基于換能器位移的信號壓縮的制作方法
【專利摘要】一種用于調整電聲換能器的性能的方法，包括通過增益調整電路接收與在電聲換能器的磁結構和電聲換能器的音圈之間的相對運動相對應的位移信號。該方法包括通過增益調整電路來將位移信號的位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值。該方法包括通過增益調整電路來在位移信號的位移信號值滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。
【專利說明】基于換能器位移的信號壓縮
【技術領域】
[0001]本發明涉及響應于檢測到換能器的組件之間的相對運動來調整電聲換能器的性倉泛。
【背景技術】
[0002]傳統有源降噪(ANR)頭戴式耳機利用由頭戴式耳機的電聲換能器所生成的聲學輸出，以最小化用戶對環境噪聲的感知。例如，傳統ANR頭戴式耳機具有與每個電聲換能器相關聯的噪聲消除構件。噪聲消除構件可以包括安裝在每個頭戴式耳機的耳罩內的電聲換能器附近的麥克風。在操作期間，麥克風接收如用戶聽到的音頻輸入，并且關聯的電子裝置基于反饋控制的原理來對得到的音頻信號進行濾波以生成噪聲消除信號。噪聲消除構件將噪聲消除信號饋送到電聲換能器放大器，其進而將噪聲消除信號與來自音頻源(如果存在的話)的期望的音頻進行合成。在環境噪聲和合成的音頻信號到達用戶的耳朵時，噪聲消除信號與諸如頭戴式耳機外部生成的噪聲這樣的環境噪聲產生相消干擾(destructiveinterference)。噪聲消除構件由此最小化由用戶感覺到的環境噪聲,并且允許用戶體驗來自音頻源的基本上干凈的音頻輸入。
[0003]在使用中，當被放置在用戶的耳朵上時，與頭戴式耳機相關聯的耳罩在用戶的頭部和包含電聲換能器中的每一個電聲換能器的體積之間形成密封。在用戶的耳朵和每個電聲換能器之間捕獲的空氣用作具有相對高的彈性常數的彈簧(spring)，使得空氣在操作期間減少每個電聲換能器的位移或偏移(即，與在耳罩沒有密封于頭部時用戶的耳朵和電聲換能器之間捕獲的空氣的效果相比)。然而，在某些情況下，耳罩之一或兩者都可能無法與用戶的頭部完全密封。在這樣的情況下，因為耳罩內的體積暴露于外部大氣壓力，所以在用戶的耳朵與電聲換能器之間捕獲的空氣用作具有相對低的彈性常數的彈簧。在某些情況下，關聯的ANR頭戴式耳機放大器被設計為向電聲換能器提供高幅度的信號，以便于在正常佩戴情況下，諸如當耳罩形成與用戶的頭部的相對緊密的密封時，消除高水平的噪聲。在密封并不緊密(例如，有漏隙)的情況期間，所得到的在用戶的耳朵和電聲換能器之間捕獲的空氣的減小的彈性常數可能允許換能器甚至在正常的電壓驅動信號水平下過度延伸。
[0004]為了在使用相對大的電壓驅動信號時最小化削波或失真，當驅動信號電壓跨過接近放大器削波限制的閾值時，傳統的ANR頭戴式耳機利用壓縮器來降低ANR環路增益。通常，對于在相對高的噪聲環境中利用的傳統的ANR頭戴式耳機，電壓閾值基于電聲換能器或驅動器在自由空氣或無負載的情況下可以在低頻率下安全地容許的最大驅動信號電壓。這樣做是為了保護電聲換能器或驅動器不受可能破壞性水平的位移的影響。通過在接近削波時減小ANR環路增益，驅動器受到保護，并且因此還可以防止削波和不良的音頻偽信號(artifact)。因此，通過基于驅動信號電壓降低對電聲換能器放大器的環路增益，頭戴式耳機最小化音頻信號輸出的削波和由過促動產生的對電聲換能器組件的可能的損壞。
【發明內容】
[0005]在通常使用的情況下，傳統的基于驅動信號電壓的ANR環路增益壓縮的減小可能對電聲換能器的驅動信號過度約束。例如，環路增益的減小基于驅動信號電壓，該驅動信號電壓獨立于頻率而與電聲換能器的最大安全自由空氣位移相對應。然而，在耳罩沒有與用戶的頭部完全密封的情況下，即使在電聲換能器和用戶的頭部之間捕獲的空氣具有相對較低的彈性常數，空氣也生成對電聲換能器的負載，而減小該電聲換能器組件的相對位移。因此，盡管在傳統的ANR頭戴式耳機中的壓縮器減小了由ANR頭戴式耳機放大器對電聲換能器提供的增益，但在耳罩與頭部的部分密封的任何給定程度下，這樣的減小大大低于換能器的組件的相對位移限制，這減小了可以被生成的聲壓的量。
[0006]與傳統方法相比，本發明的實施例涉及基于電聲換能器位移的信號壓縮。在ANR頭戴式耳機中，諸如高噪聲頭戴式耳機中，壓縮器或增益調整組件被配置為基于接近其基本位移限制的電聲換能器的組件來諸如經由反饋壓縮調整ANR環路增益。通過這樣的配置，當用戶正常佩戴頭戴式耳機(即，與用戶的頭部良好密封)時，電聲換能器放大器可以在操作期間在達到最大位移限制之前，向電聲換能器提供增加量的功率，從而允許電聲換能器在ANR頭戴式耳機中生成相對較高的聲壓水平，諸如比由傳統的頭戴式耳機提供的水平高大約20dB的聲壓水平。此外，因為信號壓縮電路的操作取決于電聲換能器的位移，所以該電路可以基于在用戶的頭部和頭戴式耳機之間存在的任何密封情況來調節其操作。例如，如果頭戴式耳機有漏隙或者從用戶的頭部移除，從而使得電聲換能器通過從這樣的情況產生的相對低的彈性常數而有效地被卸載，則相對于通常加載的換能器，針對給定電壓，換能器的位移將增加。因此，位移感測壓縮器將在接近于傳統的限壓壓縮器中的限制的驅動器電壓處觸發。
