数字扬声器驱动装置、数字扬声器装置、数字致动器、平面显示器装置和便携式电子设备的制造方法

本发明涉及一种数字扬声器驱动装置、数字扬声器装置、致动器、平面显示器装置和便携式电子设备。更详细地说，涉及使用将数字信号直接转换为模拟声音的数字扬声器装置的数字音响系统和其应用。

背景技术：
将数字信号直接转换为模拟声音的数字扬声器技术已被提出。在WO2007／135928A1中公开有下述方法，即：以X（L）和Y（R）两个数字声音信号作为输入，通过利用ΔΣ调制器和失配整形滤波器电路输出多个数字信号的电路；和被上述多个数字信号驱动的多个扬声器或多个驱动元件，对模拟声音进行直接转换。这种使用将数字信号直接转换为模拟声音的数字扬声器技术的数字扬声器装置，除了与被模拟电信号驱动的模拟扬声器装置相比，具有消耗电力小这一特征以外，由于使用多个扬声器元件或多个驱动元件（线圈等），所以与现有的使用一个扬声器元件或单一的驱动元件的扬声器相比，能够以低的驱动电压输出大的声压。但是，现有的扬声器装置是以输入模拟信号为前提的，因此，为了将数字扬声器装置组入现有的数字音响系统，必须将所输入的模拟信号转换为数字信号，在实现使用数字扬声器装置的数字音响系统方面存在较大的问题。图1a～图1c表示使用现有的模拟扬声器装置的数字音响系统的代表例。图1a表示使用数字信号源和模拟扬声器装置的数字音响系统的第一实施方式。该例中，数字信号源的信号通过D／A转换器转换为模拟信号，通过模拟放大器进行振幅放大后输入模拟扬声器装置。是与现有的使用模拟放大器和扬声器的音响系统的匹配最佳的实施方式。图1b表示使用数字信号源和模拟扬声器装置的数字音响系统的第二实施方式。该例中，数字信号源的信号通过D／A转换器转换为模拟信号并输入放大装置。在放大装置中，被输入的模拟信号通过A／D转换器在此暂时转换为数字信号之后，进行PWM调制再被数字振幅放大（D级放大），之后由D／A转换器（通常是用LC滤波器）转换为模拟信号，输入模拟扬声器装置。与图1a相比为较复杂的系统，但数字振幅放大（D级放大）与模拟放大装置相比，电力效率高，可实现放大器的省电、省空间，因此成为近年来逐渐被使用的实施方式。图1c表示使用数字信号源和模拟扬声器装置的数字音响系统的第三实施方式。该例中，数字信号源的信号作为数字信号被直接输入放大器。由放大装置对输入的数字信号进行PWM调制后，进行数字振幅放大（D级放大），其后，由D／A转换器（通常是用LC滤波器）转换为模拟信号，输入模拟扬声器装置。在以个人计算机、便携式电话为代表的数字设备中，存在用于网络、数据发送的数字信号源和放大装置设置在同一设备中的情况，于是这种实施方式的系统正逐渐被使用。图1b和图1c中，进行数字振幅放大（D级放大）后，由D／A转换器（通常是用LC滤波器）转换为模拟信号，输入模拟扬声器装置，但是为了产生大的声压，必须以高电压驱动数字振幅放大，需要使用高电压用的特殊的半导体技术的数字振幅放大用的半导体元件，存在难以降低成本之类的问题。另外，以高电压进行数字振幅放大时电磁辐射（EMI）增大，因此，还存在为了抑制该电磁辐射而耗费新的成本的问题。在这些现有例中，使用模拟信号作为输入扬声器装置的信号，因此，如果将在WO2007／135928A1中提案的使用ΔΣ调制器、通过失配整形滤波器电路输出多个数字信号的电路、和被多个数字信号驱动的多个扬声器的数字扬声器装置应用于现有的数字音响系统，则需要将输入扬声器装置的模拟信号转换为数字信号，因此，要实现数字扬声器装置还必须添加A／D转换装置，使得数字扬声器装置变得复杂，而且还有在新添加的A／D转换器处所消耗的电力增加这一问题。另外，还存在数字信号源与数字扬声器装置间的A／D（D／A）转换器中的数字信号和模拟信号之间的音质变差的问题。专利文献1：WO2007／135928A1

技术实现要素：
