專利名稱：揚(yáng)聲器系統(tǒng)和在揚(yáng)聲器系統(tǒng)中使用的數(shù)字電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及音頻揚(yáng)聲器保護(hù)，并且更特別地涉及用于汽車音頻功率放大器的嵌入式揚(yáng)聲器保護(hù)方法及其電路實(shí)施例，其能夠在開啟程序期間的高偏移的情況下自動(dòng)地保護(hù)揚(yáng)聲器。
背景技術(shù)：
在汽車功率放大器設(shè)備中，通常地嵌入偏移檢測(cè)器功能。無論是否存在輸入信號(hào)，都將超過±2V的任何DC輸出偏移用信號(hào)發(fā)送出。此異常偏移在不存在輸入信號(hào)時(shí)可能由于向輸入端饋送DC分量的最初有缺陷或老化且磨損的輸入端電容器而發(fā)生。異常偏移能夠?qū)P(yáng)聲器置于變得過熱的風(fēng)險(xiǎn)下，或直接損壞揚(yáng)聲器。 在汽車音頻功率放大器的當(dāng)前應(yīng)用中，如果音頻系統(tǒng)要在高輸出偏移的情況下保護(hù)揚(yáng)聲器，則MCU(微處理器)必須首先從放大器讀取偏移檢測(cè)器輸出，并且如果檢測(cè)到高偏移，則將放大器置于靜音模式。所有這些動(dòng)作要求額外的MCU操作且是在功率放大器IC外面控制的。為了讀取由功率放大器給出的信息(例如在TDA7563B四功率放大器中)，必須用低電平輸出AC信號(hào)(或Vin = 0)來執(zhí)行診斷。MCU通過設(shè)置I2C命令I(lǐng)B1D〈5> = I來啟用偏移檢測(cè)，并且然后在可選擇測(cè)試時(shí)間之后讀取放大器的狀態(tài)。如果大于±2V的過量偏移在分配的測(cè)試時(shí)間中自始至終是持續(xù)存在的，則將其用信號(hào)發(fā)送出。MCU然后可以判定關(guān)掉功率放大器或使其靜音，或僅僅什么也不做。如果MCU忽視了所有上述操作，則功率放大器可能保持具有到揚(yáng)聲器的高偏移饋送的播放模式而沒有任何保護(hù)，由于上文給出的原因，這是不期望的?，F(xiàn)在參考圖1，流程圖100示出用于上述現(xiàn)有技術(shù)放大器的開啟序列。MCU啟用偏移檢測(cè)，并在步驟102處將IB1D〈5>位設(shè)置為邏輯一。MCU然后在步驟104處讀取偏移狀態(tài)。判定塊106詢問所讀取的偏移是否大于兩伏。如果不是，則音頻放大器在步驟108處保持其當(dāng)前工作狀態(tài)。如果是，則MCU向放大器發(fā)送靜音命令，或者簡(jiǎn)單地在步驟110處關(guān)掉放大器?，F(xiàn)在參考圖2，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的沒有MCU干預(yù)的異常偏移的情況下，在開啟程序中示出了兩個(gè)揚(yáng)聲器輸出端子202和204處的電壓的圖。跡線202和204中的階躍函數(shù)是由揚(yáng)聲器系統(tǒng)中的異常偏移引起的。期望的是用于更快速地提供現(xiàn)有技術(shù)功能且不招致上述額外MCU循環(huán)的更直接的方法和相應(yīng)的電路設(shè)備。

實(shí)用新型內(nèi)容根據(jù)本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括被耦合到放大器的揚(yáng)聲器、被耦合到揚(yáng)聲器以便提供偏移控制信號(hào)的偏移比較器、具有被耦合到偏移比較器的輸出端的第一輸入端、用于接收放大器控制信號(hào)的第二輸入端、用于接收播放控制信號(hào)的第三輸入端以及用于提供被迫靜音信號(hào)的輸出端的數(shù)字電路、以及用于控制放大器的微處理器。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，數(shù)字電路包括多個(gè)D型觸發(fā)器。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式，數(shù)字電路包括多個(gè)AND門。數(shù)字電路包括用于提供揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)的中間節(jié)點(diǎn)、用于接收偏移控制信號(hào)的第一鎖存器、用于接收播放控制信號(hào)、偏移控制信號(hào)和揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)的第一邏輯門、被耦合到第一鎖存器以便接收播放控制信號(hào)和揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)的第二邏輯門、被耦合到第一邏輯門以便提供被迫靜音信號(hào)的第二鎖存器以及被耦合到第二邏輯門和中間節(jié)點(diǎn)的第三鎖存器。由放大器控制信號(hào)來對(duì)第一、第二和第三鎖存器進(jìn)行計(jì)時(shí)。第一、第二和第三鎖存器包括D型觸發(fā)器。第一和第二邏輯門包括三輸入NAND門。

