揚聲器系統及其驅動方法
【專利摘要】本發明提供一種揚聲器系統。所述揚聲器系統包括揚聲器和揚聲器驅動模塊；所述揚聲器包括靜態阻抗電路、機械等效阻抗電路和附加阻抗電路，所述附加阻抗電路連接在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間，其用于為所述揚聲器提供具有唯一性的串聯諧振頻率；所述揚聲器驅動模塊包括信號處理單元、音頻驅動單元和負載測試單元，其中，所述音頻驅動單元用于根據所述信號處理單元提供的音頻信號驅動所述揚聲器進行電聲轉換；所述負載測試單元用于檢測所述揚聲器的串聯諧振頻率來獲得所述揚聲器的身份標識，而所述信號處理單元用于根據所述揚聲器的身份標識對所述揚聲器進行驅動優化。本發明還提供一種揚聲器系統的驅動方法。
【專利說明】揚聲器系統及其驅動方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及揚聲器技術，特別地，涉及一種揚聲器系統以及驅動方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電子技術的發展，許多便攜式移動電子設備（比如手機、平板電腦、便攜式多 媒體播放器等）在消費者日常生活的應用越來越廣泛。一般來說，為滿足使用者對于音頻 方面的需求，移動電子設備一般會配備揚聲器系統來將電信號轉換為聲音信號，并將所述 聲音信號輸出以供使用者收聽。
[0003] 另一方面，為提高揚聲器的音頻性能，一般揚聲器的驅動會引入諸如均衡（EQ)調 整、音效處理、揚聲器智能驅動和保護等音頻優化技術。不過，由于不同廠家和不同型號的 揚聲器的性能均具有差異性，一般的揚聲器驅動在音頻性能優化方面并未考慮不同揚聲器 之間的性能差異，因此無法達到較佳的音頻性能輸出。
【發明內容】
[0004] 本發明的其中一個目的是為了解決上述問題而提供一種揚聲器系統，本發明的另 一個目的是提供一種所述揚聲器系統的驅動方法。
[0005] 本發明提供的揚聲器系統，包括揚聲器和揚聲器驅動模塊；所述揚聲器包括靜態 阻抗電路、機械等效阻抗電路和附加阻抗電路，其中，所述靜態阻抗電路和所述機械等效阻 抗電路相互串聯并且連接在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間；所述附加阻抗電路連 接在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間，其用于為所述揚聲器提供具有唯一性的串聯 諧振頻率；所述揚聲器驅動模塊包括信號處理單元、音頻驅動單元和負載測試單元，其中， 所述音頻驅動單元連接在所述信號處理單元和所述揚聲器之間，用于根據所述信號處理單 元提供音頻信號的驅動所述揚聲器進行電聲轉換；所述負載測試單元連接在所述揚聲器和 所述信號處理單元之間，用于檢測所述揚聲器的串聯諧振頻率來獲得所述揚聲器的身份標 識，而所述信號處理單元用于根據所述揚聲器的身份標識對所述揚聲器進行驅動優化。
[0006] 在本發明提供的揚聲器系統的一種較佳實施例中，所述附加阻抗電路為RLC串聯 支路，所述RLC串聯支路包括串聯在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間的電感、電阻 和電容。
[0007] 在本發明提供的揚聲器系統的一種較佳實施例中，所述附加阻抗電路為濾波電 路，所述濾波電路用于為所述揚聲器提供串聯諧振頻率來作為所述揚聲器的身份標識，并 且對所述揚聲器驅動模塊提供的音頻驅動信號進行濾波處理。
[0008] 在本發明提供的揚聲器系統的一種較佳實施例中，所述濾波電路為LC低通濾波 電路，其包括依序串聯在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間的第一電感、電容和第二 電感。
[0009] 在本發明提供的揚聲器系統的一種較佳實施例中，所述揚聲器驅動模塊還包括輸 入單元，所述輸入單元連接到所述信號處理單元，用于接收音頻數據并將所述音頻數據提 供給所述信號處理單元。
