WO2014027793A1 - 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치 - Google Patents

음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치 Download PDF

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WO2014027793A1
WO2014027793A1 PCT/KR2013/007161 KR2013007161W WO2014027793A1 WO 2014027793 A1 WO2014027793 A1 WO 2014027793A1 KR 2013007161 W KR2013007161 W KR 2013007161W WO 2014027793 A1 WO2014027793 A1 WO 2014027793A1
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sound pressure
sound
volume
setting unit
pressure correction
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PCT/KR2013/007161
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고영로
이윤재
이승연
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주식회사 이엠텍
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
    • H04R3/08—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response of electromagnetic transducers
    • H—ELECTRICITY
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    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/06—Loudspeakers

Definitions

  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an acoustic transducer according to the prior art.
  • a general sound conversion device includes a frame 1, a yoke 2 inserted and mounted inside the frame 1, and a yoke 2 to transmit magnetic flux or to the yoke 2; Inner ring top plate which receives magnetic flux from inner ring magnet 3 and outer ring magnet 4 receiving magnetic flux from inner ring magnet 3 or outer ring magnet 4 and transmits the magnetic flux at right angles to voice coil 7 (5) and voice coil 7 in which a portion of the outer ring top plate 6, the inner ring magnet 3 and the inner ring top plate 5, and the outer ring magnet 4 and the outer ring top plate 6 are inserted into the air gap
  • the voice coil 7 is attached to the inside of the diaphragm 8 to generate a vibration in accordance with the vertical movement of the voice coil 7 and the sound emitting hole 11 is formed, the protector 10 to protect the diaphragm 8 ) And so on.
  • the lead wire of the voice coil 7 is fixed to the bottom of the diaphragm 8 using a wire bond, and penetrates the side surface of the frame 1 or forms a groove (not shown) formed in the frame 1. It is drawn out through and soldered to the terminals 14 along the outer side of the frame 1, respectively.
  • a damper (not shown) may be installed below the diaphragm in order to structurally hold the unidirectional vibration and prevent breakage of the lead wire of the voice coil 7 to increase the reliability of the acoustic transducer.
  • the vibration of the sound source is relatively stable due to the high and mid-range, and the damper is not applied in consideration of the number of parts and the working process, but the communication technology is developed and the use of the low-frequency sound source is Increasingly, dampers are often used.
  • the conventional microspeaker module does not provide a means for the user to actively adjust the sound pressure.
  • the present invention provides a sound converting device having a sound pressure control function having an electrical configuration capable of applying power to the sound pressure correction circuit portion, the sound signal is applied to the sound pressure correction circuit portion, processed, and then applied to the voice coil. It aims to provide.
  • an object of the present invention is to provide a sound converting device having a sound pressure control function corresponding to a volume so that the sound pressure control corresponding to the volume, so that even if the size of the volume is different, there is no difference in the sound pressure.
  • the sound conversion device having a sound pressure adjustment function of the present invention is a frame, a magnetic circuit installed in the frame, a voice coil vibrating by the mutual electromagnetic force with the magnetic circuit by receiving an electric signal, vibrating by the vibration of the voice coil to generate sound A diaphragm, a setting unit for obtaining a user setting input, and a sound pressure correction device for processing an electric signal applied from the outside according to a user setting from the setting unit and applying the same to the voice coil.
  • the setting unit is preferably an internal setting unit formed on the outer surface of the sound pressure correction device or mounted on the outer surface of the sound conversion device.
  • the user setting input by the internal setting unit preferably includes a selection of gain data for each volume or pre-stored frequency band.
  • the sound pressure correction device processes the electrical signal on the basis of the gain data for each frequency corresponding to the selection of the volume.
  • the user setting input by the internal setting unit preferably corresponds to the adjustment size with respect to the reference size of the electrical signal.
  • the internal setting unit preferably applies a voltage value corresponding to the change of the resistance value to the sound pressure correction device using the variable resistor.
  • the setting unit is an external setting unit mounted on the outside of the electric device on which the acoustic transducer is mounted, and it is preferable that electrical wiring is provided between the external setting unit and the sound pressure compensating device.
  • the setting input is preferably a volume increase or volume decrease input.
  • the setting input is a volume increase input.
  • the sound pressure correction device increases the volume from the start volume according to the volume increase input, and changes the volume to the start volume again after reaching the maximum volume.
  • the present invention enables the sound pressure correction / adjustment within the sound transducer according to the user's setting, so that the sound transducer can be applied to electric devices in various situations.
  • the acoustic transducer itself includes a sound pressure correction circuit, which can be miniaturized to prevent the low sound reproduction power from dropping.
  • the present invention is possible to apply power to the sound pressure correction circuit portion, while the sound signal is applied to the sound pressure correction circuit portion is processed, and after the electrical configuration to be applied to the voice coil, it is possible to control the sound pressure itself have.
  • the present invention has the effect that it is possible to set the gain (gain) for each frequency band corresponding to the volume condition of the acoustic transducer.
  • the present invention has the effect of providing a sound pressure adjustment function corresponding to the volume so that the sound pressure adjustment corresponding to the volume, so that the sound pressure does not differ even if the size of the volume is different.
  • the present invention has the effect of actively controlling the sound pressure by directly obtaining a sound pressure adjustment command through the input means formed in the electrical device equipped with the sound conversion device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an acoustic transducer according to the prior art
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of an acoustic transducer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an FPCB substrate and a sound pressure correction circuit unit provided on an FPCB substrate in an acoustic transducer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view illustrating a state in which a frame and a magnetic circuit of the acoustic transducer according to an embodiment of the present invention are combined;
  • 11 is a graph of frequency characteristics according to volume.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of an acoustic transducer according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view of the acoustic transducer according to an embodiment of the present invention viewed from above.
  • the acoustic transducer according to an embodiment of the present invention is provided in the frame 100, the frame 100, the magnetic circuit 200 consisting of the yoke 210, the permanent magnet 220, the top plate 230, Voice coil 300 vibrating by mutual electromagnetic force in the space between the side of the yoke 210 and the permanent magnet 220, vibrates by the vibration of the voice coil 300 to generate sound, the center diaphragm 420 and
  • the diaphragm 400 including the side diaphragm 410, and transmits an electrical signal to the voice coil 300, and serves as a terminal that receives the electrical signal from the suspension and external terminals to hold the vibration of the diaphragm 400.
  • the FPCB substrate 500 also serves as a protector 610 positioned at the top to protect the components of the acoustic transducer, a lower cover 620 coupled to the lower surface of the frame and protecting the components of the acoustic transducer, and the frame 100.
  • Located on the FPCB substrate 500 Sound pressure correction circuit 700 for optimizing the acoustic characteristics of the converter device.
  • a magnetic circuit 200 including a yoke 210, a permanent magnet 220, and a top plate 230 is provided at the center thereof. Therefore, an empty space for installing the magnetic circuit 200 is provided at the center, and an enclosure 140 (refer to FIG. 6) which is a resonance space is provided to the outside where the magnetic circuit 200 is installed.
  • the vibration member having the voice coil 300, the vibration plate 400, and the FPCB substrate 500 attached to each other is installed on the frame 100.
  • the voice coil 300 is attached to the lower portion of the FPCB substrate 500, and the side diaphragm 410 is attached to the voice coil 300 at a predetermined interval.
  • a center diaphragm 420 is attached to the upper portion of the FPCB substrate 500.
  • the suspension portion 510 (see FIG. 4), which is a portion where the voice coil 300 and the diaphragm 400 are attached to the FPCB substrate 500, is seated on the upper portion of the frame 100 and bent from the suspension portion 510.
  • the side connection 520 (see FIG. 4) is located at the side of the frame 100.
  • the terminal portion 530 that is bent from the side connecting portion 520 and positioned in parallel with the suspension portion 510 is mounted on the lower portion of the frame 100.
  • the protector 610 is coupled to the upper portion of the frame 100, and the lower cover 620 is coupled to the lower portion of the frame 100, respectively. Protect the components installed on the
  • the voice coil 300 is bonded to the suspension portion 510 by soldering or the like, and attached to the suspension portion 510 by a tape or other adhesive.
