[发明专利]扬声器输出的控制

说明书

技术领域

本发明涉及扬声器输出的控制，并且涉及一种扬声器电路和一种信号处理方法。

背景技术

扬声器故障的一个重要原因是当扬声器振动膜位移超于一定限制时出现的机械缺陷，所述限制通常是由制造商提供的。超过这种位移限制会立即损坏扬声器，或者可能相当大地减少其预期寿命。

另外，小扬声器的使用和高声学输出需求的组合导致需要响度(loudness)最大化方法，但是增加了超过振动膜位移限制的风险，也称作“圆锥体偏移”限制。小扬声器也不能有效地再现低频，使得所谓的扬声器线性化方法通常用于低效率地对其进行校正。然而，这也增加了超出位移限制的风险。

存在几种方法来限制扬声器振动膜的位移以提供扬声器保护。

一种方法包括利用可变截止滤波器(高通或其他)对输入信号进行处理，所述方法的特征在于经由反馈回路控制所述可变截止滤波器的特性。位移预测器用于控制所述滤波器。另一种方法使用前馈策略，其中按照以下方式利用具有可调增益的带通滤波器组来(通过只对引起大多数偏移的频带进行衰减来)处理信号，使得防止过度偏移。

已经在前馈方法(在US7,372,966)中提出了低频倾斜和陷波滤波器的使用，按照前馈方式经由位移预测器控制所述滤波器，使用扬声器的模型在将信号发送至放大器/扬声器之前预处理所述信号。

US6,201,873描述了一种装置，用于抵抗(主要由圆锥体偏移引起的)过度音频失真，或者将所述扬声器驱动到其最大量(最大圆锥体偏移)。所述装置使用圆锥体偏移传递函数(或者最大电压传递函数)模块，其输出用于控制对于输入的可变增益。US6,201,873建议了使用传递函数来给出最大电压，所述最大电压导致恰好可接受的失真，所述最大电压是在不引起过度失真的情况下每个频率可施加的最大电压。所考虑的失真是由过度圆锥体位移产生的(考虑在转换器和放大器中没有失真)。

该发明是基于这样的认识：在许多扬声器中，当将扬声器驱动至其位移限制时，正(向外移动)和负(向内移动)振动膜位移峰值不是对称的。在以下描述中，任意假设当将扬声器驱动至其位移限制时，负振动膜位移的绝对值比正位移更大，但是相反的情况也适用。这通常是由于扬声器相对于振动膜位移的非线性行为的不对称性导致的。

如果通过保护方案限制了(测量的或预测的)振动膜位移，可能只限制了负位移峰值，而正峰值从没有达到位移限制。因此，保护方案将阻止了达到的最大声音。

发明内容

根据本发明，提出了一种扬声器驱动电路，包括：

输入端，用于接收音频信号；

信号处理器，用于在施加至所述扬声器之前处理所述音频信号，并且适用于处理所述音频信号以得出扬声器驱动信号，所述扬声器驱动信号引起所述扬声器振动膜沿振动膜位移的两个方向都达到其最大位移。

这样，本发明提出了一种处理音频输入信号(可以用于驱动扬声器)的方法，使得正和负位移峰值是对称的，并且使得两者均达到其相应的位移限制。结果，可以增加峰值-谷值位移，导致扬声器输出增加的声音级别。

应该注意的是“用于接收音频信号的输入”是对于所述信号处理器的输入，并且在扬声器驱动电路的输入和外部输入之间可以存在其他部件。

处理以得出扬声器的对称位移限制驱动的信号可以包括已经进行了响度最大化的信号。然而，可以代替地所述信号可以是已经针对扬声器保护而处理(例如修剪)的信号。在这两种情况下，所述信号是处理以确保沿两个方向都达到扬声器位移限制的峰值音频信号。在本发明的处理之前，音频信号(或者最大化或者针对保护进行处理)不会导致沿两个方向的最大位移。典型地，最大位移只沿振动膜位移的一个方向增加。

所述电路可以包括最大化单元，用于产生驱动所述扬声器的扬声器驱动信号，使得沿振动膜位移的一个方向达到最大位移。这可以包括传统的响度最大化单元，其没有考虑扬声器的非对称性。

可选地，本发明可以应用于来自扬声器保护单元的音频信号。

加法器可以提供用于将dc偏移与最大化单元/扬声器保护单元的输出相加。该dc偏移然后偏移所述扬声器驱动信号以提供所要求的对称性，所述对称性考虑了扬声器的非线性和非对称特性。

为了得出非对称特性，可以使用振动膜位移预测模块，并且然后所述dc偏移是通过所述振动膜位移预测模块可调的。

增益元件可以用于向加法器的输出施加增益。这然后可以确保达到位移限制。所述增益也可以是通过所述振动膜位移预测模块可调的。