[0007]通常，本公開的一個方面的特征在于一種聲學構件，具有電聲換能器、被布置在該電聲換能器附近的麥克風換能器、以及被布置成與磁結構和音圈(voice coil)中的至少一個電氣連通的增益調整電路。增益調整電路被配置成接收與在電聲換能器的磁結構和電聲換能器的音圈之間的相對運動相對應的位移信號，將位移信號的位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值，并且當位移信號的位移信號值滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。
[0008]各種其他實施方式可以包括以下特征中的一個或多個。聲學構件可以包括閾值檢測器，被配置為檢測位移信號的絕對值作為位移信號值。增益調整電路還可以包括限流源(current limited source)和積分器組件。響應于將位移信號的位移信號值的絕對值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值，閾值檢測器被配置成激活限流源以生成電流。此外，該限流源被配置為將電流提供到增益調整電路的積分器組件，并且積分器組件被配置為基于積分器組件的輸出來將壓縮器控制信號提供到增益調整電路的壓縮器組件。
[0009]在一個實施方式中，當修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益時，增益調整電路的壓縮器組件可以被配置為基于接收到的壓縮器控制信號來修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。而且，當接收到位移信號時，增益調整電路可以被配置為接收與由電聲換能器的磁結構和電聲換能器的音圈之間的相對移動而產生的電聲換能器內的電容的改變相關聯的位移信號。
[0010]在一個實施方式中，增益調整電路還可以被配置為接收與電聲換能器相關聯的驅動信號，該驅動信號被配置為生成在電聲換能器的磁結構和電聲換能器的音圈之間的相對運動，并且將驅動信號的驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值。當修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益時，該增益調整可操作為在位移信號滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值以及驅動信號值的絕對值滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值中的至少一個成立時，修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。當將位移信號的位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，閾值檢測器可以被配置成檢測位移信號的絕對值作為位移信號值。當將驅動信號的驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值時，閾值檢測器可以被配置為將驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值。
[0011]在一個實施方式中，當修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益時，增益調整電路被配置為當位移信號的位移信號值滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，減小與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。
[0012]一般地，本公開的另一個方面的特征在于一種用于調整電聲換能器的性能的方法。該方法包括通過增益調整電路接收與電聲換能器的磁結構和電聲換能器的音圈之間的相對運動相對應的位移信號。該方法包括通過增益調整電路來將位移信號的位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值。該方法包括通過增益調整電路來在位移信號的位移信號值滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，修改與電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。
