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CN106612479A - 一种基于扬声器的保护电路 - Google Patents

一种基于扬声器的保护电路 Download PDF

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叶菁华
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Zilltek Technology Corp
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Abstract

本发明涉及一种声音信号处理技术领域，尤其涉及一种基于扬声器的保护电路。麦克风用以侦测所述扬声器于谐振点的声音信号，并形成检测信号输出；判断单元根据所述检测信号和所述阈值信号形成一判断结果；于所述检测信号不匹配所述阈值信号的状态下，将所述输入信号于所述功率放大单元的输入端之间短接。当功率放大单元的输入端短接之后，功率放大单元不会输出经放大处理的信号至扬声器，进而较大的电流信号、电压信号无法进入扬声器，当输入信号处于正常状态下，功率放大单元的输入端接收输入信号，通过功率放大单元的输入端的通和断控制，有效保证单位时间内，扬声器接收的电流信号或电压信号处于安全范围之内，有效保护扬声器的振动系统。

Description

一种基于扬声器的保护电路
技术领域
本发明涉及一种声音信号处理技术领域，尤其涉及一种基于扬声器的保护电路。
背景技术
扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，扬音频电能通过电磁，压电或静电效应，使其纸盆或膜片振动并与周围的空气产生共振(共鸣)而发出声音。扬声器大体由磁回路系统(永磁体、芯柱、导磁板)、振动系统(音圈)和支撑辅助系统(定心支片、盆架、垫边)等三大部分构成。扬声器在音响设备中是一个最薄弱的器件，究其原因是扬声器中的振动系统(音圈)，磁回路系统形成一磁场，振动系统于电流的作用下做切割磁力线运动，通过切割磁力线运动产生震动形成声音。但是在低频信号状态下，震动系统切割磁力线的形成较长，容易使得振动系统“跳出”磁场范围，当振动系统与磁场的相对切割区域变小时，振动系统中的电感因缺少磁场的“扼流”作用而形成短路(烧坏)。
为了避免振动系统烧坏这一现象的发生，现有的扬声器电路中，均设置有一前向保护装置，用以限制振动系统的振动幅度，其采用限制振动系统的功率以实现限幅的作用，但是实际情况下，扬声器在不同频率的作用下，其所表现的阻抗值不一样，仅仅采用简单的功率限制，不足以完全限制其幅度，另外，扬声器的电功率(通过电流和电压形成)和声功率也处于不稳定的状态，随着温度的变化，其电功率和声功率也发生变化，另外，扬声器一直处于开环状态，通过检测输入到扬声器的电流和电压，并不能直接体现扬声器本身的电流、电压，仅采用电压方法，保护也不够全面。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于麦克风的语音唤醒方法及移动终端。
本发明的技术目的通过以下技术手段实现：
一种基于扬声器的保护电路，应用于移动终端，其中，包括
一扬声器，用以接收一输出信号，并将所述输出信号转化为声音信号输出；
一麦克风，与所述扬声器相邻而设，用以侦测所述扬声器于谐振点的声音信号，并形成一检测信号输出；
一判断单元，预设有一阈值信号，用以接收所述检测信号，并根据所述检测信号和所述阈值信号形成一判断结果；
一控制单元，于所述判断结果的作用下，控制输入信号与所述输出信号的导通或断开。
优选地，上述的基于扬声器的保护电路，其中，还包括一功率放大单元，设置于所述扬声器于所述控制单元之间。
优选地，上述的基于扬声器的保护电路，其中，于所述检测信号匹配所述阈值信号的状态下，所述判断单元输出第一判断结果；于所述第一判断结果的控制下，所述功率放大单元接收所述输入信号，并放大所述输入信号形成输出至所述扬声器的所述输出信号；
于所述检测信号不匹配所述阈值信号的状态下，所述判断单元输出第二判断结果，于所述第二判断结果的控制下，所述功率放大单元接收所述输入信号，并将所述输入信号于所述功率放大单元的输入端之间短接。
