專利名稱：多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路的制作方法
多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電聲能轉(zhuǎn)換裝置領域，尤其指一種針對多功能電能 發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路。背景技術：
在傳統(tǒng)的便攜式電子裝置中，如手機，來電聲音提示、來電振動提示 以及電話語音輸出三項功能需要分別由三個獨立的器件完成。其中執(zhí)行來 電聲音提示功能的是簡單的音樂訊響器，或者具有更寬頻響范圍的揚聲
器；執(zhí)行振動提示功能的是微型直流振動電機；電話語音輸出功能是由受 話器完成。然而，手機的發(fā)展趨勢是短小輕薄，元件越多，越不利于手機 體積的減小。因此，將手機內(nèi)部的各種元件進行集成，使其符合手機體積 減小的趨勢，將數(shù)個由單獨器件實現(xiàn)的功能進行整合，合并到同一個器件 上。
音頻信號的范圍在20Hz至20KHz之間，振動發(fā)聲裝置的諧振頻率在 FV左右。由于音頻信號的低頻成分會使振動發(fā)聲裝置產(chǎn)生諧振，而且其 電壓幅度遠大于振動信號的工作電壓，這就會造成振動發(fā)聲裝置在揚聲器 模式下，有大量電壓比較高的振動頻率范圍內(nèi)的信號輸入，使振動喇叭產(chǎn) 生過載振動，從而影響振動發(fā)聲裝置的使用壽命、甚至造成振動發(fā)聲裝置 損壞。通常為了抑制音頻信號中低頻成分對振動發(fā)聲裝置的影響，對裝置 中電路部分輸入的音頻信號進行處理，再驅(qū)動喇p八發(fā)聲。 一般采用兩種方 法第一是先將音頻信號直接接入功率放大器，然后驅(qū)動喇叭工作。然而 功放輸出的電壓一般為2V左右，遠遠超過了喇叭的振動電壓0. 4V，導致 喇p八發(fā)出雜音和損壞，導致通話或者放音時振動。由于出于保護振動發(fā)聲 裝置的目的，采取限制輸入到功放的音頻信號措施，限制功放的輸出功率， 但是會無法獲得更高的音量；第二是將一路音頻信號首先經(jīng)過分離元件搭 建的高通濾波器濾除其低頻成分，然后將它送給多路選擇器；另一路音頻
3信號為幅度較低，頻率為Fv信號，將它送給多路選擇器；由信號控制多 路選擇器導通其中一路信號后送給功率放大器，由功率放大器驅(qū)動喇叭發(fā) 聲。然而該方法需要額外的運算放大器、多路選擇器、電阻、電容，不僅 占用一定的PCB空間，而且元件增多體積增大，裝配復雜度增加，可靠性 降低，成本上升；限于裝配空間的約束及元件誤差，并不能有效的濾除低 頻成分，容易導致振動發(fā)聲裝置損壞，也不適應微型器件的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術問題是克服音頻信號中低頻成分對振動發(fā)聲裝置 的影響，同時滿足孩吏型化要求，而提供一種新型的多功能電能發(fā)聲裝置的 集成驅(qū)動電路。
本發(fā)明多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，包括
集成的第一前置放大器，用于調(diào)整音頻信號的增益和降低噪音；
集成的第二前置^:大器，用于調(diào)整振動信號增益；
高通濾波器，用于衰減音頻信號中的低頻成分；
限幅器，用于對振動信號中過大的信號限制在許可的范圍內(nèi)；
混頻器，將處理后的音頻信號和振動信號相加；
橋接式負載功率輸出級，將音頻信號和振動信號相加后得到的混合信 號以一定的功率輸出，驅(qū)動振動喇叭工作；
其中，音頻信號經(jīng)過第一前置放大器處理后傳遞到高通濾波器，衰減 音頻信號中的低頻成分后流向混頻器；振動信號經(jīng)過第二前置放大器處理 后傳遞到限幅器，經(jīng)限幅器處理后到達混頻器，混頻器將^l妄收到的音頻信 號與振動信號相加后傳遞到橋接式負載功率輸出級處理后將信號輸出。
優(yōu)選的，所述的高通濾波器為四階有源高通濾波器。
所述的第一前置放大器、第二前置放大器及橋接式負載功率輸出級分 別還連接輔助電路，輔助電路包括偏置電路，產(chǎn)生電路工作需要的靜態(tài) 工作點；邏輯控制單元，用于控制電路關閉或開啟；過溫保護電路，用于 當電路溫度高于140°C自動關閉電路。
所述的第 一前置放大器或第二前置放大器包括由 一 電阻和運算放大 器并聯(lián)后再與至少另一電阻串聯(lián)構(gòu)成。
所述的第一前置放大器或第二前置放大器前端還設有一個一階高通濾波器。
所述的第一前置放大器、第二前置放大器、高通濾波器、限幅器、混 頻器及橋接式負載功率輸出級集成在一個芯片內(nèi)。
