TWI504283B - 揚聲器的音源信號量測方法及具有揚聲器的電子裝置 - Google Patents

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Description

揚聲器的音源信號量測方法及具有揚聲器的電子裝置
本發明是有關於一種揚聲器的音源信號量測方法及具有揚聲器的電子裝置，且特別是有關於一種可自行檢測其揚聲器的電子裝置及揚聲器的音源信號量測方法。
在多媒體日益發展的現今社會，揚聲器的品質的好壞往往是影響使用者所聽到聲音之良窳的關鍵之一。品質不好的揚聲器通常會有一定程度的轉換器失真(transducer distortion)以及音箱漏音(acoustic box leakage)。傳統上，會藉由麥克風來量測揚聲器的轉換器失真以及音箱漏音。然而，這樣的量測方式通常需要足夠的空間及成本，來設置無音室(anechoic room)以及聲音分析儀(acoustic analyzer)。因此，傳統的揚聲器的音源信號量測方法對於使用者來說，將會在預算及空間上面臨到較難克服的障礙，而難以實現。
本發明提供一種電子裝置，可自行地偵測其揚聲器的運作是否正常。
本發明提供一種揚聲器的音源信號量測方法，用以判斷揚聲器的運作是否正常。
本發明提出一種揚聲器的音源信號量測方法。上述的音源信號量測方法包括量測音源信號的電壓值，以及量測由揚聲器所回授的電流的電流值。上述的音源信號量測方法還包括依據電壓值及電流值，進行時域至頻域轉換(time domain to frequency domain transform)，以取得頻率響應曲線。上述的音源信號量測方法更包括判斷上述的頻率響應曲線是否落於預期區域內，而倘若頻率響應曲線落於預期區域外，則發出一信號。
本發明提出一種電子裝置。上述的電子裝置包括揚聲器、處理電路以及功率放大器。揚聲器用以發出聲音。處理電路耦接於揚聲器，用以依據音源信號的電壓值以及揚聲器所回授的電流的電流值，進行時域至頻域轉換(time domain to frequency domain transform)，以取得頻率響應曲線。功率放大器耦接於揚聲器，用以依據音源信號的電壓值驅動揚聲器。其中處理電路可判斷頻率響應曲線是否落於預期區域內，並於頻率響應曲線落於預期區域外時，發出信號。
在本發明之一實施例中，上述的時域/頻域轉換為傅立葉轉換(Fourier transform)。
在本發明之一實施例中，上述的傅立葉轉換為快速傳立葉轉換。
在本發明之一實施例中，上述的時域/頻域轉換為拉普拉斯轉換(Laplace transform)。
在本發明之一實施例中，上述的電壓值以時間函數v(t)表示，電流值以時間函數i(t)表示，而頻率響應曲線係處 理電路對[v(t)/i(t)]進行上述的時域至頻域轉換取得，t表示時間。
在本發明之一實施例中，上述的電壓值以時間函數v(t)表示，電流值以時間函數i(t)表示，而頻率響應曲線係藉由對進行上述的時域至頻域轉換取得，其中t表示時間，Rdc為揚聲器的驅動元件在室溫下的電阻值，B1為揚聲器的常數。
在本發明之一實施例中，上述的電子裝置更包括增益器，耦接於處理電路，用以對來源信號進行增益以產生音源信號。其中當頻率響應曲線落於上述的預期區域外時，處理電路調整增益器的增益。
在本發明之一實施例中，上述的頻率響應曲線用以表示揚聲器的阻抗與揚聲器所發出的聲音的頻率之間的關係。
在本發明之一實施例中，上述的頻率響應曲線用以表示揚聲器的振膜的衝程(stroke)與揚聲器所發出的聲音的頻率之間的關係。
基於上述，本發明上述實施例中的電子裝置可自行地量測出其揚聲器是否符合預期的標準。由於不需要另外再設置無音室以及聲音分析儀，故可大大地增加使用的便利性，並降低揚聲器的檢測成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
