音响电路及系统的制作方法

文档序号:15568964发布日期:2018-09-29 04:00阅读:343来源:国知局

本发明涉及音响系统技术领域,特别是涉及一种音响电路及系统。



背景技术:

由几个不同有效工作频率范围扬声器组合成的音响,一般都要用到分频器。其中,分频器的形式有无源与有源两种,即无源分频与有源分频。其中,通过分频器可将一路音源信号分频为两路或多路输出信号,并根据输出信号传输至对应的音频功率放大器,经功率放大后,驱动扬声器发声。

传统衡量全频域音响系统的性能的方式,主要是衡量全频段音响系统中不同频段的声音的幅频特性,并根据幅频特性考量音响的音质。因此,传统的基于分频网络设计的全频域音响系统,主要注重幅频特性的设计,追求全频范围幅频特征的平坦,着重避免幅频响应不平坦造成的幅频失真。

然而,由于任何单一的扬声器都不可能完美的将声音的各个频段完整的重放出来,而传统的全频段音响系统设计中缺乏不同有效工作频率范围单元的相频特性的设计考量,造成不同有效工作频率范围单元的输出信号相位差较大,影响全频域音响系统输出信号的幅频特性以及各次谐波的相位特性。

同时,传统的低频扬声器普遍存在如系统阻尼差和瞬态性能差等影响音质音色的缺陷。若音响追求的是“全频的”,那频响要足够宽,例如频率响应从30hz-20khz,要hi-fi级的,而低音扬声器单元口径又不能大,低音的失真要小。使全频域音响系统的设计存在较大困难。

综上,传统的全频域音响系统还存在着上述缺陷,影响着全频段音响系统的输出声音的音质与音色的细节变现。



技术实现要素:

基于此,有必要针对传统的全频域音响系统所存在的缺陷,提供一种音响电路及系统。该音响电路及系统使用了两分频相位融合技术,速度反馈音频功率放大技术用于驱动低音扬声器单元。目的是要使得一个两单元的书架音箱高、低音单元声音融合,耐听,细腻。

本发明实施例所提供的技术方案如下:

一种音响电路,包括第一滤波器单元、第二滤波器单元和速度反馈音频功率放大单元;

第一滤波器单元的输入端与第二滤波器单元的输入端均用于输入同一路音源信号;

第一滤波器单元的输出端用于连接高音扬声器单元,将第一滤波器单元的输出信号传输至高音扬声器单元;

第二滤波器单元的输出端连接速度反馈音频功率放大单元的输入端,将第二滤波器单元的输出信号传输至速度反馈音频功率放大单元;

速度反馈音频功率放大单元的输出端用于连接低音扬声器单元,将第二滤波器单元的输出信号传输至低音扬声器单元;

其中,第一滤波器单元的输出信号与第二滤波器单元的输出信号之间的相位差小于等于预设相位差。

在一可选实施方式中,第一滤波器单元包括第一高通滤波器和第二高通滤波器;

第一高通滤波器的输出端连接第二高通滤波器的输入端;其中,第一高通滤波器的输入端为第一滤波器单元的输入端,第二高通滤波器的输出端为第一滤波器单元的输出端。

在一可选实施方式中,第二滤波器单元包括第一低通滤波器和第二低通滤波器;

第一低通滤波器的输出端连接第二低通滤波器的输入端;其中,第一低通滤波器的输入端为第二滤波器单元的输入端,第二低通滤波器的输出端为第二滤波器单元的输出端。

在一可选实施方式中,第一高通滤波器和第二高通滤波器均包括运算放大器、反馈电阻、滤波电阻、第一滤波电容和第二滤波电容;

第一滤波电容的一端为第一高通滤波器和第二高通滤波器的输入端,另一端连接第二滤波电容的一端,第二滤波电容的另一端连接运算放大器的同相输入端;

运算放大器的同相输入端通过滤波电阻接地;

运算放大器的输出端连接运算放大器的反相输入端;

运算放大器的输出端与反相输入端均通过反馈电阻连接第一滤波电容的另一端;

运算放大器的输出端为第一高通滤波器和第二高通滤波器的输出端。

在一可选实施方式中,第一低通滤波器和第二低通滤波器均包括运算放大器、反馈电容、滤波电容、第一滤波电阻和第二滤波电阻;

第一滤波电阻的一端为第一低通滤波器和第二低通滤波器的输入端,另一端连接第二滤波电阻的一端,第二滤波电阻的另一端连接运算放大器的同相输入端;

运算放大器的同相输入端通过滤波电容接地;

运算放大器的输出端连接运算放大器的反相输入端;

运算放大器的输出端与反相输入端均通过反馈电容连接第一滤波电阻的另一端;

运算放大器的输出端为第一低通滤波器和第二低通滤波器的输出端。

在一可选实施方式中,第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一低通滤波器和第二低通滤波器均为林柯维兹-瑞利滤波器。

在一可选实施方式中,速度反馈音频功率放大单元包括第一音频功率放大电路、反馈电桥和信号等效电路;

第一音频功率放大电路的输出端为速度反馈音频功率放大单元的输出端,其输入端为速度反馈音频功率放大单元的输入端;

所述反馈电桥的第一臂为相串联的所述信号等效电路和所述低音扬声器单元;其中,所述信号等效电路为所述低音扬声器单元装入音箱的等效电路;

