專利名稱：：具有平衡電路的無源聲壓級限制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及音頻系統(tǒng)，并且，更尤其涉及在一套頭掛式耳機(jī)(headphone)或耳機(jī)(earphone)中用于限制聲壓級的器件。
背景技術(shù)：
：很大比例的人口受到聽カ損耗或損傷的影響。例如，據(jù)國家耳聾與其它交流障礙性佚病研究所(NationalInstituteonDeafnessandOtherCommunicationDisordersノ估計，在美國，有百分之十七的或接近三千六百萬成年人具有某種程度的聽カ損耗。同吋，在年齡和聽カ損耗之間具有很強的關(guān)聯(lián)，美國醫(yī)學(xué)協(xié)會(AmericanMedicalAssociation)做出的一項令人驚奇的研究指出，接近百分之十五的學(xué)齡兒童有聽カ損耗。此外，有報告指出，聽カ問題在所有年齡組中都呈上升趨勢。最初導(dǎo)致聽力損耗的原因是遺傳、衰老、疾病、外傷、耳毒性藥物(ototoxicmedication)，以及長時間暴露于吵鬧的噪聲中。鑒于在工作中和在我們的閑暇時間中所經(jīng)受的噪聲電平，近些年來，我們每天的生活環(huán)境已經(jīng)變得更為嘈雜，無疑噪聲導(dǎo)致的聽カ損耗就是聽カ問題增長的主要原因。此外，鑒于噪聲誘導(dǎo)的聽カ損耗是聲壓級(SPL)和暴露時長的結(jié)果，日常以及在某些情況下幾乎不間斷地使用頭掛式耳機(jī)和耳塞(earbuds)毫無疑問是導(dǎo)致聽カ問題顯著增長的作用因素，尤其是在年輕的群體中。根據(jù)它們的不同設(shè)計，頭掛式耳機(jī)和耳塞將揚聲器換能器放置在接近于使用者耳鼓膜處。雖然這種配置可能是很方便的，并且，在某些情況下，提供了完美的收聽體驗，但是，如果音量電平被設(shè)置得過高，對它們的使用可能易于導(dǎo)致聽カ損耗。不幸地，最近的研究已經(jīng)顯示出，在25%至50%之間的掛式耳機(jī)/耳塞使用者以足以導(dǎo)致聽力損耗的高音量電平進(jìn)行日常收聽。使這個問題進(jìn)ー步加劇的事實是，大部分使用者將會調(diào)高音頻電平，以試圖壓過背景噪聲(例如，交通噪聲、同事，等)。除了教育人們關(guān)于過大的音量電平的危害以外，許多產(chǎn)品最近已經(jīng)進(jìn)入市場，這些產(chǎn)品試圖控制通過頭掛式耳麥(headset)被傳送的SPL。但是，將最大SPL設(shè)置成可接受的電平是很困難的，這是由于不同的頭掛式耳機(jī)/耳塞展示出的靈敏度不同，并因此對于相同的驅(qū)動電平傳送的聲壓級不同。限制SPL的ー種方法是在頭掛式耳機(jī)/耳塞和音頻源之間放置電阻。該電阻降低了到達(dá)頭掛式耳機(jī)/耳塞的電流，從而限制了所產(chǎn)生的SPL。不幸地，為了將SPL設(shè)置成特定的、期望的電平，必須已知來自該音頻源的最大驅(qū)動電平以及該頭掛式耳機(jī)/耳塞的靈敏度。因此，這種方法要求針對每ー組源/聽筒的組合選擇特定的電阻。另ー種經(jīng)常使用的用于限制SPL的方法是，限制來自音頻源的最大輸出音量，即，驅(qū)動電壓。在許多MP3和Apple的音樂播放器中都包括這種特征。但是，只有在設(shè)置最大聲音電平之前已知該頭掛式耳機(jī)/耳塞的靈敏度，這種方法才起作用。