請參考圖1，圖1為本發明一實施例之電子裝置100的功能方塊圖。電子裝置100可以是行動電話、平版電腦、多媒體螢幕、電視...等，但本發明並不以此為限。電子裝置100具有處理電路110、功率放大器120以及揚聲器130。揚聲器130用以基於音源信號SIN 而發出聲音。處理電路110耦接於揚聲器130，並量測所接收到的音源信號SIN 的電壓值v(t)。處理電路110會將所接收到的音源信號SIN 傳送至功率放大器120，而使功率放大器120依據音源信號SIN 的電壓值v(t)驅動揚聲器130發聲。一般而言，功率放大器120連接至電子裝置100的系統電壓，以供電至揚聲器130。揚聲器130會回授電流I至處理電路110，而處理電路110則會量測電流I的電流值i(t)。此外，處理電路110會依據音源信號SIN 的電壓值v(t)以及揚聲器130所回授的電流I的電流值i(t)，進行時域至頻域轉換(time domain to frequency domain transform)，以取得一個頻率響應曲線。
請參考圖2並同時參照圖1，圖2為本發明一實施例之電子裝置100的頻率響應圖。其中，頻率響應曲線C1為處理電路110依據電壓值v(t)及電流值i(t)，所得到的頻率響應曲線。圖2的橫軸表示揚聲器130所發出的聲音的頻率，而縱軸表示揚聲器130於各頻率所對應的特徵值。其中，因電壓值v(t)和電流值i(t)轉換至頻域(frequency domain)後，其頻率即對應於揚聲器130所發出的聲音的頻率，故圖2的橫軸亦可表示電壓值v(t)或電流值i(t)轉換至頻域後所對應的頻率。在本發明一實施例中，上述的特徵值為處理電路110所量測到的揚聲器130的阻抗(impedance)，亦即頻率響應曲線C1用以表示揚聲器130的阻抗與揚聲器130所發出的聲音的頻率之間的關係。在本發明另一實施例中，上述的特徵值為處理電路110所量測到的揚聲器130的振膜134的衝程(stroke)，亦即頻率響應曲線C1用以表示揚聲器130的振膜134的衝程與揚聲器130所發出的聲音的頻率之間的關係。處理電路110會判斷頻率響應曲線C1是否落於預期區域Ⅱ內。而當處理電路110判斷出頻率響應曲線落於預期區域Ⅱ外的區域Ⅰ或Ⅲ時，處理電路110則會發出信號SA ，以提醒電子裝置100的使用者。舉例來說，頻率響應曲線C2因有部份落於預期區域Ⅱ外，故倘若處理電路110所取得的頻率響應曲線為頻率響應曲線C2，則處理電路110會發出信號SA 。上述的區域Ⅰ、Ⅱ及Ⅲ是藉由上限曲線LU 及下限曲線LD 所定義，而上限曲線LU 及下限曲線LD 於各頻率所對應的特徵值可依據不同的使用需求來加以設定。
在本發明一實施例中，電子裝置100可另包括顯示單元140，用以依據信號SA 顯示相關的訊息，以提醒使用者。顯示單元140可以是一個觸控螢幕或非觸控螢幕。
在本發明一實施例中，揚聲器130具有驅動元件132以及振膜134。驅動元件132用以依據功率放大器120的輸出信號驅動振膜134振動，以產生聲波。在本發明一實施例中，驅動元件132為線圈，用以電磁感應的方式驅使振膜134振動。此外，在本發明一實施例中，驅動元件132和振膜134分別設置在兩個基版上，而驅動元件132為金屬所構成的薄膜電極，且振膜134可帶靜電。其中，上述的兩個基版可以是以纖維質所構成。換言之，上述的兩個基版可以是兩張紙。
在本發明之一實施例中，上述處理電路110所進行的時域/頻域轉換為傅立葉轉換(Fourier transform)，其中傅立葉轉換包括快速傅立葉轉換。在本發明之一實施例中，處理電路110所進行的時域/頻域轉換為拉普拉斯轉換(Laplace transform)。
此外，在本發明之一實施例中，上述音源信號SIN 的電壓值以時間函數v(t)表示，電流I的電流值以時間函數i(t)表示，t表示時間，而處理電路110會對[v(t)/i(t)]進行上述的時域至頻域轉換，以取得頻率響應曲線。處理電路110藉由對[v(t)/i(t)]進行時域至頻域轉換所取得頻率響應曲線，其對應的特徵值為揚聲器130的阻抗。在本發明之一實施例中，處理電路110藉由對進行上述的時域至頻域轉換取得，以取得頻率響應曲線。其中，Rdc為揚聲器130的驅動元件132在室溫(約25℃)下的電阻值，B1為揚聲器130的常數，而常數B1因不同的揚聲 器130而有所不同。處理電路110藉由對進行時域至頻域轉換所取得頻率響應曲線，其對應的特徵值為上述振膜134的衝程。
