专利名称：扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的制作方法
技术领域：
本发明有关利用将输入信号放大后的输出信号驱动例如装在手机等便携式设备上的扬声器的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置。
背景技术：
以往，在装有扬声器的设备、例如数码摄像机(DVC)或数码相机(DSC)、手机、笔记本电脑等便携式电子设备上，在将驱动该扬声器的扬声器驱动用放大装置集成(IC)化、和扬声器一起构成声音输出装置的情况下，其所装的扬声器为了节省空间，大多使用压电式扬声器。
以下，以日本国公开公报的特開昭63-217806号公报所述的为例说明驱动上述压电式扬声器的现有的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置。
图5为表示利用现有的扬声器驱动用放大装置驱动压电式扬声器的声音输出装置的构成方框图。在图5示出的扬声器驱动用放大装置2中，在同一片芯片上内有放大来自输入端5的输入信号、并能利用高动态范围驱动作为与输出端6和7连接的扬声器1的压电式扬声器而获得足够声压级的放大电路8；以及从外部的低压电源升压生成该放大电路8的输出级所要的高压电源用的开关电源电路。通过这样，装置能小型化，并且安装容易。
但上述现有扬声器驱动用放大装置及声音输出装置中，由于放大电路8的输出功率与扬声器1的负载阻抗成反比，因此对于压电式扬声器虽然在设计上无问题，能适当地驱动，但若保持其电路构成不变，而例如设想用在通常因价格便宜而大量使用的电动式扬声器的情况下，就变成驱动负载阻抗比压电式扬声器低的扬声器，在驱动这种扬声器时，与驱动压电式扬声器时相比，放大电路8的输出功率增大，存在从扬声器输出过大声压级的问题。
也就是说，在图5示出的现有扬声器驱动用放大装置及声音输出装置中，采用相同的电路构成，作为所驱动的扬声器1，若是负载阻抗不同的电动式扬声器和压电式扬声器，则对于双方各自的驱动动作不加区别，就无法适应，在各自的扬声器驱动中，对于相同的输入信号而不能输出相同功率的信号。
对于上述问题，在所驱动的扬声器中，例如考虑到电动式扬声器和压电式扬声器的负载阻抗不同这一点，作为一种对于相同输入信号而输出相同功率信号用的构成，可以考虑图6示出的包括扬声器驱动用放大装置在内的声音输出装置的构成。
以下说明图6示出的包括扬声器驱动用放大装置在内的声音输出装置。
图6为表示包括现有的扬声器驱动用放大装置在内的声音输出装置的其它构成示例的方框图。在图6示出的声音输出装置中，600为与驱动负载的种类对应具有不同放大增益的多个放大电路的扬声器驱动用放大装置，601为将供给信号放大时的消耗功率的电源(VCC)加在扬声器驱动用放大装置600上用的电源端，602为根据驱动负载种类相应外加选择切换扬声器驱动用放大装置600内工作的放大电路种类的切换信号用的驱动负载切换端，603为向驱动负载输出功率用的输出端，604为一种驱动负载即电动式扬声器，605为另一种驱动负载即压电式扬声器。
以下说明上述构成的包括扬声器驱动用放大装置在内的声音输出装置的动作。
如上所述，图6示出的扬声器驱动用放大装置600为了与所接的负载604、605的种类(负载阻抗)相对应，内装放大增益不同的两种放大电路(图中未示出)，使得对于相同输入信号电平的各负载604、605的输出功率相等，根据负载604、605的种类，利用外加在驱动负载切换端602上的切换控制信号的高电平(VCC)或低电平(0V)，从外部切换前述两种放大电路。
例如，如图6(a)所示，其结构做成在扬声器驱动用放大装置600的输出端603连接作为负载的负载阻抗低的电动式扬声器604时，作为向扬声器驱动用放大装置600供电用电源，是在电源端601上外加VCC＝2.8V的电源，通过使从外部加在驱动负载切换端602上的切换控制信号的电位为低(0V)，从而控制选择切换，使扬声器驱动用放大装置600内的两种放大电路中，具有驱动作为连接的负载是电动式扬声器604用的放大增益的放大电路工作。
另一方面，如图6(b)所示，其结构做成在扬声器驱动用放大装置600的输出端603连接作为负载的负载阻抗比电动式扬声器604高的压电式扬声器605时，作为向扬声器驱动用放大装置600供电用电源，是将VCC＝5V的电源加在电源端601上，通过使从外部加在驱动负载切换端602上的切换控制信号的电位为高(VCC)，从而控制选择切换，使扬声器驱动用放大装置600内的两种放大电路中，具有驱动作为连接的负载是压电式扬声器605用的放大增益的放大电路工作。