  • the suspension part 510 the vibration of the diaphragm 400 is made only in the up and down directions, thereby preventing abnormal vibrations such as divided vibration and unidirectional vibration, thereby improving sound quality.
  • the diaphragm 400 includes a center diaphragm 420 located at the center portion and a side diaphragm 410 positioned outside the center diaphragm 420 and formed in a ring shape.
  • the center diaphragm 420 has a dome shape protruding upward, and the side diaphragm 410 has a dome shape protruding downward.
  • the center diaphragm 420 is attached to the upper portion of the suspension portion 510, and the side diaphragm 410 is attached to the lower portion of the suspension portion 510.
  • the center diaphragm 420 and the side diaphragm 410 may be made of a film of the same material or a film of a different material, as necessary.
  • the center diaphragm 420 is made of a thermoplastic film such as PE or PP, and UV molding may be performed as necessary.
  • the side diaphragm 410 may be manufactured by laminating thermoplastic films such as PE and PP and thermoplastic urethane films such as TPU. Since the center diaphragm 420 and the side diaphragm 410 have different sound bands, the side diaphragm 410 increases ductility and elasticity, thereby improving the acoustic characteristics of the low frequency band, and the center diaphragm 420 is light and rigid. By increasing the sound characteristics of the medium and high frequency band can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an FPCB substrate and a sound pressure correction circuit unit provided on an FPCB substrate according to an embodiment of the present invention.
  • the FPCB substrate 500 provided in the acoustic transducer according to an exemplary embodiment of the present invention is located on the upper surface of the frame 100 and has a suspension unit 510 and a frame to which the voice coil 300 and the diaphragm 400 are attached.
  • the side connection portion 530 which is located on the lower surface of the 100 and connects the terminal portion 520 and the suspension portion 510 and the terminal portion 520 where the sound pressure correction circuit unit 700 is installed, and is located on the side of the frame 100. It includes.
  • the suspension part 510 includes a seating part 512, which is an edge part seated on the upper surface of the frame 100, a center part 514 and a seating part 512 and a center part 514 to which the diaphragm 400 under the voice coil 300 is attached. And a connection portion 516 that provides a damping effect. Electrical signals are transmitted to the voice coil 300 through the conductive pattern of the FPCB formed in the suspension unit 510.
  • the conductive pattern of the FPCB is connected to the central portion 514 via the seating portion 512 and the connecting portion 516, and a bonding portion (not shown) that is soldered with the voice coil 300 may be provided at the central portion 514.
  • the terminal unit 520 is installed on the lower surface of the frame 100, and includes an installation surface 522 on which an electrical signal from the outside may install the terminal 524 and the sound pressure correction circuit unit 700.
  • a total of four terminals 524 are formed, and the lead wires connected to the terminals 524 are a positive pole of a sound signal (electrical signal), a negative pole, and a power source (+ DC, GND / -DC).
  • the terminal portion 520 and the side connection portion 530 is formed of the FPCB pattern that can transmit an electrical signal, the electrical signal transmitted through the terminal 524 via the side connection portion 530 and the suspension portion 510 To be transmitted to the voice coil 300.
  • the frame 100 is formed with a side connecting portion receiving groove 170 (see FIG.
  • the lower cover 620 is coupled to the lower portion of the frame 100 to protect the FPCB substrate 500 and other acoustic transducer components.
  • the terminal portion 520 of the FPCB substrate 500 includes terminals 524 at four corners, and an electrical signal is input from the terminal 524 to the sound pressure correction circuit 700, or via the sound pressure correction circuit 700.
  • Conductive patterns 524a, 524b, 524c, 524d, 524e, 524f, 524g, and 524h that transmit signals to the voice coil 300 are formed.
  • the signal input patterns 524a and 524b are for receiving an electric signal from an electric device in which an acoustic conversion device such as a mobile phone is installed.
  • the power supply patterns 524c and 524d are for supplying power (+ DC, -DC / GND) of the power supply path 700 to the sound pressure correction circuit 700 from an electric device, and the signal output patterns 524e and 524f. ) Is for outputting the output signal from the sound pressure correction circuit unit 700 to the voice coil 300, and the volume adjusting patterns 524g and 524h are external setting units 800 (shown in FIG. 7) installed in the electrical apparatus. To receive the volume control signal from the sound pressure correction circuit unit 700 to apply.
  • a conductive pattern is naturally formed on the side connection part 530 and the suspension part 510.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a frame and a magnetic circuit of the acoustic transducer according to an exemplary embodiment of the present invention are combined.
  • a magnetic circuit 200 including a yoke 210, a permanent magnet 220 (see FIG. 2), and a top plate 230 is provided at the center. Therefore, the center has an empty space for installing the magnetic circuit 200, and has a shape corresponding to the circumferential shape of the yoke 210 and includes an inner wall 110 to which the yoke 210 can be coupled.
  • the outer wall 120 forming the outer shape of the frame 100 is formed at a predetermined distance from the inner wall 110.
  • a plurality of ribs 130 connecting the outer wall 120 and the inner wall 110 are provided, and the space formed between the inner wall 110, the outer wall 120, and the rib 130 is an enclosure 140 which is a resonance space. Is used. Some of the enclosures 140 may allow the sound pressure correction circuit unit 700 described above to be located, so that the sound pressure correction circuit unit 700 may be integrally provided inside the sound transducer. When the sound pressure correction circuit unit 700 is integrally provided inside the acoustic transducer, the assembly is simple and the parts are easily managed. The position of the sound pressure correction circuit unit 700 may be installed anywhere on the FPCB substrate 500, but the sound pressure correction circuit unit 700 may be formed on one side of the side connection part 630 opposite to the side of the FPCB substrate 500. 100) can be easily assembled.
  • a seating surface 150 on which the side diaphragm 410 or the suspension part 510 or the protector 610 of the FPCB substrate 500 is mounted may be formed on an upper surface of the outer wall 120 of the frame 100.
  • the four corners of the upper surface of the outer wall 120 of the frame 100, the projections to facilitate positioning of the side diaphragm 410, the suspension portion 510 or the protector 610 of the FPCB substrate 500 ( 160 may be formed.
  • the side connection portion receiving groove 170 in which the side connection portion 630 of the FPCB substrate 500 is accommodated is formed on one outer surface of the outer wall 120 of the frame 100.
  • the lower surface of the frame 100 is formed with a terminal accommodating groove 180 (see FIG. 3) into which the terminal portion 520 is inserted, and the terminal 524 is drawn out to the outside of the frame 100 on the side of the frame 100.
  • the terminal lead-out hole 190 may be formed to enable the same.
  • the sound pressure correction circuit unit 700 may basically use an element that performs an equalizer function and an amplification function. That is, the sound pressure correction circuit unit 700 is an element that can adjust the gain or gain value of the electrical signal input to the acoustic transducer or the output electrical signal according to the frequency or the frequency band.
  • the sound pressure correction circuit unit 700 and the FPCB substrate 500 are referred to as a single sound pressure correction device, which is applied to the voice coil 300 by processing an electrical signal applied from the outside to the voice coil 300. Perform the function.
  • FIG. 7 is an embodiment of the sound pressure correction circuit unit 700
  • FIG. 8 is a functional block diagram included in the audio processor 720.
  • the power supply Vcc is applied to the power supply patterns 524c and 524d from the electric device, and adjusted to at least one or more voltages (for example, 3.3V, 1.8V, etc.) used in the sound pressure correction unit 700. And a power supply unit 740 for supplying necessary elements, and an internal setting unit 750 for performing user setting for amplification / attenuation setting for the electric signal input from the electric device.
  • the signal input unit 710 is provided with an analog-to-digital signal conversion block for converting the received analog signal into a digital signal (eg, a PWM signal) of a predetermined type when receiving an analog signal from an electric device. .
  • the signal input unit 710 receives a digital signal (for example, an I2S signal or a PWM signal) of a preset type from the received digital signal (for example, a PDM signal). Otherwise, a digital signal processing block converting the received digital signal into a digital signal of a predetermined type.