优选地，上述的基于扬声器的保护电路，其中，所述控制单元为一开关，所述开关的控制端连接所述判断单元。
一种的基于扬声器的保护电路，其中，包括
一输出单元，用以输出一用以驱动所述扬声器的电压信号，
一检测单元，用以检测输入至所述扬声器的电流信号；
一计算单元，用以根据所述电压信号和所述电流信号计算形成一阻抗信号；
一控制单元，连接于所述输出单元与所述扬声器之间，用以根据所述阻抗信号用以输出一控制信号，所述控制信号控制所述输出单元与所述扬声器之间的连接状态。
优选地，上述的基于扬声器的保护电路，其中，所述计算单元为微分单元，用以计算相邻时刻所述阻抗信号的变化幅度。
优选地，上述的基于扬声器的保护电路，其中，所述控制单元设置有一幅度阈值，于所述变化幅度超过所述阈值范围的状态下，所述控制单元输出所述控制信号，所述控制信号用以使所述输出单元与所述扬声器之间断开连接。
与现有技术相比，本发明的优点是：
麦克风用以侦测所述扬声器于谐振点的声音信号，并形成检测信号输出；判断单元根据所述检测信号和所述阈值信号形成一判断结果；于所述检测信号不匹配所述阈值信号的状态下，将所述输入信号于所述功率放大单元的输入端之间短接。当功率放大单元的输入端短接之后，功率放大单元不会输出经放大处理的信号至扬声器，进而较大的电流信号、电压信号无法进入扬声器，当输入信号处于正常状态下，功率放大单元的输入端接收输入信号，通过功率放大单元的输入端的通和断控制，有效保证单位时间内，扬声器接收的电流信号或电压信号处于安全范围之内，有效保护扬声器的振动系统。
附图说明
图1为本发明中一种基于扬声器的保护电路结构示意图；
图2为本发明中一种实施例的连接示意图；
图3为现有的扬声器的电路连接示意图；
图4为本发明中一种基于扬声器的保护电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，一种基于扬声器的保护电路，应用于移动终端，其中，包括
一扬声器，用以接收一输出信号，并将所述输出信号转化为声音信号输出；还包括一功率放大单元，设置于所述扬声器于所述控制单元之间。
一麦克风，与所述扬声器相邻而设，用以侦测所述扬声器于谐振点的声音信号，并形成一检测信号输出；在智能移动终端中，通常麦克风与扬声器两者是相邻设置的，此处无需更改现有的移动终端设置，充分利用麦克风，进一步提高麦克风的利用率。另外通常谐振点的声音信号所获取的能量最大，仅仅需要检测谐振点的能量即可，在谐振点的能量低于最大值时，则其他频域信号的能量处于安全状态。
一判断单元，预设有一阈值信号，用以接收所述检测信号，并根据所述检测信号和所述阈值信号形成一判断结果；
一控制单元，于所述判断结果的作用下，控制输入信号与所述输出信号的导通或断开。于所述检测信号匹配所述阈值信号的状态下，所述判断单元输出第一判断结果；于所述第一判断结果的控制下，所述功率放大单元接收所述输入信号，并放大所述输入信号形成输出至所述扬声器的所述输出信号；于所述检测信号不匹配所述阈值信号的状态下，所述判断单元输出第二判断结果，于所述第二判断结果的控制下，所述功率放大单元接收所述输入信号，并将所述输入信号于所述功率放大单元的输入端之间短接。
列举一具体实施方式，如图2所示，本发明采用一个闭环控制系统，麦克风用以侦测所述扬声器于谐振点的声音信号，并形成检测信号输出；判断单元根据所述检测信号和所述阈值信号形成一判断结果；于所述检测信号不匹配所述阈值信号的状态下(通常为输入信号的电流超过扬声器的额定值或输入信号的电压超过扬声器的额定值)，将所述输入信号于所述功率放大单元的输入端之间短接。当功率放大单元的输入端短接之后，功率放大单元不会输出经放大处理的信号至扬声器，进而较大的电流信号、电压信号无法进入扬声器，当输入信号处于正常状态下，功率放大单元的输入端接收输入信号，通过功率放大单元的输入端的通和断控制，有效保证单位时间内，扬声器接收的电流信号或电压信号处于安全范围之内，有效保护扬声器的振动系统。
作为进一步优选实施方案，上述的基于扬声器的保护电路，其中，所述控制单元为一开关，所述开关的控制端连接所述判断单元。于所述第一判断结果的状态下，断开功率放大单元的输入端连接，于所述第一判断结果的状态下，导通功率放大单元的输入端连接，以使输入信号被接地。