在本發明之一實施例中，電子裝置可另包括增益器，用以對來源信號進行增益以產生音源信號SIN 。請參考圖3，圖3為本發明一實施例之電子裝置300的功能方塊圖。電子裝置300與電子裝置100最主要的不同在於電子裝置300另具有增益器150。至於電子裝置300的其他元件則與電子裝置100相同，故不再贅述。增益器150耦接於處理電路150，用以對來源信號S0 進行增益以產生音源信號SIN 。其中當處理電路110依據電壓值v(t)及電流值i(t)所取得的頻率響應曲線落於上述預期區域外時，處理電路110會調整增益器150的增益，以使調整後所得到的頻率響應曲線能落於上述預期區域內。通常，處理電路110會降低增益器150的增益，以使調整後所得到的頻率響應曲線能落於上述預期區域內。
請參考圖4並同時參照圖3，圖4為本發明一實施例之電子裝置300的頻率響應圖。其中，頻率響應曲線C3為處理電路110依據電壓值v(t)及電流值i(t)進行時域至頻域轉換後所得到的頻率響應曲線。圖4的橫軸表示揚聲器130所發出的聲音的頻率，而縱軸表示揚聲器130於各頻率所對應的特徵值。在本發明一實施例中，上述的特徵值為處理電路110所量測到的揚聲器130的振膜134的衝程，亦即頻率響應曲線C3用以表示揚聲器130的振膜134的衝程與揚聲器130所發出的聲音的頻率之間的關係。
處理電路110會判斷頻率響應曲線C3是否落於預期區域A內。而當處理電路110判斷出頻率響應曲線落於預期區域A外的區域B時，處理電路110則會發出信號SA ，以提醒電子裝置100的使用者。上述的區域A及B是藉由上限曲線BU 所定義，而上限曲線BU 於各頻率所對應的特徵值可依據不同的使用需求來加以設定。
綜上所述，本發明上述實施例中的電子裝置可自行地量測出其揚聲器是否符合預期的標準。由於不需要另外再設置無音室以及聲音分析儀，故可大大地增加使用的便利性，並降低揚聲器的檢測成本。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100、300．．．電子裝置
110．．．處理電路
120．．．功率放大器
130．．．揚聲器
132．．．驅動元件
134．．．振膜
140．．．顯示單元
150．．．增益器
B、Ⅰ、Ⅲ．．．區域
A、Ⅱ．．．預期區域
BU 、LU ．．．上限曲線
C1、C2、C3．．．頻率響應曲線
IFB ．．．回授電流
i(t)．．．電流值
LD ．．．下限曲線
SA ．．．信號
SIN ．．．音源信號
S0 ．．．來源信號
v(t)．．．電壓值
圖1為本發明一實施例之電子裝置的功能方塊圖。
圖2為本發明一實施例之電子裝置的頻率響應圖。
圖3為本發明另一實施例之電子裝置的功能方塊圖。
圖4為本發明另一實施例之電子裝置的頻率響應圖。
100．．．電子裝置
110．．．處理電路
120．．．功率放大器
130．．．揚聲器
132．．．驅動元件
134．．．振膜
140．．．顯示單元
IFB ．．．回授電流
i(t)．．．電流值
SA ．．．信號
SIN ．．．音源信號
v(t)．．．電壓值

Claims (18)

  1. 一種揚聲器的音源信號量測方法，包括：量測一音源信號的電壓值，其中該揚聲器基於該音源信號的該電壓值發出聲音；量測由該揚聲器所回授的一電流的電流值；依據該電壓值及該電流值，進行一時域至頻域轉換(time domain to frequency domain transform)，以取得一頻率響應曲線；以及判斷該頻率響應曲線是否落於一預期區域內，而倘若該頻率響應曲線落於該預期區域外，則發出一信號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之音源信號量測方法，其中該時域/頻域轉換為傅立葉轉換(Fourier transform)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之音源信號量測方法，其中該傅立葉轉換為快速傅立葉轉換。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之音源信號量測方法，其中該時域/頻域轉換為拉普拉斯轉換(Laplace transform)。