與現(xiàn)有技術相比，本多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路集成一個微 型芯片，節(jié)省很大的裝配空間，也避免了各種電元器件裝配的復雜度，增 加了產(chǎn)品的可靠性。而且在電路中將四階有源高通濾波器和前置放大器集 成在同 一 芯片上，可有效濾除可能給喇叭帶來振動的音頻信號中的低頻成 分，避免對發(fā)聲裝置的損傷。本發(fā)明將音頻信號、振動信號獨立輸入和控
制，從而實現(xiàn)振動喇叭的驅(qū)動。它基于穩(wěn)定成熟的標準CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)工藝設計，可廣泛應用 在移動電話、PDA或各種便攜電子設備上。

圖1為本發(fā)明應用電路示意圖； 圖2為本發(fā)明電路示意圖。具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步說明。 如圖1所示，為本發(fā)明的應用電路示意圖。輸入給驅(qū)動電路的信號分 為通道一上的音頻信號INA和振動信號INV,經(jīng)過電路處理后，將音頻信 號、振動信號獨立或混合輸出給振動喇p八200,從而實現(xiàn)振動喇"八200的 驅(qū)動。
結(jié)合圖2所示，將輸入的信號分成兩個通道處理，即通道一上的音頻 信號IM經(jīng)過由電容C1和電阻Ril串聯(lián)構(gòu)成的一階高通濾波器310，其 工作特點為Fc=l/(2 7i*Cl*(Ril+Rl))頻率以上信號可以通過，如20HZ 以下的低頻成分被濾除掉，其中Cl電容可以隔離音頻信號INA的直流電 平，通過其濾波后，音頻信號IM通過增益可以設定為R2/(Ril+Rl)的第 一前置放大器111進行信號放大，同時調(diào)整音頻信號的增益和降低噪音， 第一前置放大器111由一電阻R2和運算放大器并聯(lián)后再與另一電阻Rl 串聯(lián)構(gòu)成。從第一前置放大器111流出的信號通過四階巴特沃思高通濾波 器112進行處理，衰減音頻信號中包含的低頻成分，再次將500HZ以下低 頻成分濾除，處理后的信號為INA-HPF;由于大容值電容難于集成在芯片100內(nèi)，Cl、 C2、 C3、 C4為外接電容，相應的電阻則集成于片內(nèi)，可以節(jié) 省外圍元件和管腳，降低應用難度，然后將處理后的信號輸入到混頻器 130;通道二為振動信號INV經(jīng)過由電容C2和電阻Ri2串聯(lián)構(gòu)成的一階高 通濾波器320,再經(jīng)過第二前置放大器121,振動信號INV通過增益可以 設定為-11/0112+11)的第二前置放大器121進行信號放大，第二前置放 大器121由一電阻R和功率放大器并聯(lián)后再與另一電阻R串聯(lián)構(gòu)成;信號 再經(jīng)過限幅器122。如果信號的幅度過大將被鉗位，以保證信號幅度不會 過大，從而保護振動喇叭200。
通道一的音頻信號INA和通道二的振動信號INV分別經(jīng)過四階濾波器 112和限幅器122處理后，將信號在混頻器130相加，如果音頻信號和振 動信號為幅度值相同、而頻率相差較大的正弦波，則它們相加后的值更大； 相加后的信號通過橋接式負載功率輸出級，輸出一個全差分的信號，特征 為Vo+信號與Vo-信號相位相差180。，相加后的信號驅(qū)動振動喇p八200工 作。由于音頻信號IM中的低頻成分在前述的四階巴特沃思高通濾波器 112濾除，與振動信號INV相加組成混合信號，驅(qū)動振動喇叭200在三種 工作模式下工作，并且所述的第一前置放大器111、第二前置放大器121、 高通濾波器112、限幅器122、混頻器130及橋接式負載功率輸出級140 集成在一個芯片100內(nèi)，節(jié)省;f艮大的裝配空間，也避免了各種電元器件裝 配的復雜度，增加了產(chǎn)品的可靠性。當播放音樂時，振動喇叭200工作在 揚聲器模式下，由外圍基帶發(fā)出音頻信號，通過該芯片100實現(xiàn)音頻放大； 當需要振動時，振動喇叭200工作在振動模式下，由外圍基帶傳送振動頻 率Fv土3Hz , Fv為喇叭諧振頻率，該芯片100將驅(qū)動振動喇叭200實現(xiàn) 振動功能；當處于振動與揚聲器共存^f莫式下，該芯片IOO將直接驅(qū)動振動 喇叭200實現(xiàn)。
