专利名称：具有综合信号处理电子设备的微型扩音器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微型声换能器，尤其是涉及这样一种微型扩音器，该微型扩音器具有对声音异常进行有源补偿(actively compensate)的内置构件。
背景技术：
微型扩音器被广泛的用于诸如移动式电话、音乐播放器、个人数字助理、助听器、耳机、便携式超声波设备等等这样的各种小型便携式设备中，在这些设备中尺寸小是最重要的。这些设备的用户很喜欢其尺寸小，但是不愿放弃所希望音级的音质。然而，微型扩音器的实际小尺寸限制了扩音器的最大机械输出。另外，这些设备一般是电池供电的，这进一步限制了可以用来驱动微型扩音器的电能量。因此，微型扩音器经常被驱动到其机械能力的极限，以便使机械输出达到最大值。超负荷驱动微型扩音器可造成微型扩音器部件上的机械应力并且负面地影响扩音器的寿命，尤其是由于失真、共鸣、及其它所不希望的声音异常而影响其音质。
通过改变微型扩音器的设计可减少这些声音异常，但是设计变更是很昂贵的并且需要放弃许多有竞争的设计考虑。此外，不同的顾客具有不同的要求。例如，移动式电话中的音质不能像便携式音乐播放器的音质那样很尖锐。这些不同要求需要对每一种情况要重新设计，因此增加了为不同顾客制造微型扩音器的总成本。
解除某些设计约束条件的一个方法就是将电子设备驱动电路集成在微型扩音器中。因此，存在这样一种需要，即需要微型扩音器包括这样一个电子电路，该电子电路具有可对声音异常进行有源补偿的内置构件。
发明内容
根据本发明的微型扩音器包括一外壳；一“马达”，可将电输入信号近乎线性地转换为机械运动；一传感器，可提供反馈信号；以及一电子电路。将可听频率或者超声波频率的电输入信号作为模拟信号或者数字信号提供给电子电路。该电子电路包括用于驱动马达的驱动电路。该电子电路附着于膜片上，该膜片是可发射声能的马达的一部分。
在本发明的优选实施例中，马达是基于电磁原理，并且包括一磁路以及一绕线圈，该磁路和该绕线圈一起驱动膜片。因为模拟电信号通过该绕线圈，因此形成了一磁场。磁场的变化可使绕线圈以及膜片运动，并且由于在膜片上的运动所引起的空气压力的干扰而产生了声能。
传感器位于扩音器的外壳之内(或者紧靠着该外壳)以检测磁场的变化或者检测膜片的运动。在具体的实施例中，传感器是平行板电容器，其板极(plates)是由膜片的导电层以及外壳顶盖的导电层形成的。膜片上的声波振动引起了平行板电容器的电容变化，并且将该变化转换为数字或者模拟反馈信号。该电子驱动电路结合电输入信号以及反馈信号以消除或者减少诸如谐振峰值或者突降或者失真这样的声音异常，和/或以检测有源部件(active components)上的机械应力(例如膜片)。在一个具体的实施例中，电子驱动电路可从声频信号中减掉反馈信号，从而产生反馈环路。
在可选实施例中，传感器是一绕线圈、一麦克风、或者一加速度传感器，该电子电路可包括一A类、B类、或者D类放大器、脉冲宽度调制(PWM)或者脉冲密度调制(PDM)驱动电路、一数字信号处理器、或者诸如∑Δ转换器(sigma delta converter)这样的一模拟-数字转换器。该电子电路最好是安装在外壳的内部以致可附着于膜片上，或者可配置在外壳的外部。可在单片集成电路(IC)上实现该电子电路，该单片集成电路可表面安装在或者将电线紧固在外壳上的衬底(substrate)或PCB上，或者膜片上。或者，该电子电路可以是其上具有多个IC的一衬底。电输入信号可以是模拟声频信号或者是根据诸如S/PDIF、AES/EBU、12S、PCM等等这样的数字格式而格式化的已格式化数字声频信号。本发明的有源反馈补偿允许对诸如失真以及共鸣这样的声音异常进行动态补偿，并且可减少该扩音器中有源部件上的机械应力。
本发明的上述概述并不是表示本发明的每一个实施例或者每一个方面。其目的是下面的附图以及详细说明。
当阅读了下述详细说明并且参考了附图时，可很容易得出本发明的上述以及其它优点。
图1a给出了根据本发明优选实施例的微型扩音器的透视分解图；图1b给出了图1a中所示的微型扩音器的底部分(bottom)解图；图1c给出了图1a和1b中所示的换能器的上视图(top view)以示出马达的固定部件；图1d给出了在中间作业阶段时图1a和1b中所示的换能器的绕线圈的上视图；图2给出了图1中所示的微型扩音器的侧面横断面图；图3给出了根据本发明一个实施例的微型扩音器的功能块框图；图4给出了根据本发明另一个实施例的微型扩音器的功能块框图；图5给出了根据本发明又一个实施例的微型扩音器的功能块框图。
虽然本发明易受到各种修改和替换形式，但是通过附图中的示例已给出了特定的实施例并且在这里对其进行了详细的说明。然而，应该明白的是本发明并不局限于所披露的特殊方式。相反，本发明将覆盖其属于随后权利要求所定义的本发明的精神和范围内的所有修改、等价体、以及替换物。
具体实施例方式