反馈电桥的第一臂通过其第二臂接地,第一臂与第二臂之间为反馈电桥的第一电桥输出端,该信号代表加入到扬声器的电信号,第一电桥输出端连接第一音频功率放大电路的第一减法反馈端;

反馈电桥的第二臂由一电感与一电阻串联而成,该电感是取样电感,该电阻是取样电阻,用于提取低音扬声器单元装入音箱后的运动状态;

第一音频功率放大电路的输出端依次通过反馈电桥的第三臂与第四臂接地,第三臂与第四臂之间为反馈电桥的第二电桥输出端,第二电桥输出端连接第一音频功率放大电路的第二减法反馈端。

反馈电桥的第三臂和第四臂由两电阻串联而成,该电阻网络用于提取音频功率放大器的输出电压。

在一可选实施方式中,第一音频功率放大电路包括音频功率放大器、直流伺服电路和减法器电路;

音频功率放大器的输出端为第一音频功率放大电路的输出端,其同相输入端为第一音频功率放大电路的输入端;

音频功率放大器的输出端通过直流伺服电路连接音频功率放大器的输出端的反相输入端;

减法器电路的反相输入端为第一音频功率放大电路的第一减法反馈端,减法器电路的同相输入端为第一音频功率放大电路的第二减法反馈端;

反馈电桥的第一电桥输出端与第二电桥输出端进入减法器相减,得到反映低音扬声器单元装入音箱后的运动状态的电压信号,然后将此信号作为一失真电压输出到音频功率放大器的反相输入端,即可大大消除低音扬声器在谐振频率附近频率的频幅失真与非线性失真,展宽低频响应,增大系统阻尼。

在一可选实施方式中,第一音频功率放大电路还包括反馈滤波单元;

减法器电路的输出端通过反馈滤波单元接地。

反馈滤波单元对减法器电路输出超过速度反馈频率范围以上的信号,在一定范围内给以滤除。

音频放大器的同相输入端为音频功率放大器的同相输入端,其反相输入端为音频功率放大器的反相输入端;

音频放大器的输出端为音频功率放大器的输出端。

在一可选实施方式中,音频功率放大器还包括第一rc滤波单元;音频放大器的输出端通过所述第一rc滤波单元接地,它使音频放大器的输出端呈阻容性质。

在一可选实施方式中,直流伺服电路包括运算放大器、正反馈电阻、第一负反馈电阻与接地电阻、负反馈电容和输入低通滤波器;

运算放大器的同相输入端为直流伺服电路的输入端,并通过所述输入低通滤波器连接音频功率放大器的输出端;所述输入低通滤波器为一rc滤波电路;

运算放大器的输出端为直流伺服电路的输出端,并连接音频功率放大器的反相输入端;

运算放大器的同相输入端通过正反馈电阻连接运算放大器的输出端,增加直流伺服电路的灵敏度,以更好地抑制直流漂移;

运算放大器的反相输入端通过相并联的第一负反馈电阻和负反馈电容连接运算放大器的输出端;

负反馈电容与运算放大器的反相输入端相连接的一端通过接地电阻接地。

在一可选实施方式中,直流伺服电路还包括输入电阻、第一输出电阻和接地电容;

运算放大器的同相输入端通过输入电阻连接音频功率放大器的输出端;

运算放大器的输出端通过第一输出电阻连接音频功率放大器的反相输入端;

运算放大器的同相输入端通过接地电容接地。

在一可选实施方式中,减法器电路包括运算放大器和第二负反馈电阻;

运算放大器的反相输入端为第一减法反馈端,并连接第一电桥输出端;

运算放大器的同相输入端为第二减法反馈端,并通过连接第二电桥输出端;

运算放大器的输出端连接音频功率放大器的反相输入端;

运算放大器的反相输入端通过第二负反馈电阻连接其输出端。

在一可选实施方式中,减法器电路还包括负输入电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和第二输出电阻;

运算放大器的反相输入端通过负输入电阻连接第一电桥输出端;

运算放大器的同相输入端通过第一分压电阻连接第二电桥输出端,还通过第二分压电阻接地;

运算放大器的输出端通过第二输出电阻连接音频功率放大器的反相输入端。

其中,第一分压电阻与第二分压电阻构成衰减器。

在一可选实施方式中,反馈电桥的第二臂为相串联的电桥电感和第一电桥电阻;

反馈电桥的第三臂为第二电桥电阻,第四臂为第三电桥电阻。

在一可选实施方式中,还包括第二音频功率放大器;

第一滤波器单元的输出端通过第二音频功率放大器连接高音扬声器单元。

在一可选实施方式中,还包括第一音量调节电路和第二音量调节电路;

第一滤波器单元的输出端通过第一音量调节电路和音频功率放大单元连接高音扬声器单元,用于调节高音扬声器单元的输出声压级;

第二滤波器单元的输出端依次通过第二音量调节电路和速度反馈音频功率放大单元连接低音扬声器单元,用于调节低音扬声器单元的输出声压级。

在一可选实施方式中,还包括第三高通滤波器;

第三高通滤波器的输出端分别连接第一滤波器单元的输入端与第二滤波器单元的输入端;

第三高通滤波器的输入端用于连接输入音源信号。

在一可选实施方式中,还包括频率响应均衡电路;

频率响应均衡电路的输出端连接第三高通滤波器的输入端;