[0013]一般地，本公開的另一方面的特征在于一種聲學構件，具有有源降噪構件，其具有電聲換能器、被布置在該電聲換能器附近的麥克風換能器、以及被布置為與麥克風和電聲換能器電氣連通的放大器級，該有源降噪構件限定具有環路增益的有源降噪環路。聲學構件包括被布置為與電聲換能器的磁結構和電聲換能器的音圈中的至少一個電氣連通的位移感測電路。該聲學構件還包括被布置為與有源降噪構件的有源降噪環路電氣連通并且與位移感測電路電氣連通的增益調整電路，并且可操作為在位移感測電路所生成的位移信號的位移信號值滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，修改有源降噪環路的環路增益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]如在附圖中所示，上述和其他目的、特征和優點從下面的本發明的具體實施例的描述中將變得顯而易見，在附圖中，相同的附圖標記在不同視圖中指相同部件。附圖不一定按比例，而是將重點置于示出本發明的各種實施例的原理。
[0015]圖1是根據一個布置的頭戴式耳機的部分橫截面視圖的示意性表示。
[0016]圖2是根據一個布置的圖1的頭戴式耳機的增益調整電路的示意性表示。
[0017]圖3是圖示用于調整電聲換能器的性能的方法的流程圖。
[0018]圖4是根據替代布置的圖1的電聲換能器構件的調整電路的示意性表示。
【具體實施方式】
[0019]本發明的實施例涉及基于電聲換能器位移的信號壓縮。在ANR頭戴式耳機中，諸如高噪聲頭戴式耳機中，壓縮器或增益調整組件被配置為利用電聲換能器、基于接近其基本位移限制的電聲換能器的組件來諸如經由反饋壓縮調整ANR環路增益。通過這樣的配置，當用戶正常佩戴頭戴式耳機(即，與用戶的頭部良好密封)時，電聲換能器放大器可以在操作期間、在達到最大位移限制之前，向電聲換能器提供增加量的功率，從而允許電聲換能器在ANR頭戴式耳機中生成相對較高的聲壓水平，諸如比由傳統的頭戴式耳機提供的水平高大約20dB的聲壓水平。此外，因為信號壓縮電路的操作取決于電聲換能器的位移，所以該電路可以基于在用戶的頭部和頭戴式耳機之間存在的任何密封情況來調節其操作。例如，如果頭戴式耳機有漏隙或者從用戶的頭部移除，而使得電聲換能器通過從這樣的情況產生的相對低的彈性常數而有效地被卸載，則相對于通常加載的換能器，針對給定電壓，換能器的位移將增加。因此，位移感測壓縮器將在接近于傳統的限壓壓縮器中的限制的驅動器電壓處觸發。
[0020]圖1是諸如耳上有源降噪(ANR)頭戴式耳機的頭戴式耳機20的示例性示意表示。如示，頭戴式耳機20包括支撐裝置22，該支撐裝置22在該裝置22的相對端處承載第一殼體構件24和第二殼體構件26。在所示出的示例性耳機20中，盡管支撐裝置22被圖示為頭帶(head strap),但是支撐裝置22可以以多種方式來配置。例如,支撐裝置22可以被配置為頸帶或頭盔下支撐。在一個布置中，第一殼體構件24和第二殼體構件26中的每一個被配置為經由頭部支撐裝置22被保持到用戶的頭部，以相對于用戶的每個耳朵形成與用戶的頭部的相應密封。在操作期間，第一殼體構件22和第二殼體構件24中的每一個被配置成基于已知的噪聲消除技術來向用戶遞送降噪的音頻。
[0021]如不,第一殼體構件24和第二殼體構件26中的每一個包括承載聲學構件30-1、30-2的對應殼體28-1、28-2，該聲學構件30_1、30_2包括有源降噪構件35、位移感測電路34和增益調整電路36。在一個布置中，聲學構件30-1的組件的配置基本上類似于第二殼體構件26的聲學構件30-2。為了方便，以下提供了對第一殼體構件24的組件的描述。
[0022]如示，位移感測電路34被布置成與有源降噪構件35和增益調整電路36 二者電氣連通，而增益調整電路36被布置成與位移感測電路34并且與有源降噪構件35電氣連通。在使用中，并且如將在下面詳細描述的，增益調整電路36被配置為基于如由位移感測電路34檢測到的有源降噪構件35的電聲換能器的組件的相對位移來調整與有源降噪構件35相關聯的環路增益。
[0023]參考圖2，有源降噪(ANR)構件35包括電聲換能器32、麥克風換能器50和電路(未示出)、補償器33以及放大器級38，其被布置以形成ANR環路。例如，麥克風換能器50被布置在電聲換能器32的附近(即，前方)，并且被布置成經由DC阻斷電容器51、以及電阻器37和64來與補償器33電氣連通。該補償器33進而被布置成與放大器級38電氣連通，該放大器級38被布置成與電聲換能器32電氣連通。
[0024]如示，電聲換能器32包括通過筐(basket) 44被固定到殼體28-1并且連接到音圈40的隔板(diaphragm) 39，該音圈40可以是自支撐的或者可以繞線圈管或線軸纏繞(未示出)。電聲換能器32還包括被布置成與音圈40電磁連通的磁構件42。在一些不例中，音圈40和磁構件42中的至少一部分被倒置，使得磁構件42移動隔板39，并且音圈40相對于筐44保持靜止。