  • the audio processor 720 In response to the signal received from the electrical device, the audio processor 720 enables one of the analog-digital signal conversion block or the digital signal processing block to receive the desired type of digital signal.
  • the audio processor 720 performs signal processing on the input digital signal based on the setting state of the internal setting unit 750, and applies the processed digital signal to the signal output unit 730. In addition, the audio processor 720 receives a volume control signal applied from the external setting unit 800 to further adjust the input digital signal. Signal processing of the audio processor 720 is described below.
  • the power supply unit 740 receives a power supply Vcc from an electric device, and each element of the sound pressure correction unit 700 (signal input unit 710, audio processor 720, signal output unit 730, and internal setting unit 750). Corresponds to the means for supplying the power required for)). However, the power supply unit 740 corresponds to a technology that is easily recognized by those skilled in the art, and detailed description thereof is omitted.
  • the external setting unit 800 corresponds to a kind of input means installed to allow a user to apply a control command to the outer surface of the case of the electric device in which the sound conversion apparatus according to the present invention is mounted.
  • the external setting unit 800 is composed of two input means capable of generating two kinds of volume control signals (volume up / down) or one type of volume control signal (volume up). It can be configured as an input means.
  • the volume control patterns (524g, 524h), as well as the volume control patterns (524g, 524h), Electrical wirings (conductors) (not shown) are also required inside the electrical equipment between the external setting units 800.
  • the volume adjusting patterns 524g and 524h should be recognized as comprehensive expressions of the volume adjusting patterns 524g and 524h and electrical wiring of FIG. 5.
  • the audio processor 720 includes a band pass filter (BPF) 721 for processing a digital signal received from the signal input unit 710 based on a frequency band, and an external setting unit.
  • BPF band pass filter
  • the volume control unit 723 for setting the overall gain of the digital signal, and the digital signal from the volume control unit 723 is greater than or equal to a predetermined threshold.
  • DRC dynamic range compression
  • the internal setting unit 750 is associated with an operation of the band filter unit 721, and a first internal setting unit that sets a gain of each frequency band, and with respect to an operation of the dynamic range compression unit 725. And a second internal setting unit configured to apply a voltage corresponding to the setting of the user.
  • the first internal setting unit configures, for example, three hardware pins so that a user sets a gain of each frequency band, so that a total of eight settings can be made.
  • Table 1 below is a case of setting according to the volume (volume) of the acoustic transducer.
  • the audio processor 720 By setting the first internal setting unit, for example, when it is Pin 1, 2, 3 (0, 0, 1), the audio processor 720 recognizes that the sound conversion device is 0.4 cc. Alternatively, the audio processor 720 previously stores gain data for each frequency band as shown in Table 2 below in response to all the settings (Pin settings) of the first internal setting unit, and gain data for each frequency band corresponding to the specific setting. May be read and signal processing corresponding thereto may be performed.
  • the audio processor 720 determines a gain for each frequency band corresponding to the setting of the first internal setting unit, and the band filter unit 721 processes the input digital signal according to the determined gain.
  • the volume refers to the back volume of the enclosure
  • the back volume is a space connected to the rear back hole of the acoustic transducer including the back of the diaphragm and plays a role of stiffness when the diaphragm moves.
  • the rigidity is lower than when the volume is small, and thus the resonance frequency is relatively lower than when the volume is small.
  • the vibration space basically vibrates smaller than the designed space in which the vibration plate can vibrate, thus leaving a relatively large vibration space. Since the vibration characteristics are different according to the size of the volume, it is necessary to set the gain of the sound pressure correction circuit unit 700 according to the volume and the frequency band so that the vibration characteristics are similar or the same.
  • the audio processor 720 uses gain data for each frequency band corresponding to the volume identified by the setting of the first internal setting unit so that a larger gain is given at or below the resonance frequency (about 1 KHz) when the volume is small. do.
  • the 10 is a first embodiment of a second internal setting unit. As illustrated in FIG. 10, a power supply Vcc applied from an electric device is connected to one end of the variable resistor VR, the other end of the variable resistor VR is grounded, and a tap (a) in the resistor of the variable resistor VR is connected. T) is installed to be movable by the user, and the voltage of the tap T is applied to the audio processor 720 as a DRC input signal through the line T1.
  • the audio processor 720 includes an analog-to-digital converter for converting an input analog signal, a DRC input signal, into a digital signal.
  • the dynamic range compression unit 725 When a signal having a predetermined size (DRC reference size) or more is input, the dynamic range compression unit 725 considers the signal as noise, forcibly compresses the signal to a signal smaller than the predetermined size (DRC reference size), and then sizes the signal. It is a device that reduces.
  • the second internal setting unit which is the first embodiment, may apply a voltage applied to the DRC input signal in a range of 1V to VCC, and for example, 1V, 1.5V, 2.0V, 2.5V, and 2.8V may be set. .
  • 1V, 1.5V, 2.0V, 2.5V, and 2.8V may be set.
  • An example is shown in Table 3.
  • the audio processor 720 stores the voltage table as shown in Table 3 above, and adjusts the preset DRC reference size according to the voltage level of the applied DRC input signal. For example, in the case of 2.0V, the preset DRC reference size remains the same, and as the voltage decreases, the DRC reference size decreases, and as the voltage increases, the DRC reference size increases.
  • the user can set the offset of the DRC in the form of three hardware pins, for example, so that a total of eight settings can be made.
  • Table 4 below is a case of setting according to the volume (volume) of the acoustic transducer.
  • the audio processor 720 By the setting of the second internal setting unit, for example, when it is Pin 1, 2, 3 (0, 0, 1), the audio processor 720 recognizes that the sound conversion device is 0.4 cc. Alternatively, the audio processor 720 stores the DRC offset data as shown in Table 4 below, corresponding to all the settings (Pin settings) of the second internal setting unit, reads an offset value according to the pin setting value, and reads the offset. The value is applied to the dynamic range compression unit 725. Accordingly, the dynamic range compression unit 725 reflects the applied offset value and processes the electrical signal through the subtraction with the DRC reference size.
  • the sound converting apparatus may include a plurality of second internal setting units according to the first and second embodiments at the same time, and in the case of providing the plurality of second internal setting units, the applied voltage from the circuit of FIG.
  • the electrical signal is processed by adding or subtracting the reference magnitude.
  • 11 is a graph of frequency characteristics according to volume. Also on the frequency characteristic graph, it is confirmed that the lower the volume, the lower the sound pressure.
  • the sound pressure correction circuit unit 700 stores a gain table for each frequency band based on amplitude displacement data according to the volume as shown in FIG. 9, as shown in Table 2. Accordingly, the sound pressure correction circuit unit 700 processes the electrical signal (sound signal) applied from the external device according to the frequency band-specific gain table (data) corresponding to the setting of the first internal setting unit, to the voice coil 300. Will be authorized.
  • the external setting unit 800 may be configured with two input means capable of generating two kinds of volume control signals (volume up / down).
  • the audio processor 720 of the sound pressure correction circuit unit 700 controls the internal volume control unit 723 in response to the volume increase signal or the volume decrease signal applied to the external setting unit 800. Thereby increasing or decreasing the volume of the electrical signal.
  • the external setting unit 800 may be configured with one input means capable of generating one type of volume control signal (volume increase). For example, the external setting unit 800 changes from a low state to a high state if there is a user input, and the audio processor 720 adjusts the volume by one step in response to such signal interruption. Can be increased.
  • the audio processor 720 starts from level 0 or level 1 (starting volume) of the volume, and adjusts the volume by a signal from the external setting unit 800. After increasing by one step and reaching 16 steps (maximum volume), a cycling method may be applied in which the volume is set to one step when a signal is received again.

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Abstract

본 발명인 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치는 프레임, 프레임 내에 설치되는 자기 회로, 전기 신호를 인가받아 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일, 보이스 코일의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생시키는 진동판, 사용자 설정 입력을 획득하는 설정부, 및 외부로부터 인가되는 전기 신호를 설정부로부터의 사용자 설정에 따라 처리하여 보이스 코일로 인가하는 음압 보정 장치를 포함한다.