本发明公开了对于数字扬声器装置最适合的数字音响系统等，该数字扬声器装置通过利用ΔΣ调制器和失配整形滤波器电路输出多个数字信号的电路、以及被上述多个数字信号驱动的一个或多个扬声器，对模拟声音进行直接转换。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器驱动装置，其驱动具有s个数字信号端子的数字扬声器，该数字扬声器驱动装置的特征在于，包括：对数字输入信号进行调制并输出n位数字信号的ΔΣ调制器；与ΔΣ调制器连接，输出对n位数字信号进行失配整形后的m位数字信号的后置滤波器；和分别输入m位数字信号的一部分并输出数字信号的s个驱动电路，其中s个驱动电路与s个数字信号端子对应。另外，优选的是，数字扬声器驱动装置所具有的电源电路，通过向s个驱动元件供给可变电压，调整s个驱动电路的数字信号的输出振幅。进一步，优选还具有数字衰减器，其对数字输入信号实施规定的运算处理并输入ΔΣ调制器，由此调整数字扬声器的音量。进一步，优选还响应于数字输入信号来控制电源电路。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器驱动装置，其与数字扬声器的数字信号端子连接，该数字扬声器驱动装置的特征在于，具有：与数字扬声器的数字信号端子的第一输入端子连接的第一输出电路；和与数字扬声器的数字信号端子的第二输入端子连接的第二输出电路，该第二输入端子与第一输入端子成对，其中，向第一输出电路和第二输出电路供给反转的信号。进一步，优选的是，第一输出电路和第二输出电路均输出由第一、第二和第三电压构成的信号，第一输出电路输出第一电压、第二输出电路输出第三电压，由此成为第一数字信号输出的状态；第一输出电路输出第三电压、第二输出电路输出第一电压，由此成为第二数字信号输出的状态；第一输出电路和第二输出电路均输出第二电压，由此成为第三数字信号输出的状态。进一步，优选的是，在上述数字扬声器驱动装置中，ΔΣ调制器、后置滤波器和s个驱动电路在单一的半导体上形成，或者被共同封入单一的封装中。本发明的一实施方式，提供一种数字扬声器装置，其特征在于，包括：具有多个输入端子的数字扬声器；和与数字输入信号和电源连接，驱动数字扬声器的数字扬声器驱动装置，其中，数字扬声器驱动装置紧接着数字扬声器的线圈组配置。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器装置，其特征在于，包括：对数字输入信号进行调制并输出n位数字信号的ΔΣ调制器；与ΔΣ调制器连接，输出对n位数字信号进行失配整形后的m位数字信号的后置滤波器；分别输入m位数字信号的一部分并输出数字信号的s个驱动电路；分别被对应的s个驱动电路驱动的s个驱动元件；和分别被s个驱动元件的一部分驱动的r块振动膜，其中，s和r均为2以上。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器装置，其包括ΔΣ调制器和数字扬声器，该数字扬声器装置的特征在于：数字扬声器具有分别被不同的数字信号驱动、使共用的振动膜振动的多个线圈。优选的是，多个线圈绞合卷绕。本发明的一实施方式中，公开一种数字致动器，其特征在于：具有磁致伸缩元件、和分别被不同的数字信号驱动而向磁致伸缩元件施加磁场的多个线圈。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器装置，其特征在于，包括：对数字输入信号进行调制并输出n位数字信号的ΔΣ调制器；与ΔΣ调制器连接，输出对n位数字信号进行失配整形后的m位数字信号的后置滤波器；分别输入m位数字信号的一部分并输出数字信号的s个驱动电路；和分别被对应的s个驱动电路驱动的s个静电型元件。上述数字扬声器装置，优选的是，ΔΣ调制器、后置滤波器、s个驱动电路和s个静电型元件，形成为同一基板状。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器驱动装置，其驱动具有s个数字信号端子的数字扬声器，该数字扬声器驱动装置的特征在于，包括：对数字输入信号进行调制并输出n位数字信号的ΔΣ调制器；与ΔΣ调制器连接，输出对n位数字信号进行失配整形后的m位数字信号的后置滤波器；对m位数字信号进行延迟控制，输出已延迟的m位数字信号的数字延迟控制电路；和分别输入已延迟的m位数字信号的一部分并输出数字信号的s个驱动电路，其中，根据控制信号，针对每一输出控制数字延迟控制电路的延迟时间。