圖I是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的揚(yáng)聲器保護(hù)程序的流程圖； 圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的沒有MCU干預(yù)的異常偏移的情況下的開啟程序中的兩個(gè)揚(yáng)聲器輸出端子處的電壓的圖；圖3(包括圖3A和圖3B)是根據(jù)本實(shí)用新型的用于專用數(shù)字揚(yáng)聲器保護(hù)的簡(jiǎn)化電路圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器保護(hù)程序的流程圖；以及圖5是根據(jù)本實(shí)用新型的其中在高偏移情況的檢測(cè)之后快速地使放大器靜音的兩個(gè)揚(yáng)聲器輸出端子處的電壓的圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本實(shí)用新型，借助于專用數(shù)字電路，將揚(yáng)聲器保護(hù)功能嵌入功率放大器設(shè)備本身內(nèi)。在圖3中示出了用于提供揚(yáng)聲器保護(hù)功能的數(shù)字電路340的簡(jiǎn)化電路圖。觸發(fā)器使能信號(hào)ON在放大器被開啟時(shí)變?yōu)楦?。F0RCEMUTE信號(hào)進(jìn)入基準(zhǔn)塊330以控制整個(gè)放大器320的靜音狀態(tài)。在基準(zhǔn)塊330中，如果F0RCEMUTE是高的，則由播放/靜音比較器332提供低輸出。揚(yáng)聲器系統(tǒng)300包括被稱合到放大器的揚(yáng)聲器302、被稱合到揚(yáng)聲器以便在節(jié)點(diǎn)305處提供偏移控制信號(hào)的偏移比較器304、具有被耦合到偏移比較器304的輸出端的第一輸入端、用于接收放大器控制信號(hào)(ON)的第二輸入端、用于在節(jié)點(diǎn)307處接收播放控制信號(hào)的第三輸入端和用于提供被迫靜音信號(hào)(F0RCEMUTE)的輸出端的數(shù)字電路(306，308，310，312，314)以及用于控制放大器的微處理器。數(shù)字電路包括用于提供揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)(SPKPR0T)的中間節(jié)點(diǎn)309、用于接收節(jié)點(diǎn)305處的偏移控制信號(hào)的第一鎖存器306、用于接收節(jié)點(diǎn)307處的播放控制信號(hào)、節(jié)點(diǎn)305處的偏移控制信和揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)SPKPR0T的第一邏輯門308、被耦合到第一鎖存器306以便接收播放控制信號(hào)和揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)的第二邏輯門310、被耦合到第一邏輯門308以便提供被迫靜音信號(hào)F0RCEMUTE的第二鎖存器312以及被耦合到第二邏輯門310和中間節(jié)點(diǎn)309的第三鎖存器314。第一、第二和第三鎖存器306、312和314是由放大器控制信號(hào)(ON)計(jì)時(shí)的D型觸發(fā)器，其中，反相Q輸出端被耦合到D輸入端。CP是正邊沿觸發(fā)時(shí)鐘輸入端且CD是清零有效低輸入端，其在其為低時(shí)將輸出清零。第一和第二邏輯門308、310是三輸入NAND門。下面描述本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器保護(hù)方法功率放大器生成兩個(gè)內(nèi)部信號(hào)，即SPKPR0T和F0RCEMUTE。MCU在靜音模式下開啟放大器，并且SPKPR0T信號(hào)被鎖存為高。在約一秒之后，MCU向放大器發(fā)送PLAY命令,并保證在約IOOms內(nèi)沒有信號(hào)被施加于放大器的輸入端。