图1a-1b给出了换能器10的剖视图，该换能器10通常包括一马达和一电子电路60。该马达包括用于驱动膜片40的一磁路20和一绕线圈30。该电子电路60位于膜片40的底面。磁路20、绕线圈30、以及膜片40收纳于外壳或者机壳50之内。在示例性实施例中，机壳50具有一般的矩形形状，但是在可选实施例中，机壳50具有一般的圆柱形或者圆形或者多边形形状。在这些可选实施例中，磁路20以及膜片40具有一般的圆形或者多边形形状以在机壳50所限定的空腔范围内。机壳50可以是由诸如钢或铝这样的导电材料或者诸如金属微粒涂膜塑料这样的金属化非导电材料制成的。机壳50的金属化基本上防止了不理想的EMI效果。
最好是如图1c所示，磁路20具有一般的矩形外部形状，该磁路20具有在其端部相连的两个长构件21以及两个短构件22以形成了基本上矩形形状的环形结构。中心构件23与两个短构件22互连以将矩形的环形结构的内部划分成二个矩形开口24。磁路20的两个长构件21、两个短构件22、以及中心构件23最好是其具有高磁性饱和值(high magneticsaturation value)的软磁材料(magnetically soft material)。这两个长构件21具有与开口24相面对的内缘25。磁铁26附着于两个长构件21的内缘25上。每一个磁铁26具有与每一个长构件21相对的磁极以及与开口24相对的相反自由磁极。与开口24相对的自由磁极与中心构件23的内表面27之间被定义为磁极间隙28。
在可选实施例中磁铁26附着于中心构件23上。因此，每一个磁铁26具有附着于中心足(middle leg)23上的磁极表面、与开口相对的相反自由磁极表面、以及两个长构件21的相对平面25，由此自由磁极表面与这两个长构件21的表面25之间被定义为磁极间隙28，该磁极间隙28而不是位于中心构件23与磁铁26之间。
每个磁铁26在对应的磁极间隙28中产生了磁场，并且磁通量回路被定义为通过中心构件23、短构件22、以及长构件23。因此磁通量回路完全环绕磁极间隙28并且将磁场集中在磁极间隙28中。在这方面，磁路20具有真正的平面以及致密结构，该致密结构可产生(vields)可导致高灵敏度的低杂散磁场(low stray magnetic field)并且可减少对磁屏蔽的需要。在图1a和1b中，图1c中的磁路20例如通过模造或者将其置放到预制的机壳之内而位于机壳50中。该机壳50可以是由塑料或者任何其它合适的材料制成的，并且机壳50可选择地包括能覆盖开口24的一底部，如图1b所示。
图1d给出了在中间作业阶段期间换能器10所使用的绕线圈30。该绕线圈30被诸如铜这样的电传导细线所缠绕并且包括诸如利用漆的表面层而彼此电绝缘的多匝(a number oftums)。该绕线圈30具有与图1d相垂直的线圈轴线。如为本技术领域所公知的，在缠绕期间对绕线圈30加热，并且加热可使漆成为胶粘剂。在加热的过程中，漆与绕线彼此粘合。绕线圈30具有两个自由线端31以用于将绕线圈30与其它电子电路电连接。
绕线圈30缠绕在其具有大略的矩形横断面的芯轴上以使绕线圈30具有如图1d所示的大略长方形形状。绕线圈30具有大略的矩形开口32和具有圆角的大略长方形外形。在图1d的示例性实施例中，绕线圈30基本上是平的并且具有一厚度，该厚度小于绕线圈内部尺寸与外部尺寸之间的径向宽度。在一个实施例中，绕线圈30具有一大约为径向宽度的百分之10到30的厚度。
在将绕线圈30已缠绕到具有所要求的绕线匝数以及所要求的形状和厚度之后，从芯轴处移走绕线圈30。在绕线圈仍是热的并且漆仍是软的时候，利用弯曲工具(未给出)来沿着如图1d所示的两个基本上平行的弯曲轴33来弯曲绕线圈。在弯曲之后，该绕线圈30具有如图1a和1b所示的形状，其中相对于短构件35而言，绕线圈的两个长构件34已被弯曲大约90度，并且这两个长构件34基本上彼此平行。随后，冷却绕线圈30直到漆变硬。
在一个实施例中，将已弯曲的且已稳固的绕线圈30固定到膜片40上。该膜片40是由薄(thin)的且柔软的片(sheet)制成。在如图1b所示的膜片40的上表面和下表面上，膜片40包括彼此电绝缘的电传导部分41(底部)和53(上部，未示出)。电传导部分41是用诸如铜这样的导电材料制成的。例如利用胶粘剂将绕线圈30的两个短构件35固定到膜片40的底面上，并且例如通过胶粘、焊锡、或者焊接而使两个线端31与电传导部分41的各个舌片42电连接。当换能器被操作即移动膜片时，线端与膜片直接相连的事实可显著地减少断开/损坏导线的危险，因为绕线圈被固定到膜片40上。然而，例如通过焊锡而使线端与机箱上的端子电连接。
膜片40大略是长方形形状并且包括从膜片40的较长侧而伸出的舌片42。电传导部分41被设计成用于使绕线圈30的线端31与电子电路60的适当端子相连并且使电子电路60的其它端子与用于外部存取(externalaccess)的舌片42上的连接点相连。未与绕线圈30的线端或者电子电路60的端子电接触的41的电传导部分与外部AC接地端相连，以便41的这些部分可防止电场线从绕线圈30中脱出以到达膜片的上部导电层53。