频率响应均衡电路的输入端用于输入音源信号。

本发明实施例所提供的音响电路,可在两个扬声器单元组合成的接近全频域音响系统中,提供一个相对平坦的幅度响应,并在有效放音频率范围内,将第一滤波器单元和第二滤波器单元的相位差能控制在预设相位差范围内。基于此,使高、低音扬声器单元的声音相位差在一定频率段内趋于零,使高、低音单元声音融合为一个声源。同时,通过速度反馈音频功率放大单元提高第二滤波器单元的输出声信号质量,包括扩展低频下限,减小在谐振频率附近频率失真与非线性失真,增大系统阻尼。以进一步提高低音扬声器单元的放声效果,全面提高全频域音响系统的声音音质水平。

本发明实施例还提供一种音响系统,其特征在于,包括高音扬声器单元、低音扬声器单元以及音响电路;

第一滤波器单元的输出端用于连接高音扬声器单元,将第一滤波器单元的输出信号传输至高音扬声器单元;

速度反馈音频功率放大单元的输出端用于连接低音扬声器单元,将第二滤波器单元的输出信号传输至低音扬声器单元。

本发明实施例所提供的音响系统,通过将音源信号传输至音响电路,内置的音响电路将音源信号处理为两路输出信号,并分别驱动高音扬声器单元和低音扬声器单元,将高音扬声器单元和低音扬声器单元的声音的相位差控制在预设相位差范围内。基于此,使高、低音扬声器单元声音相位差在一定频率段趋于零,使高、低音单元声音融合为一个声源,同时,通过速度反馈音频功率放大单元提高第二滤波器单元的输出声信号质量,包括扩展低频下限,减小低频频率及非线性失真,增大系统阻尼,以进一步提高低音扬声器单元的放声效果,全面提高音响系统的声音音质水平。

附图说明

图1为实施例一音响电路的模块连接示意图;

图2为实施例二的音响电路模块连接示意图;

图3为第一高通滤波器或第二高通滤波器的电路结构示意图;

图4为第一滤波器单元的内部电路结构示意图;

图5为第一低通滤波器或第二低通滤波器的电路结构示意图;

图6为第二滤波器单元的内部电路结构示意图;

图7为音响电路图;

图8为基于具体电路的相位差曲线图;

图9为速度反馈音频功率放大单元模块连接示意图;

图10为一可选实施方式的速度反馈音频功率放大单元模块连接示意图;

图11为速度反馈音频功率放大单元图;

图12为实施例五的音响电路模块连接示意图;

图13为实施例五的音响电路图;

图14为一可选实施方式的音响电路模块连接示意图;

图15为另一可选实施方式的音响电路模块连接示意图;

图16为一具体应用例的音响电路图;

图17为实施例六的音响系统模块连接示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的目的、技术方案以及技术效果,以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的讲解说明。同时声明,以下所描述的实施例仅用于解释本发明,并不用于限定本发明。

实施例一

图1为实施例一音响电路的模块连接示意图,如图1所示,音响电路包括第一滤波器单元100、第二滤波器单元101和速度反馈音频功率放大单元102;

第一滤波器单元100的输入端vi(h)与第二滤波器单元101的输入端vi(l)均用于输入同一路音源信号vi;

第一滤波器单元100与第二滤波器单元101在接入音源信号vi后,第一滤波器单元100与第二滤波器单元101分别独立对音源信号vi进行滤波。其中,第一滤波器单元100用于分离出音源信号vi中的高音频段,第二滤波器单元101用于分离出音源信号vi中的低音频段。

第一滤波器单元100的输出端vo(h)用于连接高音扬声器单元,将第一滤波器单元100的输出信号传输至高音扬声器单元;

其中,第一滤波器单元100的输出信号为高音频段的音源信号vi的高音频段,高音扬声器单元为用于对应播放音源信号vi中的高音频段的扬声器。

第二滤波器单元101的输出端vo(l)连接速度反馈音频功率放大单元102的输入端,将第二滤波器单元101的输出信号传输至速度反馈音频功率放大单元102;

速度反馈音频功率放大单元102的输出端用于连接低音扬声器单元,将第二滤波器单元101的输出信号传输至低音扬声器单元;

其中,第二滤波器单元101的输出信号为音源信号vi中的低音部分,低音扬声器单元为对应播放音源信号vi中的低音频段的扬声器。

其中,第一滤波器单元100的输出信号与第二滤波器单元101的输出信号的相位差小于等于预设相位差。

其中,预设相位差小于45度,优选小于15度。

实施例一所提供的音响电路,可在两个扬声器单元组合成的全频域音响系统中,提供一个相对平坦的幅度响应,并在有效放音频率范围内,将第一滤波器单元100和第二滤波器单元101的相位差能控制在预设相位差范围内。基于此,使高、低音扬声器单元声音相位差趋于零、线性,使高、低音单元声音融合为一个声源。同时,通过速度反馈音频功率放大单元102提高第二滤波器单元101的输出信号质量,以进一步提高低音扬声器单元的放声效果,全面提高全频域音响系统的声音音质水平。

实施例二

图2为实施例二的音响电路模块连接示意图,如图2所示,第一滤波器单元100包括第一高通滤波器1000和第二高通滤波器1001;