[0025]在操作期間，麥克風換能器50接收由用戶聽到的音頻輸入。麥克風換能器電路基于反饋控制原理來對由麥克風換能器50所生成的對應音頻信號進行濾波，以生成噪聲消除信號，并且通過電阻器37和65饋送噪聲消除信號并且然后通過補償器33饋送到放大器級38。放大級38進而可以將噪聲消除信號與來自音頻源46的期望音頻信號進行合成，并且將合成的音頻信號饋送到電聲換能器32。
[0026]作為放大器級38向電聲換能器32提供合成的音頻信號的結果，音圈40與磁構件42的磁場進行相互作用，以產生相對于磁構件42和筐44移動音圈40和隔板39的力，以向用戶的耳朵聲學地輻射合成的音頻信號作為音頻輸入。因此，在環境噪聲和合成的音頻信號到達用戶的耳朵時，合成的音頻信號的噪聲消除部分產生與環境噪聲的相消干擾，以最小化用戶感覺到的環境噪聲的存在，并且允許用戶體驗來自音頻源46的基本上干凈的音頻。
[0027]位移感測電路34被配置成檢測電聲換能器32的組件的相對位移。盡管位移感測電路34可以以多種方式進行配置,在一個布置中，位移感測電路34基于在電聲換能器32的某些組件之間的電容的改變來測量位移，并且將該電容轉換成表示位移的信號。
[0028]對于與電聲換能器32相關聯的電容,在一個布置中，電容存在于音圈40和磁構件42的側壁之間。由于音圈40沿著方向52移入和移出磁構件42，所以在音圈40和磁構件42的側壁之間的表面區域的重疊及其之間產生的電容改變。因此，在音圈40和磁構件42之間的電容與音圈40和磁構件42之間的相對定位成比例。響應于接收到受到音圈40和磁構件42之間的電容改變所影響的變化的信號，位移感測電路34生成對應的位移信號54。對音圈40和磁構件42的電容耦合的其他描述在2011年3月30日提交的標題為“MeasuringTransducer Displacement”的美國專利申請N0.13/075, 899中提供，其全部內容和教導通過引用合并于此。
[0029]在另一布置中，電聲換能器32的隔板39涂覆有金屬層。另外，對應的金屬化限位器(未示出)被布置在隔板39附近。限位器上的金屬層形成后板，并且隔板39上的金屬層形成雙板電容器的前板。在前板和后板之間的電容與音圈40和磁構件42之間的相對定位成比例。例如，在操作中，具有串聯電阻器的電壓源(其值被選擇為跨板保持基本上恒定的電荷)施加了恒定電荷條件。當隔板39相對于金屬化限位器移動時，板之間的電容與隔板39和限位器之間的距離的相對改變成比例地改變。電容的變化改變了跨板的對應電壓。響應于接收到改變的電壓信號，位移感測電路34生成對應的位移信號54。隔板39和限位器的電容性稱合的其他描述在2011年I月9日提交的標題為“Transducer with IntegratedSensor”的美國專利申請N0.12/969, 685中提供，其全部內容和教導通過引用合并于此。
[0030]該位移感測電路34利用在電聲換能器32的組件之間的電容的變化來檢測電聲換能器32的組件的相對位移。通過這樣的配置，頭戴式耳機20不需要分離的位移感測元件的集成，諸如光學編碼器或激光干涉儀。
[0031]增益調整電路36被配置成從位移感測電路34接收位移信號54，并且基于位移信號54來調整與ANR構件35相關聯的環路增益。盡管增益調整電路36可以以各種方式來配置，但是在如圖2所示的示例性配置中，增益調整電路36包括閾值檢測器58、限流源59、積分器組件62以及壓縮器組件64。
[0032]閾值檢測器58，諸如二極管、晶體管、或與比較器組合的全波精密整流器電路，被配置為檢測位移信號54的正和負部分，并且將該正和負部分與位移信號閾值60作比較。例如，在操作期間，當閾值檢測器58接收到位移信號54時，閾值檢測器58采用構成位移信號54的位移信號電壓或值的絕對值，并且將得到的位移信號值與位移信號閾值60作比較。在一個布置中，當音圈40和磁結構42經歷可能使得得到的音頻信號削波或對電聲換能器32產生破壞的相對位移時，該閾值60是與位移信號54相關聯的電壓相對應的電壓電平。例如，假定音圈40和1.0mm距離的磁結構42的相對偏移將開始引起得到的音頻信號的削波，并且將使得位移感測電路34包括4V的對應位移信號值作為位移信號54的一部分。在這樣的情況下，制造商可以將閾值檢測器58配置有稍微低于4V的位移信號閾值60，以最小化削波的發生。
[0033]在位移信號值滿足或超過閾值60的情況下，閾值檢測器58進入操作狀態，并且激活限流源以將電流66提供到積分器組件62。