这样，利用控制选择切换，与连接的负载种类无关，对于相同的输入信号电平的向各负载输出的功率相等。
利用以上的构成，虽然解决了前述的问题，但在图6示出的有扬声器驱动用放大装置的声音输出装置中，如上所述，由于其结构做成根据与扬声器驱动用放大装置600的输出端603连接的负载种类，通过相应外加来自外部的控制信号，来控制选择切换，使得扬声器驱动用放大装置600内的两种放大电路中，选择具有与连接负载对应的放大增益的放大电路，所以作为扬声器负载在连接电动式扬声器时和连接压电式扬声器时，要具备从外部分别与其对应选择切换扬声器驱动用放大装置600内的两种放大电路用的专用控制端，在将扬声器驱动用放大装置作为半导体集成电路实现单片IC化时，作为其全部端子数量，要考虑到增设驱动负载切换端那样的控制端后的端子数量，所以由此而生的新问题是会使IC芯片尺寸变大。
发明内容
本发明为解决上述问题而提出，其目的在于提供一种扬声器驱动用放大装置及声音输出装置，其构成为能驱动两种负载阻抗不同的电动式扬声器和压电式扬声器的扬声器驱动用放大装置，在作为半导体集成电路实现IC芯片化时，能控制其端子数量，不让芯片尺寸增大，对于电动式扬声器和压电式扬声器能分别适合对它们进行驱动，同时在各扬声器驱动中，对于相同的输入信号能输出相同的功率信号。
为了解决上述问题，本申请第1方面的扬声器驱动用放大装置是一种能驱动负载阻抗不同的多种扬声器的扬声器驱动用放大装置，其特点是包括检测与所连接的扬声器负载阻抗对应加在电源端和GND之间的电源电压的电源电压检测电路；将所述电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；根据所述电源电压检测电路的检测结果相应切换所述放大电路的放大增益、使得能驱动的所述多种扬声器的各种扬声器中对于相同的输入信号达到相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路的构成为按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
另外，本申请第2方面的声音输出装置的特点是包括具有固有负载阻抗的扬声器；检测与所连接的扬声器负载阻抗对应加在电源端和GND之间的电源电压的电源电压检测电路；将所述电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；根据所述电源电压检测电路的检测结果相应切换所述放大电路的放大增益、使得对于和具有其它负载阻抗的扬声器驱动时相同的输入信号达到相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路的构成为按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
根据以上所述，按照电源电压检测电路的电源电压检测结果，由增益切换电路相应切换放大电路的增益，使得在对负载阻抗不同的扬声器的各自的驱动中，对于相同输入信号达到相同输出功率，能按照该增益来放大输入信号，驱动相应的扬声器。
另外，本申请第3方面的扬声器驱动用放大装置是一种能驱动负载阻抗不同的多种扬声器的扬声器驱动用放大装置，其特点是包括与所连接的扬声器的负载阻抗对应外加电压不同的电源的电源端及驱动用电源端；根据所述电源端的电源电压和所述驱动用电源端的电源电压、检测是否与所述扬声器负载阻抗对应将所述电源端和所述驱动用电源端短路的电源电压检测电路；将所述电源端及所述驱动用电源端的电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；根据所述电源电压检测电路的检测结果相应切换所述放大电路的放大增益、使得在能驱动的所述多种扬声器的各种扬声器中对于相同的输入信号达到相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路的构成为按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
