[發明專利]揚聲器輸出的控制

有效

• 申請號: 201210029705.7
• 申請日: 2012-02-10
• 公開（公告）號: CN102638736A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 泰穆金·高塔馬;布拉姆·漢德布
• 申請（專利權）人: NXP股份有限公司
• 主分類號: H04R1/04
• 分類號: H04R1/04;H04R3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及揚聲器輸出的控制，并且涉及一種揚聲器電路和一種信號處理方法。

背景技術

揚聲器故障的一個重要原因是當揚聲器振動膜位移超于一定限制時出現的機械缺陷，所述限制通常是由制造商提供的。超過這種位移限制會立即損壞揚聲器，或者可能相當大地減少其預期壽命。

另外，小揚聲器的使用和高聲學輸出需求的組合導致需要響度(loudness)最大化方法，但是增加了超過振動膜位移限制的風險，也稱作“圓錐體偏移”限制。小揚聲器也不能有效地再現低頻，使得所謂的揚聲器線性化方法通常用于低效率地對其進行校正。然而，這也增加了超出位移限制的風險。

存在幾種方法來限制揚聲器振動膜的位移以提供揚聲器保護。

一種方法包括利用可變截止濾波器(高通或其他)對輸入信號進行處理，所述方法的特征在于經由反饋回路控制所述可變截止濾波器的特性。位移預測器用于控制所述濾波器。另一種方法使用前饋策略，其中按照以下方式利用具有可調增益的帶通濾波器組來(通過只對引起大多數偏移的頻帶進行衰減來)處理信號，使得防止過度偏移。

已經在前饋方法(在US7,372,966)中提出了低頻傾斜和陷波濾波器的使用，按照前饋方式經由位移預測器控制所述濾波器，使用揚聲器的模型在將信號發送至放大器/揚聲器之前預處理所述信號。

US6,201,873描述了一種裝置，用于抵抗(主要由圓錐體偏移引起的)過度音頻失真，或者將所述揚聲器驅動到其最大量(最大圓錐體偏移)。所述裝置使用圓錐體偏移傳遞函數(或者最大電壓傳遞函數)模塊，其輸出用于控制對于輸入的可變增益。US6,201,873建議了使用傳遞函數來給出最大電壓，所述最大電壓導致恰好可接受的失真，所述最大電壓是在不引起過度失真的情況下每個頻率可施加的最大電壓。所考慮的失真是由過度圓錐體位移產生的(考慮在轉換器和放大器中沒有失真)。

該發明是基于這樣的認識：在許多揚聲器中，當將揚聲器驅動至其位移限制時，正(向外移動)和負(向內移動)振動膜位移峰值不是對稱的。在以下描述中，任意假設當將揚聲器驅動至其位移限制時，負振動膜位移的絕對值比正位移更大，但是相反的情況也適用。這通常是由于揚聲器相對于振動膜位移的非線性行為的不對稱性導致的。

如果通過保護方案限制了(測量的或預測的)振動膜位移，可能只限制了負位移峰值，而正峰值從沒有達到位移限制。因此，保護方案將阻止了達到的最大聲音。

發明內容

根據本發明，提出了一種揚聲器驅動電路，包括：

輸入端，用于接收音頻信號；

信號處理器，用于在施加至所述揚聲器之前處理所述音頻信號，并且適用于處理所述音頻信號以得出揚聲器驅動信號，所述揚聲器驅動信號引起所述揚聲器振動膜沿振動膜位移的兩個方向都達到其最大位移。

這樣，本發明提出了一種處理音頻輸入信號(可以用于驅動揚聲器)的方法，使得正和負位移峰值是對稱的，并且使得兩者均達到其相應的位移限制。結果，可以增加峰值-谷值位移，導致揚聲器輸出增加的聲音級別。

應該注意的是“用于接收音頻信號的輸入”是對于所述信號處理器的輸入，并且在揚聲器驅動電路的輸入和外部輸入之間可以存在其他部件。

處理以得出揚聲器的對稱位移限制驅動的信號可以包括已經進行了響度最大化的信號。然而，可以代替地所述信號可以是已經針對揚聲器保護而處理(例如修剪)的信號。在這兩種情況下，所述信號是處理以確保沿兩個方向都達到揚聲器位移限制的峰值音頻信號。在本發明的處理之前，音頻信號(或者最大化或者針對保護進行處理)不會導致沿兩個方向的最大位移。典型地，最大位移只沿振動膜位移的一個方向增加。

所述電路可以包括最大化單元，用于產生驅動所述揚聲器的揚聲器驅動信號，使得沿振動膜位移的一個方向達到最大位移。這可以包括傳統的響度最大化單元，其沒有考慮揚聲器的非對稱性。

可選地，本發明可以應用于來自揚聲器保護單元的音頻信號。

加法器可以提供用于將dc偏移與最大化單元/揚聲器保護單元的輸出相加。該dc偏移然后偏移所述揚聲器驅動信號以提供所要求的對稱性，所述對稱性考慮了揚聲器的非線性和非對稱特性。

為了得出非對稱特性，可以使用振動膜位移預測模塊，并且然后所述dc偏移是通過所述振動膜位移預測模塊可調的。

增益元件可以用于向加法器的輸出施加增益。這然后可以確保達到位移限制。所述增益也可以是通過所述振動膜位移預測模塊可調的。