CN118102170A - 具扬声器保护机制的电子装置 - Google Patents
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Abstract
电子装置包含扬声器、放大器电路、位准偏移电路、开关，和处理器。扬声器依据驱动信号来运行。放大器电路接收处理器所提供的输入信号，并调整输入信号以提供相对应的输出信号。位准偏移电路用来调整输出信号以提供相对应的调整后输出信号。开关依据一启动信号来选择性地将输出信号传送至扬声器以提供驱动信号。处理器用来侦测调整后输出信号的即时特征，并依据调整后输出信号的即时特征来提供启动信号。
Description
技术领域
本发明相关于一种电子装置，尤指一种具扬声器保护机制的电子装置。
背景技术
扬声器(speaker)是一种能将电子信号转换成为声音信号的设备，通常包含振膜(diaphragm)和由电磁铁和音圈所组成的驱动电路。当对应特定频率扬声器驱动信号的电流流经音圈时，音圈即随着电流的频率振动，而和音圈相连的振膜当然也就跟着振动，进而推动周围的空气振动以产生声音。
在先前技术的电子装置中，处理器会提供相关扬声器欲播放声音信号的输入信号，再由放大器电路加以放大以提供驱动信号，进而驱动扬声器。为了确保扬声器运行时的物理量(例如温度、电压、电流、振膜位移等)能在其承受范围内，先前技术的电子装置会在放大器电路的前端设置保护电路，如此可在侦测到输入信号发生异常时切断输入信号，以避免放大后的异常驱动信号损毁扬声器。然而，若放大器电路的设定有误，可能会将正常输入信号放大成异常输出信号，而使得扬声器有损毁风险。
因此，需要一种能提供更完善扬声器保护机制的电子装置，以降低扬声器的损毁风险。
发明内容
本发明提供一种具扬声器保护机制的电子装置，其包含一扬声器、一放大器电路、一位准偏移电路、一开关，以及一处理器。该扬声器依据一驱动信号来运行。该放大器电路用来接收一输入信号，并调整该输入信号以提供相对应的一输出信号。该位准偏移电路用来调整该输出信号以提供相对应的一调整后输出信号。该开关耦接于该放大器电路和该扬声器之间，用来依据一启动信号来选择性地将该输出信号传送至该扬声器以提供该驱动信号。该处理器用来提供该输入信号，侦测该调整后输出信号的即时特征，以及依据该调整后输出信号的即时特征来提供该启动信号。
附图说明
图1为本发明实施例中一种具扬声器保护机制的电子装置的功能方框图。
图2为本发明另一实施例中一种具扬声器保护机制的电子装置的功能方框图。
图3为本发明实施例中一种具扬声器保护机制的电子装置中位准偏移电路实作方式的示意图。
其中，附图标记说明如下：
10：扬声器
20：处理器
22：判断电路
24：开关控制电路
31、32：放大器电路
34：侦测电路
36：增益控制电路
40：位准偏移电路
50：开关
100、200：电子装置
SIN：输入信号
S+：输出信号
S+’：调整后输出信号
SOUT：驱动信号
SMIC1、SMIC2：特征信号
SDIV：分压信号
ENSW：开关控制信号
GND：接地电位
R1-R2：电阻
C1：电容
具体实施方式
图1为本发明实施例中一种具扬声器保护机制的电子装置100的功能方框图。图2为本发明另一实施例中一种具扬声器保护机制的电子装置200的功能方框图。电子装置100包一扬声器10、一处理器20、一放大器电路31、一位准偏移(level shift)电路40，以及一开关50。电子装置200包一扬声器10、一处理器20、一放大器电路32、一位准偏移电路40，以及一开关50。
在本发明的电子装置100和200中，扬声器10可为电动式(dynamic)扬声器、电磁式(electromagnet)扬声器、压电式(piezoelectric)扬声器、电极式(electrostatic)扬声器和等离子体(plasma)扬声器。在一实施例中，每一扬声器可为低音扬声器、超低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器、超高音扬声器、同轴扬声器，和全音域扬声器。然而，扬声器10的种类并不限定本发明的范畴。
在本发明的电子装置100和200中，处理器20可为一平台路径控制器(platformcontroller hub,PCH)或一数字信号处理器(digital signal processor,DSP)，用来提供相关扬声器10欲播放声音信号的一输入信号SIN。放大器电路31和32可将输入信号SIN转换成一输出信号S+，并通过开关50选择性地传送至扬声器10以提供一驱动信号SOUT。更详细地说，放大器电路31和32可以特定增益调整输入信号SIN，也就是放大输入信号SIN以提供相对应输出信号S+。