Description

음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치
본 발명은 음향변환장치에 관한 것으로, 특히 외부로부터 인가되는 전기 신호(음향 신호)의 음압을 사용자의 설정 입력에 따라 능동적으로 조절할 수 있는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 음향변환장치의 단면도이다.
이에 도시된 바와 같이, 일반적인 음형변환장치(스피커)는, 프레임(1)과, 프레임(1)의 내측에 삽입 장착되는 요크(2)와, 요크(2)로 자속을 전달하거나 요크(2)로부터 자속을 전달받는 내륜 마그네트(3) 및 외륜 마그네트(4)와, 내륜 마그네트(3) 또는 외륜 마그네트(4)로부터 자속을 전달받아 보이스코일(7)에 직각으로 자속이 전달되도록 하는 내륜 탑플레이트(5) 및 외륜 탑플레이트(6)와, 내륜 마그네트(3) 및 내륜 탑플레이트(5)와, 외륜 마그네트(4) 및 외륜 탑플레이트(6) 간의 공극에 일부분이 삽입되는 보이스 코일(7), 보이스 코일(7)이 내측에 부착되어 보이스 코일(7)의 상하 운동에 따른 진동을 발생하는 진동판(8)과, 음방출공(11)이 형성되되 진동판(8)을 보호하는 프로텍터(10) 등으로 이루어진다.
그리고, 보이스코일(7)의 인출선은 진동판(8)의 저면에 선갈이 본드를 사용하여 부착고정되며, 프레임(1)의 측면을 관통하여 또는 프레임(1)에 형성된 홈(미도시)을 통하여 외부로 인출되어 프레임(1)의 외부 측면을 따라 터미널(14)에 각각 납땜된다.
또한, 구조적으로 편진동을 잡아주고, 보이스 코일(7)의 리드선의 끊어짐을 방지하여 음향변환장치의 신뢰성을 높이기 위해 댐퍼(미도시)가 진동판 하부에 설치될 수 있다. 종래의 마이크로스피커의 적용에서 보면 사용음원이 중고역대가 많아 비교적 진동이 안정적이었으며, 부품 수, 작업 공정 등을 고려하여 댐퍼를 적용하지 않은 경우가 많았으나, 통신기술이 발달하며 저역대의 음원 사용이 많아지면서 댐퍼를 사용하는 경우가 많아졌다.
그러나 종래의 마이크로스피커 모듈은 전체 용적(크기)이 작기 때문에 저음 재생력이 나빠지고 전반적으로 음의 밸런스가 좋지 않은 단점이 있다.
아울러, 종래의 마이크로스피커 모듈은 사용자가 능동적으로 음압을 조절할 수 있는 수단을 제공하지 못한다.
본 발명은 사용자 설정 입력에 따라 음향변환장치 내에서 음압 보정/조절이 가능하도록 하는 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음향변환장치 모듈 내로 연결된 PCB 기판 상에 음압 보정 회로부(일종의 칩형태)가 설치되는 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음압 보정 회로부로의 전원인가가 가능하면서, 음향신호가 음압 보정 회로부로 인가되어, 처리된 후, 보이스 코일로 인가되도록 하는 전기적 구성을 구비하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음향변환장치의 체적 조건에 대응하여 각 주파수 대역에 대한 이득(gain)에 대한 설정이 가능하도록 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 용적에 대응하는 음압 조절이 되도록 하여, 용적의 크기가 다르더라도 그 음압에 차이가 없도록 하는 용적에 대응하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 DRC 기능에서의 레벨(기준 크기)을 사용자가 설정하여, 각 음향 변환 장치의 출력을 조절할 수 있는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 음향 변환 장치가 장착되는 전기 기기에 형성된 입력수단을 통하여, 직접 음압 조절 명령을 획득하여, 음압을 능동적으로 제어하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치는 프레임, 프레임 내에 설치되는 자기 회로, 전기 신호를 인가받아 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일, 보이스 코일의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생시키는 진동판, 사용자 설정 입력을 획득하는 설정부, 및 외부로부터 인가되는 전기 신호를 설정부로부터의 사용자 설정에 따라 처리하여 보이스 코일로 인가하는 음압 보정 장치를 포함한다.
또한, 프레임은, 공명 공간으로 활용되는 인클로져를 더 포함하며, 음압 보정 회로는 인클로져 내에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 설정부는 음압 보정 장치의 외면에 형성되거나, 음향 변환 장치의 외면에 장착되는 내부 설정부인 것이 바람직하다.
또한, 내부 설정부에 의한 사용자 설정 입력은 체적 또는 기저장된 주파수 대역별 이득 데이터에 대한 선택을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 음압 보정 장치는 체적에 대한 선택에 대응하는 주파수별 이득 데이터를 기준으로 하여, 전기 신호를 처리하는 것이 바람직하다.
또한, 음압 보정 장치는 적어도 하나 이상의 주파수 대역별 대역 필터부를 구비하여, 각각에 설정된 이득을 기준으로 하여 전기 신호를 처리하는 것이 바람직하다.
또한, 내부 설정부에 의한 사용자 설정 입력은 전기 신호의 기준 크기에 대한 조절 크기에 대응하는 것이 바람직하다.
또한, 음압 보정 장치는 동적 범위 압축부를 구비하고, 입력된 조절 크기에 따라 기준 크기를 조절하여, 조절된 기준 크기에 따라 동적 범위 압축부가 구동되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 내부 설정부는 가변 저항체를 이용하여 저항값의 변화에 대응하는 전압값을 음압 보정 장치로 인가하는 것이 바람직하다.
또한, 음압 보정 회로는 음향변환장치의 공진 주파수 이하의 주파수 대역에서 전기 신호에 대한 이득을 조절하여, 보이스 코일에 의한 음압을 증가시키는 것이 바람직하다.
또한, 설정부는 음향변환장치가 장착되는 전기 기기의 외부에 장착된 외부 설정부이며, 외부 설정부와 음압 보정 장치 간에 전기적 배선이 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 설정 입력은 음량 증가 또는 음량 감소 입력인 것이 바람직하다.
또한, 설정 입력은 음량 증가 입력인 것이 바람직하다.
또한, 음압 보정 장치는 음량 증가 입력에 따라 시작 음량부터 음량을 증가시키고 최대 음량에 도달한 이후, 다시 시작 음량으로 변화시키는 것이 바람직하다.
본 발명은 사용자의 설정에 따라 음향변환장치 내에서 음압 보정/조절이 가능하도록 하여, 음향변환장치를 다양한 상황에서의 전기 기기에 적용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명이 제공하는 음향변환장치는, 음향변환장치 자체가 음압 보정 회로를 구비하여, 소형화되어 저음 재생력이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명이 제공하는 음향변환장치는, 외부로부터 전기적인 신호를 인가하는 FPCB 기판 상에 음압 보정 회로를 구비함으로써 칩을 연결하기 위한 별도의 부품을 구비할 필요가 없다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 음압 보정 회로부로의 전원인가가 가능하면서, 음향신호가 음압 보정 회로부로 인가되어, 처리된 후, 보이스 코일로 인가되도록 하는 전기적 구성을 구비하여, 자체적인 음압 조절이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 음향변환장치의 체적 조건에 대응하여 각 주파수 대역에 대한 이득(gain)에 대한 설정이 가능하도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 용적에 대응하는 음압 조절이 되도록 하여, 용적의 크기가 다르더라도 그 음압에 차이가 없도록 하는 용적에 대응하는 음압 조절 기능을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 DRC 기능에서의 레벨(기준 크기)을 사용자가 설정하여, 각 음향 변환 장치의 출력을 조절할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 음향 변환 장치가 장착되는 전기 기기에 형성된 입력수단을 통하여, 직접 음압 조절 명령을 획득하여, 음압을 능동적으로 제어하는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 음향변환장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치의 분해사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판 및 FPCB 기판상에 설치된 음압 보정 회로부를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판의 터미널부를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 프레임과 자기 회로가 결합된 모습을 도시한 도면,
도 7은 음압 보정 회로부(700)의 실시예,
도 8은 오디오 프로세서(720)에 포함된 기능 블록도,
도 9는 용적(체적)에 따른 주파수와 진동 변위 간의 관계를 나타내는 그래프,
도 10은 제2내부 설정부의 제1실시예,
도 11은 용적에 따른 주파수 특성 그래프이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치의 분해사시도, 도 3은 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치를 상부에서 바라본 도면이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치는, 프레임(100), 프레임(100) 내에 구비되며, 요크(210), 영구자석(220), 탑 플레이트(230)로 이루어지는 자기 회로(200), 요크(210)의 측면과 영구자석(220) 사이의 공간에서 상호전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일(300), 보이스 코일(300)의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생하며, 센터 진동판(420) 및 사이드 진동판(410)을 포함하는 진동판(400), 보이스 코일(300)로 전기적인 신호를 전달하며, 진동판(400)의 진동을 잡아주는 서스펜션 및 외부 단자로부터 전기적인 신호를 받아들이는 단자의 역할을 겸하는 FPCB 기판(500), 최상부에 위치하여 음향변환장치의 부품을 보호하는 프로텍터(610), 프레임의 하면에 결합하며 음향변환장치의 부품을 보호하는 하부 커버(620), 및 프레임(100) 내에 위치되며, FPCB 기판(500) 상에 설치되어 음향변환장치의 음향 특성을 최적화해 주는 음압 보정 회로부(700)을 포함한다.
