專利名稱：揚聲器系統和揚聲器驅動電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種揚聲器系統和揚聲器驅動電路，更特別涉及一種混合式揚聲器系 統和混合式揚聲器驅動電路。
背景技術：
目前，根據驅動方式的不同，揚聲器主要可分為動圈式、壓電式以及電容式揚聲 器。動圈式揚聲器(coil speaker)的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。圖1顯示利用AB類或D類放大器9驅動動圈式 揚聲器CS的示意圖。根據動圈式揚聲器CS的工作特性，所述放大器9必須提供低電壓(約 1 IOVrms)和大電流(約0. 1 10A)的驅動信號。電容式揚聲器(capacitive speaker)相較于其他種類的揚聲器具有較優越的音 質，然而用于驅動電容式揚聲器的驅動電路需要提供高電壓(大于IOOVrms)和低電流(約 0. 1A)的驅動信號，而其恰好與用于驅動動圈式揚聲器的驅動信號相反。一般而言，動圈式揚聲器于低頻工作時的特性較佳，而電容式揚聲器于中高頻時 具有較佳的工作特性，因此整合動圈式揚聲器和電容式揚聲器于同一個揚聲器系統是提升 整體音質的一種方式。然而，由于動圈式揚聲器和電容式揚聲器具有上述不同驅動特性，因 此需要發展一種能夠同時驅動兩種揚聲器的驅動電路以及包括兩種不同揚聲器的揚聲器 系統。
發明內容
本發明提供一種能夠同時驅動動圈式揚聲器和電容式揚聲器的混合式揚聲器驅 動電路。本發明另提供一種包括動圈式揚聲器和電容式揚聲器的揚聲器系統。本發明提供一種揚聲器系統，該系統包括第一揚聲器、第二揚聲器以及驅動電路。 所述第一揚聲器和所述第二揚聲器為不同種類的揚聲器。所述驅動電路以第一驅動電壓和 第一驅動電流驅動所述第一揚聲器，并以第二驅動電壓和第二驅動電流驅動所述第二揚聲 器；其中，所述第一驅動電壓大于所述第二驅動電壓，且所述第一驅動電流小于所述第二驅 動電流。本發明另提供一種揚聲器驅動電路，該電路用于同時驅動兩種不同種類的揚聲 器。所述揚聲器驅動電路包括放大單元、第一驅動端以及第二驅動端。所述放大單元用于 接收音源信號，并根據該音源信號來輸出放大信號。所述第一驅動端耦接所述放大單元， 用于接收所述放大信號，并根據該放大信號提供第一驅動電壓和第一驅動電流至第一揚聲 器；以及所述第二驅動端并聯于所述第一驅動端，且耦接所述放大單元，用于接收所述放大 信號，并根據該放大信號提供第二驅動電壓和第二驅動電流至第二揚聲器，其中所述第一 驅動電壓大于所述第二驅動電壓，且所述第一驅動電流小于所述第二驅動電流。在本發明的一種實施例中，所述第一驅動端具有電壓轉換單元和保護及匹配單元。所述電壓轉換單元提供所述第一驅動電壓和第一驅動電流至所述第一揚聲器，而所述 保護及匹配單元耦接于所述放大單元與所述電壓轉換單元之間，用于在所述放大單元與所 述電壓轉換單元間進行阻抗匹配，并限制流經所述放大單元的總電流以保護該放大單元。本發明另提供一種揚聲器系統，該系統包括電容式揚聲器、動圈式揚聲器以及驅 動電路。所述驅動電路包括D類或AB類放大器，該D類或AB類放大器用于同時驅動所述 電容式揚聲器和所述動圈式揚聲器。本發明的揚聲器系統還包括電壓轉換單元和保護及匹配單元。所述電壓轉換單元 耦接所述電容式揚聲器以驅動該電容式揚聲器。所述保護及匹配單元耦接于所述電壓轉換 單元與所述D類或AB類放大器之間，用于在所述電壓轉換單元與所述D類或AB類放大器 間進行阻抗匹配，并限制流經該D類或AB類放大器的總電流以保護該D類或AB類放大器。