另外，本申请第4方面的声音输出装置的特点是包括；具有固有负载阻抗的扬声器；与所连接的所述扬声器的负载阻抗对应外加电压不同的电源的电源端及驱动用电源端；根据所述电源端的电源电压和所述驱动用电源端的电源电压、检测是否与所述扬声器负载阻抗应将所述电源端和所述驱动用电源端短路的电源电压检测电路；将所述电源端及所述驱动用电源端的电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；根据所述电源电压检测电路的检测结果相应切换所述放大电路的放大增益、使得对于和具有其它负载阻抗的扬声器驱动时相同的输入信号达到相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路的构成为按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
根据以上所述，按照对利用电源电压检测电路进行的电源端和驱动用电源端的短路状态的检测结果，利用增益切换电路相应切换放大电路的增益，使得在对负载阻抗不同的扬声器的各自驱动中对于相同输入信号达到相同输出功率，按照该增益来放大输入信号，能驱动相应的扬声器。
利用以上的构成，扬声器驱动用放大装置能驱动负载阻抗不同的多种扬声器，在作为半导体集成电路实现IC芯片化的情况下，能控制端子数量，不增大芯片尺寸，能对于多种扬声器都能适合对它们进行驱动，同时在各扬声器的驱动中，对于相同输入信号能输出相同功率信号。
图1为表示本发明实施方式1的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一构成示例的方框图。
图2为表示本发明实施方式2的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一构成示例的方框图。
图3为表示本发明实施方式1的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一具体构成示例的电路图。
图4为表示本发明实施方式2的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一具体构成示例的电路图。
图5为表示现有的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一构成示例的方框图。
图6为表示现有的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的其它构成示例的方框图。
具体实施例方式
以下，参照附图，对表示本发明的实施方式的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置作具体说明。
实施方式1以下，说明本发明实施方式1的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置。
图1为表示本发明实施方式1的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一构成示例的方框图。在图1示出的声音输出装置的扬声器驱动用放大装置2中，放大电路8是放大从输入端5输入的信号、并用输出端6和7驱动扬声器1的电路，将检测电源端3的电压、并根据其电压来决定输出端6、7连接的扬声器是电动式扬声器还是压电式扬声器的电源电压检测电路10连接在电源端3和GND端4之间，在电源电压检测电路10和放大电路8之间，设置根据电源电压检测电路10的输出来切换放大电路8的电压增益的增益切换电路11。
图3为表示本发明实施方式1的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一具体构成示例的电路图。在图3示出的声音输出装置的扬声器驱动用放大装置2中，电源电压检测电路10由比较器104构成，它将通过恒流源110产生的二极管108、109的恒压偏置和电源端3的电压经电阻111、112的电阻分压后的电压进行比较，并输出该比较结果。另外，增益切换电路11的结构做成靠开关107切换放大电路8中电压增益为0dB的同相放大电路102和有电压增益的同相放大电路103。使用电动式扬声器时，同相放大电路102工作，使用压电式扬声器时，同相放大电路103工作，通过这样，切换放大电路8的电压增益。
