的 反向部分。放大器26的非反向輸入接地而輸出經一包括 可變電阻30的電阻性/電容性組合28連回加成節點。 電路的操作如下。第2圖的電路可以分開成三個功能 部分。第一部分是繞著，元件Rl、C1、R2、R3、R4、C2、 R5、C3及操作放大器14構成。這些元件的動作好似一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（.210X297公釐） 裝----；—. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本f) 訂 A7 B7 經满部中央標率局負工消费合作社印製 五、發明説明（4 在頻率嚮應附有貯存的放大器電路，藉由R5與C3動作 以減少放大器在高頻的增益。這是結合有放大器電路之主 動式耳機系統所需的等化，而達此目的之電路在業界已廣 為了解。 第2圖電路的第二部分為一由元件K7、R8及第二操 作放大器26架構之橋型放大器電路。此操作放大器26架 構為一單位增益反向放大器電路’其輸入取自第一個放大 器電路的輸出。如此，第二放大器的輸出與第一放大器的 輸出相等但反相’使得跨在受話機上的輪出電壓為對相同 供應電壓之單一放大器的兩倍。此類實際應用是由實驗室 之電力放大器所得知。 此電路的第三部分，提供對本發明的目的，為由VR 1、 R6及C4所形成之正回授路徑。這是負責由調整vri ( ) 產生之特別頻率響應改變。此網路的動作為當VR1 ( 30 ) 其調整控制設定至一極端而設定提供一最大正回授路徑 時’在典型上中心大約在200Hz的頻帶使電路增益上升， 而當此控制設定至另一相反極端時，藉產生負回授而降低 此增益。而當控制設定至一中點位置時，整個網路沒有回 授發生，而電路的增益不會改變。 此橋型放大器電路產生的特別頻率響應特性，由當電 路連結至一虛大地、主動式耳機系統時，所產生的消除觀 點來看是重要的。調整此特性使得消除是大約在耳朵產生 的消除帶中央附近受影響，使得此噪音消除耳機的穩定性 不必與調整VRi (30)來妥協《此保証耳系戴 1L ^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 d

經滴部中央標準局負工消費合作社印掣 Α7 Β7 五、發明説明（5 ) ' 動式耳機之使用者所感受的主觀壓力影響，可在不強烈影 響頻率極端下藉減少消除而減輕，此為一般如果減少此系 統整体增益的情況，例如藉減少R1的值。 如果此正回授*是藉一回授電阻來施加的話，則對頻 率響應的影響會比藉改變R1產生的影響要稍微好一點。 為了使頻率響應視此正回授而定則使其在高頻及低頻部分 消失。在低頻部分’藉加入C4而減輕回授，其阻抗隨頻 率下降而上升。在高頻減少正回授的達成是藉仔細考量選 擇此回授至第一放大器電路的插入點而不需額外的元件。 一般的情形為任何額外的回授信號會直接插入操作放大器 14的反向或非反向節點，但在第2圏的電路中，此正回 授是連結至R5與C3的接點。沒有了此正回授，R5與C3 串聯的次序將不重要，但在第2圊中顯示的安排，其為安 排C3連結至輸出而R5至操作放大器14的反向輸入。這 確保了如上所述當C3的阻抗隨頻率增加而下降，藉而減 少此電路第一部分的增益時，它也減少了正回授的有效 性。如此，C3同時完成兩個工作並減少所需元件的總數β 第4圊的電路相似’但電阻性/電容性組合28Α與第 2圖的組合28類似不過配置不同，主要為帶寬控制而不 是直接增益控制。 如此’第4圖的電路之操作如下β _般而言，第4圖 的電路是以不同的方式改變頻率響應。雖然當VR1 ( 3 〇 ) 調整時第2圖的電路真的減少對耳朵的壓力影響，它可能 仍無法像其一般有效。這個問題的浮現是因為由主動式耳 L -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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.XI '** - 8 A7 —_:____B7_ 五、發明&明（6 ) ~~— 機使用者所感受之主觀壓力影響發現較受控於高頻消除而 不是低頻消除。如前面所述，只減少整体電路增益在頻率 端點移去太多消除。第4圖的電路，另一方面，具有—種 特性，其消除響應形狀在200Hz以上有一可變斜度而一 槐紐點中心大約在UKHz。此特性發現在減少壓力影響 但仍保持主動噪音消除的有效量時較為有效。 第4圖電路的操作與第2囷的相似，除了正回授取得 的方式不同》電路值R3、R5及C3是自第2圓的值改變， 使得只需要正回授。VR1 (30)此時的值較第1圖中為高 且其連結的方式使其不只是為一輸出電壓的分壓器，它也 動作為一可變電阻元件。如此，當其控制元件移至可變電 阻的接地端時，正回授的量減少，但同時由C4、vr 1及 R6形成的常數增加，如此使電路增益的峰值頻率發生向 下移動。這樣確保當調整VR1 (30)時，低頻增益比高 頻增益以一較慢的速率減少，提供了需要的可變斜度特 性。 又. 一般而言，電容性/電阻性組合28或28八的影響是使 消除影響在給定之嗓音減少頻率範圍内，由使用可變電阻 30所得之較小振幅處較不受控於頻率。 這可以由第3及第5圖的圖表看出。使用者現在可以 減少嗓音消⑨光譜的峰值振幅至-減輕不舒適所需的程 度，而實質上不減少達成噪音減少的頻率範圍。此第4圖 的電路之特別優點可以清楚看出，其中可變電阻3〇在受 操縱之較高頻率範圍内有較大的影響。 又