例如通过焊接、焊锡、或者胶粘而将电子电路60(图1a及1b)固定到膜片40的底部上。上部的传导部分53形成了电容传感器的第一板极。通过膜片中的馈通(a feedthrough)而使传导部分53与电子电路60的适当端子电连接。在绕线圈30已被弯曲之后，电子电路60的大小在如图1d所示的绕线圈30的开口32的范围之内。下面将对电子电路60的补充细节进行详细的描述。
将其上固定有绕线圈30以及电子电路60的膜片40装配在磁路20之上，以便将绕线圈的两个长构件34分别配置在一个磁极间隙28中。绕线圈30的两个短构件35位于如图1a所示的中心构件23之上。膜片40的宽度与机壳50的长边缘51的内侧之间的距离相对应。
利用粘合剂将膜片40的长边缘固定到磁路20或者机壳50上。或者，该缝隙(slot)用柔软的材料闭合(can be closed with a flexible substance)，以便可使边缘运动。在一个实施例中，膜片的两个短侧面是自由的并且限定了膜片40的短侧面与机壳50的边缘之间的窄缝。定缝隙的尺寸以便调整传感器10的所希望的听觉参数，特别是调整低频时的听觉参数。在另一个实施例中，将膜片40的两个短侧固定到磁路20或者机壳50上。在图1a及1b的示例性实施例中，膜片具有大略的矩形形状，但是在其他实施例中，膜片也可具有诸如正方形、环形、或者多边形这样的其他形状。
在一可选实施例中，绕线圈可以是由诸如软性印刷电路板即柔性印刷电路板(flexprint)这样的薄的且柔软的片(sheet)制成的。这种薄的且柔软的片可在其上承载预定的电导通路，以便形成类似绕线圈的电通路。如后面所说明的，在其优选实施例中该膜片还具有电传导部分。因此，绕线圈及膜片可由具有适当导电通路的单片软性印刷电路板制成，并且通过引出绕线圈的两个较长部分并且使其相对于其余的集成膜片/绕线圈结构具有90度角而使该片成型。
再次参考图1a，磁路20包括若干层，并且省略了中心构件23的最上层。该中心构件23的“遗漏”层(“missing”layer)可使空间能收纳绕线圈30的短构件35以及电子电路60。在可选实施例中，中心构件23遗漏了不止一层以收纳厚的绕线圈30和/或厚的电子电路60。在另一个实施例中，磁路20被制造成基线三角架(a solid block)并且将中心构件23插入到基线三角架的开口之内。
图1a和1b给出了机壳50上的两个凹槽或者导槽52，该凹槽或者导槽可使机壳50的长侧停止并且终止于如图1b所示机壳50的底部上。导槽52的宽度大约与舌片42的宽度相应。舌片42被弯曲并且分别收纳于一个导槽52中。再次弯曲舌片42的末端并且收纳于其终止于机壳50底部上的导槽52的一部分中。舌片42的末端可具有位于末端两侧的导电层，以便当将舌片42的末端弯曲到其终止于机壳50底部上的导槽52中时，可暴露出舌片42末端的导电层。舌片42的末端用作换能器的电端子以用于连接其他电子元件。在另一个实施例中，舌片42的末端不具有暴露的导电层，并且舌片42的末端上形成了穿通板极的洞以建立与换能器10及其他电子器件的电连接。对于诸如移动式电话这样一些应用而言，其最感兴趣的是通过直接将舌片42的传导部分焊接到电路板的传导部分而使换能器与电子设备相连。或者，舌片的传导部分42的末端部分被焊接到或者用其它方式而连接到装配在机壳50的凹槽52上的电端子(未示出)。
在所示的实施例中，换能器仅具有两个电端子。利用综合信号处理电子设备(integrated signal processing electronics)的一些应用需要一个或多个另外的端子。典型地，需要至少三个端子集成电子设备的电源电压端、接地端、以及用于数字或者模拟信号输入的一端。对于一些应用而言甚至需要更多的端子。通过增加上述类型的舌片来建立另外的外部端子。
该换能器10包括位于膜片40之上的一前盖54(图2)。该前盖54可包括开口以易于声能从膜片40发射出来。该前盖是电传导的或者配备有电导层，该电导层用作上述电容传感器的第二板极。
如上所述的，在一个实施例中，沿着膜片40的长边缘将膜片40固定到磁路20上，同时其短边缘是自由的。沿着换能器的整个外围来固定惯用的膜片。本发明的膜片40的自由边缘可导致换能器10具有比较高的应变性，即使是相对厚的膜片。
当将可听超声波频率的电输入信号提供给舌片42的端子时，绕线圈30电线间的间隙中的结果电流(resulting current)与磁极间隙28中的磁场相互作用并且引起了绕线圈30和膜片40运动。膜片40的运动在声频上产生了声能。