第一高通滤波器1000的输出端vo1连接第二高通滤波器1001的输入端vi2;其中,第一高通滤波器1000的输入端vi1为第一滤波器单元100的输入端vi(h),第二高通滤波器1001的输出端vo2为第一滤波器单元100的输出端vo(h)。

其中,第一高通滤波器1000与第二高通滤波器1001均为高通有源滤波器,且第一高通滤波器1000与第二高通滤波器1001的分频点相同。可选地,高通有源滤波器为巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器或林柯维兹-瑞利滤波器。优选地,高通有源滤波器为-12db/oct的linkwitz-riley林柯维兹-瑞利滤波器、bessel贝塞尔滤波器、butterworth巴特沃斯滤波器,两个-12db/oct滤波器串联组成一个-24db/oct滤波器,当选择-12db/oct高通滤波器时,高音单元需要反接。以获得趋于零的声相位差。

在一可选实施方式中,第一高通滤波器1000与第二高通滤波器1001为巴特沃斯滤波器,使第一滤波器单元100具有最大程度的平坦的幅频响应,从而促进在幅频响应很少甚至没有在重叠处出现凸起或下陷。同时对扬声器单元也不敏感,降低对输出信号的相位的影响。

如图2所示,第二滤波器单元101包括第一低通滤波器1010和第二低通滤波器1011;

第一低通滤波器1010的输出端vo3连接第二低通滤波器1011的输入端vi4;其中,第一低通滤波器1010的输入端vi3为第二滤波器单元101的输入端vi(l),第二低通滤波器1011的输出端vo4为第二滤波器单元101的输出端vo(l)。

其中,第一低通滤波器1010与第二低通滤波器1011均为低通有源滤波器,且第一低通滤波器1010与第二低通滤波器1011的分频点相同。可选地,低通有源滤波器为巴特沃斯滤波器、切比雪夫滤波器、贝塞尔滤波器或林柯维兹-瑞利滤波器。优选地,低通有源滤波器为-12db/oct的linkwitz-riley林柯维兹-瑞利滤波器、bessel贝塞尔滤波器、butterworth巴特沃斯滤波器,两个-12db/oct滤波器串联组成一个-24db/oct滤波器。

在一可选实施方式中,第一高通滤波器1000、第二高通滤波器1001、第一低通滤波器1010和第二低通滤波器1011的分频点相同,且均为-12db/oct的linkwitz-riley林柯维兹-瑞利滤波器、bessel贝塞尔滤波器、butterworth巴特沃斯滤波器,以使第一滤波器单元100与第二滤波器单元101间获得最好的隔离,并在获得最大程度的平坦的幅频响应的情况下实现相位融合,同时基于对扬声器单元的不敏感,使第一滤波器单元100的输出信号与第二滤波器单元101的输出信号的相位差趋于零和线性,使高音扬声器单元的声音与低音扬声器单元的声音融为一个声源。其中,分频点可选为2khz分频点。

在一可选实施方式中,第一高通滤波器1000、第二高通滤波器1001、第一低通滤波器1010和第二低通滤波器1011均为林柯维兹-瑞利滤波器。选用林柯维兹-瑞利滤波器可使分频器电路在相位差趋于零时,获得更线性的群延时。以一个-12db/oct的林柯维兹-瑞利高通与低通滤波器,或者一个-24db/oct的林柯维兹-瑞利高通与低通滤波器之间获得的相位差都接近零。-12db/oct的林柯维兹-瑞利高通与低通滤波器的相移较少,群延时可以接受,但可能会衰减不足;-24db/oct的林柯维兹-瑞利高通与低通滤波器的相移较大,群延时也大,衰减会更充分。实际应用中,可根据高音扬声器单元或低音扬声器单元的频响特性选择不同衰减斜率的林柯维兹-瑞利滤波器。其中,在选用-12db/oct的林柯维兹-瑞利滤波器时,高音扬声器单元反接,以获得趋于零的声相位差。

实施例三

图3为第一高通滤波器或第二高通滤波器的电路结构示意图,如图3所示,第一高通滤波器1000和第二高通滤波器1001均包括运算放大器uh、反馈电阻rf、滤波电阻rgnd、第一滤波电容cp1和第二滤波电容cp2;

第一滤波电容cp1的一端为第一高通滤波器1000和第二高通滤波器的1001输入端(vi1和vi2),另一端连接第二滤波电容cp2的一端,第二滤波电容cp2的另一端连接运算放大器uh的同相输入端;

运算放大器uh的同相输入端通过滤波电阻rgnd接地;

运算放大器uh的输出端连接运算放大器uh的反相输入端;

运算放大器uh的输出端与反相输入端均通过反馈电阻rf连接第一滤波电容cp1的另一端;

运算放大器uh的输出端为第一高通滤波器1000和第二高通滤波器的输出端1001(vo1和vo2)。

图4为第一滤波器单元的内部电路结构示意图,如图4所示,第一高通滤波器1000中运算放大器uh的输出端连接第二高通滤波器1001中第一滤波电容cp1的一端,使第一高通滤波器1000和第二高通滤波器1001互相串联。

图5为第一低通滤波器或第二低通滤波器的电路结构示意图,如图5所示,第一低通滤波器1010和第二低通滤波器1011均包括运算放大器ul、反馈电容cf、滤波电容cgnd、第一滤波电阻rp1和第二滤波电阻rp2;