五、發明説明（ 如第6圖的圖表所示，當比第5圖的圖表比較時，可 以藉將可變電阻30以一固定電阻替代且提供不同值之可 交換電容替代偶合28A内的電容器33來達成一大致相似 的結果。 雖然本發明已參考較佳的應用實施例來特別顯示及描 敘’對熟悉此藝者會了解在不偏離本發明的精神與範疇下 可以於其中做一些型式與細節的各種改變。 -Ml J-------=--------^ < 裝-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 d 經满部中央標準扃負工消費合作社印來

NS I釐 一公 97 2 A7 B7 五、發明説明（8 ) 元件標號對照表 10…麥克風 22,24·.·電阻器 12.. .電容性/電阻性偶合 28,28A...電容性/電 14.26.. .操作放大器 阻性組合 16.. .加成節點 30…可變電阻 18.. .電阻性/電容性接地線 32··.電阻性路徑 20.. .揚聲器 33…電容器 L--------y 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經满部中央標準局Μ工消费合作社印製 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29"?公嫠〉

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A8 B8 -~~--______ D8 、申請專利範囷 ------ 1’ -種”式耳機’結合噪音消除電路，藉產生一延伸 在給定的頻率範圍内之噪音消除信號光譜以減少到達 使用者耳朵的外部噪音量，包括有： 種工具，用以調整在噪音消除信號光譜峰值振幅 之增益而不會實質上減少給定頻率範圍的寬度’於其 上到達使用者耳朵之外部噪音的嗓音減少是很有效。 2.如申請專利範圍第1項的主動式耳機，其中在產生最小 峰值振幅增益的調整位置上，噪音消除電路的增益/頻 率響應於給定頻率範圍的一實質部分實質上為平坦的 Ο 3·如申請專利範圍第丨項的主動式耳機，其中用以調整的 工具在一噪音消除電路給定的頻率範圍内完成噪音消 除信號光譜的峰值振幅之調整的連續範圍。 4. 如申請專利範圍第3項的主動式耳機，其中連續調整的 範圍是藉一可變電阻來完成。 5. 如申請專利範圍第3項的主動式耳機，其中連續調整的 範圍是藉數個噪音消除電路的可交換電容來完成。 6·如申請專利範圍第1項的主動式耳機，其中用以調整嗓 音消除信號光譜的增益之工具尚包括： 一橋型放大器電路，具有一加成節點提供一高頻 架給在橋型放大器電路，的非反向放大器階段之操作 放大器。 7.如申請專利範圍第1項的主動式耳機，其中用以調整噪 音消除信號光譜的增益之工具尚包括： 本紙張用（ CNS )A4規格（21 OX297公釐） 12 --------裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A8 B8 C8

   六、申請專利範圍 一操作玫大器具有一非反向放大器階段與一反向 放大器階段；及 一電阻性/電容性偶合，提供一加成節點提供一高 頻架給的非反向放大器階段之操作放大器。 8. —種主動式耳機，結合嗓音消除電路，藉產生一延伸 在給定的頻率範圍内之噪音消除信號光譜以減少到達 使用者耳朵的外部噪音量，包括有： 一操作放大器具有一非反向放大器階段與一反向 放大器階段； 一電阻性/電容性偶合提供一高頻架給非反向放大 器階段之操作放大器，此電阻性/電容性偶合具有一加 成節點給非反向放大器階段與反向放大器階段：及 種工具，用以增益調整，包括此電阻性/電容性 偶合的可變元件。 9. 如申請專利範圍第8項的主動式耳機，其中用以增益調 整的工具尚包括： 一可變電阻，具有可調整的分接頭，此可變電阻 經濟部中央標準局男工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 電容性連接在加成節點與非反-向放大器階段的操作放-大器間；而 此可變電阻可調整的分接頭藉電阻性/電容性偶合 連結至此加成節點。 i〇.如申請專利範圍第8項的主動式耳機，其中用以增益調 整的工具尚包括：. 一可變電阻，具有可調整的分接頭，此可變

   In g— I 387200 I I、申請專利範圍 ' 電阻性連接至此加成節點，此連結是藉由一電阻性偶 合；而 此可變電阻可調整的分接頭電容性性偶合至反向放 大器階段的操作放大器。 11. 如申請專利範圍第8項的主動式耳機’其t用以增益調 整的工具尚包括數個可交換電容器連結在加成節點與 非反向放大器階段的操作放大器間。 12. 如申請專利範圍第8項的主動式耳機，其中非反向放大 器階段與反向放大器階段是由一橋型放大器構成。 .「贏-- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本I-) 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 14 本紙張尺度逋用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）