否則，將頭掛式耳機(jī)/耳塞從低靈敏度聽筒改變成高靈敏度聽筒，而不改變最大輸出電平，將使其超過所期望的SPL0相反，將頭掛式耳機(jī)/耳塞從高靈敏度聽筒改變成低靈敏度聽筒可能產(chǎn)生不可接受的低音量電平。限制SPL的另ー種方法是使用基于電阻和ニ極管的組合的限制電路。由于這種方法一般僅在已知頭掛式耳機(jī)/耳塞的靈敏度的情況下使用，所以該限制電路可被永久地耦接到聽筒上，例如通過將該限制電路澆鑄到耳機(jī)聽筒的電纜布線中。除了僅對特定的頭掛式耳麥起作用以外，大多數(shù)使用者發(fā)現(xiàn)這種方法并不能令人滿意，這是因為ニ極管的非線性特性在高SPL電平處導(dǎo)致了非常強烈的可察覺失真。雖然當(dāng)前有許多方法被用于限制頭掛式耳機(jī)和耳塞的聲壓級，并且因此阻止了潛在的聽カ損害，但是，由于這些方法無法將聲源驅(qū)動電平的變化和聽筒靈敏度考慮在內(nèi)，所以它們趨向于有限的適用性。此外，這些方法經(jīng)常產(chǎn)生無法接受的電平失真，因此，樂于使用它們的人數(shù)進(jìn)ー步減少。因此，需要一種非失真SPL限制器設(shè)計，其可被應(yīng)用于范圍廣泛的源/聽筒組合中。本發(fā)明提供了這樣的限制器設(shè)計。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種無源聲壓級(SPL)限制器，與音頻源和ー對包括左、右聽筒的頭掛式耳機(jī)或耳機(jī)一起被使用。該SPL限制器包括控制電路，其被連接到音頻源，以便接收左、右聲道音頻輸出信號，該控制電路輸出控制信號；平衡電路，其接收來自控制電路的控制信號，并輸出左、右聲道控制信號；以及，左、右聲道限制電路，其中的每ー個限制電路包括ー對FET，并且其中的每ー個限制電路相對相應(yīng)的左、右聲道控制信號成比例地降低了來自音頻源的相應(yīng)的輸出信號。該SPL限制器可包括被集成到聽筒電纜中的麥克風(fēng)，以及，電連接到控制電路、左聽筒、右聽筒，和麥克風(fēng)上的音頻插頭。該SPL限制器可包括被集成到聽筒電纜中并電耦接到麥克風(fēng)插頭的麥克風(fēng)，以及，電連接到控制電路、左聽筒和右聽筒上的立體聲插頭。SPL限制器的平衡電路可包括電位計(potentiometer),在此處該平衡電路被配置成，從左、右聲道限制電路中獲得平衡的輸出?？刂齐娐房砂ㄗ儔浩?例如，具有在I:10至I:50之間的匝數(shù)比)，以及位于變壓器次級側(cè)的整流電路。該整流電路可以是包括四個肖特基(Schottky)ニ極管的全波整流器。備選地，該整流電路可包括倍壓器。該控制電路可進(jìn)ー步包括濾波電路，例如，諸如RC濾波器的低通濾波器。該控制電路可進(jìn)一歩包括ー個或更多個快速限制ニ極管路徑，每ー個這樣的快速限制ニ極管路徑包括一個或更多個ニ極管。一個或多于ー個的快速限制ニ極管路徑還可包括限流電阻器。無源SPL限制器可進(jìn)ー步包括被插入音頻源和左聽筒之間的至少ー個第一襯墊電阻器(padresistor)，和，被插入音頻源和右聽筒之間的至少ー個第二襯墊電阻器。該無源SPL限制器可進(jìn)ー步包括至少ー個被插入到音頻源和控制電路之間的第一聲道隔離電阻器和第二聲道隔離電阻器。該左、右聲道限制電路可分別包括左、右聲道分壓器(divider)，這些分壓器中的每ー個可包括ー對電阻。該無源SPL限制器可進(jìn)ー步包括例如被插入到音頻源和控制電路之間的頻率-加權(quán)濾波器。