图1a的马达包括可驱动膜片40的磁路20和绕线圈30。该马达还可具有这样的设计，即包括一可移动电枢(a movable armature)(未给出)，其可贯穿由绕线圈所限定的通道并且可贯穿由一对间隔的磁铁所限定的磁隙。输入到绕线圈的输入信号可造成绕线圈通道之内的磁场的变化，该变化可引起电枢运动。因为通过驱动销(drive pin)使电枢与膜片相连，因此输入信号引起了在膜片上的相应运动。
在图1a和1b所示的实施例的例子中，换能器10的大小大约为11mm(L)×7(W)×4(H)，其中L是机壳50的长边缘的长度、W是机壳50的短边缘的长度、并且H是从机壳50的底部到前盖54的顶端所测定出的机壳50的高度。如图1a和1b所示的换能器10的体积大约是308mm3，但是在可选实施例中，换能器10的体积小于大约6000mm3。通常，换能器10的大小适应于诸如小型移动式电话、便携式录音机或者放像机、个人数字助理、助听器、耳机、便携式超声波设备、或者任何其他合适的便携式设备这样的小型便携式设备。该膜片40的尺寸(排除了舌片42)大约为11mm(L)×7mm(W)，或者其表面面积大约为77mm2。在可选实施例中，将膜片40制造成比较大以便提供增加的输出，因此其表面面积小于大约650mm2(或者大约1.0in2)。所提到的大小是该换能器的优选实施例的例子。根据本发明的换能器的大小可被任意的选择以便适合各种应用。
图2给出了没有磁路20的换能器10的横断面视图，但是示出了能够封闭由机壳50所限定的空腔的盖子54。该盖子54是由诸如钢或铝这样的导电材料或者由诸如金属微粒涂膜塑料这样的金属化非导电材料制成的。在一可选实施例中，盖子54是由诸如塑料这样的不导电材料制成的并且包括由诸如钢或者铝这样的导电材料或者诸如金属微粒涂膜塑料这样的非导电材料所制成的导电层。盖子54的放置形成了平行板电容器，其中一个板极是盖子54的导电层，另一个板极是膜片40的顶面51的导电层。因为两个板极间的距离由于膜片运动或者振动而变化，因此电容变化了，并且将该电容变化转换为提供给电子电路60的电信号，如结合图3-5的更加详细的描述。例如通过电线或者焊接而使平行板电容器的板极与电子电路60电连接。
电子电路60位于膜片40的底面41之上，如图2所示。在可选实施例中，电子电路60可以是表面安装的、倒装片安装的(flip-chip mounted)、或者将电线紧固在位于机壳50之内的衬底或者PCB上的一集成电路。虽然图2示出了电子电路60位于膜片40的底面41之上，但是电子电路60也可位于处于机壳50不同位置上的膜片40的相对表面上，或者电子电路60可位于机壳50之外。然而，最好是电子电路60位于机壳50之内。
图3给出了根据本发明一个实施例的微型扩音器10的功能方框图。该方框图大略地给出了扬声器机壳50以及电子电路60，该电子电路60包括一传感器-信号-电压转换器(V/C)304以及一放大器306。马达308是用于产生声能的机械装置并且一般包括可驱动膜片40的磁路20以及绕线圈30。在示例性实施例中，扩音器机壳50封装了电子电路60。
将线310上的电输入信号提供给放大器306的一输入。图3中的电输入信号是处于可听或者超声波频率范围内的模拟信号。将线312上的放大器306的输出提供给马达308。传感器314位于膜片之上或者靠近膜片以检测膜片的运动，如图2所示。传感器314可直接或者间接检测膜片的运动。例如，传感器314是诸如图2中所示的平行板电容器，该电容器可直接检测膜片的运动。在另一个实施例中，传感器314是这样一个绕线圈，即该绕线圈可感应马达308所产生的至少一部分磁场，因此可间接地检测膜片的运动。在又一个实施例中，传感器314是诸如压电加速度传感器这样的即直接安装在膜片上的加速度传感器。该传感器314还可以是可对马达308所产生的声信号进行检测的一麦克风。
传感器314将线316上的一反馈信号提供给V/C 304。在一个实施例中，线316上的反馈信号表示膜片的运动，V/C 304是一开关电容电路。在可选实施例中，V/C 304可以是一电容-电压转换器或者是一电容-频率转换器。将线318上的V/C 304的输出提供给放大器306。
该放大器306最好是A类或者B类差分放大器。该放大器306接收线310上的电输入信号以及线318上的来自V/C的模拟反馈信号以作为输入。在放大器306中从电信号中减去反馈信号并对其放大且通过线312将其提供给马达308。按照这样的方式，本发明的有源反馈环路结构可减少诸如共鸣、失真、及其他非所要求的异常这样的声音异常。
现在转至图4，给出了根据本发明另一个实施例的微型扩音器的功能方框图。该扩音器机壳50一般包括具有信号转换器404以及放大器406的电子电路60。马达408位于扩音器机壳50之内，该马达408一般是可驱动膜片40的磁路20以及绕线圈30。将线410上的模拟电信号提供给放大器406。该放大器406最好是一脉冲宽度调制(PWM)或者脉冲密度调制(PDM)D类放大器。信号转换器404将线416上的来自传感器414的反馈信号转换成模拟或者数字电信号。在线410上是模拟输入信号的情况下，信号转换器404将反馈信号转换成线418上的模拟或者数字信号。