[0034]積分器組件62被配置成從限流源59接收電流66，并且將電流66轉換為與電流66的累積成比例的電壓或壓縮器控制信號70，Vi0例如，如示，積分器組件62被配置為電容器。通過這樣的配置，只要積分器組件62從限流源59接收到電流66，積分器組件62就以相對快速的命中速率(attack rate)來增加壓縮器控制信號70 (Vi)。隨著時間的推移，當位移信號54的位移信號值下降到閾值60以下時，積分器組件62上的電壓通過電阻器76以相對慢的釋放速率朝著穩定狀態回減，諸如在低水平或靜態情況下發生，由此使壓縮器控制信號70返回到其穩定狀態值。在一個布置中，與積分電容器62的值組合的放電電阻器76針對放電速率設置時間常數。因此，由制造商或設計人員選擇的放電電阻器76與積分器組件62結合使用，以使電荷以相對慢的速率從積分器組件62泄漏。
[0035]響應于該電流66的改變，積分器組件62經由緩沖器77向壓縮器組件64提供比例輸出70 (Vi)。壓縮器組件64被配置為響應于接收到積分器組件輸出70 (Vi)來調整與ANR構件35相關聯的環路增益。盡管壓縮器組件64和緩沖器77可以以各種方式來配置，但是在一個布置中，壓縮器組件64和緩沖器77被配置為場效應晶體管(FET)，其作為緩沖器和可變電阻器進行操作。在使用中，如將在下面詳細描述的，基于積分器組件輸出70(\)，壓縮器組件64使環路增益反饋信號衰減，以最小化由電聲換能器32所產生的音頻信號的削波，并且最小化由組件的相對過偏移而引起的對電聲換能器32的組件的可能的損壞。
[0036]圖3是圖示用于調整電聲換能器32的性能的由增益調整電路36執行的方法的流程圖100。
[0037]在步驟102中，增益調整電路36接收與在電聲換能器32的磁結構42和電聲換能器32的音圈40之間的相對運動相對應的位移信號54。如上所述并且參考圖2，在操作期間，位移感測電路34檢測電聲換能器32的組件之間的電容變化，該電容與音圈40和磁結構42之間的相對位移成比例。作為響應，位移感測電路34生成具有與該電容成比例并且因此與音圈40和磁結構42之間的相對定位成比例的電壓的對應位移信號54。位移感測電路34以基本上連續的方式向閾值檢測器58提供位移信號54。
[0038]返回到圖3，在步驟104中，增益調整電路36將位移信號54的位移信號值檢測為滿足位移信號閾值60或超過位移信號閾值60。例如，參考圖2，假設位移信號閾值60被設置為4V值的情況。當閾值檢測器58在操作期間接收到位移信號54時，閾值檢測器58采用位移信號54的絕對值，并且將位移信號54的絕對值與位移信號閾值60作比較。在位移信號54包括+/-4V的位移信號電壓值的情況下，閾值檢測器58將位移信號值檢測為滿足閾值60，并且激活限流源59以生成電流66。限流源59將電流66提供到積分器62，其進而向壓縮器組件64提供具有與電流66的累積成比例的電壓的對應壓縮器控制信號(\)70。
[0039]返回到圖3，在步驟106中，當位移信號54的位移信號值滿足位移信號閾值60或超過位移信號閾值60時，增益調整電路36修改與電聲換能器32相關聯的有源降噪環路35的環路增益。例如，參考圖2，壓縮器組件64基于從積分器62接收到的壓縮器控制信號70來發起對ANR構件35的環路增益的反饋壓縮。在一個布置中，ANR構件35的電壓Vin基于關系:Vin = (U(URi))Wmi。，其中Rramp是壓縮器組件64的電阻，Ri是電阻器37的電阻，并且Vmie是與麥克風換能器50相關聯的電壓。在壓縮器組件64從積分器62接收到壓縮器控制信號VJO時，壓縮器組件64將其電阻R_p減小到與壓縮器控制信號70成反比的值。因此，基于上述關系，隨著R_p減小，Vin也減小，其中Vin的減小與ANR構件35的環路增益的降低相關。應當注意，在壓縮器控制信號VJO由于積分器62的相對慢的釋放速率而引起的隨著時間減小的情況下，壓縮器組件64增加其電阻R_p來以相應低的速率增加ANR構件35的環路增益。
[0040]對于頭戴式耳機20，諸如高噪聲頭戴式耳機，基于電聲換能器32的組件的相對位移的反饋壓縮或增益減小限制了對電聲換能器32提供的音頻信號，以最小化換能器偏移削波以及對電聲換能器32的組件的可能損壞。因此，當用戶佩戴頭戴式耳機20時，增益調整電路36允許電聲換能器32接收與傳統頭戴式耳機相比增加量的功率。通過這樣的功率量的增加，頭戴式耳機20可以在電聲換能器達到對音圈40和磁構件42的移位限制之前生成較高的消除(cancelling)壓力，諸如增加了約20dB。此外，當從用戶的頭部移除頭戴式耳機20時，電聲換能器32的前部變成未加載的，并且在音圈40和磁構件42之間的相對位移可以針對給定的音頻源信號電壓而增加。在這樣的情況下，增益調整電路36可以被激活，以減少電聲換能器驅動器電壓，諸如在常規限壓頭戴式耳機中發現的電壓電平。
[0041]雖然已經具體示出和描述了本發明的各種實施例，但是本領域技術人員應當理解，在不脫離所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍的前提下，可以在其中進行形式和細節上的各種改變。