[0010] 在本發明提供的揚聲器系統的一種較佳實施例中，所述揚聲器驅動模塊還包括控 制單元，所述控制單元連接到所述信號處理單元，用于控制所述信號處理單元對所述輸入 單元提供的音頻數據進行數據處理。
[0011] 本發明提供的揚聲器系統的驅動方法，用于驅動如上所述的揚聲器系統，所述驅 動方法包括：揚聲器驅動模塊預先建立揚聲器模型數據庫；在揚聲器接入到所述揚聲器驅 動模塊之后，檢測所述揚聲器的串聯諧振頻率，所述串聯諧振頻率用于作為所述揚聲器的 身份標識；在所述揚聲器模型數據庫選取與所述揚聲器的身份標識相對應的數據模型，并 利用所述數據模型對所述揚聲器進行驅動優化。
[0012] 在本發明提供的揚聲器系統的驅動方法的一種較佳實施例中，所述揚聲器的串聯 諧振頻率通過對所述揚聲器進行阻抗參數測試得到。
[0013] 在本發明提供的揚聲器系統的驅動方法的一種較佳實施例中，所述揚聲器的附加 阻抗電路為RLC串聯支路，所述RLC串聯支路包括串聯在所述揚聲器的第一端口和第二端 口之間的電感、電阻和電容。
[0014] 在本發明提供的揚聲器系統的驅動方法的一種較佳實施例中，所述揚聲器的附加 阻抗電路為LC低通濾波電路，所述LC低通濾波電路包括依序串聯在所述揚聲器的第一端 口和第二端口之間的第一電感、電容和第二電感。
[0015] 本發明提供的揚聲器系統及其驅動方法，通過在揚聲器的兩個端口之間串聯一個 附加阻抗電路，可以實現不同的揚聲器具有不同的串聯諧振頻率，由此，所述串聯諧振頻率 便可以作為所述揚聲器的身份標識，從而簡單準確地實現揚聲器驅動模塊對于揚聲器的識 另IJ ;并且，根據所述身份標識，揚聲器驅動模塊可以在預先建立的揚聲器模型數據庫選擇相 應的數據模型，來對所述揚聲器進行驅動優化，從而提高所述揚聲器的驅動性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使 用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于 本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它 的附圖，其中：
[0017] 圖1是本發明提供的揚聲器系統一種實施例的結構示意圖；
[0018] 圖2是圖1所示的揚聲器系統的揚聲器一種可選的實現方式的等效電路圖；
[0019] 圖3是圖2所示的揚聲器的阻抗曲線對比示意圖；
[0020] 圖4是圖1所示的揚聲器系統的揚聲器另一種可選的實現方式的等效電路圖；
[0021] 圖5是圖4所述的揚聲器的阻抗曲線對比示意圖；
[0022] 圖6是本發明提供的揚聲器系統的驅動方法一種實施例的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0024] 為最大限度地提高音頻優化軟件的兼容性，本發明提供的揚聲器系統在其驅動過 程中采用一種基于阻抗設計的揚聲器識別方案，通過對串聯諧振頻點和阻抗的設計，可以 簡單、準確地實現對揚聲器的唯一身份標識，并且在驅動過程中根據揚聲器的身份標識調 取預先建立的數據模型對揚聲器進行驅動優化，由此可以實現揚聲器性能優化軟件算法在 不同的揚聲器負載之下都能達到較佳的性能輸出。
[0025] 請參閱圖1，其為本發明提供的揚聲器系統一種實施例的結構示意圖。所述揚聲 器系統100包括揚聲器110和揚聲器驅動模塊150,所述揚聲器驅動模塊150可以通過音 頻驅動通道連接到所述揚聲器110,用于向所述揚聲器110輸出驅動信號（比如驅動電流） 以驅動所述揚聲器110進行電聲轉換從而輸出聲音信號。
[0026] 具體地，所述揚聲器驅動模塊150可以包括輸入單元151、控制單元152、信號處理 單元153、音頻驅動單元154和負載測試單元155。其中，所述信號處理單元153連接在所述 輸入單元151和所述音頻驅動單元154之間，所述控制單元152同樣連接到所述信號處理 單元153 ;所述音頻驅動單元154進一步連接到所述揚聲器110的兩個端口 101和102 (以 下分別稱為第一端口 101和第二端口 102)，而所述負載測試單元155連接在揚聲器110和 所述信號處理單元153之間。