第一滤波电阻rp1的一端为第一低通滤波器和第二低通滤波器的输入端(vi3和vi4),另一端连接第二滤波电阻rp2的一端,第二滤波电阻rp2的另一端连接运算放大器ul的同相输入端;

运算放大器ul的同相输入端通过滤波电容cgnd接地;

运算放大器ul的输出端连接运算放大器ul的反相输入端;

运算放大器ul的输出端与反相输入端均通过反馈电容cf连接第一滤波电阻rp1的另一端;

运算放大器ul的输出端为第一低通滤波器1010和第二低通滤波器1011的输出端(vo3和vo4)。

图6为第二滤波器单元的内部电路结构示意图,如图6所示,第一低通滤波器1010中运算放大器ul的输出端连接第二低通滤波器1011中第一滤波电阻rp1的一端,使第一低通滤波器1010和第二低通滤波器1011互相串联。

实施例三的技术方案,提供了第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一低通滤波器和第二低通滤波器的具体电路。基于该电路,可有效降低第一滤波器单元100的输出信号和第二滤波器单元101的输出信号的相位差,提高高、低音扬声器单元的整体音质。

图7为基于第一滤波器单元和第二滤波器单元的音响电路图,如图7所示,图7所提供的具体电路基于如实施三中图3所示的第一滤波器单元的内部电路结构示意图和图6所示的第二滤波器单元的内部电路结构示意图,并进行具体的器件参数选定。其中,图7中具体器件优选选定如下:

运算放大器uh和运算放大器ul选用upc4558运算放大器;反馈电阻rf选用阻值为2.558kω的电阻;滤波电阻rgnd选用阻值为5.114kω的电阻;第一滤波电容cp1和第二滤波电容cp2均选用电容值为22nf的电容;反馈电容cf选用电容值为56.26nf的电容;滤波电容cgnd选用电容值为28.13nf的电容;第一滤波电阻rp1和第二滤波电阻rp2均选用阻值为2kω的电阻。其中,运算放大器uh和运算放大器ul的正电源端连接正15v电源,负电源端连接负15v电源。在一可选实施方式中,连接运算放大器uh和运算放大器ul的正电源端和负电源端通过一rc滤波电路接地,以进一步降低纹波,降低第一滤波器单元100的输出信号与第二滤波器单元101的输出信号通过电源的串扰。

需要说明的是,上述器件的选定为基于图7电路和器件搭配的理想选值,以实现最优的相位差特性。实际使用中器件基于上述选值的浮动选定,仍在本发明实施例的保护范围中。

图8为基于具体电路的相位差曲线图,其中,曲线图的横坐标为频率/hz,纵坐标为相位差/度。在基于图7所示具体电路和上述具体器件选型的电路下,第一滤波器单元100的输出信号与第二滤波器单元101的输出信号的相位差如图8所示,在频率500hz至8khz的大致范围内,相位差趋于零。其中,图8所示的相位差与频率的对应关系见下表1(相位曲线测试数据表):

表1相位曲线测试数据表

通过上表可看出,左通道对应第一滤波单元100的输出信号相位,右通道对应第二滤波单元101的输出信号相位,相位差为第一滤波单元100的输出信号与第二滤波单元101的输出信号的相位差,单位/度。在500hz至8khz的范围内,相位差不超过15度。传统的两分频分频器,相位差基本都大于45度。在实际测试中,发明人在做出的50份音响电路样品上分别进行测试,在500hz至8khz的范围内,测试得出的相位差均不超过15度,部分样品的相位差小于10度,个别样品的相位差小于5度。限于篇幅,在此不一一列举。可见,本发明实施例所提供的音响电路可有效降低相位差。

实施例四

图9为速度反馈音频功率放大单元模块连接示意图,如图9所示,速度反馈音频功率放大单元102包括第一音频功率放大电路200、反馈电桥201和信号等效电路202;

在其中一个实施例中,信号等效电路202为装了扬声器的音箱等效电路。

第一音频功率放大电路200的输出端为速度反馈音频功率放大单元102的输出端,其输入端为速度反馈音频功率放大单元102的输入端;

反馈电桥201的第一臂为相串联的信号等效电路202和低音扬声器单元;

反馈电桥201的第一臂通过其第二臂接地,第一臂与第二臂之间为反馈电桥201的第一电桥输出端a,第一电桥输出端a连接第一音频功率放大电路200的第一减法反馈端a;

第一音频功率放大电路200的输出端依次通过反馈电桥201的第三臂与第四臂接地,第三臂与第四臂之间为反馈电桥201的第二电桥输出端b,第二电桥输出端b连接第一音频功率放大电路200的第二减法反馈端b。

反馈电桥201包括第一子电桥和第二子电桥,第一子电桥包括反馈电桥201的第一臂和第二臂,第二子电桥包括反馈电桥201的第三臂和第四臂。其中,第一子电桥与第二子电桥在低音扬声器单元卡定时经调试达到平衡。

实施例四所提供的技术方案,通过速度反馈音频功率放大单元102提高第二滤波器单元101的输出信号质量,以优化低音扬声器单元的放声效果。

图10为一可选实施方式的速度反馈音频功率放大单元模块连接示意图,如图10所示,第一音频功率放大电路200包括音频功率放大器2000、直流伺服电路2001和减法器电路2002;

音频功率放大器2000的输出端为第一音频功率放大电路200的输出端,其同相输入端为第一音频功率放大电路200的输入端;