本發明的揚聲器系統和揚聲器驅動電路中，所述放大單元可為單端放大器或差動 放大器；所述保護及匹配單元可耦接于所述放大單元的兩個輸出端的其中之一或同時耦接 于兩個輸出端。此外，為增加所述第一揚聲器和第二揚聲器的音質，本發明的揚聲器系統和揚聲 器驅動電路中可選擇分別設置音質調整單元，例如均衡器和/或自動增益控制器或動態范 圍調整器，于所述放大單元與所述第一揚聲器和第二揚聲器之間；或選擇設置另一音質調 整單元，例如自動增益控制器或動態范圍調整器，于所述放大單元的輸入端之前。通過使用本發明的揚聲器驅動電路，傳統的AB類或D類放大器可用于同時驅動兩 種不同種類的揚聲器，以增進揚聲器系統的整體播放音質。
圖1顯示現有動圈式揚聲器系統的示意圖。圖2顯示本發明第一實施例的揚聲器系統的方塊圖。圖3顯示本發明第二實施例的揚聲器系統的方塊圖。圖4顯示本發明第三實施例的揚聲器系統的方塊圖。主要元件符號說明10、10'、10〃 揚聲器系統IllUll' >111"放大單元113電壓轉換單元115、115'第二音質調整單元12第一揚聲器9放大器CS動圈式揚聲器II、12驅動電流
具體實施例方式為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯，下文將配合所附圖示，作 詳細說明如下。此外，在本發明的說明中，相同的構件以相同的符號表示，于此合先敘明。請參考圖2所示，其顯示本發明第一實施例的揚聲器系統10的示意圖。所述揚聲
11、11'、11〃驅動電路 112,112' ,112"保護及匹配單元 114,114'第一音質調整單元 116第三音質調整單元 13第二揚聲器 15、151、152音源信號 V1、V2驅動電壓器系統10包括揚聲器驅動電路11、第一揚聲器12以及第二揚聲器13。所述揚聲器驅動電路11提供第一驅動電壓Vl和第一驅動電流Il以驅動第一揚 聲器12 ；所述揚聲器驅動電路11同時提供第二驅動電壓V2和第二驅動電流12以驅動第 二揚聲器13，其中所述第一驅動電壓Vl遠大于(優選為至少大于10倍)所述第二驅動電 壓V2，且所述第一驅動電流Il小于所述第二驅動電流12。所述第一揚聲器12與所述第二 揚聲器13為不同種類的揚聲器，例如所述第一揚聲器12為電容式揚聲器，而所述第二揚聲 器13為動圈式揚聲器。所述揚聲器驅動電路11包括放大單元111、保護及匹配單元112、電壓轉換單元 113、第一音質調整單元114以及第二音質調整單元115，其中所述第一音質調整單元114和 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第一音質調整單元114 或第二音質調整單元115。所述放大單元111例如可為AB類或D類音頻放大器，在此實施 例中，所述放大單元111可為單端放大器，用于接收音源信號15，并根據該音源信號15輸出 放大信號，該放大信號假設其輸出的電壓有效值為Vrms。另外，所述放大單元111可為利用 IC工藝所形成的放大器，并用于驅動兩個并聯的第一驅動端和第二驅動端。所述第一驅動 端耦接放大單元111，用于接收所述放大信號，并根據該放大信號提供第一驅動電壓Vl和 第一驅動電流Il至第一揚聲器12，且該第一驅動端具有電壓轉換單元113、保護及匹配單 元112以及第一音質調整單元114。所述第二驅動端并聯于所述第一驅動端，且耦接放大單 元111，用于接收所述放大信號，并根據該放大信號提供第二驅動電壓V2和第二驅動電流 12至第二揚聲器13，且該第二驅動端具有第二音質單元115。所述保護及匹配單元112耦接于放大單元111與電壓轉換單元113之間，其可由 電阻、電感以及電容其中之一或其組合所形成，例如，但不限于，由電感串聯電容所形成。