프레임(100)은, 요크(210), 영구자석(220), 탑 플레이트(230)를 포함하는 자기 회로(200)가 중앙에 설치된다. 따라서 중앙은 자기 회로(200)를 설치하기 위한 빈 공간이 마련되며, 자기 회로(200)가 설치된 바깥쪽으로 공명 공간인 인클로져(140: 도 6 참조)가 구비된다. 프레임(100) 상에 보이스 코일(300), 진동판(400), FPCB 기판(500)이 서로 부착된 진동 부재가 설치된다. FPCB 기판(500)의 하부에 보이스 코일(300)이 부착되고, 보이스 코일(300)의 부착부와 소정 간격을 두고 사이드 진동판(410)이 부착된다. 또한 FPCB 기판(500)의 상부에는 센터 진동판(420)이 부착된다. FPCB 기판(500)에 보이스 코일(300), 진동판(400)이 부착된 부분인 서스펜션부(510: 도 4 참조)는 프레임(100)의 상부에 안착되며, 서스펜션부(510)로부터 절곡되어 형성된 측면 연결부(520: 도 4 참조)는 프레임(100)의 측면에 위치한다. 또한 측면 연결부(520)로부터 절곡되어 서스펜션부(510)와 평행하게 위치하는 터미널부(530)는 프레임(100)의 하부에 안착되게 된다.
프레임(100)에 자기 회로(200)와 진동 부재가 설치된 다음에는, 프레임(100)의 상부에는 프로텍터(610)가, 프레임(100)의 하부에는 하부 커버(620)가 각각 결합되어 프레임(100)에 설치된 부품들을 보호하게 된다.
보이스 코일(300)은 납땜 등의 방식으로 서스펜션부(510)와 본딩되며, 테잎이나 기타 접착제에 의해 서스펜션부(510)에 부착된다. 서스펜션부(510)에 의해 진동판(400)의 진동이 상, 하 방향으로만 이루어지도록 하여 분할진동이나 편진동과 같은 이상 진동을 방지하여 음질을 향상시킬 수 있다. 진동판(400)은 중앙부에 위치한 센터 진동판(420)과, 센터 진동판(420)의 외부에 위치하며 링 형상으로 형성된 사이드 진동판(410)을 구비한다. 센터 진동판(420)은 상부로 돌출된 돔 형상이며, 사이드 진동판(410)은 하부로 돌출된 돔 형상이다. 센터 진동판(420)은 서스펜션부(510)의 상부에 부착되고, 사이드 진동판(410)은 서스펜션부(510)의 하부에 부착된다.
한편, 센터 진동판(420)과 사이드 진동판(410)은 필요에 따라 같은 재질의 필름으로 제조되거나, 다른 재질의 필름으로 제조될 수 있다. 센터 진동판(420)은 PE, PP 같은 열가소성 필름으로 제조되며, 필요에 따라 UV 몰딩 등이 행해질 수 있다. 또한 사이드 진동판(410)은 PE, PP같은 열가소성 필름과 TPU같은 열가소성 우레판 필름을 합지하여 제조할 수 있다. 센터 진동판(420)과 사이드 진동판(410)은 담당하는 음역대가 다르므로, 사이드 진동판(410)은 연성 및 탄성을 증가시켜 저주파 대역의 음향 특성을 향상시키고, 센터 진동판(420)은 가벼우면서 강성을 증가시켜 중, 고주파 대역의 음향 특성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판 및 FPCB 기판상에 설치된 음압 보정 회로부를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판(500)은 프레임(100)의 상면에 위치하며 보이스 코일(300) 및 진동판(400)이 부착되는 서스펜션부(510)와 프레임(100)의 하면에 위치하며 음압 보정 회로부(700)가 설치되는 터미널부(520)와 서스펜션부(510)와 터미널부(520)를 연결하며 프레임(100)의 측면에 위치하는 측면 연결부(530)를 포함한다.
서스펜션부(510)는 프레임(100)의 상면에 안착되는 가장자리부인 안착부(512), 보이스 코일(300) 밑 진동판(400)이 부착되는 중앙부(514) 및 안착부(512)와 중앙부(514)를 연결하며 댐핑 효과를 주는 연결부(516)를 포함한다. 서스펜션부(510)에 형성된 FPCB의 도전성 패턴을 통해 보이스코일(300)로 전기적인 신호가 전달된다. FPCB의 도전성 패턴은 안착부(512) 및 연결부(516)를 거쳐 중앙부(514)로 연결되며, 중앙부(514)에는 보이스 코일(300)과 납땜되는 본딩부(미도시)가 마련될 수 있다.
터미널부(520)는 프레임(100)의 하면에 설치되며, 외부로부터 전기적인 신호가 단자(524)와 음압 보정 회로부(700)을 설치할 수 있는 설치면(522)을 포함한다. 단자(524)는 총 4개가 형성되며, 단자(524)와 연결되는 인입선은, 음향 신호(전기 신호)의 (+)극과, (-)극, 전원(+DC, GND/-DC)이다. 터미널부(520) 및 측면 연결부(530)에도 물론 전기적인 신호를 전달할 수 있는 FPCB 패턴이 형성되어, 단자(524)를 통해 전달된 전기 신호가 측면 연결부(530) 및 서스펜션부(510)를 거쳐 보이스 코일(300)로 전달되도록 한다. 프레임(100)에는 측면 연결부(530)가 삽입되는 측면 연결부 수용홈(170: 도 4 참조), 터미널부(520)가 삽입되는 터미널부 수용홈(180: 도 2 참조)이 형성되고, 프레임(100)의 측면에는 단자(524)를 프레임(100) 외부로 인출할 수 있도록 단자 인출홀(190: 도 2 참조)이 형성된다. 프레임(100)에 FPCB 기판(500)을 설치한 다음, 프레임(100) 하부에 하부 커버(620)를 결합하여, FPCB 기판(500)과 기타 음향변환장치의 부품들을 보호할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 FPCB 기판의 터미널부를 도시한 도면이다. FPCB 기판(500)의 터미널부(520)는 네 모서리에 각각 단자(524)를 구비하며, 단자(524)로부터 음압 보정 회로부(700)로 전기 신호가 입력되거나, 음압 보정 회로부(700)를 거쳐 보이스 코일(300)로 신호를 전달하는 도전성 패턴(524a, 524b, 524c, 524d, 524e, 524f, 524g, 524h)이 형성된다. 도전성 패턴(524a, 524b, 524c, 524d, 524e, 524f, 524g, 524h) 중에서, 신호 입력용 패턴(524a, 524b)는 휴대폰 등 음향변환장치가 설치되는 전기 기기로부터 전기 신호를 입력 받기 위한 것이고, 전원 공급용 패턴(524c, 524d)은 전기 기기로부터 음압 보정 회로부(700)로 전원로부(700)의 전원(+DC, -DC/GND)을 공급하기 위한 것이고, 신호 출력용 패턴(524e, 524f)는 음압 보정 회로부(700)로부터의 출력 신호를 보이스 코일(300)로 출력하기 위한 것이고, 음량 조절용 패턴(524g, 524h)는 전기 기기에 설치된 외부 설정부(800)(도 7에 도시됨)로부터 음량 조절 신호를 수신하여, 음압 보정 회로부(700)로 인가하기 위한 것이다.
