[发明专利]一种全数字扬声器系统及其工作方法

说明书

本发明提供了一种全数字扬声器系统及其工作方法。所述系统包括数字信号处理模块、开关电路、数字扬声器和电源；数字信号处理模块、开关电路、数字扬声器顺次连接。本发明能够解决现有数字扬声器超声辐射、信号失真、频率响应差的问题。

技术领域

本发明涉及扬声器技术领域，更具体地，涉及一种全数字扬声器系统及其工作方法。

背景技术

随着大规模集成电路制造技术的迅速发展和新材料的不断涌现，电声产品的集成化、数字化趋势也越来越明显。作为电声行业的主导器件之—的扬声器及其驱动系统的设计与制造也逐渐向低功耗、低噪音、微型化、高保真、数字化的方向发展。回顾扬声器及其驱动系统的发展历程，展望未来发展趋势，可以将其划分为三个阶段：模拟扬声器系统、半数字扬声器系统和全数字扬声器系统。传统的模拟扬声器系统因其电声转换效率低，功耗和发热高，噪声大,失真严重,已经不再受大众消费者的青睐；相反，近些年来，在数字化浪潮带动下产生的半数字扬声器系统，因其驱动采用脉宽调制和D类功放，降低了功耗和发热，大幅度提升了整个系统的电声转换效率，降低了噪音, 这促使半数字式扬声器系统在多媒体音响、手机、MP3播放器、便携式计算机等领域内得到了广泛应用。但是，半数字扬声器系统的驱动后级——D类功放以后仍然需要滤波和数模转换，扬声器本身依然是模拟状态,依然需要模拟信号驱动,依然存在效率、功耗、发热、噪声、失真等问题,只是比纯模拟系统有较大的改善，其末端(绝大部分均采用电动扬声器)依然呈现电感性，依然呈现频率特性差等问题。为了使扬声器系统实现真正的全数字化，需要改造扬声器单元的电声转换模式和物理结构。

目前的全数字式扬声器系统有两种结构模式:阵列式和多音圈式, 其技术并不成熟，主要缺点有：

(1)换能器阵列各阵元要求频率高，需要2倍音频以上(超声频段)的频率以适应数模转换的采样频率要求，实现困难。

(2)如果换能器负载的带宽能够覆盖超声频段，那么当其播放数字脉冲信号时，在空气中会存在超声辐射，对人体产生影响。

(3)换能器阵列各阵元到达空间位置点的传播路径延迟存在着一定差异，会导致各阵元辐射声场叠加后合成的模拟信号空域信噪比分布不均匀和失真

(4)多音圈数字扬声器由于音圈数量的急剧增加，使音圈的重量急剧增加，使得扬声器振动膜的响应频率急剧下降，使扬声器的频带变窄，高频特性变差。

如果能提供一种解决上述各个问题的全数字扬声器，将是十分有市场价值的。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种全数字扬声器系统，包括数字信号处理模块、开关电路、数字扬声器和电源；数字信号处理模块、开关电路、数字扬声器顺次连接。

所述数字信号处理模块由信号预处理单元、时基电路、模数转换电路、延时单元、编码变换单元组成；信号预处理单元、时基电路、模数转换电路顺次连接，时基电路连接模数转换电路、延时单元，延时单元输出端连接编码变换单元。

所述模数转换电路用于将信号预处理单元输出的模拟信号转化为数字信号。

所述编码变换单元用于将模数转换电路的输出信号编码变换为控制开关电路的控制信号。

所述时基电路用于产生时钟脉冲，提供给模数转换电路进行采样、锁存，并经延时单元延时后提供给编码变换单元作为时基载波；

所述开关电路包含用于控制与各路激励线圈对应设置的子电路，通过子电路控制对应激励线圈的通断。

所述数字扬声器包括软磁芯、导磁环、华斯、弹波、若干组激励线圈、音圈、振动膜及振动膜支架；所述软磁芯一侧沿着朝外的方向依次设置多路激励线圈、华斯、弹波、振动膜支架、振动膜；音圈套在软磁芯中间的凸出部分的一端，且位于华斯与软磁芯形成的气隙中；所述导磁环套设在软磁芯外边缘处，防尘罩扣住振动膜盆底部分。