音频功率放大器2000的输出端通过直流伺服电路2001连接音频功率放大器2000的输出端的反相输入端;

其中,直流伺服电路2002的输出端连接音频功率放大器的反相输入端,向速度反馈音频功率放大单元提供直流伺服信号,抑制速度反馈音频功率放大单元输出端的直流漂移。

减法器电路2002的反相输入端为第一音频功率放大电路200的第一减法反馈端a,减法器电路2002的同相输入端为第一音频功率放大电路200的第二减法反馈端b,减法器电路2002输出的信号反映低音扬声器单元装入音箱后的运动状态的电压信号。

减法器电路2002提供交流反馈信号给速度反馈音频功率放大单元102。

减法器电路2002的输出端连接音频功率放大器2000的反相输入端。

在一可选实施方式中,如图10所示,第一音频功率放大电路200还包括反馈滤波单元2003;

减法器电路2002的输出端通过反馈滤波单元2003接地。

反馈滤波单元2003对减法器电路2002输出超过速度反馈频率范围以上的信号,在一定范围内给以滤除。

图11为速度反馈音频功率放大单元图,如图11所示,音频功率放大器2000包括音频放大器lm1;

其中,音频放大器lm1可选用lm3886音频放大集成电路芯片。同时,需要重申的是,本说明书任一实施例中的器件选定为发明人根据实际测试得出,以使电路获得最优的性能。基于该确定的器件选定值所作的浮动调整,也在本发明实施例的保护方案内。

音频放大器lm1的同相输入端为音频功率放大器2000的同相输入端,其反相输入端为音频功率放大器2000的反相输入端;

其中,音频放大器lm1的正电源端可接正25v电源,负电源端可接负25v电源。

音频放大器lm1的输出端为音频功率放大器的输出端。

如图11所示,直流伺服电路2001包括运算放大器uf1、正反馈电阻rf+、第一负反馈电阻rf1-、负反馈电容cf-、接地电阻rd和输入低通滤波器;

其中,所述输入低通滤波器为一rc滤波电路,即电阻rin与电容cd所构成的电路。

在一可选实施方式中,直流伺服电路2001还包括输入电阻rin、第一输出电阻rout1和接地电容cd。

运算放大器uf1的同相输入端为直流伺服电路2001的输入端,并通过输入电阻rin连接音频功率放大器2000的输出端;

运算放大器uf1的输出端为直流伺服电路2001的输出端,并通过第一输出电阻rout1连接音频功率放大器2000的反相输入端;

运算放大器uf1的同相输入端通过正反馈电阻rf+连接运算放大器uf1的输出端;

运算放大器uf1的反相输入端通过相并联的第一负反馈电阻rf1-和负反馈电容cf-连接运算放大器uf1的输出端;

负反馈电容cf-与运算放大器uf1的反相输入端相连接的一端通过接地电阻rd接地;

运算放大器uf1的同相输入端通过接地电容cd接地。

其中,运算放大器uf1可选用tl082运算放大器;正反馈电阻rf+可选用阻值为470kω的电阻;第一负反馈电阻rf1-可选用阻值为100kω的电阻;负反馈电容cf-可选用电容值为30pf的电容;接地电阻rd可选用阻值为100kω的电阻;输入电阻rin可选用阻值为470kω的电阻;第一输出电阻rout1可选用阻值为100kω的电阻;接地电容cd可选用474电容。其中,运算放大器uf1的正电源端可连接正15v电源,运算放大器uf1的负电源端可连接负15v电源。

如图11所示,减法器电路2002包括运算放大器uf2和第二负反馈电阻rf2-;

在一可选实施方式中,减法器电路2002还包括负输入电阻rin-、第一分压电阻rin+、第二分压电阻rq和第二输出电阻rout2。

其中,第一分压电阻rin+与第二分压电阻rq构成衰减器,将b点的电压衰减为第一分压电阻与第二分压电阻间的电压的二分之一。

运算放大器uf2的反相输入端为第一减法反馈端a,并通过负输入电阻rin-连接第一电桥输出端a;

运算放大器uf2的同相输入端为第二减法反馈端b,并通过第一分压电阻rin+连接第二电桥输出端b,还通过第二分压电阻rq接地;

运算放大器uf2的输出端通过第二输出电阻rout2连接音频功率放大器2000的反相输入端;

运算放大器uf2的反相输入端通过第二负反馈电阻rf2-连接其输出端。

运算放大器uf2可选用tl082运算放大器;第二负反馈电阻rf2-可选用阻值为10kω的电阻;负输入电阻rin-可选用阻值为10kω的电阻;第一分压电阻rin+可选用阻值为10kω的电阻;第二分压电阻rq可选用阻值为10kω的电阻;第二输出电阻rout2可选用阻值为100ω的电阻。其中,运算放大器uf2的正电源端可连接正15v电源,运算放大器uf2的负电源端可连接负15v电源。

如图11所示,反馈滤波单元2003包括相串联的1kω电阻和电容值为100uf且额定电压为16v的极性电容。其中,极性电容的负极接地。

如图11所示,反馈电桥的第二臂为相串联的电桥电感lq和第一电桥电阻rq1;

