[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。

背景技术

扬声器是一种将电信号转换成声信号的设备。对于小的电信号，即振动膜位移小，可以在所述输入电压信号与所述声压之间定义精确的线性传递函数(transfer function)。然而，对于导致较大位移的输入信号，由于所述扬声器的非线性行为所述线性模型是无效的，并且使得所述声输出失真。存在许多针对扬声器失真起源和建模的研究。

当将扬声器驱动至其非线性行为时，发生听得见的失真，并且对于严重的非线性，扬声器的预期使用寿命会缩短。

扬声器故障的一个重要原因是当扬声器振动膜位移超过某个极限时出现的机械缺陷，所述极限通常由制造商提供。超过这个位移极限或者会立即损坏扬声器或者会大大降低其预期使用寿命。

此外，小扬声器的使用和对高的声输出需求的组合表明需要响度最大化方法，但是这些增加了超过所述振动膜位移极限的风险，也称作“圆锥偏移”(cone excursion)极限。

在一种扬声器响度最大化方法中，当没有达到所述位移极限时，可以通过增强声输出同时保持在所述扬声器的位移极限之内的方式处理输入信号来获得扬声器响度最大化。这种基于扬声器的处理过程可以由滤波操作或者动态范围压缩算法组成，其中可以通过必要时减小由过度的扬声器偏移引起的失真的方式来调整所述动态范围压缩器的参数。

存在几种方法来限制/最大化所述扬声器振动膜的位移，并且它们可被分成三类。

(1)第一类包括利用(高通或者其他的)可变截止滤波器处理所述输入信号的方法，经由反馈回路控制其特性。所述测量的控制信号称作位移预测器(predictor)。

(2)第二类包括同样使用位移预测器的方法，但是将其反馈个所述输入信号。

(3)第三类包括利用一组具有可调节增益的带通滤波器通过防止过度偏移(通过只衰减造成最大偏移的频带)的方式处理所述信号的方法。

第三类方法使用前馈策略。倾斜型滤波器(shelving filter)的使用也已经在这种前馈方法(US 7372966)中提出，经由所述位移预测器以前馈方式控制所述方法，使用在将信号发送至所述放大器/扬声器之前预处理所述信号的扬声器模型。

这些方法通常需要附加传感器来监测扬声器的行为或者它们使用扬声器的固定模型。

如果使用附加传感器，传统上是没有包括在所述设备中的，诸如用于测量所述振动膜位移信号的移动传感器(motion sensor)或者用于测量流入所述扬声器音圈电流的电流传感器。

当使用扬声器的固定模型来执行扬声器保护时，需要估计所述模型，通常对设备的某种类型或者模型估计一次。因此，这些方法既没有考虑设备样本上的可变性，也不考虑扬声器加热和老化的影响。

发明内容

根据本发明，提供了一种扬声器驱动电路，包括：

扬声器驱动器；

输入，用于从麦克风接收信号，所述麦克风检测所述扬声器的声音输出；

用于检测所述扬声器的驱动信号与麦克风信号之间非线性的装置；以及

处理器，用于在将输入信号施加至所述扬声器驱动器之前处理输入信号，其中所述处理器适用于依赖于已检测的非线性来控制所述处理器，诸如控制将扬声器驱动进入非线性工作区域的程度。

本发明是基于使用麦克风来间接地监测所述振动膜位移，即经由(在扬声器与麦克风之间的)回波路径中非线性的存在。这调节了所述输入信号的处理，使得减小所述非线性。这样，本发明可以提供所述声输出的最大化，同时保证所述扬声器不被驱动超过其位移极限。

麦克风是一种在许多设备中均可用的传感器，诸如移动电话、笔记本电脑和PDA。可以在这些设备中实现本发明，并且因此能够在不需要附加传感器的情况下执行机械扬声器保护。

可以使用声回波消除系统，其中用于检测所述扬声器的驱动信号与所述麦克风信号之间非线性的装置包括用于确定所述回波消除系统的性能的装置。

这样，本发明可被实现为一种自适应方法，所述方法基于当前的回波消除性能连续地更新，并且因此考虑所述可变性以及加热和老化的影响。

所述处理器可以包括以下装置中的一个或者多个：

用于利用可变阈值实现动态范围压缩的装置，所述动态范围压缩函数中在所述阈值处存在拐点(knee)；

用于实现可变增益的装置；以及

用于利用可变截止频率实现滤波功能的装置。