[0027] 所述輸入單元151可以從外部接收音頻數據并且將所述音頻數據提供給所述信 號處理單元153,所述信號處理單元153可以在所述控制單元152的控制下對所述音頻數據 進行處理從而將其轉換為相應的音頻信號并輸出給所述音頻驅動單元154 ;所述音頻驅動 單元154根據所述音頻信號生成音頻驅動信號，并且通過其與所述揚聲器110之間的音頻 驅動通道將所述音頻驅動信號輸出給所述揚聲器110,從而驅動所述揚聲器110進行電聲 轉換。
[0028] 另外，在所述揚聲器110的驅動過程中，所述負載測試單元155可以檢測所述揚 聲器110的身份標識，并將所述身份標識輸出給所述信號處理單元153 ;所述信號處理單元 153可以進一步根據所述身份標識調取預先建立的數據模型來對所述音頻數據進行優化處 理，從而實現對于所述揚聲器110的優化驅動。
[0029] 在本發明提供的揚聲器系統100中，所述揚聲器110的身份標識可以具體為所述 揚聲器110的串聯諧振頻率；具體地，在本發明提供的方案中，所述揚聲器110可以包括揚 聲器主體114和附加阻抗電路113,其中所述附加阻抗電路113串聯在所述揚聲器110的 第一端口 101和第二端口 102之間；在具體產品中，通過所述揚聲器110的附加阻抗電路 113的參數設計，可以使得不同的揚聲器的阻抗曲線分別具有唯一的串聯諧振頻率點，即使 得所述揚聲器110具有唯一的串聯諧振頻率，由此所述串聯諧振頻率便可以作為所述揚聲 器110的可唯一辨識的身份標識，用于區別于其他揚聲器。因此，通過對所述串聯諧振頻率 的檢測，所述揚聲器驅動模塊150對所述揚聲器110進行身份識別。
[0030] 需要注意的是，一般來說，揚聲器阻抗是揚聲器特性的直接體現，對于所述揚聲器 110的阻抗改變可能會影響所述揚聲器110的輸出特性，因此在本發明提供的揚聲器系統 100中，所述揚聲器110的阻抗設計頻率（即上述串聯諧振頻率）應當位于所述揚聲器110 的應用頻帶之外，以保證所述揚聲器110在其應用頻帶之內的阻抗特性不變。一般揚聲器 的應用頻帶為20HZ?20kHz，因此，本發明提供的方案中，所述揚聲器110的阻抗設計頻率 可以選擇大于20kHz而小于所述音頻驅動單元154的脈寬調制頻率（比如400kHz)的頻帶。
[0031] 請參閱圖2,其為所述揚聲器110的一種可選實現方式的等效電路示意圖。所述揚 聲器110的等效電路包括靜態阻抗電路111、機械等效阻抗電路112和附加阻抗電路113， 其中，所述靜態阻抗電路111和所述機械等效阻抗電路112的疊加為所述揚聲器本體114 的等效輸入阻抗，二者相互串聯并連接在所述揚聲器110的第一端口 101和第二端口 102 之間。其中，所述靜態阻抗電路111可以包括相互串聯的靜態等效電感134和靜態等效電 阻135,所述機械等效阻抗電路可以包括相互并聯的機械等效電感136、機械等效電阻137 和機械等效電容138。
[0032] 所述附加阻抗電路113同樣連接在所述第一端口 101和所述第二端口 102之間。 在本實施例中，所述附加阻抗電路113可以為電阻電感電容（Resistor-Inductor-Capacit or，RLC)串聯支路，其包括依序串聯在所述第一端口 101和所述第二端口 102之間的電感 131、電阻132和電容133。并且，在具體實施例中，通過LC參數可以實現串聯諧振頻率的設 計，而通過R參數可以實現對于所述串聯諧振頻率點的最小阻抗的設計，也即是說，所述揚 聲器110的附加阻抗電路113采用特定的RLC參數可以使得所述揚聲器110具有唯一的串 聯諧振頻率，來作為區別于其他型號或者其他廠家的不同的揚聲器的身份標識。
[0033] 請參閱圖3,其為圖2所示的揚聲器110的阻抗曲線對比示意圖。在圖3中，曲線 301代表具有所述附加阻抗電路113的揚聲器110的阻抗曲線，而曲線302為傳統不具有附 加阻抗電路的揚聲器的阻抗曲線；從圖3可以看出，在所述揚聲器110中，所述附加阻抗電 路113對于音頻頻帶的影響很小，而在高頻段會有一個明顯的串聯諧振點303,所述串聯諧 振點與所述附加阻抗電路113的LC參數相關，因此可以通過參數設計使得所述串聯諧振點 具有唯一性。