為了使芯片IOO性能穩(wěn)定，在所述的第一前置放大器111、第二前置 放大器121及橋接式負載功率輸出級140分別還連接輔助電路150，輔助 電路150包括偏置電路，產(chǎn)生電路工作需要的靜態(tài)工作點；邏輯控制單 元，用于控制電路關閉或開啟；過溫保護電路，用于當電路溫度高于140 。C自動關閉電路；開關噪聲抑制電路，當電路上電穩(wěn)定后開啟芯片100 工作，避免芯片開啟或斷開時可能出現(xiàn)的咔嗒聲。輔助電^各150分別連接第一前置放大器111、第二前置放大器121及橋接式負載功率輸出級140 內(nèi)的功率放大器正極，同時，在芯片100外圍還設有與輔助電路150連接 的偏路電容Bypa s s和數(shù)字邏輯控制電路SDK,其中偏路電容C 3給芯片10 0 提供一個電壓信號，Bypass有兩個作用 一是讓芯片IOO緩慢打開和關 閉，去除開關機的^t嗒聲；二是產(chǎn)生一個穩(wěn)定的參考電壓，作為放大器的 正端輸入;數(shù)字邏輯控制電路SDK連接在輔助電路150中的邏輯控制單元 上，高電平時開啟芯片100工作，低電平時關閉芯片100。
本發(fā)明將音頻信號、振動信號獨立輸入和控制，并且將驅(qū)動電路集成 在一塊芯片內(nèi)，從而實現(xiàn)振動喇叭200的驅(qū)動。它基于穩(wěn)定成熟的標準 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)工藝設計,可廣泛 應用在移動電話、PDA或各種便攜電子設備上。
以上所述的僅是本發(fā)明的較佳實施方式，在此應當指出，對于本領 域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出 改進，但這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，其特征在于包括集成的第一前置放大器，用于調(diào)整音頻信號的增益和降低噪音；集成的第二前置放大器，用于調(diào)整振動信號增益；高通濾波器，用于衰減音頻信號中的低頻成分；限幅器，用于對振動信號中過大的信號限制在許可的范圍內(nèi)；混頻器，將處理后的音頻信號和振動信號相加；橋接式負載功率輸出級，將音頻信號和振動信號相加后得到的混合信號以一定的功率輸出，驅(qū)動振動喇叭工作；其中，音頻信號經(jīng)過第一前置放大器處理后傳遞到高通濾波器，衰減音頻信號中的低頻成分后流向混頻器；振動信號經(jīng)過第二前置放大器處理后傳遞到限幅器，經(jīng)限幅器處理后到達混頻器，混頻器將接收到的音頻信號與振動信號相加后傳遞到橋接式負載功率輸出級處理后將信號輸出。
2、 根據(jù)權利要求1所述的多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，其 特征在于所述的高通濾波器為四階有源高通濾波器。
3、 根據(jù)權利要求1所述的多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，其 特征在于所述的第一前置放大器、第二前置;^文大器及橋接式負載功率輸 出級分別還連接輔助電路，輔助電路包括偏置電路，產(chǎn)生電路工作需要 的靜態(tài)工作點；邏輯控制單元，用于控制電路關閉或開啟；過溫保護電路， 用于當電路溫度高于140°C自動關閉電路。
4、 根據(jù)權利要求l所述的多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，其 特征在于所述的第一前置放大器或第二前置放大器包括由一電阻和功率 放大器并聯(lián)后再與至少另 一電阻串聯(lián)構(gòu)成。
5、 根據(jù)權利要求1所述的多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，其 特征在于所述的第一前置放大器或第二前置放大器前端還設有一個一階 高通濾波器。
6、 根據(jù)權利要求l所述的多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，其 特征在于所述的第一前置放大器、第二前置放大器、高通濾波器、限幅 器、混頻器及橋接式負載功率輸出級集成在一個芯片內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電聲能轉(zhuǎn)換裝置領域，尤其指一種針對多功能電能發(fā)聲裝置的集成驅(qū)動電路，將驅(qū)動電路集成一個微型芯片內(nèi)，節(jié)省很大的裝配空間，也避免了各種電元器件裝配的復雜度，增加了產(chǎn)品的可靠性。而且在電路中將四階有源高通濾波器和前置放大器集成在同一芯片上，可有效濾除可能給喇叭帶來振動的音頻信號中的低頻成分，避免對發(fā)聲裝置的損傷。本發(fā)明將音頻信號、振動信號獨立輸入和控制，從而實現(xiàn)振動喇叭的驅(qū)動。它基于穩(wěn)定成熟的標準CMOS工藝設計，可廣泛應用在移動電話、PDA或各種便攜電子設備上。
文檔編號G10L21/00GK101594565SQ20091010842
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者馮勁松, 劉曉峰, 楊勇剛, 海 林, 晶 王 申請人:北京東微世紀科技有限公司;瑞聲聲學科技(常州)有限公司