通常，作为扬声器，在使用电动式扬声器时，电源电压使用3V，在使用负载阻抗比电动式扬声器高的压电式扬声器时，为了获得动态范围，所以电源电压使用约7V。因此，在按照电源电压大于等于5V设定电压检测的情况下，通过将电阻111的阻值和电阻112的阻值按7比18的比例进行设定便能实现。
在使用电源电压约7V的压电式扬声器时，将比较器104的输出为0N(为HIGHT高电平)，同相放大器103工作，使整个扬声器驱动用放大装置2的电压增益增加了同相放大器103的电压增益部分。
另外，对于与动态范围不对应的输入，通过设定满足vo1*vo1/RL1＝vo2*vo2/RL2、Gv1＝20log(vo1/vi)、Gv2＝20log(vo2/vi)的条件，用同一输入能够输出相同的输出功率。这里，vo1为使用电动式扬声器时的输出电压，vo2为使用压电式扬声器时的输出电压，RL1是电动式扬声器的阻抗，RL2是压电式扬声器的阻抗，Gv1为使用电动式扬声器时的电压增益，Gv2为使用压电式扬声器时的电压增益，vi为输入电压。
如上所述，由电源电压检测电路10检测加在电源端3上的电源电压是电动式扬声器用的还是压电式扬声器用的，根据该检测结果由增益切换电路相应地切换放大电路8的增益，使得在各扬声器驱动中，对于相同输入信号达到相同输出功率，能够利用具有该增益的放大电路8，放大来自输入端5的输入信号，驱动输出端6、7连接的扬声器1。
其结果，构成对负载阻抗不同的电动式扬声器和压电式扬声器两者都能驱动的扬声器驱动用放大装置，在作为半导体集成电路实现IC芯片化时，也能控制其端子数量，不增大芯片尺寸，对于电动式扬声器和压电式扬声器能分别适合对它们进行驱动，对于相同输入信号能输出相同功率信号。
实施方式2以下，说明本发明的实施方式2的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置。
图2为表示本发明实施方式2的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一构成示例的方框图。在图2示出的声音输出装置的扬声器驱动用放大装置2中，放大电路8为放大从输入端5输入的信号、并用输出端6和7驱动扬声器1的电路，电源端3为放大电路8的输出晶体管用的电源端，驱动用电源端12为放大电路8内的输出晶体管以外的电源端，为供给电压比电源端3高的电压例如约7V的端子，为了抑制使用电动式扬声器时的功耗和按照RAIL TO RAIL动作，具有驱动用电源端12。另外，使用压电式扬声器时，对于电源端3的3V由于负载阻抗高，所以使用约7V的电源端3的电压。
电源电压检测电路10根据这些驱动用电源端12的电压和电源端3的电压，决定输出端6、7连接的扬声器是电动式扬声器还是压电式扬声器，将电源电压检测电路10与驱动用电源端12、电源端3、和GND端4连接，再在电源电压检测电路10和输出放大电路8之间，设置按照电源电压检测电路10的输出来切换放大电路8的电压增益的增益切换电路11。
图4为表示本发明实施方式2的扬声器驱动用放大装置及声音输出装置的一具体构成示例的电路图。在图4示出的声音输出装置的扬声器驱动用放大装置2中，电源电压检测电路10将通过恒流源110产生的二极管108、109的恒压偏置和电流流过电阻111产生的电压用比较器104进行比较，该电流是在电源端3的电压比驱动用电源端12的电压低-0.7V及以下时，用晶体管118和晶体管117对电阻119和晶体管118产生的电流进行镜像映射，再用晶体管116和晶体管115的电流镜电路使电流流入电阻111，若判断为使用电动式扬声器，则使比较器104的输出为OFF(为低电平)。例如，在3V加在电源端3上、7V加在驱动用电源端12上的情况下，判断为连接电动式扬声器。
另一方面，将电源端3和驱动用电源端12短路并外加相同的7V使用时，由于电阻119、晶体管118、117、116、115中没有电流产生，所以比较器104其输出为ON(高电平)，判断为连接压电式扬声器。
增益切换电路11的结构做成接受比较器104的输出信号，靠开关107切换放大电路8中电压增益为0dB的同相放大电路102和有电压增益的同相放大电路103。即，使用电动式扬声器时，同相放大电路102工作，使用压电式扬声器时，同相放大电路103工作，通过这样切换放大电路8的电压增益。
