[发明专利]一种mems数字扬声器系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种mems数字扬声器系统及其工作方法，包括DSP单元、开关电路及驱动单元和mems扬声器阵列单元；其中，DSP单元上设有数字音频信号和模拟音频信号输入口，以及8个数字信号输出口；所述开关电路及驱动单元由8个独立驱动单元组成；所述mems扬声器阵列单元由255个阵元组成。本发明通过设置的DSP单元、8个驱动单元和mems扬声器阵列，使其产生非常强的具有指向性的声音，且能有效减小声音的失真，DSP有对音频的数字信号处理算法，来消除谐波干扰，每个驱动单元里有相应的匹配电路来调节声压，从而减小声音的失真，并借助超声波本身的高指向性，实现了声音定向传播的过程。

技术领域

本发明涉及扬声器系统技术领域，具体为一种mems数字扬声器系统及其工作方法。

背景技术

扬声器是一种电声换能器件，随着科技的发展，mems扬声器逐步的应用到电子产品上，mems是Micro-Electro-Mechanical System的缩写，即微机电系统。mems扬声器具有功耗低、尺寸小、体积小和一致性好等优点，是扬声器领域的发展方向。

目前器动铁市场上扬声器通常为动圈式扬声式扬声器、压电式扬声器及静电扬声器。但是由于mems扬声器的辐射声压相较于传统的扬声器的辐射声压减小，现有的mems扬声器的发射声压灵敏度还不能够完全满足实用化的需求。另外一方面，现有的传统扬声器由于声音大、指向性差的问题，使得传统扬声器在使用过程中的私密性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种mems数字扬声器系统及其工作方法，不同于上述传统扬声器，采用的mems扬声器由255个阵元组成，每个阵元具有固定的44.1Khz谐振频率，相当于超声波传感器，能将音频数字信号直接转化为声音，不需要数模转换，并且可以产生非常强的具有指向性、类似聚光灯的光束一样宽带可听的声束，实现了声音定向传播，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种mems数字扬声器系统，包括DSP单元、开关电路及驱动单元和mems扬声器阵列单元；

所述DSP单元上设有数字音频信号和模拟音频信号输入口，以及8个数字信号输出口；模拟音频信号通过模拟音频信号输入口被DSP转换成数字信号，数字音频信号通过数字音频信号输入口被DSP接收，DSP对数字信号调制，算法处理；

所述开关电路及驱动单元由8个独立驱动单元组成，驱动单元1的使能N1由Output1的输出控制，驱动单元2的使能N2由Output2的输出控制，驱动单元3的使能N3由Output3的输出控制，驱动单元4的使能N4由Output4的输出控制，驱动单元5的使能N5由Output5的输出控制，驱动单元6的使能N6由Output6的输出控制，驱动单元7的使能N7由Output7的输出控制，驱动单元8的使能N8由Output8的输出控制；每个驱动单元中有输出匹配电路，匹配mems扬声器阵列单元；

所述mems扬声器阵列单元由255个阵元组成，255个阵元分为8组，每组的阵元个数分别是2°，2¹，2²，2³，2⁴，2⁵，2⁶，2⁷；每个阵元的谐振频率是44.1Khz，其工作频率为固定的44.1Khz，每个阵元工作发出具有指向性的超声波。

进一步的，音频信号采用的是8bit，从最高位到最低位，对应的I/O引脚依次是Output8至Output1，8个I/O根据音频数字信号每一位的高低变化，同样产生相应的高低电平变化，从而控制每个驱动单元中的开关电路工作。

进一步的，8个独立驱动单元1至8输出的是具有固定频率44.1Khz的正弦波，由使能端控制输出，如果使能端为高电平，则输出一个周期的44.1Khz的正弦波，音频信号用的采样频率是44.1Khz，与mems扬声器阵列单元的工作频率一致。