所 述保護及匹配單元112限制流經放大單元111的總電流，以對放大單元111進行過電流保 護(over current protection)，藉以避免放大單元111因太高的總電流而損毀。此外，所 述保護及匹配單元112同時在放大單元111與電壓轉換單元113之間進行阻抗匹配。例如， 所述第二揚聲器13的輸入阻抗為4 16歐姆；所述第一揚聲器12的輸入阻抗大于1百萬 歐姆，所述電壓轉換單元113的輸入阻抗為0. 5 16歐姆且輸出阻抗大于300歐姆；因此， 所述保護及匹配單元112的輸入阻抗優選為1 4歐姆，以使得第一驅動端的輸入阻抗大 致相等于第二驅動端(即所述第二揚聲器13)的輸入阻抗。藉此，相對于放大單元111而 言，相當于同時驅動兩個并聯且具有相同輸入阻抗的揚聲器，因此，揚聲器驅動電路11可 以同時驅動兩個特性不同的第一揚聲器12和第二揚聲器13。所述電壓轉換單元113用于提供第一驅動電壓Vl和第一驅動電流11，用于驅動第 一揚聲器12，其可為升壓變壓器或升壓器。當所述電壓轉換單元113為升壓器時，其例如可 由IC或運算器(operator)所形成。所述電壓轉換單元113例如可將輸入電壓Vrms升壓 至35XVrms (亦即所述第一驅動電壓Vl為放大單元111輸出電壓的35倍)，但并不限于 此。本發明中，所述電壓轉換單元113具有高輸出阻抗，驅動信號頻率愈高，其輸出阻抗愈 高，轉換效率愈高，在驅動第一揚聲器12時可具有良好的效能。所述第一音質調整單元114耦接于保護及匹配單元112與放大單元111之間，且 所述第二音質調整單元115耦接于第二揚聲器13與放大單元111之間。所述第一音質調 整單元114和第二音質調整單元115用于分別調整輸入至第一揚聲器12和第二揚聲器13的音頻信號。所述第一音質調整單元114和第二音質調整單元115例如可包括均衡器 (equalizer)和/或自動增益控制器(AGC)或動態范圍調整器(DRC)，其中均衡器可對音頻 信號進行濾波，其例如可為高通濾波器或低通濾波器；自動增益控制器可用于對音頻信號 中的小信號提供較大的增益，并對大信號提供較小的增益，以減少不同頻段間的能量差異； 動態范圍調整器亦適用于減少不同頻段間的能量差異。由于電容式揚聲器于中高頻具有較 好的工作特性，而動圈式揚聲器于低頻具有較好的工作特性。因此，當第一揚聲器12為電 容式揚聲器時，包括于第一音質調整單元114之內的均衡器為高通濾波器，用于濾除音頻 信號中的低頻成分；當第二揚聲器13為動圈式揚聲器時，包括于第二音質調整單元115之 內的均衡器為低通濾波器，用于濾除音頻信號中的中高頻成分。如前所述，所述揚聲器驅動 電路11中還可完全不設置第一音質調整單元114和第二音質調整單元115或僅設置其中 之一。請參照圖3所示，其顯示本發明第二實施例的揚聲器系統10'，其包括揚聲器驅 動電路11'、第一揚聲器12以及第二揚聲器13，其中第一揚聲器12和第二揚聲器13與第 一實施例相同，故于此不再贅述。揚聲器驅動電路11'包括放大單元111'、保護及匹配單 元112'、電壓轉換單元113、第一音質調整單元114以及第二音質調整單元115，其中所述 電壓轉換單元113、第一音質調整單元114以及第二音質調整單元115與第一實施例相同， 故于此不再贅述。同樣地，本實施例中，所述第一音質調整單元114和第二音質調整單元 115可不予實施或僅實施其中之一。