本发明的一实施方式中，公开一种平面显示器装置，其特征在于，具有：平面显示器；在该平面显示器的至少一边排列配置的多个数字扬声器；和根据控制信号，控制供给至多个数字扬声器的驱动信号的延迟时间的延迟控制电路。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器装置，其特征在于，包括：与便携式数字音源再现装置连接的端口；对从端口输入的数字信号保持数字的状态进行处理的电路；和由该电路驱动的数字扬声器，该数字扬声器装置由电池驱动。本发明的一实施方式中，公开一种便携式电子设备，其特征在于，包括：数字扬声器、和不将数字信号转换为模拟信号地驱动数字扬声器的驱动装置，该便携式电子设备由电池驱动。本发明的一实施方式中，公开一种便携式电子设备，其特征在于，包括：与便携式数字音源再现装置连接的端口；对从端口输入的数字信号保持数字的状态进行处理的驱动装置；和被该驱动装置驱动的数字扬声器，该便携式电子设备由电池驱动。本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器装置，其特征在于，包括：数字扬声器、不将数字信号转换为模拟信号地驱动数字扬声器的数字扬声器驱动装置、和麦克风，数字扬声器驱动装置基于来自麦克风的信号进行控制，以消除周围的杂音。本发明的一实施方式中，公开一种便携式电子设备，其包括：接收数字信号的无线接收机；不将无线接收机的输出转换为模拟信号地生成多个驱动信号的数字扬声器驱动装置；和由多个驱动信号驱动的数字扬声器。另外，本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器驱动装置，其是驱动具有s组数字信号端子的数字扬声器的数字扬声器系统，其中，该数字信号端子具有第一输入端子和第二输入端子的组，该数字扬声器驱动装置的特征在于，包括：对数字输入信号进行调制并输出n位数字信号的ΔΣ调制器；与ΔΣ调制器连接，输出对被输出的n位数字信号进行失配整形后的m位数字信号的后置滤波器；和对应s组数字信号端子，分别输入被输出的m位数字信号的一部分，并输出数字信号的s个驱动电路，其中，该s个驱动电路分别具有：与各自对应的数字信号端子的第一输入端子连接的第一输出电路；和与第二输入端子连接的第二输出电路，该第二输入端子与该第一输入端子成对，该驱动电路根据输入该第一输出电路的第一数字信号和输入该第二输出电路的第二数字信号的组合，采用至少三种数字信号输出的状态。另外，本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器驱动装置，其驱动分别具有s个数字信号端子的多个数字扬声器，该数字扬声器驱动装置的特征在于，包括：对数字输入信号进行调制并输出n位数字信号的ΔΣ调制器；与该ΔΣ调制器连接，输出对n位数字信号进行失配整形后的m位数字信号的后置滤波器；对输出的m位数字信号进行延迟控制，输出已延迟的m位数字信号的数字延迟控制电路；分别输入已延迟的m位数字信号的一部分并输出数字信号的s个驱动电路；和感知关于周围存在的人或物体的信息的传感器，其中，根据基于由该传感器感知的信息而生成的控制信号，控制该数字延迟控制电路的延迟时间，由多个数字扬声器再现的声音的指向性被控制成指向由上述传感器检测出的人或物体的方向或位置。另外，本发明的一实施方式中，公开一种数字扬声器驱动装置，其驱动具有s个数字信号端子的数字扬声器，该数字扬声器驱动装置的特征在于，包括：对数字输入信号进行调制并输出n位数字信号的ΔΣ调制器；与该ΔΣ调制器连接，输出对n位数字信号进行失配整形后的m位数字信号的后置滤波器；对输出的m位数字信号进行延迟控制，输出已延迟的m位数字信号的数字延迟控制电路；分别输入已延迟的m位数字信号的一部分并输出数字信号的s个驱动电路；和检测周围的声音的麦克风，其中，由上述数字扬声器生成与由该麦克风检测出的声音相位相反的声音。