신호 출력용 패턴(524e, 524f)과 보이스 코일(300) 간의 전기적 연결을 위해, 측면 연결부(530) 및 서스펜션부(510)에도, 도전성 패턴이 당연히 형성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향변환장치가 구비하는 프레임과 자기 회로가 결합된 모습을 도시한 도면이다. 프레임(100)은, 요크(210), 영구자석(220: 도 2 참조), 탑 플레이트(230)를 포함하는 자기 회로(200)가 중앙에 설치된다. 따라서 중앙은 자기 회로(200)를 설치하기 위한 빈 공간이 마련되며, 요크(210)의 둘레 형상에 대응하는 형상을 가져 요크(210)가 결합될 수 있는 내벽(110)을 포함한다. 또한 프레임(100)의 외형을 형성하는 외벽(120)이 내벽(110)과 소정 간격을 두고 형성된다. 외벽(120)과 내벽(110)을 연결하는 리브(130)가 복수 개 구비되며, 내벽(110), 외벽(120) 및 리브(130) 사이에 형성되는 공간은 공명 공간인 인클로져(140)로 이용된다. 인클로져(140) 중 일부에는 앞서 설명한 음압 보정 회로부(700)가 위치할 수 있도록 하여, 음향변환장치 내부에 음압 보정 회로부(700)를 일체로 구비하도록 할 수 있다. 음향변환장치 내부에 음압 보정 회로부(700)을 일체로 구비할 경우, 조립이 간단하고 부품 관리가 용이하다는 장점이 있다. 음압 보정 회로부(700)의 위치는 FPCB 기판(500) 상 어느 곳에나 설치가 가능하나, 음압 보정 회로부(700)는 측면 연결부(630)의 반대측 일측에 형성되도록 하여 FPCB 기판(500)을 프레임(100)에 조립하는 것을 용이하게 할 수 있다.
또한 프레임(100)의 외벽(120) 상면에는 사이드 진동판(410)이나 FPCB 기판(500)의 서스펜션부(510) 또는 프로텍터(610)가 안착될 수 있는 안착면(150)이 형성된다. 또한 프레임(100)의 외벽(120) 상면의 네 모서리에는, 사이드 진동판(410)이나 FPCB 기판(500)의 서스펜션부(510) 또는 프로텍터(610)의 안착 시 위치를 용이하게 정하도록 돕는 돌기부(160)가 형성될 수 있다. 앞서 설명한 바와 마찬가지로, 프레임(100)의 외벽(120)의 일 외측면에는 FPCB 기판(500)의 측면 연결부(630)가 수용될 수 있는 측면 연결부 수용홈(170)이 형성된다. 또한 프레임(100)의 하면에는 터미널부(520)가 삽입되는 터미널부 수용홈(180:도 3 참조)이 형성되고, 프레임(100)의 측면에는 단자(524)를 프레임(100) 외부로 인출할 수 있도록 단자 인출홀(190: 도 3 참조)이 형성된다.
음압 보정 회로부(700)는 기본적으로 이퀄라이져 기능과 증폭 기능을 수행하는 소자가 사용될 수 있다. 즉, 음압 보정 회로부(700)는 음향변환장치에 입력되는 전기 신호 또는 출력되는 전기 신호를 주파수에 따라 또는 주파수 대역에 따라 그 이득 또는 이득값(gain)을 조정할 수 있는 소자가 적용됩니다.
본 실시예에서, 음압 보정 회로부(700)와, FPCB 기판(500)은 하나의 음압 보정 장치로 지칭되며, 이 음압 보정 장치는 외부로부터 인가받는 전기 신호를 처리하여 보이스 코일(300)로 인가하는 기능을 수행한다.
도 7은 음압 보정 회로부(700)의 실시예이고, 도 8은 오디오 프로세서(720)에 포함된 기능 블록도이다.
본 실시예에서는, 음압 보정 회로부(700)가 디지털 스피커 모듈로 사용된 경우로, 리시버 모듈로도 사용될 수 있다. 음압 보정 회로부(700)는 입력신호인 전기 신호를 신호 입력용 패턴(524a, 524b)를 통하여 입력 받아, 기설정된 디지털 신호로 변환하는 신호 입력부(710)와, 입력된 디지털 신호에 대한 처리를 수행하는 오디오 프로세서(720)와, 오디오 프로세서(720)에 의해 처리된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 보이스 코일(300)로 신호 출력용 패턴(524e, 524f)를 통하여 출력하는 신호 출력부(730)와, 전기 기기로부터 전력 공급용 패턴(524c, 524d)를 통하여 전원(Vcc)을 인가받아, 음압 보정부(700)에서 사용되는 적어도 하나 이상의 전압(예를 들면, 3.3V, 1.8V 등)으로 조정하여 필요한 소자에 공급하는 전원부(740)와, 전기 기기로부터 입력된 전기 신호에 대한 증폭/감쇄 설정을 위한 사용자 설정이 수행되도록 하는 내부 설정부(750)로 구성된다.
자세하게, 신호 입력부(710)는 전기 기기로부터 아날로그 신호를 수신할 경우에는, 수신된 아날로그 신호를 기설정된 종류의 디지털 신호(예를 들면, PWM 신호)로 변환하는 아날로그-디지털 신호 변환 블록을 구비한다. 또한, 신호 입력부(710)는 전기 기기로부터 디지털 신호를 수신할 경우에도, 수신된 디지털 신호(예를 들면, PDM 신호)가 기설정된 종류의 디지털 신호(예를 들면, I2S 신호, PWM 신호)가 아닌 경우, 수신된 디지털 신호를 기설정된 종류의 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 처리 블록을 구비한다.
오디오 프로세서(720)는 전기 기기로부터 수신되는 신호에 반응하여, 아날로그-디지털 신호 변환 블록 또는 디지털 신호 처리 블록 중의 어느 하나를 활성화(ENABLE)시켜 원하는 종류의 디지털 신호를 수신한다.
오디오 프로세서(720)는 내부 설정부(750)의 설정 상태를 기준으로 하여, 입력된 디지털 신호에 대한 신호 처리를 수행하고, 처리된 디지털 신호를 신호 출력부(730)에 인가한다. 또한, 오디오 프로세서(720)는 외부 설정부(800)로부터 인가되는 음량 조절 신호를 수신하여, 입력된 디지털 신호를 추가적으로 조절한다. 오디오 프로세서(720)의 신호 처리 과정은 하기에서 기재된다.
다음으로, 신호 출력부(730)는 전기 기기로부터 전원(Vcc)을 인가받거나, 전원부(740)로부터 전원을 인가 받아 승압하는 DC/DC 변환부와, 승압된 전원을 인가받아 오디오 프로세서(720)로부터 인가된 신호에 대한 증폭을 수행하되, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변조하는 디지털 증폭부를 구비한다.
전원부(740)는 전기 기기로부터 전원(Vcc)를 인가받아, 음압 보정부(700)의 각 소자(신호 입력부(710), 오디오 프로세서(720), 신호 출력부(730), 내부 설정부(750))에 필요한 전원을 공급하는 수단에 해당된다. 다만, 전원부(740)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 인식되는 기술에 해당되어, 그 상세한 기재가 생략된다.