在MUTE至PLAY過渡時(shí)間(其為約40ms)之后，放大器使用內(nèi)部比較器來檢查輸出偏移狀態(tài)，并且如果存在高偏移且SPKPR0T = I，則F0RCEMUTE被鎖存為高且放大器迫使其本身回到MUTE模式，并且SPKPR0T保持在邏輯一。I2C總線輸出的位被設(shè)計(jì)為邏輯一以通知揚(yáng)聲器系統(tǒng)揚(yáng)聲器保護(hù)被觸發(fā)。MUTE模式被鎖定且只有當(dāng)MCU通過I2C總線關(guān)掉放大器時(shí)才能復(fù)位。如果不存在大于兩伏的偏移，并且SPKPR0T = 1，則F0RCEMUTE被鎖存為低，這允許放大器在PLAY模式下工作，并且SPKPR0T被復(fù)位至邏輯零，這保持新的揚(yáng)聲器保護(hù)功能無效，以便在施加了輸入信號(hào)的情況下不使輸出端靜音。根據(jù)本實(shí)用新型的新的嵌入式揚(yáng)聲器保護(hù)要求MCU按照適當(dāng)?shù)男蛄虚_啟音頻功率放大器。MCU應(yīng)首先在MUTE情況下開啟設(shè)備，并且在用于設(shè)備完全工作的適當(dāng)時(shí)間之后，向設(shè)備發(fā)送PLAY命令，并保證在至少IOOms內(nèi)不向任何輸入端施加輸入信號(hào)。如果MCU在沒有用于使放大器穩(wěn)定的足夠設(shè)定時(shí)間的情況下直接將放大器開啟至播放模式，本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器保護(hù)機(jī)制可以不工作。如果在此開啟階段期間存在施加于任何放大器輸入端的外部信號(hào)，則新的揚(yáng)聲器保護(hù)機(jī)制可以向放大器本身發(fā)出不適當(dāng)?shù)撵o音指令?，F(xiàn)在參考圖4，操作包括被耦合到放大器的揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器系統(tǒng)的方法400包括在靜音模式下開啟放大器402,在第一延遲時(shí)段之后，向放大器發(fā)出將放大器置于播放模式的播放命令，但是在第二延遲時(shí)段期間沒有輸入信號(hào)404，并在第二延遲時(shí)段期間執(zhí)行揚(yáng)聲器偏移檢測(cè)406，其中，如果存在偏移，則迫使放大器返回至靜音模式412，并且如果不存在偏移，則允許放大器繼續(xù)在播放模式下操作410。微處理器發(fā)出將放大器置于靜音模式和播放模式的命令。由放大器中的專用數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)迫使放大器返回到靜音模式，其在圖3中示出。偏移檢測(cè)包括大于約兩伏的閾值偏移的檢測(cè)。本實(shí)用新型的方法還包括如果檢測(cè)到偏移，則發(fā)出揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)或命令。在圖5中檢驗(yàn)本實(shí)用新型的揚(yáng)聲器保護(hù)方法的結(jié)果。圖5示出設(shè)備在開啟之后約一秒被設(shè)置為PLAY。在MUTE至PLAY過渡之后，設(shè)備檢測(cè)在兩伏以上的高偏移且隨后使其本身靜音。請(qǐng)注意，揚(yáng)聲器輸出端子502和504在檢測(cè)到偏移時(shí)顯示出失靈，其在可能對(duì)揚(yáng)聲器(或多個(gè)揚(yáng)聲器)造成任何損害之前被快速地抑制。雖然已經(jīng)以一定程度的特殊性描述并舉例說明了本實(shí)用新型，但應(yīng)理解的是本公開僅僅以示例的方式做出的，并且在不脫離如下文要求保護(hù)的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到各部分的組合和布置方面的許多變化。