另外，对于与动态范围不对应的输入，通过设定满足vo1*vo1/RL1＝vo2*vo2/RL2、Gv1＝20log(vo1/vi)、Gv2＝20log(vo2/vi)的条件，用同一输入能够输出相同输出功率。这里，vo1为使用电动式扬声器时的输出电压，vo2为使用压电式扬声器时的输出电压，RL1为电动式扬声器的阻抗，RL2为压电式扬声器的阻抗，Gv1为使用电动式扬声器时的电压增益，Gv2为使用压电式扬声器时的电压增益，vi为输入电压。
如上所述，由电源电压检测电路10根据加在电源端3和驱动用电源端12上的各电源电压，检测电源端3和驱动用电源端12短路与否，判断输出端6、7连接的扬声器是电动式扬声器还是压电式扬声器，根据该结果，由增益切换电路11相应切换放大电路8的增益，使得在各自的扬声器驱动中对于相同输入信号达到相同输出功率，利用具有该增益的放大电路8，放大来自输入端5的输入信号，驱动输出端连接的扬声器1。
其结果，构成，对负载阻抗不同的电动式扬声器和压电式扬声器两者都能驱动的扬声器驱动用放大装置，在作为半导体集成电路实现IC芯片化时，也能控制其端子数量，不增大芯片尺寸，对于电动式扬声器和压电式扬声器能分别适合对它们进行驱动，对于相同输入信号能输出相同功率信号。
权利要求
1.一种扬声器驱动用放大装置，能驱动负载阻抗不同的多种扬声器，其特征在于，包括检测与所连接的扬声器负载阻抗对应加在电源端和GND之间的电源电压的电源电压检测电路；将所述电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；以及根据所述电源电压检测电路的检测结果相应切换所述放大电路的放大增益、使得在能驱动的所述多种扬声器的各种扬声器中对于相同的输入信号达到相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
2.一种声音输出装置，其特征在于，包括具有固有负载阻抗的扬声器；检测与所连接的扬声器负载阻抗对应加在电源端和GND之间的电源电压的电源电压检测电路；将所述电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；以及根据所述电源电压检测电路的检测结果相应切换所述放大电路的放大增益、使得对于和具有其它负载阻抗的扬声器驱动时相同的输入信号为相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
3.一种扬声器驱动用放大装置，能驱动负载阻抗不同的多种扬声器，其特征在于，包括与所连接的扬声器的负载阻抗对应外加电压不同的电源的电源端及驱动用电源端；根据所述电源端的电源电压和所述驱动用电源端的电源电压、检测是否与所述扬声器负载阻抗对应将所述电源端和所述驱动用电源端短路的电源电压检测电路；将所述电源端及所述驱动用电源端的电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；以及根据所述电源电压检测电路的检测结果相应切换所述放大电路的放大增益、使得在能驱动的所述多种扬声器的各种扬声器中对于相同的输入信号达到相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
4.一种声音输出装置，其特征在于，包括具有固有负载阻抗的扬声器；与所连接的所述扬声器的负载阻抗对应外加电压不同的电源的电源端及驱动用电源端；根据所述电源端的电源电压和所述驱动用电源端的电源电压、检测是否与所述扬声器负载阻抗对应将所述电源端和所述驱动用电源端短路的电源电压检测电路；将所述电源端及所述驱动用电源端的电源作为功率源来放大输入信号、并驱动所述扬声器的放大电路；以及根据所述电源电压检测电路的检测结果，相应切换所述放大电路的放大增益、使得对于和具有其它负载阻抗的扬声器驱动时相同的输入信号达到相同输出功率的增益切换电路，所述放大电路按照由所述增益切换电路切换后的增益来放大所述输入信号。
全文摘要
本发明利用电源电压检测电路(10)检测外加在电源端(3)上的电源电压是电动式扬声器用的还是压电式扬声器用的，根据该检测结果，利用增益切换电路(11)相应切换放大电路(8)的增益，使得在各自的扬声器驱动中对于相同输入信号达到相同输出功率，由具有该增益的放大电路(8)放大从输入端(5)输入的信号，并驱动与输出端(6)和输出端(7)连接的扬声器(1)。
文档编号H04R3/00GK1767378SQ200510119249
公开日2006年5月3日 申请日期2005年10月28日 优先权日2004年10月28日
发明者出本睦, 藤井圭一 申请人:松下电器产业株式会社