[0042]例如，增益調整電路36可以與其他組件相結合地進行工作，以調整放大器級38的增益。參考圖4，除了接收位移信號54之外，增益調整電路36可以被配置為基于對來自電聲換能器32的驅動信號94的接收來進行操作。如示，閾值檢測器58被配置有驅動信號閾值92，該驅動信號閾值92與放大器級38的削波限制相關聯的驅動信號或音頻電壓的絕對值相對應。在操作期間，該閾值檢測器58從電聲換能器32接收驅動信號94，并且從位移感測電路34接收位移信號54。當閾值檢測器58將與驅動信號94相關聯的驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值92或超過驅動信號閾值92或者將位移信號值、諸如位移信號54的位移信號值90的絕對值檢測為滿足位移信號閾值58或超過位移信號閾值58時，閾值檢測器58使得壓縮器組件64如上所述的那樣減小ANR構件35的環路增益。
[0043]利用驅動信號94和位移信號54 二者以向ANR構件35提供操作靈活性水平。例如，基于驅動信號94的閾值檢測器58的操作可以適用于從熱的角度或者在放大器削波即將發生時保護電聲換能器32。
[0044]此外，如上所述，增益調整電路36包括閾值檢測器58、積分器組件62和壓縮器組件64。應當注意，增益調整電路36的每個組件58、62、64可以被配置為獨立的模擬組件或者單個分立模擬組件。此外，增益調整電路36可以被配置為具有控制器的計算機化設備，諸如處理器和存儲器、或可操作為執行如這里所述的增益調整電路36的功能的數字信號處理器。當配置為計算機化設備或數字信號處理器時，積分器部件62和壓縮器組件64可以被配置為可操作為調整ANR環路增益的計數器。在使用中，當閾值檢測器58將位移信號54的絕對值檢測為超過閾值60時，那么計數器以相對較快的速度(例如，以相對大的步長值)遞減，以迅速減小ANR環路增益。當位移信號54的絕對值基本上低于閾值60時，那么計數器以相對慢的速度(例如，相對小的步長值)遞增以緩慢恢復ANR環路增益。
[0045]在另一示例中，并且與如上所述，圖1是跨耳朵或耳朵上頭戴式耳機20的示意性表示。這樣的表示僅僅是示例。在一個布置中，頭戴式耳機被配置為耳內耳機，其中用戶將殼體24、26的至少一部分放置在其耳朵內，并且在殼體24、26和用戶的耳朵之間的摩擦使耳機20保持在用戶的頭上。替代地，頭戴式耳機可以被配置為罩耳式或作為貼耳式耳機。
[0046]在另一示例中，增益調整電路36被描述為修改在麥克風換能器50和補償器33之間的ANR環路的環路增益。這樣的描述僅僅是示例。增益調整電路36可操作為修改在從麥克風換能器50到放大器級38的ANR環路信號路徑中任何位置處的環路增益。
[0047]如上所述，閾值檢測器58被配置為檢測位移信號54的正和負部分，并且將正和負部分與位移信號閾值60作比較。在操作期間，當閾值檢測器58接收到位移信號54時，閾值檢測器58采用構成位移信號54的位移信號電壓或值的絕對值，并且將得到的位移信號值與位移信號閾值60作比較。如上所述，在位移信號值的絕對值滿足或超過閾值60的情況下，閾值檢測器58進入操作狀態，并且激活限流源59以向積分器組件62提供電流66。這樣的描述僅僅是不例。在一個布置中，位移信號閾值60包括對應于正閾值的第一位移信號閾值60-1以及對應于負閾值的第二位移信號閾值60-2，并且限流源59被配置為第一限流源59-1和第二限流源59-2。
[0048]在使用中，當閾值檢測器58檢測到位移信號54高于第一位移信號閾值60_1時，閾值檢測器58激活第一限流源59-1以將正電流66遞送到積分器組件62。此外，當閾值檢測器58檢測到位移信號54低于第二位移信號閾值60-2時，閾值檢測器58激活第二限流源59-2以將正電流66遞送到積分器組件62。在這樣的布置中，閾值檢測器58被配置成激活限流源、第一限流源59-1或第二限流源59-2以使得壓縮器組件響應于位移信號54的正和負部分滿足或超過相應的閾值60-1、60-2來調整ANR環路增益。
[0049]如上所述，閾值檢測器58被配置為檢測位移信號54的正和負部分，并且將正和負部分與位移信號閾值60作比較。這樣的描述僅僅是例。在一個布置中，閾值檢測器58被配置成檢測位移信號54的正或負部分，并且將相應的正和負部分與位移信號閾值60作比較。
【權利要求】
1.一種用于調整電聲換能器的性能的方法，包括: 通過增益調整電路接收與所述電聲換能器的磁結構和所述電聲換能器的音圈之間的相對運動相對應的位移信號； 通過所述增益調整電路來將所述位移信號的位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值；以及 當所述位移信號的所述位移信號值滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值時，通過所述增益調整電路來修改與所述電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。