權(quán)利要求1.一種揚(yáng)聲器系統(tǒng),其特征在于所述揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括 揚(yáng)聲器，其被稱合到放大器； 偏移比較器，其被耦合到所述揚(yáng)聲器以便提供偏移控制信號(hào)； 數(shù)字電路，其具有被耦合到所述偏移比較器的輸出端的第一輸入端、用于接收放大器控制信號(hào)的第二輸入端、用于 接收播放控制信號(hào)的第三輸入端和用于提供被迫靜音信號(hào)的輸出端；以及 微處理器，其用于控制所述放大器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字電路包括多個(gè)D型觸發(fā)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字電路包括多個(gè)AND門。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字電路包括 中間節(jié)點(diǎn)，其用于提供揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)； 第一鎖存器，其用于接收所述偏移控制信號(hào)； 第一邏輯門，其用于接收所述播放控制信號(hào)、所述偏移控制信號(hào)和所述揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)； 第二邏輯門，其被耦合到所述第一鎖存器以便接收所述播放控制信號(hào)和所述揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)； 第二鎖存器，其被耦合到所述第一邏輯門以便提供所述被迫靜音信號(hào)；以及 第三鎖存器，其被耦合到所述第二邏輯門和所述中間節(jié)點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，由所述放大器控制信號(hào)來對(duì)所述第一、第二和第三鎖存器進(jìn)行計(jì)時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一、第二和第三鎖存器包括D型觸發(fā)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二邏輯門包括三輸A NAND 門。
8.一種供在揚(yáng)聲器系統(tǒng)中使用的數(shù)字電路，其特征在于所述數(shù)字電路包括 中間節(jié)點(diǎn)，其用于提供揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)； 第一鎖存器，其用于接收偏移控制信號(hào)； 第一邏輯門，其用于接收播放控制信號(hào)、所述偏移控制信號(hào)和所述揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào); 第二邏輯門，其被耦合到所述第一鎖存器以便接收所述播放控制信號(hào)和所述揚(yáng)聲器保護(hù)控制信號(hào)； 第二鎖存器，其被耦合到所述第一邏輯門以便提供被迫靜音信號(hào)；以及 第三鎖存器，其被耦合到所述第二邏輯門和所述中間節(jié)點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字電路，其特征在于，由所述放大器控制信號(hào)來對(duì)所述第一、第二和第三鎖存器進(jìn)行計(jì)時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字電路，其特征在于，所述第一、第二和第三鎖存器包括D型觸發(fā)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的數(shù)字電路，其特征在于，每個(gè)D型觸發(fā)器包括被耦合到D輸入端的反相輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的數(shù)字電路，其特征在于，所述第一和第二邏輯門包括三輸入NAND 門。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種揚(yáng)聲器系統(tǒng)和在揚(yáng)聲器系統(tǒng)中使用的數(shù)字電路。其中，揚(yáng)聲器系統(tǒng)包括揚(yáng)聲器，其被耦合到放大器；偏移比較器，其被耦合到所述揚(yáng)聲器以便提供偏移控制信號(hào)；數(shù)字電路，其具有被耦合到所述偏移比較器的輸出端的第一輸入端、用于接收放大器控制信號(hào)的第二輸入端、用于接收播放控制信號(hào)的第三輸入端和用于提供被迫靜音信號(hào)的輸出端；以及微處理器，其用于控制所述放大器。
文檔編號(hào)H04R3/00GK202799077SQ20112057689
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者李祥生, C·默羅尼, 楊梅, 熊險(xiǎn)峰 申請(qǐng)人:意法半導(dǎo)體研發(fā)(深圳)有限公司, 意法半導(dǎo)體股份有限公司