在图1所示的电子装置100中，放大器电路31会以预设的一固定增益来放大输入信号SIN以提供输出信号S+。
在图2所示的电子装置200中，放大器电路32为一智能放大器，其包含一侦测电路34和一增益控制电路36。侦测电路34的输入端耦接于扬声器10和开关50之间以接收驱动信号SOUT，再即时地侦测驱动信号SOUT的特征，以于其输出端提供相对应的特征信号SMIC2。在一实施例中，特征信号SMIC2包含驱动信号SOUT的电压值、电流值、功率、频率响应及/或梯度变化等信息。
增益控制电路36耦接于处理器20以接收输入信号SIN，且耦接于侦测电路32以接收特征信号SMIC2，可依据特征信号SMIC2来调整放大输入信号SIN时的增益。当特征信号SMIC2的值并未在预期范围内时，代表目前驱动信号SOUT出现异常，而扬声器10依据目前驱动信号SOUT运行时可能会出现振膜振动幅度(excursion)过大及/或音圈温度过高的情况而被损毁。在这种情况下，增益控制电路36会即时地压抑输出信号S+，也就是降低用来放大输入信号SIN的增益，以避免损毁扬声器10。
在本发明的电子装置100和200中，开关50可依据一启动信号ENSW来选择性地将输出信号S+传送至扬声器10以提供驱动信号SOUT。在本发明实施例中，开关50可包含一金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)、一双极性接面型晶体管(bipolar junction transistor,BJT)，或其它一个或多个具类似功能的元件，但不限定本发明的范畴。
在本发明的电子装置100和200中，位准偏移电路40的输入端耦接至放大器电路30的输出端以接收输出信号S+，而输出端耦接于处理器20以输出一调整后输出信号S+’。位准偏移电路40用来调整输出信号S+，进而提供相对应的调整后输出信号S+’。在一实施例中，位准偏移电路40可将具扬声器10电位(例如1V)的输出信号S+转换成具模拟麦克风电位(例如0.5V)的调整后输出信号S+’，使得处理器20能对其进行信号处理。在一实施例中，位准偏移电路40可阻挡输出信号S+中的直流成分，使得调整后输出信号S+’中仅包含交流成分。
图3为本发明实施例电子装置100和200中位准偏移电路40实作方式的示意图。位准偏移电路40可包含电阻R1-R2和一电容C1。电阻R1和电阻R2串联于位准偏移电路40的输入端和一接地电位GND之间，可对输出信号S+分压以提供一分压信号SDIV，其中SDIV＝R2*S+/(R1+R2)。电容C1的第一端耦接至电阻R1和电阻R2之间以接收分压信号SDIV，而第二端耦接至位准偏移电路40的输出端，可阻挡分压信号SDIV中的直流成分以提供仅包含交流成分的调整后输出信号S+’。然而，图3所示的电路仅为一实施例，位准偏移电路40的实作方式并不限定本发明的范畴。
在本发明的电子装置100和200中，处理器20可包含一判断电路22和一开关控制电路24。判断电路22可即时地侦测调整后输出信号S+’的特征，以于其输出端提供相对应的特征信号SMIC1。在一实施例中，特征信号SMIC1包含相关于调整后输出信号S+’的电压值、电流值、功率、频率响应及/或梯度变化等信息。
在本发明的电子装置100中，开关控制电路24会依据特征信号SMIC1来输出不同电位的开关控制信号ENSW。当特征信号SMIC1的值在预期范围内时，代表相对应输出信号S+为正常，此时开关控制电路24会输出具致能电位(例如高电位)的开关控制信号ENSW以导通开关50，进而传送输出信号S+以提供相关驱动信号SOUT；当特征信号SMIC1的值并未在预期范围内时，代表相对应输出信号S+出现异常(传送至扬声器10的驱动信号SOUT也会异常)，原因可能是放大器电路31前端的输入信号SIN出现异常，或放大器电路31的设定错误使得后端的输出信号S+出现异常。在这种情况下，若扬声器10依据目前驱动信号SOUT运行可能会出现振膜振动幅度过大及/或音圈温度过高的情况而被损毁，因此开关控制电路24会输出具除能电位(例如低电位)的开关控制信号ENSW以关闭开关50，进而截止输出信号S+以停止提供驱动信号SOUT。