2.根據權利要求1所述的方法，其中: 將所述位移信號的所述位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值包括通過所述增益調整電路的閾值檢測器來檢測所述位移信號的絕對值并且作為所述位移信號值。
3.根據權利要求2所述的方法，包括:響應于將所述位移信號的所述位移信號值的絕對值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值: 通過所述增益調整電路的所述閾值檢測器來激活限流源以生成電流； 通過所述增益調整電路的所述限流源來將所述電流提供到所述增益調整電路的積分器組件；并且 通過所述增益調整電路的所述積分器組件、基于所述積分器組件的輸出來將壓縮器控制信號提供到所述增益調整電路的壓縮器組件。
4.根據權利要求3所述的方法，其中修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益包括通過所述增益調整電路的所述壓縮器組件、基于所接收到的壓縮器控制信號來修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的所述環路增益。
5.根據權利要求1所述的方法，其中接收所述位移信號包括通過所述調整電路接收與由于在所述電聲換能器的所述磁結構和所述電聲換能器的所述音圈之間的相對運動所產生的所述電聲換能器內的電容改變相關聯的位移信號。
6.根據權利要求1所述的方法，進一步包括: 通過所述增益調整電路接收與所述電聲換能器相關聯的驅動信號，所述驅動信號被配置成在所述電聲換能器的所述磁結構和所述電聲換能器的所述音圈之間生成相對運動； 通過所述增益調整電路來將所述驅動信號的驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值；并且 其中修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益包括:當所述位移信號滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值以及所述驅動信號值的絕對值滿足所述驅動信號閾值或超過所述驅動信號閾值中的至少一個成立時，通過所述增益調整電路修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益。
7.根據權利要求6所述的方法，其中: 將所述位移信號的所述位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值包括通過所述增益調整電路的閾值檢測器來檢測所述位移信號的絕對值并且作為所述位移信號值；并且 將所述驅動信號的所述驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值包括通過所述增益調整電路的所述閾值檢測器來將所述驅動信號的所述驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值。
8.根據權利要求1所述的方法，其中修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益包括:當所述位移信號的所述位移信號值滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值時，通過所述調整電路來減小與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益。
9.一種聲學構件,包括: 電聲換能器； 麥克風換能器，被布置在所述電聲換能器附近；以及 增益調整電路，被布置成與磁結構和音圈中的至少一個電氣連通，所述增益調整電路被配置成: 接收與在所述電聲換能器的磁結構和所述電聲換能器的音圈之間的相對運動相對應的位移信號； 將所述位移信號的位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值；以及 當所述位移信號的所述位移信號值滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值時，修改與所述電聲換能器相關聯的有源降噪環路的環路增益。
10.根據權利 要求9所述的聲學構件，其中所述增益調整電路包括閾值檢測器，所述閾值檢測器被配置成，當將所述位移信號的所述位移信號值檢測為滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值時，檢測所述位移信號的絕對值作為所述位移信號值。
11.根據權利要求10所述的聲學構件，其中所述增益調整電路包括限流源和積分器組件，并且其中響應于將所述位移信號的所述位移信號值的絕對值檢測為滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值: 所述閾值檢測器被配置成激活所述限流源以生成電流； 所述限流源被配置成將所述電流提供到所述增益調整電路的積分器組件；并且 所述積分器組件被配置成基于所述積分器組件的輸出來將壓縮器控制信號提供到所述增益調整電路的壓縮器組件。