本實施例與第一實施例的差異在于，本實施例中，放大 單元111'為差動放大器(differential amplifier)，用于接收一對差動音源信號151與 152，而保護及匹配單元112'可實施為單邊式或雙邊式；其中，單邊式指保護及匹配單元 112'耦接于放大單元11Γ的兩個輸出端的其中之一，而雙邊式指保護及匹配單元112' 同時耦接于放大單元111'的兩個輸出端。請參照圖4所示，其顯示本發明第三實施例的揚聲器系統10"，其包括揚聲器驅 動電路11"、第一揚聲器12以及第二揚聲器13，其中第一揚聲器12和第二揚聲器13與 第一實施例相同，故于此不在贅述。揚聲器驅動電路11"包括放大單元111"、保護及匹 配單元112"、電壓轉換單元113、第一音質調整單元114'、第二音質調整單元115'以及 第三音質調整單元116，其中電壓轉換單元113與第一實施例相同，故于此不再贅述。本實 施例與第一實施例的差異在于，本實施例中，第一音質調整單元114'和第二音質調整單元 115'為均衡器；放大單元111〃輸入端之前另設置第三音質調整單元116，其例如為自動 增益控制器(AGC)或動態范圍控制器(DRC)，用于接收一對差動音源信號151與152，或用 于接收如圖2所示的單一音源信號15。此外，在此實施例中，放大單元111"可為差動放 大器或為單端放大器。保護及匹配單元112"可實施為單邊式或雙邊式；其中當放大單元 111"為單端放大器時，保護及匹配單元112"優選為單邊式；當放大單元111"為差動放 大器時，保護及匹配單元112"可為單邊式或雙邊式。如前所述，由于現有揚聲器驅動電路無法同時驅動兩種不同種類的揚聲器，因此 在提升揚聲器系統的整體音質時有其限制。本發明另提出一種揚聲器系統和揚聲器驅動電 路，其利用現有的D類或AB類放大器即可同時驅動動圈式揚聲器和電容式揚聲器(如圖 2 圖4所示)，可有效增進揚聲器系統所發出的整體音質。雖然本發明已被上述實施例所公開，然而上述實施例并非用于限定本發明，任何本發明所屬技術領域中技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，應當可以作出各種變 動與修改。因此本發明的保護范圍應當以所附權利要求書所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種揚聲器系統，該系統包括 第一揚聲器；第二揚聲器；以及驅動電路，用于以第一驅動電壓和第一驅動電流驅動所述第一揚聲器，并以第二驅動 電壓和第二驅動電流驅動所述第二揚聲器；其中，所述第一驅動電壓大于所述第二驅動電壓，且所述第一驅動電流小于所述第二 驅動電流。
2.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其中，所述第一揚聲器為電容式揚聲器，且所述 第二揚聲器為動圈式揚聲器。
3.根據權利要求1所述的揚聲器系統，其中，所述驅動電路包括 放大單元，用于接收音源信號，并根據該音源信號來輸出放大信號；第一驅動端，耦接所述放大單元，用于接收所述放大信號，并根據該放大信號提供所述 第一驅動電壓和所述第一驅動電流至所述第一揚聲器；以及第二驅動端，并聯于所述第一驅動端，且耦接所述放大單元，用于接收所述放大信號， 并根據該放大信號提供所述第二驅動電壓和所述第二驅動電流至所述第二揚聲器。
4.根據權利要求3所述的揚聲器系統，其中，所述第一驅動端具有電壓轉換單元，提供所述第一驅動電壓和所述第一驅動電流至所述第一揚聲器；以及 保護及匹配單元，耦接于所述放大單元與所述電壓轉換單元之間，用于在所述放大單 元與所述電壓轉換單元間進行阻抗匹配，并限制流經所述放大單元的總電流。
5.根據權利要求4所述的揚聲器系統，其中，所述放大單元為D類放大器或AB類放大器。