在本发明的另一个实施例中，线410上的电输入信号是处于可听或者超声波频率范围内的数字声频信号，并且该信号转换器404将线416上的来自传感器414的反馈信号转换成典型的数字反馈信号。线412上的放大器406的输出驱动致动器408。传感器414直接或者间接地检测膜片的运动，并且将这些运动转换成线416上的电信号。
图5示出了根据本发明一个实施例的微型扩音器的另一功能方框图。扩音器机壳50一般包括一电子电路60和一马达508。该电子电路60包括一传感器信号转换器504并且一数字信号处理器(DSP)506。该马达508一般还是可驱动膜片40的磁路20和绕线圈30。
在传感器信号转换器504中将线516上的来自传感器514反馈信号数字化，该传感器信号转换器504将线518上的数字表示的反馈信号提供给DSP 506。该转换器504可以是多位转换器(a multi-bit converter)或者是单个位∑Δ转换器(a single-bit sigma delta converter)。
该DSP 506可选择地包括控制信号511。该控制信号511准许制造厂调整或者用户调整例如灵敏度、频率响应、或者处于高输出水平上的柔性削波这样的声音特征，或者当它们超过了一预定门限值时，它们可以通过减少驱动电平来减少马达的机械应力。按照这样的方式，可延长微型扩音器的使用寿命并且可保持音质的完整性。
DSP506可对线510上所提供的数字声频信号进行滤波并使其成形。当其与线518上的数字化反馈信号相结合时，DSP 506可通过调整例如频带宽度、失真、灵敏度、平坦性、形状、增益、以及产生速度等声音参数，或者通过补偿声负载变化来使该微型扩音器的频率响应最佳化。
此外，DSP 506可包括用于对诸如S/PDIF、AES/EBU、12S这样的数字声频格式或者任何其它合适的数字声频格式进行解码的解码电路。在该实施例中，可将微型扩音器插入到或者将该微型扩音器直接安装在应允这种数字声频格式的设备中，因此消除了中间硬件的必要。值得注意的是在一个实施例中可将解码电路并入DSP 506中或者在另一个实施例中将其并入电子电路60的其它地方。在又一个实施例中，DSP 506是一纯粹的数字DSP并且电子电路60包括例如PDM或者PWM驱动电路这样的D/A电路以将数字输出信号转换成线512上的驱动信号。
如上所说明的，该DSP 506可用来减少换能器10中的诸如马达以及膜片这样的有源部件上的机械应力。该DSP 506将线518上的反馈信号的电平与诸如线510上的电输入信号的电平这样的预定电平进行比较。如果比较结果是超过了预定门限值，那么该DSP可将线510上的驱动电平减低到预定门限值之内的一电平，或者该DSP例如通过一个或多个控制信号511而输出指示该驱动电平过高的一信号。另外，如果信号的比较结果产生了指示机械故障的某个异常结果时，DSP通过控制线511而输出指示已出现了扩音器故障的一信号。
虽然已参考一个或多个特定实施例对本发明进行了详细的描述，但是对于本领域普通技术人员来说可知道在不脱离本发明的精神及范围的情况下可做出许多变化。这些实施例中的每一个以及其显而易见的变化都被认为是落入了在本发明权利要求的精神及范围之内。
权利要求
1.一种用于将电输入信号转换成声音输出信号的微型换能器，该微型换能器包括一马达，用于驱动能够发射声音输出信号的膜片；一传感器，用于检测所述膜片的运动，该传感器提供表示所述膜片运动的反馈信号，该传感器是一电容传感器并且该传感器的一部分是所述膜片；以及一电子电路，该电子电路与所述马达电连接，该电子电路将输出信号提供给所述马达以驱动所述膜片，所述输出信号是由所述电信号及所述反馈信号所定义的。
2.根据权利要求1所述的微型换能器，其特征在于，进一步包括具有一前板的外壳，所述电容传感器具有第一板极和第二板极，所述第一板极由所述膜片上的导电层定义，所述第二板极由所述前板定义。
3.根据权利要求2所述的微型换能器，其特征在于，所述前板包括导电材料的表面。
4.根据权利要求2或3所述的微型换能器，其特征在于，所述外壳的体积小于大约6000mm3。
5.根据权利要求2-4中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述外壳包括一导电材料。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路附着于所述膜片上。
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述膜片的面积小于大约650mm2，例如是小于大约100mm2。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述传感器是一绕线圈，所述绕线圈检测所述马达所产生的磁场的变化。