在本发明的电子装置200中，开关控制电路24会依据特征信号SMIC1和特征信号SMIC2来输出不同电位的开关控制信号ENSW。当特征信号SMIC1和特征信号SMIC2的值皆在各自预期范围内时，代表相对应输出信号S+和驱动信号SOUT皆为正常，此时开关控制电路24会输出具致能电位(例如高电位)的开关控制信号ENSW以导通开关50，进而持续传送输出信号S+以提供相关驱动信号SOUT；当特征信号SMIC1或特征信号SMIC2的值并未在各自预期范围内时，代表相对应输出信号S+或驱动信号SOUT出现异常，原因可能是放大器电路32前端的输入信号SIN出现异常，或放大器电路32的设定错误使得后端的输出信号S+出现异常。在这种情况下，若扬声器10依据目前驱动信号SOUT运行可能会出现振膜振动幅度过大及/或音圈温度过高的情况而被损毁，因此开关控制电路24会输出具除能电位(例如低电位)的开关控制信号ENSW以关闭开关50，进而截止输出信号S+以停止提供驱动信号SOUT。
综上所述，本发明电子装置会在放大器电路31和32的后端设置保护电路(开关50)，以在侦测到输出信号S+或驱动信号SOUT出现异常时切断输出信号S+的传送路径，进而停止提供驱动信号SOUT以避免损毁扬声器10。无论是放大器电路前端的输入信号SIN出现异常，或是放大器电路的设定有误造成后端的输出信号S+出现异常，本发明电子装置皆能提供完善的扬声器保护机制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种具扬声器保护机制的电子装置，其包含：
一扬声器，其依据一驱动信号来运行；
一放大器电路，用来接收一输入信号，并调整该输入信号以提供相对应的一输出信号；
一位准偏移电路，用来调整该输出信号以提供相对应的一调整后输出信号；
一开关，耦接于该放大器电路和该扬声器之间，用来依据一启动信号来选择性地将该输出信号传送至该扬声器以提供该驱动信号；以及
一处理器，用来：
提供该输入信号；
侦测该调整后输出信号的即时特征；以及
依据该调整后输出信号的即时特征来提供该启动信号。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中该处理器包含：
一判断电路，耦接至该位准偏移电路以接收该调整后输出信号，用来侦测该调整后输出信号的即时特征，并依据该调整后输出信号的即时特征输出一第一特征信号；以及
一开关控制电路，耦接至该判断电路以接收该第一特征信号，用来：
当该第一特征信号的值在一预期范围内时，输出具一致能电位的该启动信号以导通该开关；以及
当该第一特征信号的值并未在该预期范围内时，输出具一除能电位的该启动信号以截止该开关。
3.如权利要求2所述的电子装置，其中该第一特征信号包含相关该调整后输出信号的一电压值、一电流值、一功率、一频率响应及/或一梯度变化的信息。
4.如权利要求1所述的电子装置，其中该放大器电路包含：
一侦测电路，耦接于该扬声器和该开关之间以接收该驱动信号，用来侦测该驱动信号的即时特征，并依据该驱动信号的即时特征来提供一第二特征信号；以及
一增益控制电路，耦接于该处理器以接收该输入信号，且耦接于该侦测电路以接收该第二特征信号，用来依据该第二特征信号调整放大该输入信号的增益。
5.如权利要求4所述的电子装置，其中该第二特征信号包含相关该驱动信号的一电压值、一电流值、一功率、一频率响应及/或一梯度变化的信息。
6.如权利要求4所述的电子装置，其中该处理器包含：
一判断电路，耦接至该位准偏移电路以接收该调整后输出信号，用来侦测该调整后输出信号的即时特征，并依据该调整后输出信号的即时特征输出一第一特征信号；以及
一开关控制电路，耦接至该判断电路以接收该第一特征信号，且耦接于该侦测电路以接收该第二特征信号，用来：
当该第一特征信号的值在一第一预期范围内，且当该第二特征信号的值在一第二预期范围时，输出具一致能电位的该启动信号以导通该开关；以及
当该第一特征信号的值并未在该第一预期范围内，和当该第二特征信号的值并未在该第二预期范围时，输出具一除能电位的该启动信号以截止该开关。
7.如权利要求1所述的电子装置，其中该位准偏移电路另用来调整该输出信号的电位以提供相对应的该调整后输出信号。
8.如权利要求7所述的电子装置，其中该位准偏移电路另用来阻挡该输出信号中的直流成分以提供仅包含交流成分的该调整后输出信号。
9.如权利要求1所述的电子装置，其中该位准偏移电路包含：
一第一电阻，其包含：
一第一端，耦接于该放大器电路和该开关之间以接收该输出信号；以及
一第二端；
一第二电阻，其包含：
一第一端，耦接于该第一电阻的该第二端；以及
一第二端，耦接至一接地电位；以及
一电容，其包含：
一第一端，耦接于该第一电阻的该第二端和该第二电阻的该第一端；以及
一第二端，耦接至该处理器以输出该调整后输出信号。
10.如权利要求1所述的电子装置，其中该处理器为一平台路径控制器或一数字信号处理器。
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