反馈电桥的第三臂为第二电桥电阻rq2,第四臂为第三电桥电阻rq3。

其中,信号等效电路202等效为相并联的电阻ra、电容ca和电感la。

其中,电桥电感lq可选用电感值为4.7uh的电感,第一电桥电阻rq1可选用阻值为0.1ω的电阻,第二电桥电阻rq2可选用阻值为1kω的电阻,第三电桥电阻rq3可选用阻值为47ω的电阻。

其中,通过相串联的电桥电感lq和第一电桥电阻rq1,电桥电感lq和第一电桥电阻rq1动态地提取扬声器的内电动势。电桥电感lq用于提取扬声器的电感部分的内电动势,第一电桥电阻rq1用于提取扬声器的电阻部分的内电动势。

实施例五

图12为实施例五的音响电路模块连接示意图,音响电路还包括第二音频功率放大器301;

第一滤波器单元100的输出端通过第二音频功率放大器301连接高音扬声器单元。

通过第二音频功率放大器301对第一滤波器单元100的输出信号进行高效率、低失真地重现。

在一可选实施方式中,音响电路还包括高音平衡放大电路302和低音平衡放大电路303;

第一滤波器单元100的输出端通过高音平衡放大电路302连接高音扬声器单元;

第二滤波器单元101的输出端依次通过低音平衡放大电路303和速度反馈音频功率放大单元102连接低音扬声器单元。

其中,通过高音平衡放大电路302和低音平衡放大电路303的增益是可调的,通过高音平衡放大电路302和低音平衡放大电路303使高音扬声器单元与低音扬声器单元达到声输出高低音的声压平衡。

在一可选实施方式中,音响电路还包括第一音量调节电路304和第二音量调节电路305;

第一滤波器单元100的输出端通过第一音量调节电路304连接高音扬声器单元;

第二滤波器单元101的输出端依次通过第二音量调节电路305和速度反馈音频功率放大单元102连接低音扬声器单元。

其中,第一音量调节电路304可用于调节第一滤波器单元100的输出信号,第二音量调节电路305可用于调节第二滤波器单元101的输出信号。

图13为实施例五的音响电路图,如图13所示,以依次连接的第一滤波器单元100、高音平衡放大电路302、第一音量调节电路304和第二音频功率放大器301,以及依次连接的第二滤波器单元101、低音平衡放大电路303、第二音量调节电路305和速度反馈音频功率放大单元102进行举例。

如图13所示,高音平衡放大电路302包括运算放大器uj1、第一反馈电阻rj1、第一反馈电容cj1和第一前置输入电阻rjq1;

运算放大器uj1的输出端通过相并联的第一反馈电阻rj1和第一反馈电容cj1连接其反相输入端;

运算放大器uj1的同相输入端接地;

运算放大器uj1的反相输入端为高音平衡放大电路302的输入端,通过第一前置输入电阻rjq1连接第一滤波器单元100的输出端。运算放大器uj1的输出端为高音平衡放大电路302的输出端,连接第一音量调节电路304。

其中,运算放大器uj1可选用ne5532运算放大器,第一反馈电阻rj1可选用阻值为10kω的电阻,第一反馈电容cj1可选用电容值为30pf的电容,第一前置输入电阻rjq1可选用阻值为4.7kω的电阻。其中,运算放大器uj1的正电源端可连接正13v电源,负电源端可连接负13v电源。

如图13所示,低音平衡放大电路303包括运算放大器uj2、第二反馈电阻rj2、第二反馈电容cj2和第二前置输入电阻rjq2;

运算放大器uj2的输出端通过相并联的第二反馈电阻rj2和第二反馈电容cj2连接其反相输入端;

运算放大器uj2的同相输入端接地;

运算放大器uj2的反相输入端为低音平衡放大电路303的输入端,通过第二前置输入电阻rjq2连接第二滤波器单元101的输出端。运算放大器uj2的输出端为低音平衡放大电路303的输出端,连接第二音量调节电路305。

其中,运算放大器uj2可选用ne5532运算放大器,第二反馈电阻rj1可选用阻值为39kω的电阻,第二反馈电容cj2可选用电容值为30pf的电容,第二前置输入电阻rjq2可选用阻值为4.7kω的电阻。其中,运算放大器uj2的正电源端可连接正13v电源,负电源端可连接负13v电源。

如图13所示,第一音量调节电路304包括第一调节电阻rt1、第一变阻器vr1、第一耦合电容cv1和第一输入偏置电阻rv1;

第一调节电阻rt1一端连接第一滤波器单元100的输出端,其另一端通过第一变阻器vr1的电阻体接地;

第一变阻器vr1的可变端通过第一耦合电容cv1连接第二音频功率放大器;

第一耦合电容cv1连接第二音频功率放大器的一端通过第一输入偏置电阻rv1接地;

其中,第一调节电阻rt1可选用阻值为470ω的电阻;第一变阻器vr1可选用阻值范围为10kω至50kω的滑动变阻器;第一耦合电容cv1可选用电容值为0.47μf的电容;第一输入偏置电阻rv1可选用阻值为47kω的电阻。

第一音量调节电路304通过调节第一变阻器vr1的阻值,改变第一变阻器vr1的可变端的电位,以改变第一音量调节电路304的输出信号,便于对音响电路进行信号调整。

如图13所示,第二音量调节电路305包括第二调节电阻rt2、第二变阻器vr2、第二耦合电容cv2和第二输入偏置电阻rv2;