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之音源信號量測方法，其中該電壓值以時間函數v(t)表示，該電流值以時間函數i(t)表示，而該頻率響應曲線係藉由對[v(t)/i(t)]進行該時域至頻域轉換取得，t表示時間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之音源信號量測方法，其中該電壓值以時間函數v(t)表示，該電流值以時間 函數i(t)表示，而該頻率響應曲線係藉由對進行該時域至頻域轉換取得，其中t表示時間，Rdc為該揚聲器的一驅動元件在室溫下的電阻值，B1為該揚聲器的一常數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之音源信號量測方法，更包括：倘若該頻率響應曲線落於該預期區域外，則調整對該音源信號的增益。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之音源信號量測方法，其中該頻率響應曲線用以表示該揚聲器的阻抗與該揚聲器所發出的聲音的頻率之間的關係。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之音源信號量測方法，其中該頻率響應曲線用以表示該揚聲器的振膜的衝程(stroke)與該揚聲器所發出的聲音的頻率之間的關係。
  10. 一種電子裝置，包括：一揚聲器；一處理電路，耦接於該揚聲器，用以依據一音源信號的電壓值以及該揚聲器所回授的一電流的電流值，進行一時域至頻域轉換(time domain to frequency domain transform)，以取得一頻率響應曲線；以及一功率放大器，耦接於該揚聲器，用以依據該音源信號的該電壓值驅動該揚聲器；其中該處理電路可判斷該頻率響應曲線是否落於一預 期區域內，並於該頻率響應曲線落於該預期區域外時，發出一信號。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該時域/頻域轉換為傅立葉轉換(Fourier transform)。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該傅立葉轉換為快速傅立葉轉換。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電子裝置，其中該時域/頻域轉換為拉普拉斯轉換(Laplace transform)。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該電壓值以時間函數v(t)表示，該電流值以時間函數i(t)表示，而該頻率響應曲線係該處理電路對[v(t)/i(t)]進行該時域至頻域轉換取得，t表示時間。
  15. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該電壓值以時間函數v(t)表示，該電流值以時間函數i(t)表示，而該頻率響應曲線係藉由對進行該時域至頻域轉換取得，其中t表示時間，Rdc為該揚聲器的一驅動元件在室溫下的電阻值，B1為該揚聲器的一常數。
  16. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，更包括：一增益器，耦接於該處理電路，用以對一來源信號進行增益以產生該音源信號； 其中當該頻率響應曲線落於該預期區域外時，該處理電路調整該增益器的增益。
  17. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該頻率響應曲線用以表示該揚聲器的阻抗與該揚聲器所發出的聲音的頻率之間的關係。
  18. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該頻率響應曲線用以表示該揚聲器的振膜的衝程(stroke)與該揚聲器所發出的聲音的頻率之間的關係。
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