在这种情况下，通过还设置有另外的数字扬声器，具有多个数字扬声器，数字延迟控制电路针对每一数字扬声器控制输出的m位数字信号的延迟时间，输出已延迟的m位数字信号。另外，图1d表示本发明的使用数字信号源和数字扬声器装置的数字音响系统的实施方式的一例。本发明中，数字信号源的信号作为数字信号输入数字扬声器装置。数字扬声器装置将输入的数字信号不转换为模拟信号地直接转换为模拟声音。发明的效果根据本发明，不会损害作为数字扬声器本来的特性的低消耗电力特性，与现有的模拟音响系统相比，能够通过简单的装置的组合构筑数字音响系统，因此，能够降低数字音响系统的成本。数字扬声器装置以低的驱动电压产生大的声压，因此，在半导体上一体形成数字信号处理电路时，也可以不使用用于处理高电压的特殊的半导体技术，由此，能够降低数字音响系统所需要的数字扬声器驱动装置的成本。因为是以低驱动电压进行驱动，所以电磁辐射（EMI）小，能够降低用于抑制电磁辐射的成本。没有数字信号源与数字扬声器装置之间的A／D（D／A）转换器，因此能够避免音质的劣化。附图说明图1a是数字音响系统的结构的一例的图。图1b是数字音响系统的结构的一例的图。图1c是数字音响系统的结构的一例的图。图1d是本发明的一实施例的数字音响系统的结构图。图1e是本发明的一实施例的数字音响系统的结构图。图2a是本发明的第一实施例的数字音响系统的电源电路的结构图。图2b是本发明的第二实施例的数字音响系统的电源电路的结构图。图2c是本发明的第三实施例的数字音响系统的电源电路的结构图。图3a是本发明的一实施例的数字音响系统的扬声器驱动电路的结构图。图3b是本发明的另一实施例的数字音响系统的扬声器驱动电路的结构图。图4a是本发明的第四实施例的数字音响系统的结构图。图4b是本发明的第四实施例的数字音响系统的结构图。图5是本发明的第五实施例的数字音响系统的结构图。图6是本发明的第六实施例的数字音响系统的结构图。图7是本发明的第七实施例的数字音响系统的结构图。图8a是本发明的第八实施例的数字音响系统的结构图。图8b是本发明的第八实施例的数字音响系统的结构图。图8c是本发明的第八实施例的数字音响系统的结构图。图9a是本发明的第九实施例的数字音响系统的结构图。图9b是本发明的第九实施例的数字音响系统的结构图。图10是本发明的第十实施例的数字音响系统的结构图。图11是本发明的第十一实施例的数字音响系统的结构图。图12是本发明的第十二实施例的数字音响系统的结构图。图13是本发明的第十三实施例的数字音响系统的结构图。图14是本发明的第十四实施例的数字音响系统的结构图。图15a是本发明的第十五实施例的数字音响系统的结构图。图15b是本发明的第十五实施例的数字音响系统的结构图。图16是本发明的第十六实施例的数字音响系统的结构图。图17a是本发明的第十七实施例的数字音响系统的结构图。图17b是本发明的一实施方式的由三值的开关放大器构成的扬声器驱动电路的结构图。图18是本发明的第十八实施例的数字音响系统的结构图。图19是本发明的第十九实施例的数字音响系统的结构图。图20是本发明的第二十实施例的数字音响系统的结构图。图21a是本发明的第二十一实施例的数字音响系统的结构图。图21b是本发明的一实施方式的集中控制装置（2105）和传递数字信号的车内LAN的结构图。符号说明200数字扬声器装置201ΔΣ调制器202后置滤波器2031～203s扬声器驱动电路2041～204s驱动元件205电源电路251电源254使供给电压可变的单元210数字输入信号211数字信号212数字信号213振动膜2521～252n调整器电路2531～253n供给线具体实施方式下面，利用附图说明本发明的实施方式。另外，本发明并不受以下的实施例的任何限定。本发明能够基于属于发明的通常的技术等对以下的实施例进行各种变形并实施。（实施例1）图1e表示由利用ΔΣ调制器和后置滤波器电路输出多个数字信号的电路、以及多个扬声器驱动元件构成的数字扬声器装置的系统方式的第一实施例。