외부 설정부(800)는 본 발명에 따른 음향 변환 장치가 장착되는 전기 기기의 케이스 외면에 사용자가 제어 명령을 인가할 수 있도록 설치된 일종의 입력 수단에 해당된다. 외부 설정부(800)는 2 종류의 음량 조절 신호(음량 증가/음량 감소)를 생성할 수 있는 2개의 입력 수단으로 구성되거나, 1 종류의 음량 조절 신호(음량 증가)를 생성할 수 있는 1개의 입력 수단으로 구성될 수 있다. 또한, 외부 설정부(800)와 음압 보정 회로부(700) 간의 전기적 연결을 위해, 도 5에 도시된 바와 같이, 음량 조절용 패턴(524g, 524h) 뿐만 아니라, 음량 조절용 패턴(524g, 524h)과, 외부 설정부(800) 사이의 전기 기기 내부에도 전기적 배선(도선)(미도시)이 요구된다. 도 7의 경우, 음량 조절용 패턴(524g, 524h)는 도 5의 음량 조절용 패턴(524g, 524h)와 전기적 배선을 포괄적으로 표현한 것으로 인식되어야 한다.
오디오 프로세서(720)는 도 8에 기재된 바와 같이, 신호 입력부(710)로부터 수신된 디지털 신호를 주파수 대역을 기준으로 하여 처리하는 대역 필터부(Band Pass Filter: BPF)(721)와, 외부 설정부(800)의 입력에 대응하여, 디지털 신호의 전체적인 이득(gain)을 설정하는 볼륨 조절부(Volume Control)(723)와, 볼륨 조절부(723)로부터의 디지털 신호가 일정 기준(threshold) 이상인 경우, 디지털 신호를 강제 압축하여 신호의 크기를 줄이는 동적 범위 압축부(Dynamic Range Compression: DRC)(725)를 구비한다.
내부 설정부(750)는 대역 필터부(721)의 동작과 관련되어, 각 주파수 대역의 이득(gain)을 설정하는 제1내부 설정부와, 동적 범위 압축부(725)의 동작과 관련하여, 사용자의 설정에 대응하는 전압을 인가하는 제2내부 설정부를 포함한다.
먼저, 제1내부 설정부는 사용자가 각 주파수 대역의 이득을 설정하도록 예를 들면, 3개의 하드웨어 pin 형태로 구성하여, 총 8개의 설정이 가능하도록 한다. 하기의 표 1은 음향 변환 장치의 체적(용적)에 따라 설정한 경우이다.
표 1
체적(cc) Pin 1 Pin 2 Pin 3
0.3 0 0 0
0.4 0 0 1
0.5 0 1 0
0.6 0 1 1
0.7 1 0 0
0.8 1 0 1
0.9 1 1 0
1.0 1 1 1
여기서, 설정 '0'은 'L(low)'에 대응하고, 설정 '1'은 'H'(high)'에 대응할 수 있다.
제1내부 설정부의 설정에 의해, 예를 들면, Pin 1, 2, 3 (0, 0, 1)일 때, 오디오 프로세서(720)는 음향 변환 장치가 0.4cc인 것으로 인식한다. 또는, 오디오 프로세서(720)는 제1내부 설정부의 모든 설정(Pin 설정)에 대응하여, 하기의 표2와 같은 주파수 대역별 이득 데이터를 기저장하고 있고, 특정 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터를 판독하여, 그에 대응하는 신호 처리를 수행할 수도 있다.
오디오 프로세서(720)는 제1내부 설정부의 설정에 대응하는 또는 체적에 대응하는 주파수별 또는 주파수 대역별 이득 테이블을 저장한다. 대역 필터부(721)는 예를 들면, 8개의 서로 중첩되지 않는 주파수 대역을 처리하는 제1 내지 제8 대역 필터(BPF 1 내지 BPF 8)를 구비할 수 있다. 예를 들면, Pin 1, 2, 3 (0, 0, 1)에서의 주파수 대역별 이득 테이블은 표 2와 같다.
표 2
주파수 필터 주파수 대역 이득(gain)(dB)
BPF 1 100-200Hz 3
BPF 2 300-400Hz 3
BPF 3 500-800Hz 11
BPF 4 1KHz-1.2KHz -6
BPF 5 1.3KHz-1.4KHz 0(미사용)
BPF 6 1.5KHz-1.7KHz 0(미사용)
BPF 7 1.8KHz-2.0KHz 0(미사용)
BPF 8 2.1KHz-2.3KHz 0(미사용)
오디오 프로세서(720)는 제1내부 설정부의 설정에 대응하는, 주파수 대역별 이득을 결정하고, 그 결정된 이득에 따라, 대역 필터부(721)는 입력된 디지털 신호를 처리한다.
도 9는 용적(체적)에 따른 주파수와 진동 변위 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 도시된 바와 같이, 용적이 큰 경우(0.8cc)의 진동판(400)의 진동 변위는 용적이 작은 경우(0.4cc, 0.3cc, 0.2cc)의 진동 변위에 비하여 크다는 것이 확인된다.
도시된 그래프에서, 0.8cc의 공진주파수에서의 진폭을 최대허용진폭으로 가정할 경우, 용적이 작을수록 저역 주파수 또는 저역 주파수 대역에서 이득(gain)을 더 높게 조절할 수 있게 된다.
여기서, 용적의 의미는 인클로져의 back volume을 지칭하는 것으로, Back volume이란 진동판 후면을 포함해 음향 변환 장치의 후면 백홀과 연결되어있는 공간으로 진동판이 움질일 때 강성(stiffness)의 역할을 한다.
용적(체적)이 클수록 진동판이 진동할 때 공기가 가지는 강성이 작아지게 되고, 이러한 진동특성에 의해서 공진점 이전 주파수 대역에서 용적이 작은 진동판이 진동할 때보다 진동력이 증가하게 되고 음압이 높아지게 된다. 또한, 전체적으로 용적이 작은 경우보다 강성이 낮아져서 공진주파수도 용적이 작은 경우보다 상대적으로 낮게 된다. 용적이 작으면, 기본적으로 진동판이 진동할 수 있는 설계된 공간보다 작게 진동하기 때문에 진동공간이 상대적으로 많이 남게 된다. 이러한 용적의 크기에 따라, 진동 특성이 다르게 되므로, 이러한 진동 특성이 유사하거나 동일하도록 음압 보정 회로부(700)의 이득을 용적과 주파수 대역에 따라 설정할 필요가 있게 된다.
즉, 제1내부 설정부의 설정에 의한, 주파수 대역별 이득 설정 및 그에 따른 처리가 필요함이 확인된다.
따라서, 오디오 프로세서(720)는 제1내부 설정부의 설정에 의해 확인된 체적에 대응하는 주파수 대역별 이득 데이터를 이용하여, 체적이 적은 경우에 보다 큰 이득이 공진 주파수(약 1KHz) 이하에서 부여되도록 한다.
도 10은 제2내부 설정부의 제1실시예이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 전기 기기로부터 인가되는 전원(Vcc)가 가변 저항(VR)의 일단에 연결되고, 가변 저항(VR)의 타단은 접지되며, 가변 저항(VR)의 저항체에서 탭(T)은 사용자가 이동할 수 있도록 설치되며, 탭(T)의 전압은 선(T1)을 통하여 DRC 입력 신호로 오디오 프로세서(720)에 인가된다. 본 실시예에서, 저항체에서의 탭(T)의 위치에 따라, 저항(R1)과 저항(R2)의 크기가 가변하게 되면, 저항(R1)과 (R2) 간의 비율에 따라, 탭(T)의 전압이 결정되며, 이 전압이 DRC 입력 신호에 해당된다. 오디오 프로세서(720)는 입력된 아날로그 신호인 DRC 입력 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그-디지털 변환부를 구비한다.
동적 범위 압축부(725)는 일정 크기(DRC 기준 크기) 이상의 신호가 입력될 때, 이 신호를 노이즈(noise)로 판단하여, 일정 크기(DRC 기준 크기) 보다 작은 신호로 강제 압축하여 신호의 크기를 줄이는 소자이다.
제1실시예인 제2내부 설정부는 DRC 입력 신호로 인가되는 전압을1V ~ VCC범위에서 인가할 수 있고, 예를 들면, 1V, 1.5V, 2.0V, 2.5V, 2.8 V 등의 설정될 수 있다. 그 예시는 표 3과 같다.