9.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述马达包括一磁路和一绕线圈，该磁路限定了一空隙，该绕线圈至少部分地位于所述空隙中，该绕线圈被固定到所述膜片上，所述电输入信号驱动该绕线圈。
10.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述马达包括一可移动电枢，该可移动电枢通过驱动销、限定绕线圈通道的绕线圈、以及限定它们之间间隙的一对固定磁铁而与所述膜片相连，所述电枢贯穿所述绕线圈通道以及所述间隙，所述电输入信号可在能移动所述电枢的所述绕线圈通道之内产生一磁场。
11.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述马达包括一压电构件，该压电构件可使所述膜片运动。
12.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路包括用于将所述反馈信号转换为可表示所述反馈信号的数字信号的一模拟-数字转换器。
13.根据权利要求1-12中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述声能是可听声音或超声波。
14.根据权利要求1-13中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路可通过响应所述反馈信号而调整所述输出信号来降低失真。
15.根据权利要求1-14中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路包括用于根据所述电输入信号以及所述反馈信号而形成所述输出信号的一放大器，该放大器是从由下列所组成的一组中选择出来的A类放大器、B类放大器、或者D类放大器。
16.根据权利要求1-14中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路包括用于根据所述电输入信号以及所述反馈信号而形成所述输出信号的一电路，所述电路是从由下列所组成的一组中选择出来的PWMs、PDMs、或者DSPs。
17.根据权利要求1-16中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路是一集成电路。
18.根据权利要求1-17中任一权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路是电线被紧固在衬底上的单片集成电路。
19.根据权利要求1-16中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路是安装在衬底上的倒装片集成电路。
20.根据权利要求1-18中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电子电路是安装在所述膜片上的倒装片集成电路。
21.根据权利要求1-20中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述传感器用压抗材料制成的。
22.根据权利要求1-21中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述电输入信号是从下列所组成的一组中选择出来的模拟声频信号或者数字声频信号。
23.根据权利要求22所述的微型换能器，其特征在于，所述电输入信号是一已格式化的数字声频信号。
24.根据权利要求1-23中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，调节所述输出信号以减低该微型换能器的至少一个声音异常。
25.根据权利要求24所述的微型换能器，其特征在于，所述至少一个声音异常包括共鸣或者失真。
26.根据权利要求1-25中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，调节所述输出信号以减低在所述膜片上的机械应力。
27.一种用于将数字声频信号转换成声能的微型换能器，所述微型换能器包括一马达，该马达与膜片相连，该马达引起膜片上的运动以响应所述数字声频信号；一传感器，用于检测所述膜片的运动，所述传感器提供表示所述膜片运动的模拟反馈信号；以及一电子电路，该电子电路与所述马达相连并且安装在所述膜片上；所述电子电路包括一模拟-数字转换器，该模拟-数字转换器与所述传感器相连，所述模拟-数字转换器将模拟反馈信号转换成数字反馈信号；以及一数字信号处理器(DSP)，该数字信号处理器与所述马达相连，所述DSP提供了用于驱动所述马达的模拟输出信号，所述模拟输出信号是所述数字声频信号和所述数字反馈信号的函数。
28.根据权利要求27所述的微型换能器，其特征在于，所述模拟-数字转换器是多位转换器。