第二调节电阻rt2一端连接第二滤波器单元101的输出端,其另一端通过第二变阻器vr2的电阻体接地;

第二变阻器vr2的可变端通过第二耦合电容cv2连接速度反馈音频功率放大单元;

第二耦合电容cv2连接第速度反馈音频功率放大单元的一端通过第二输入偏置电阻rv2接地;

其中,第二调节电阻rt2可选用阻值为1kω的电阻;第二变阻器vr2可选用阻值范围为10kω至50kω的滑动变阻器;第二耦合电容cv2可选用电容值为1μf且额定电压为16v的极性电容,极性电容的正极连接速度反馈音频功率放大单元;第二输入偏置电阻rv2可选用阻值为47kω的电阻。

第二音量调节电路305通过调节第二变阻器vr2的阻值,改变第二变阻器vr2的可变端的电位,以改变第二音量调节电路305的输出信号,便于对音响电路进行信号调整。

如图13所示,第二音频功率放大器301包括音频放大器lm2和负反馈电阻rlmf;

音频放大器lm2的输出端通过负反馈电阻rlmf连接音频放大器lm2的反相输入端;

音频放大器lm2的反相输入端连接第一音量调节电路的输出端。

其中,音频放大器lm2可选用lm1875音频放大集成电路芯片;负反馈电阻rlmf可选用20kω的电阻。

图14为一可选实施方式的音响电路模块连接示意图,如图14所示,音响电路还包括第三高通滤波器401;

第三高通滤波器401的输出端分别连接第一滤波器单元100的输入端vi(h)与第二滤波器单元101的输入端vi(l);

第三高通滤波器的输入端用于输入音源信号。

本可选实施方式的音响电路,通过第三高通滤波器401降低音源信号中的干扰,帮助进一步降低第一滤波器单元100的输出信号与第二滤波器单元101的输出信号的相位差。

图15为另一可选实施方式的音响电路模块连接示意图,如图15所示,音响电路还包括频率响应均衡电路501;

其中,频率响应均衡电路501可选用均衡器。

频率响应均衡电路501的输出端连接第三高通滤波器401的输入端;

频率响应均衡电路501的输入端用于输入音源信号。

本可选实施方式的音响电路,通过频率响应均衡电路501补偿和修饰音源信号,帮助进一步降低第一滤波器单元100的输出信号与第二滤波器单元101的输出信号的相位差。

图16为一具体应用例的音响电路图,如图16所示,第三高通滤波器401包括运算放大器u1、前置电阻r1、滤波电阻r2和滤波电容c1。运算放大器u1的输出端连接其反相输入端,并分别连接第一滤波器单元100的输入端vi(h)和第二滤波器单元的输入端vi(l);运算放大器u1的同相输入端依次通过滤波电阻r2和滤波电容c1接地,并通过前置电阻r1连接频率响应均衡电路501的输出端。

在具体器件选型中,运算放大器u1可选用upc4558运算放大器,前置电阻r1选用阻值为47kω的电阻,滤波电阻选用阻值为30kω的电阻,滤波电容选用电容值为27nf的电容。上述器件的选定为基于图7电路和器件搭配的理想选值,以实现最优的相位差特性。实际使用中器件基于上述选值的浮动选定,仍在本发明实施例的保护范围中。

频率响应均衡电路501包括运算放大器u2、滤波电阻r3、反馈电阻r4、第一滤波电容c2和第二滤波电容c3。第一滤波电容c2的一端用于接入音源信号,另一端连接第二滤波电容c3的一端,第二滤波电容的另一端连接运算放大器u2的同相输入端;运算放大器u2的同相输入端通过滤波电阻r3接地;运算放大器u2的输出端连接运算放大器u2的反相输入端;运算放大器u2的输出端与反相输入端均通过反馈电阻r4连接第一滤波电容c2的另一端;运算放大器u2的输出端为频率响应均衡电路的输出端。

在具体器件选型中,运算放大器u2可选用upc4558运算放大器,滤波电阻r3选用阻值为51kω的电阻,反馈电阻选用阻值为27kω的电阻,第一滤波电容c2和第二滤波电容c3选用电容值为220nf的电容。上述器件的选定为基于图7电路和器件搭配的理想选值,以实现最优的相位差特性。实际使用中器件基于上述选值的浮动选定,仍在本发明实施例的保护范围中。

实施例六

图17为实施例六的音响系统模块连接示意图,如图17所示,包括高音扬声器单元601、低音扬声器单元602以及音响电路603;

第一滤波器单元100的输出端vo(h)用于连接高音扬声器单元601,将第一滤波器单元100的输出信号传输至高音扬声器单元601;

速度反馈音频功率放大单元102的输出端用于连接低音扬声器单元602,将第二滤波器单元101的输出信号传输至低音扬声器单元602。

实施例五所提供的音响系统,通过将音源信号传输至音响电路603,内置的音响电路603将音源信号处理为两路输出信号,并分别驱动高音扬声器单元601和低音扬声器单元602,将高音扬声器单元601和低音扬声器单元602的声音的相位差控制在预设相位差范围内。基于此,使高、低音扬声器单元声音相位差趋于零、线性,使高、低音单元声音融合为一个声源,同时,通过速度反馈音频功率放大单元102提高第二滤波器单元101的输出信号质量,以进一步提高低音扬声器单元602的放声效果,全面提高音响系统的声音音质水平。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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