표 3
전압(V) DRC 조절 크기(dB)
1.0 -1.5
1.5 -1.0
2.0 0
2.5 1
2.8 1.5
오디오 프로세서(720)는 상술된 표 3과 같은 전압 테이블을 저장하고, 인가되는 DRC 입력 신호의 전압 크기에 따라, 기설정된 DRC 기준 크기를 조절하게 된다. 예를 들면, 2.0V 인 경우에는, 기설정된 DRC 기준 크기가 동일하게 유지되고, 전압이 작아질수록 DRC 기준 크기도 감소하게 되고, 전압이 커질수록 DRC 기준 크기는 증가하게 된다.
제2내부 설정부의 제2실시예로, 제1내부 설정부와 유사하게 DRC의 오프셋을 사용자가 설정하도록 예를 들면, 3개의 하드웨어 pin 형태로 구성하여, 총 8개의 설정이 가능하도록 한다. 하기의 표 4는 음향 변환 장치의 체적(용적)에 따라 설정한 경우이다.
표 4
체적(cc) Pin 1 Pin 2 Pin 3 OFFSET(DRC)(dB)
0.3 0 0 0 0
0.4 0 0 1 0
0.5 0 1 0 +1
0.6 0 1 1 +2
0.7 1 0 0 +3
0.8 1 0 1 -1
0.9 1 1 0 -2
1.0 1 1 1 -3
여기서, 설정 '0'은 'L(low)'에 대응하고, 설정 '1'은 'H'(high)'에 대응할 수 있다.
제2내부 설정부의 설정에 의해, 예를 들면, Pin 1, 2, 3 (0, 0, 1)일 때, 오디오 프로세서(720)는 음향 변환 장치가 0.4cc인 것으로 인식한다. 또는, 오디오 프로세서(720)는 제2내부 설정부의 모든 설정(Pin 설정)에 대응하여, 하기의 표4와 같은 DRC 오프셋 데이터를 저장하고, Pin 설정값에 따른 오프셋값을 판독하고, 판독된 오프셋값을 동적 범위 압축부(725)로 인가한다. 이에 따라, 동적 범위 압축부(725)는 인가된 오프셋값을 반영하여, DRC 기준 크기와의 가감을 통하여, 전기 신호를 처리하게 된다.
음향 변환 장치는 제1 및 제2실시예에 따른 제2내부 설정부들을 동시에 복수개를 구비할 수도 있으며, 복수 개가 구비된 경우, 제1실시예인 도 10의 회로로부터의 인가 전압을 우선적으로 그 DRC 기준 크기를 가감하여 전기 신호를 처리한다.
상술된 제1내부 설정부 및/또는 제2내부 설정부는 음압 보정 회로부(700)의 외면에 형성되거나, 음향 변환 장치의 외면에 장착되어, 사용자가 각각에 대한 설정이 용이하도록 한다.
도 11은 용적에 따른 주파수 특성 그래프이다. 주파수 특성 그래프 상에서도, 용적이 작을 수록 음압이 낮은 것이 확인된다.
음압 보정 회로부(700)는 도 9와 같은 용적에 따른 진폭 변위 데이터를 기준으로 하는 주파수 대역별 이득 테이블을 표 2와 같이, 저장한다. 이에 따라, 음압 보정 회로부(700)는 외부 기기로부터 인가되는 전기 신호(음향 신호)를 제1내부 설정부의 설정에 대응하는 주파수 대역별 이득 테이블(데이터)에 따라 처리하여, 보이스 코일(300)로 인가하게 된다.
따라서, 최종적으로 용적이 차이가 나더라도 스피커가 가질 수 있는 최대의 진동공간을 사용하게 되어, 비슷한 음향특성을 지니게 된다.
다음으로, 음압 보정 회로부(700)가 외부 설정부(800)로부터의 제어 명령에 대응하여 전기 신호를 처리하는 과정을 설명한다.
외부 설정부(800)는 2 종류의 음량 조절 신호(음량 증가/음량 감소)를 생성할 수 있는 2개의 입력 수단으로 구성될 수 있다. 이 경우, 음압 보정 회로부(700)의 오디오 프로세서(720)는 외부 설정부(800)로 인가되는 음량 증가 신호 또는 음량 감소 신호에 대응하여, 내부의 볼륨 조절부(Volume Control)(723)를 제어하여, 전기 신호의 음량을 증가시키거나 감소시킨다.
또한, 외부 설정부(800)는 1 종류의 음량 조절 신호(음량 증가)를 생성할 수 있는 1개의 입력 수단으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 외부 설정부(800)는 초기(Low) 상태에서, 사용자의 입력이 있으면, 증가(High) 상태로 변화하여, 오디오 프로세서(720)는 이러한 신호 인터럽트 발생에 대하여, 음량을 1단계를 증가시킬 수 있다. 본 실시예에서, 음량의 단계를 16단계로 설정된 경우, 오디오 프로세서(720)는 음량의 0 단계 또는 1단계(시작 음량)로부터 시작하여, 외부 설정부(800)로부터의 신호에 의해 그 음량을 1단계씩 증가시키고, 16단계(최대 음량)에 도달한 이후에, 신호가 다시 수신되면 음량은 1단계로 설정되도록 하는 사이클(cycling) 방식이 적용될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형의 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (14)

  1. 프레임;
    프레임 내에 설치되는 자기 회로;
    전기 신호를 인가받아 자기 회로와의 상호 전자기력에 의해 진동하는 보이스 코일;
    보이스 코일의 진동에 의해 진동하며 음향을 발생시키는 진동판;
    사용자 설정 입력을 획득하는 설정부; 및
    외부로부터 인가되는 전기 신호를 설정부로부터의 사용자 설정에 따라 처리하여 보이스 코일로 인가하는 음압 보정 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    프레임은, 공명 공간으로 활용되는 인클로져를 더 포함하며,
    음압 보정 회로는 인클로져 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  3. 제1항에 있어서,
    설정부는 음압 보정 장치의 외면에 형성되거나, 음향 변환 장치의 외면에 장착되는 내부 설정부인 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  4. 제3항에 있어서,
    내부 설정부에 의한 사용자 설정 입력은 체적 또는 기저장된 주파수 대역별 이득 데이터에 대한 선택을 포함하는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  5. 제6항에 있어서,
    음압 보정 장치는 체적에 대한 선택에 대응하는 주파수별 이득 데이터를 기준으로 하여, 전기 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  6. 제5항에 있어서,
    음압 보정 장치는 적어도 하나 이상의 주파수 대역별 대역 필터부를 구비하여, 각각에 설정된 이득을 기준으로 하여 전기 신호를 처리하는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  7. 제3항에 있어서,
    내부 설정부에 의한 사용자 설정 입력은 전기 신호의 기준 크기에 대한 조절 크기에 대응하는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  8. 제7항에 있어서,
    음압 보정 장치는 동적 범위 압축부를 구비하고, 입력된 조절 크기에 따라 기준 크기를 조절하여, 조절된 기준 크기에 따라 동적 범위 압축부가 구동되도록 하는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  9. 제7항에 있어서,
    내부 설정부는 가변 저항체를 이용하여 저항값의 변화에 대응하는 전압값을 음압 보정 장치로 인가하는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  10. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 음압 보정 회로는 음향변환장치의 공진 주파수 이하의 주파수 대역에서 전기 신호에 대한 이득을 조절하여, 보이스 코일에 의한 음압을 증가시키는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  11. 제1항에 있어서,
    설정부는 음향변환장치가 장착되는 전기 기기의 외부에 장착된 외부 설정부이며, 외부 설정부와 음압 보정 장치 간에 전기적 배선이 구비되는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  12. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    설정 입력은 음량 증가 또는 음량 감소 입력인 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  13. 제1항 또는 제11항에 있어서,
    설정 입력은 음량 증가 입력인 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
  14. 제13항에 있어서,
    음압 보정 장치는 음량 증가 입력에 따라 시작 음량부터 음량을 증가시키고 최대 음량에 도달한 이후, 다시 시작 음량으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 음압 조절 기능을 지닌 음향변환장치.
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