12.根據權利要求11所述的聲學構件，其中當修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益時，所述增益調整電路的所述壓縮器組件被配置成基于所接收到的壓縮器控制信號來修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益。
13.根據權利要求9所述的聲學構件，其中當接收所述位移信號時，所述增益調整電路被配置成接收與由于在所述電聲換能器的所述磁結構和所述電聲換能器的所述音圈之間的相對運動所產生的所述電聲換能器內的電容改變相關聯的位移信號。
14.根據權利要求9所述的聲學構件，其中所述增益調整電路進一步被配置成: 接收與所述電聲換能器相關聯的驅動信號，所述驅動信號被配置成在所述電聲換能器的所述磁結構和所述電聲換能器的所述音圈之間生成相對運動； 將所述驅動信號的驅動信號值的絕對值檢測為滿足驅動信號閾值或超過驅動信號閾值；并且 當修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益時，當所述位移信號滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值以及所述驅動信號的所述驅動信號值的絕對值滿足所述驅動信號閾值或超過所述驅動信號閾值中的至少一個成立時，修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益。
15.根據權利要求14所述的聲學構件,其中: 當將所述位移信號的所述位移信號值檢測為滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，所述閾值檢測器被配置成檢測所述位移信號的絕對值作為所述位移信號值；并且 當將所述驅動信號的所述驅動信號值的絕對值檢測為滿足所述驅動信號閾值或超過所述驅動信號閾值時，所述閾值檢測器被配置成將所述驅動信號的所述驅動信號值的絕對值檢測為滿足所述驅動信號閾值或超過所述驅動信號閾值。
16.根據權利要求9所述的聲學構件，其中當修改與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益時，所述增益調整電路被配置成，當所述位移信號的所述位移信號值滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值時，減小與所述電聲換能器相關聯的所述有源降噪環路的環路增益。
17.根據權利要求9所述的聲學構件，其中所述增益調整電路被配置為數字信號處理器。
18.—種聲學構件,包括: 有源降噪構件，具有電聲換能器、被布置在所述電聲換能器附近的麥克風換能器、以及被布置為與麥克風和所述電聲換能器電氣連通的放大器級，所述有源降噪構件限定具有環路增益的有源降噪環路； 位移感測電路，被布置為與所述電聲換能器的磁結構和所述電聲換能器的音圈中的至少一個電氣連通；以及 增益調整電路，被布置為與所述有源降噪構件的所述有源降噪環路電氣連通并且與所述位移感測電路電氣連通，并且可操作為在所述位移感測電路所生成的位移信號的位移信號值滿足位移信號閾值或超過位移信號閾值時，修改所述有源降噪環路的環路增益。
19.根據權利要求18所述的聲學構件，其中所述增益調整電路包括閾值檢測器，所述閾值檢測器被配置成將所述位移感測電路所生成的位移信號的位移信號值檢測為滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值。
20.根據權利要求19所述的聲學構件，其中所述增益調整電路進一步包括被布置成與所述閾值檢測器電氣連通的限流源和積分器，所述限流源可操作為在被所述閾值檢測器激活時生成電流，并且所述積分器可操作為將所述電流轉換成具有與所述電流成比例的值的壓縮器控制信號。
21.根據權利要求20所述的聲學構件，其中所述增益調整電路進一步包括壓縮器組件，所述壓縮器組件可操作為基于所述壓縮器控制信號來修改所述有源降噪環路的所述環路增益。
22.根據權利要求2所述的方法，包括:響應于將所述位移信號的所述位移信號值的絕對值檢測為滿足所述位移信號閾值或超過所述位移信號閾值，通過所述增益調整電路的積分器組件、基于所述積分器組件的輸出向所述增益調整電路的壓縮器組件提供壓縮器控制信號。
【文檔編號】H04R29/00GK104012118SQ201280063437
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2012年11月20日 優先權日:2011年12月22日
【發明者】D·M·小高吉爾, P·揚科沃伊, R·F·卡雷拉斯 申請人:伯斯有限公司