29.根据权利要求27或28所述的微型换能器，其特征在于，所述模拟-数字转换器是一∑Δ调制器。
30.根据权利要求27-29中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述数字声频信号是根据数字声频格式而格式化的。
31.根据权利要求30的所述的微型换能器，其特征在于，所述数字声频格式是从由下列所组成的一组中选择出来的S/PDIF、AES/EBU、I2S或者PCM。
32.根据权利要求30所述的微型换能器，其特征在于，所述DSP包括用于对所述数字声频格式进行解码的一解码器。
33.根据权利要求30所述的微型换能器，其特征在于，进一步包括与所述DSP相连的一解码器，所述解码器对所述数字声频格式进行解码。
34.根据权利要求27-33中任一个权利要求所述的微型换能器，其特征在于，所述DSP是一纯粹的数字DSP。
35.一种用于将声频信号转换成声能的微型扩音器，所述微型扩音器包括一外壳，该外壳限定了一开口；一磁路，该磁路位于所述外壳的所述开口之内；一绕线圈，该绕线圈与一膜片相连，该绕线圈以及所述膜片位于所述外壳的所述开口中，所述磁路以及所述绕线圈产生了一磁场以响应所述声频信号，所述绕线圈使所述膜片运动以响应所述磁场的变化；一传感器，该传感器位于所述外壳之内，所述传感器检测所述膜片的运动并提供表示所述磁场变化的反馈信号；以及一电子电路，该电子电路与所述绕线圈电连接，所述电子电路提供了用于驱动所述绕线圈的输出信号，所述电子电路具有第一输入以及第二输入，所述第一输入是所述声频信号，所述第二信号是所述反馈信号。
36.一种用于将电信号转换成声能的微型扩音器，所述微型扩音器包括一绕线圈，该绕线圈接收所述电信号；一膜片，该膜片与所述绕线圈相连，所述绕线圈引起所述膜片上的运动以响应所述电信号；以及一传感器，该传感器用于检测所述膜片的运动，所述传感器将表示所述膜片运动的反馈信号提供给一电子电路，所述电子电路提供用于驱动所述绕线圈的输出信号，所述输出信号是由所述电信号和所述反馈信号形成的。
37.一种在微型扩音器中将电输入信号转换成声能的方法，该方法包括步骤在所述微型扩音器中接收电输入信号；通过固定到膜片上的绕线圈来传送所述电输入信号而来感应一磁场；产生表示一特征的反馈信号，该特征表示将所述电输入信号转换成所述声能；以及在安装在所述膜片上的电子电路中，将所述反馈信号与所述电输入信号相组合以引起所述膜片上的运动。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述特征是所述磁场的变化。
39.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述特征是所述膜片的运动。
40.一种将数字声频信号转换成声能的方法，该方法包括步骤在微型扩音器中接收数字声频信号；在所述微型扩音器中根据至少所述数字声频信号而产生模拟声音驱动信号；在所述微型扩音器中通过固定到膜片上的绕线圈来传送所述模拟声音驱动信号而产生了一磁场；通过使所述磁场变化而使所述膜片运动；在所述微型扩音器中产生表示所述膜片运动的模拟反馈信号；将所述模拟反馈信号转换成数字反馈信号；输出来自数字信号处理器的由至少所述数字反馈信号和所述数字声频信号所形成的所述模拟驱动信号；以及由所述模拟驱动信号来驱动所述绕线圈。
41.一种在微型换能器中将电信号转换成声能的方法，该方法包括步骤在所述微型换能器中接收所述电信号；从至少所述电信号而形成模拟驱动信号；通过绕线圈来传送模拟驱动信号而产生一磁场；提供表示所述磁场变化的一反馈信号；以及通过使所述电信号与所述模拟驱动信号相组合来调整所述模拟驱动信号。
42.一种装配微型扩音器的方法，该方法包括步骤提供体积小于大约6000mm3的一外壳，所述外壳具有一开口；将马达配置在所述外壳中，所述马达包括一磁路和一绕线圈；将一膜片固定在所述绕线圈上，所述膜片具有一导电层，将所述电子电路与所述马达连接；将所述电子电路安装到所述膜片上；以及形成具有第一板极和第二板极的平行板电容器，所述第一板极是所述膜片的所述导电层，所述第二板极是位于所述外壳的开口之上的前板的导电层。
43.一种用于装配微型扩音器的方法，该方法包括步骤提供一外壳；将马达配置在所述外壳中，所述马达包括一磁路和一绕线圈，所述马达提供用于驱动所述绕线圈的模拟驱动信号；将面积小于大约650mm2的膜片固定到所述绕线圈上，所述膜片进行运动以响应所述模拟驱动信号，将电子电路与所述马达相连；形成与所述电子电路相连的传感器，所述传感器提供表示所述膜片运动的一反馈信号；以及根据至少所述反馈信号来调整所述模拟驱动信号，其中所述调整减少了所述微型扩音器的至少一个不需要的声音异常。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述声音异常是共鸣。
45.根据权利要求43所述的方法，其中所述声音异常是失真。