[0034] 請參閱圖4,其為所述揚聲器110的另一種可選實現方式的等效電路示意圖。與圖 2所示的等效電路不同的是，圖4所示的揚聲器110的附加阻抗電路413采用的是低通濾波 電路，其一方面可以實現對于音頻驅動信號的低通濾波而降低所述音頻驅動單元154的脈 沖寬度調制可能引入的電磁干擾（Electro-Magnetic Interference, EMI)，另一方面還可 以實現所述揚聲器110的阻抗設計。
[0035] 具體地，所述附加阻抗電路413可以為電感電容（LC)低通濾波電路，其包括第一 電感431、電容432和第二電感433,其中，所述第一電感431、所述電容432和所述第二電 感433依序串聯并且連接在所述揚聲器110的第一端口 101和第二端口 102之間。并且， 所述揚聲器110的靜態阻抗電路411和機械等效阻抗電路412相互串聯并且進一步連接在 所述電容432的兩端。與圖2所示的附加阻抗電路113相類似，在圖4所示的附加阻抗電 路413同樣可以通過LC參數實現串聯諧振頻率的設計，從而使得所述揚聲器110具有唯一 的串聯諧振頻率，來區別于其他揚聲器。
[0036] 請參閱圖5,其為圖4所示的揚聲器110的阻抗曲線對比示意圖。在圖5中，曲線 501代表具有所述附加阻抗電路413的揚聲器110的阻抗曲線，而曲線502為傳統不具有附 加阻抗電路的揚聲器的阻抗曲線；從圖5可以看出，所述揚聲器110的串聯諧振點503同樣 出現在非工作頻帶，因此，所述附加阻抗電路413在可以實現對于所述揚聲器110的身份標 識的同時，對所述揚聲器110的性能影響非常小。
[0037] 基于上述揚聲器系統100以及身份標識實現方案，本發明還進一步提供一種揚聲 器系統100的驅動方法，請參閱圖6,其為本發明提供的揚聲器系統的驅動方法的流程示意 圖。所述揚聲器系統的驅動方法包括：
[0038] 步驟S1，在揚聲器驅動模塊預先建立揚聲器模型數據庫；
[0039] 在本步驟中，基于不同揚聲器的基本特性參數，可以在揚聲器驅動模塊分別建立 揚聲器模型數據庫，所述揚聲器模型數據庫可以包括多個數據模型，不同的數據模型分別 對應于不同的揚聲器。
[0040] 步驟S2,在揚聲器接入到所述揚聲器驅動模塊之后，檢測所述揚聲器的串聯諧振 頻率，并將所述串聯諧振頻率作為所述揚聲器的身份標識；
[0041] 具體地，所述揚聲器具有如上所述的附加阻抗電路，并且，通過對于所述附加阻抗 電路的參數設計可以使得不同型號和不同廠家的不同的揚聲器分別具有唯一的串聯諧振 頻率和阻抗特性。在將所述揚聲器接入到所述揚聲器驅動模塊之后，所述揚聲器驅動模塊 可以通過負載測試單元來對所述揚聲器的阻抗參數進行測試，從而檢測出所述揚聲器的串 聯諧振頻率，所述串聯諧振頻率可以作為唯一標識所述揚聲器的身份標識并且提供給所述 揚聲器驅動模塊的信號處理單兀。
[0042] 步驟S3,在所述揚聲器模型數據庫選取與所述揚聲器相對應的數據模型，并利用 所述數據模型對所述揚聲器進行驅動優化；
[0043] 所述揚聲器驅動模塊的信號處理單元可以根據所述揚聲器的身份標識，從所述揚 聲器模型數據庫中選取與所述揚聲器相對應數據模型；并且，所述信號處理單元可以進一 步利用所述數據模型對所述揚聲器進行驅動優化。比如，所述信號處理單元可以根據所述 數據模型，對所述揚聲器驅動模塊的輸入單元提供的音頻數據進行相應的數據處理，從而 使得所述揚聲器驅動模塊可以向所述揚聲器輸出與所述揚聲器的特性相匹配的音頻驅動 信號，實現所述揚聲器的輸出性能優化。
[0044] 本發明提供的揚聲器系統及其驅動方法，通過在揚聲器的兩個端口之間串聯一個 附加阻抗電路，可以實現不同的揚聲器具有不同的串聯諧振頻率，由此，所述串聯諧振頻率 便可以作為所述揚聲器的身份標識，從而簡單準確地實現揚聲器驅動模塊對于揚聲器的識 另IJ ;并且，根據所述身份標識，揚聲器驅動模塊可以在預先建立的揚聲器模型數據庫選擇相 應的數據模型，來對所述揚聲器進行驅動優化，從而提高所述揚聲器的驅動性能。另一方 面，在具體實施例中，所述附加阻抗電路可以利用RLC無源元件來實現，通過選擇合適的參 數，可以對所述揚聲器的音頻頻帶不構成影響，保證其輸出性能，并且所述附加阻抗電路連 接在揚聲器的兩個端口之間，其不破壞所述揚聲器的驅動架構，實現簡單、成本較低且具有 較高的可行性。