众所周知，扬声器的通常包括线圈和磁缸、电阻，线圈由电感形成，在扬声器工作状态下，线圈与磁缸之间还形成一寄生电容，其扬声器的电路结构图如图3所示，其阻抗由容抗XC、感抗XL和电阻R形成，其中容抗XC由电容C形成，当扬声器工作状态下，在频率确定的情况下，感抗XL和电阻R处于已知状态，唯有容抗XC处于未知状态，因电容C(其中此为现有技术，此处不做赘述)的容值不断变化(线圈与磁缸之间的相对面积不断变换)，当线圈与磁缸之间的相对面积减小时(线圈部分跳出磁缸)，电容C的容值变小，当电容C的减小的相对量较大时，则表明线圈有完全跳出磁缸的趋势。
利用上述发现，本发明同时提供一种的基于扬声器的保护电路，其中，包括
一输出单元，用以输出一用以驱动所述扬声器的电压信号，
一检测单元，用以检测输入至所述扬声器的电流信号；
一计算单元，用以根据所述电压信号和所述电流信号计算形成一阻抗信号；
一控制单元，连接于所述输出单元与所述扬声器之间，用以根据所述阻抗信号用以输出一控制信号，所述控制信号控制所述输出单元与所述扬声器之间的连接状态。
本技术方案的工作原理是：通过电压信号和电流信号可就是获取阻抗信号，当阻抗信号确定后，又因为感抗XL和电阻R已知，则能计算获取容抗XC的值，进而可以判断线圈与磁缸之间相对距离是否超出阈值范围，于线圈与磁缸之间相对距离超过阈值范围时，则断开输出单元与所述扬声器之间的连接。
作为进一步优选实施方案，上述的基于扬声器的保护电路，其中，所述计算单元为微分单元，用以计算相邻时刻所述阻抗信号的变化幅度。采用微分的计算方式，能够获取相邻时刻阻抗信号的变化幅度，即上一时刻与下一时刻线圈与磁缸之间相对距离的变化量。
作为进一步优选实施方案，上述的基于扬声器的保护电路，其中，所述控制单元设置有一幅度阈值，于所述变化幅度超过所述阈值范围的状态下，所述控制单元输出所述控制信号，所述控制信号用以使所述输出单元与所述扬声器之间断开连接。当线圈与磁缸之间相对距离变化量在允许范围内，则允许输出单元向所述扬声器输出电压信号，扬声器处于正常工作状态。反正则扬声器无法获取驱动的电压信号。
以上上述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于扬声器的保护电路，应用于移动终端，其特征在于，包括
一扬声器，用以接收一输入信号，并将所述输入信号转化为声音信号输出；
一麦克风，与所述扬声器相邻而设，用以侦测所述扬声器于谐振点的声音信号，并形成一检测信号输出；
一判断单元，预设有一阈值信号，用以接收所述检测信号，并根据所述检测信号和所述阈值信号形成一判断结果；
一控制单元，于所述判断结果的作用下，控制输入信号与所述输出信号的导通或断开。
2.根据权利要求1所述的基于扬声器的保护电路，其特征在于，还包括一功率放大单元，设置于所述扬声器于所述控制单元之间。
3.根据权利要求2所述的基于扬声器的保护电路，其特征在于，
于所述检测信号匹配所述阈值信号的状态下，所述判断单元输出第一判断结果；于所述第一判断结果的控制下，所述功率放大单元接收所述输入信号，并放大所述输入信号输出；
于所述检测信号不匹配所述阈值信号的状态下，所述判断单元输出第二判断结果，于所述第二判断结果的控制下，所述功率放大单元接收所述输入信号，并将所述输入信号于所述功率放大单元的输入端之间短接。
4.根据权利要求1所述的基于扬声器的保护电路，其特征在于，所述控制单元为一开关，所述开关的控制端连接所述判断单元。
5.一种的基于扬声器的保护电路，其特征在于，包括
一输出单元，用以输出一用以驱动所述扬声器的电压信号，
一检测单元，用以检测输入至所述扬声器的电流信号；
一计算单元，用以根据所述电压信号和所述电流信号计算形成一阻抗信号；
一控制单元，连接于所述输出单元与所述扬声器之间，用以根据所述阻抗信号用以输出一控制信号，所述控制信号控制所述输出单元与所述扬声器之间的连接状态。
6.根据权利要求5所述的基于扬声器的保护电路，其特征在于，所述计算单元为微分单元，用以计算相邻时刻所述阻抗信号的变化幅度。
7.根据权利要求6所述的基于扬声器的保护电路，其特征在于，所述控制单元设置有一幅度阈值，于所述变化幅度超过所述阈值范围的状态下，所述控制单元输出所述控制信号，所述控制信号用以使所述输出单元与所述扬声器之间断开连接。
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