46.一种用于装配一般矩形微型扩音器的方法，该方法包括步骤提供一般地矩形外壳，所述外壳具有一开口；将马达配置在所述外壳中，所述马达包括一般地矩形磁路以及绕线圈；将一般地矩形膜片安装到所述绕线圈上，所述膜片具有一导电层；使一电子电路与所述马达相连；以及将所述电子电路安装在所述膜片上。
47.一种用于将电输入信号转换成声音输出信号的微型声音扩音器，该扩音器包括一马达，用于驱动能够发射声音输出信号的膜片；一传感器，用于检测表示将所述电输入信号转换成所述声音输出信号的一特征，所述传感器提供表示所述膜片运动的反馈信号；以及一电子电路，该电子电路与所述马达电连接，所述电子电路将输出信号提供给用于驱动所述膜片的所述马达，所述输出信号是由所述电输入信号和所述反馈信号所定义的，所述电子电路安装在所述膜片上。
48；根据权利要求47所述的微型声音扩音器，其特征在于，所述特征是所述膜片的运动。
49.根据权利要求47或48所述的微型声音扩音器，其特征在于，所述传感器是位于该膜片上的一加速度传感器，所述加速度传感器检测所述膜片的运动。
50.根据权利要求47所述的微型声音扩音器，其特征在于，所述特征是磁场的变化。
51.根据权利要求50所述的微型声音扩音器，其特征在于，所述马达包括一绕线圈，所述绕线圈检测所述磁场的变化。
52.一种用于将电输入信号转换成声音输出信号的微型声换能器，包括一马达，用于驱动能够发射声音输出信号的膜片，所述膜片的面积小于大约650mm2；一传感器，用于检测表示将所述电输入信号转换成所述声音输出信号的一特征，所述传感器提供表示所述膜片运动的反馈信号；以及一电子电路，该电子电路与所述马达电连接，所述电子电路将输出信号提供给所述马达以驱动所述膜片，所述输出信号是由所述电输入信号和所述反馈信号所定义的。
53.根据权利要求52所述的微型声音扩音器，其特征在于，所述特征是所述膜片的运动。
54.根据权利要求52或53所述的微型声音扩音器，其特征在于，所述马达包括用于产生磁场的一磁路以及用于驱动所述膜片的一绕线圈，所述特征是所述磁场的变化。
55.一种用于将电输入信号转换成声音输出信号的微型声换能器，包括一马达，用于驱动能够发射声音输出信号的膜片；一传感器，用于检测表示将所述电输入信号转换成所述声音输出信号的一特征，所述传感器提供了表示所述膜片运动的反馈信号，一电子电路，该电子电路与所述马达电连接，所述电子电路将输出信号提供给所述马达以驱动所述膜片，所述输出信号是由所述电输入信号和所述反馈信号所定义的；以及一外壳，用于封装所述马达、所述传感器、和所述电子电路，所述外壳的体积小于大约6000mm2。
56.一种用于将电输入信号转换成声音输出信号的微型声换能器，包括一马达，用于驱动能够发射声音输出信号的膜片；一传感器，用于检测表示将所述电输入信号转换成所述声音输出信号的一特征，所述传感器提供了其表示所述膜片运动的反馈信号；一电子电路，该电子电路与所述马达电连接，所述电子电路将一输出信号提供给所述马达以驱动所述膜片，所述输出信号是由所述电输入信号和所述反馈信号所定义的；以及一外壳，用于封装所述马达、所述传感器、以及所述电子电路，所述外壳基本上屏蔽了所述电子电路和所述传感器以防止EMI的影响。
57.一种用于将电输入信号转换成声音输出信号的微型声音扩音器，包括一外壳，该外壳具有一般的矩形横截面；一马达，该马达位于所述外壳之内，用于驱动一般的矩形膜片以发射所述声音输出信号，所述马达包括与所述膜片相连的一绕线圈以及一磁路，所述磁路限定了其内收纳有所述绕线圈的至少一个一般的矩形磁隙，一传感器，该传感器位于所述外壳之内，用于检测表示将所述电输入信号转换成所述声音输出信号的一特征，所述传感器提供了表示所述膜片运动的反馈信号；以及一电子电路，该电子电路位于所述外壳之内并且与所述马达电连接，所述电子电路将一输出信号提供给所述马达以驱动所述膜片，所述输出信号是由所述电气输入信号和所述反馈信号所定义的。
全文摘要
一种微型扩音器，其具有电内置构件，以提供反馈信号来动态地调节微型扩音器的声音参数。在一个优选的实施例中，该微型扩音器包括一外壳、一磁路、一绕线圈、一膜片、一传感器、和一电子电路。该传感器由膜片的金属化部分和外壳金属化部分形成。该两个金属化部分形成平行板电容器，并且，由于该膜片振动，平行板电容器的容量发生变化。该变化被转换成一反馈信号，该反馈信号在直接安装在膜片上的电子电路中与声音输出信号结合，并且该反馈信号当调节例如失真、共鸣、灵敏度等声音参数时驱动扩音器。反馈信号也能够用来保护微型扩音器的有源部件免受机械应力，从而延长扩音器的寿命。
文档编号H04R11/00GK1554208SQ02817615
公开日2004年12月8日 申请日期2002年9月10日 优先权日2001年9月10日
发明者克劳斯·厄德曼·福尔斯特, 莱夫·约翰森, 拉尔斯·简恩·斯坦伯格, 简恩 斯坦伯格, 克劳斯 厄德曼 福尔斯特, 约翰森 申请人:桑尼昂公司