6.根據權利要求4所述的揚聲器系統，其中，所述電壓轉換單元為升壓變壓器或升壓器。
7.根據權利要求4所述的揚聲器系統，其中，所述第一驅動端還具有第一音質調整單 元，該第一音質調整單元耦接于所述保護及匹配單元與所述放大單元之間；以及所述第二驅動端具有第二音質調整單元，該第二音質調整單元耦接于所述第二揚聲器 與所述放大單元之間；其中，所述第一音質調整單元和所述第二音質調整單元各自包括均衡器和/或自動增 益控制器或動態范圍調整器。
8.根據權利要求7所述的揚聲器系統，其中，所述驅動電路還包括耦接于所述放大單 元的輸入端的第三音質調整單元。
9.根據權利要求8所述的揚聲器系統，其中，所述第一音質調整單元和所述第二音質 調整單元為均衡器，所述第三音質調整單元為自動增益控制器或動態范圍調整器。
10.根據權利要求4所述的揚聲器系統，其中，所述放大單元具有兩個輸出端，所述保 護及匹配單元耦接于該輸出端其中之一或耦接于兩個輸出端。
11.一種揚聲器驅動電路，用于同時驅動兩種不同種類的揚聲器，該揚聲器驅動電路包括放大單元，用于接收音源信號，并根據該音源信號來輸出放大信號； 第一驅動端，耦接所述放大單元，用于接收所述放大信號，并根據該放大信號提供第一驅動電壓和第一驅動電流至第一揚聲器；以及第二驅動端，并聯于所述第一驅動端，且耦接所述放大單元，用于接收所述放大信號， 并根據該放大信號提供第二驅動電壓和第二驅動電流至第二揚聲器；其中，所述第一驅動電壓大于所述第二驅動電壓，且所述第一驅動電流小于所述第二 驅動電流。
12.根據權利要求11所述的揚聲器驅動電路，其中，所述第一驅動端具有電壓轉換單元，提供所述第一驅動電壓和所述第一驅動電流至所述第一揚聲器；以及保護及匹配單元，耦接于所述放大單元與所述電壓轉換單元之間，用于在所述放大單 元和所述電壓轉換單元間進行阻抗匹配，并限制流經所述放大單元的總電流。
13.根據權利要求11所述的揚聲器驅動電路，其中，所述放大單元為D類放大器或AB 類放大器。
14.根據權利要求12所述的揚聲器驅動電路，其中，所述電壓轉換單元為升壓變壓器 或升壓器。
15.根據權利要求12所述的揚聲器驅動電路，其中，所述第一驅動端還具有第一音質 調整單元，該第一音質調整單元耦接于所述保護及匹配單元與所述放大單元之間；以及所述第二驅動端具有第二音質調整單元，該第二音質調整單元耦接于所述放大單元；其中所述第一音質調整單元和所述第二音質調整單元各自包括均衡器和/或自動增 益控制器或動態范圍調整器。
16.根據權利要求15所述的揚聲器驅動電路，該電路還包括耦接于所述放大單元的輸 入端的第三音質調整單元。
17.根據權利要求16所述的揚聲器驅動電路，其中，所述第一音質調整單元和所述第 二音質調整單元為均衡器，所述第三音質調整單元為自動增益控制器或動態范圍調整器。
全文摘要
本發明提供一種揚聲器系統，該系統包括第一揚聲器、第二揚聲器以及驅動電路。所述第一揚聲器與所述第二揚聲器為不同種類的揚聲器。所述驅動電路以第一驅動電壓和第一驅動電流驅動所述第一揚聲器，并以第二驅動電壓和第二驅動電流驅動所述第二揚聲器，其中，所述第一驅動電壓大于所述第二驅動電壓，且所述第一驅動電流小于所述第二驅動電流。本發明還提供一種揚聲器驅動電路。通過使用本發明的揚聲器驅動電路，傳統的AB類或D類放大器可用于同時驅動兩種不同種類的揚聲器，以增進揚聲器系統的整體播放音質。
文檔編號H04R3/00GK102118668SQ20101000221
公開日2011年7月6日 申請日期2010年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者李芳慶 申請人:宏達國際電子股份有限公司