1bit（位）的数字输入信号（210）被输入ΔΣ调制器（201），由ΔΣ调制器（201）转换为nbit的多个数字信号（211）。nbit的多个数字信号转换为由后置滤波器（202）进行了失配整形的m个数字信号（212）。m个数字信号通过扬声器驱动电路（2031～203s）驱动s个驱动元件（2041～204s），并通过振动膜（213）对模拟声音进行直接转换。向上述ΔΣ调制器（201）、后置滤波器（202）、扬声器驱动电路（2031～203s）和它们的电路供给电源的电源电路（205）是数字扬声器装置（200）的构成要素。另外，输入s个扬声器驱动电路（2031～203s）的数字信号的各个，可能在某一瞬间显示相同值。但是，能够使得在充分长的时间段中输入s个扬声器驱动电路（2031～203s）的数字信号各自的变化不是相同的。由此，能够抑制由驱动元件（2041～204s）等引起的无用的电力消耗。例如，能够防止在向s个扬声器驱动电路（2031～203s）的n个中输入相同数字信号时，被各个驱动元件无效地消耗的电力的n倍被无效地消耗掉。该内容对于其它实施例也是同样的。图2a表示上述第一实施例中的电源电路（205）的内部结构。来自外部电源或电池等的电源（251）中，有多个调整器（regulator）电路（2521～252n），经由供给线（2531～253n）分别向ΔΣ调制器（201）、后置滤波器（202）和扬声器驱动电路（2031～203s）供给。向扬声器驱动电路（2031～203s）供给电源的调整器电路（252a）能够具有使供给电压可变的单元（254）。由此，能够调节驱动数字扬声器的数字信号的振幅，能够进行数字扬声器的音量的调节。（实施例2）图2b表示由利用ΔΣ调制器和后置滤波器电路输出多个数字信号的电路、以及多个扬声器驱动元件构成的数字扬声器装置的系统方式的第二实施例。本实施例中，为了进行数字扬声器的音量调节，即使向扬声器驱动电路（2031～203s）供给电源的调整器电路（252a）不具有使供给电压可变的单元（254），也能够根据输入数字扬声器装置的1bit的数字输入信号（210）进行数字性调节。（实施例3）图2c表示由利用ΔΣ调制器和后置滤波器电路输出多个数字信号的电路、以及多个扬声器驱动元件构成的数字扬声器装置的系统方式的第三实施例。本实施例中，为了进行数字扬声器的音量调节，作为使向扬声器驱动电路（2031～203s）供给电源的调整器电路（252a）的供给电压可变的单元（254），根据输入数字扬声器装置的1bit的数字输入信号（210）的信息进行数字性调节。图2a～图2c所示的扬声器驱动电路（2031～203s）如果分别是具有2值（－1、1）的电路，则作为数字扬声器的驱动状态，能够具有s＋1个水平。这时，m＝s，ΔΣ调制器（201）中满足2n＞（s＋1）的关系。图3a表示具有2值的驱动状态的扬声器驱动电路（300a）的实施例。由PMOS元件（301）和NMOS元件（302）构成的两种开关电路，分别经由输出端子与扬声器驱动元件（204）连接。2值的数字信号即输入信号A经由反转电路（303）与一个开关电路的输入连接。根据输入信号A的状态，扬声器驱动电路（300a）具有2值（－1，1）的状态。图2a～图2c所示的扬声器驱动电路（2031～203s）如果是分别具有三值（－1、0、1）的电路，则作为数字扬声器的驱动状态，能够具有2×s＋1个水平。这时，m＝2×s，ΔΣ调制器（201）中满足2n＞（2×s＋1）的关系。图3b表示具有三值的驱动状态的扬声器驱动电路（300b）的实施例。由PMOS元件（301）和NMOS元件（302）构成的两种开关电路，分别经由输出端子与扬声器驱动元件（204）连接。2值的数字信号即输入信号A经由带启动端子的缓冲电路（304b）和反转电路（303a）与各个开关电路的输入连接。根据输入信号A和B的状态，扬声器驱动电路（300b）具有三值（－1、0、1）的状态。这种电路一般叫做H桥电路。图3a和图3b所示的开关电路中，使用作为互补型的MOS晶体管的PMO...