[0045] 以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發 明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技 術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1. 一種揚聲器系統，其特征在于，包括揚聲器和揚聲器驅動模塊； 所述揚聲器包括靜態阻抗電路、機械等效阻抗電路和附加阻抗電路，其中，所述靜態阻 抗電路和所述機械等效阻抗電路相互串聯并且連接在所述揚聲器的第一端口和第二端口 之間；所述附加阻抗電路連接在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間，其用于為所述揚 聲器提供具有唯一性的串聯諧振頻率； 所述揚聲器驅動模塊包括信號處理單元、音頻驅動單元和負載測試單元，其中，所述音 頻驅動單元連接在所述信號處理單元和所述揚聲器之間，用于根據所述信號處理單元提供 音頻信號的驅動所述揚聲器進行電聲轉換；所述負載測試單元連接在所述揚聲器和所述信 號處理單元之間，用于檢測所述揚聲器的串聯諧振頻率來獲得所述揚聲器的身份標識，而 所述信號處理單元用于根據所述揚聲器的身份標識對所述揚聲器進行驅動優化。
2. 如權利要求1所述的揚聲器系統，其特征在于，所述附加阻抗電路為RLC串聯支路， 所述RLC串聯支路包括串聯在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間的電感、電阻和電 容。
3. 如權利要求1所述的揚聲器系統，其特征在于，所述附加阻抗電路為濾波電路，所述 濾波電路用于為所述揚聲器提供串聯諧振頻率來作為所述揚聲器的身份標識，并且對所述 揚聲器驅動模塊提供的音頻驅動信號進行濾波處理。
4. 如權利要求3所述的揚聲器系統，其特征在于，所述濾波電路為LC低通濾波電路，其 包括依序串聯在所述揚聲器的第一端口和第二端口之間的第一電感、電容和第二電感。
5. 如權利要求1所述的揚聲器系統，其特征在于，所述揚聲器驅動模塊還包括輸入單 元，所述輸入單元連接到所述信號處理單元，用于接收音頻數據并將所述音頻數據提供給 所述信號處理單元。
6. 如權利要求5所述的揚聲器系統，其特征在于，所述揚聲器驅動模塊還包括控制單 元，所述控制單元連接到所述信號處理單元，用于控制所述信號處理單元對所述輸入單元 提供的音頻數據進行數據處理。
7. -種揚聲器系統的驅動方法，用于驅動如權利要求1所述的揚聲器系統，其特征在 于，所述驅動方法包括 ： 在揚聲器驅動模塊預先建立揚聲器模型數據庫； 在揚聲器接入到所述揚聲器驅動模塊之后，檢測所述揚聲器的串聯諧振頻率，所述串 聯諧振頻率用于作為所述揚聲器的身份標識； 在所述揚聲器模型數據庫選取與所述揚聲器的身份標識相對應的數據模型，并利用所 述數據模型對所述揚聲器進行驅動優化。
8. 根據權利要求7所述的揚聲器系統的驅動方法，其特征在于，所述揚聲器的串聯諧 振頻率通過對所述揚聲器進行阻抗參數測試得到。
9. 根據權利要求8所述的揚聲器系統的驅動方法，其特征在于，所述揚聲器的附加阻 抗電路為RLC串聯支路，所述RLC串聯支路包括串聯在所述揚聲器的第一端口和第二端口 之間的電感、電阻和電容。
10. 根據權利要求8所述的揚聲器系統的驅動方法，其特征在于，所述揚聲器的附加阻 抗電路為LC低通濾波電路，所述LC低通濾波電路包括依序串聯在所述揚聲器的第一端口 和第二端口之間的第一電感、電容和第二電感。
【文檔編號】H04R3/00GK104113804SQ201410362290
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】張麗宏, 馮聲振, 周榮冠 申請人:瑞聲光電科技(常州)有限公司