在本發(fā)明的另ー個方面，提供了ー種與音頻源和ー對包括左、右聽筒的頭掛式耳機(jī)或耳機(jī)一起被使用的無源SPL限制器，其中，該SPL限制器包括控制電路，其被連接到音頻源以便接收左、右聲道音頻輸出信號，該控制電路輸出控制信號；以及，左、右聲道限制電路，其中的每ー個限制電路包括ー對FET，并且其中的每ー個限制電路相對來自控制電路的控制信號成比例地降低了來自音頻源的相應(yīng)的輸出信號。在至少ー個實施例中，使用了兩組匹配FET，每組匹配FET在左、右聲道限制電路之間被分開。通過參考本說明書的其余部分和附圖，可實現(xiàn)對本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點的進(jìn)ー步理解。圖I提供了依據(jù)本發(fā)明的SPL限制器的高級示圖；圖2提供了圖I中示出的SPL限制器的變形；圖3提供了優(yōu)選實施例的詳細(xì)框圖；圖4說明了圖3中示出的電路的變形，經(jīng)變形的電路包括一路串聯(lián)的快速限制ニ極管；圖5說明了圖3中示出的電路的變形，經(jīng)變形的電路包括多路串聯(lián)的快速限制ニ極管，以控制不同的峰值電平；圖6說明了利用倍壓器的備選實施例；圖7說明了可適合用于低靈敏度聽筒的備選實施例；圖8說明了圖3中示出的電路的變形，經(jīng)變形的電路包括加權(quán)濾波器；圖9說明了圖3中示出的電路的變形，經(jīng)變形的電路匹配多套FET;以及圖10說明了圖3中示出的電路的變形，經(jīng)變形的電路省略了分壓器，并且提高了對應(yīng)于平衡電路的電阻值。具體實施例方式在以下文字中，術(shù)語“耳機(jī)”、“耳內(nèi)監(jiān)控器”和“耳塞”可被互換地使用，并且可指被設(shè)計成適合耳朵的至少一部分之內(nèi)的任意各種不同驅(qū)動器布置(例如，耳塞)。類似地，術(shù)語“頭掛式耳機(jī)”和“頭掛式耳麥”可被互換地使用，并且可指被設(shè)計成適合跨越雙耳的任意各種不同的揚聲器布置，其典型地具有左、右頭掛式耳機(jī)，它們經(jīng)由跨越頭頂或頭部后側(cè)的環(huán)箍或綁帶被固定在一起。類似地，術(shù)語“音頻播放器”、“音頻源”和“聲源”可被互換地使用。正如在此使用的，術(shù)語“聽筒”可指一套耳機(jī)或頭掛式耳機(jī)的左耳或右耳。此外，應(yīng)該理解，在此描述的耳機(jī)和頭掛式耳機(jī)可被用于任意各種音頻源，包括音樂播放器(例如，MP3播放器、AppleiPods、CD和DVD播放器、立體聲收音機(jī)、立體聲放大器，等)、電話、計算機(jī)，或者其它的可適合用于通過耳機(jī)或頭掛式耳機(jī)進(jìn)行傳輸?shù)囊纛l數(shù)據(jù)源。應(yīng)該理解，在多個附圖中使用的同樣的元件符號是指相同的組件、或者等價功能的組件。此外，附圖僅意味著說明，而不是限制，本發(fā)明的范圍，并且不應(yīng)被認(rèn)為就是范圍。圖I說明了依據(jù)本發(fā)明的聲壓級(SPL)限制器的基本元件。SPL限制器100是無源的，即，不通過電池或其它外部電源供電。正如所示出的，音頻源101被耦接到控制電路103上，該控制電路103輸出低頻或DC控制信號，該信號體現(xiàn)來自音頻源101的信號電平。優(yōu)選地，且正如以下詳細(xì)描述的，控制電路103包括變壓器105，以逐步提高來自音頻源101的信號電平。來自控制電路103的控制信號被限制電路107使用，以限制從此經(jīng)過去往左聽筒109和右聽筒111的功率，更具體地，限制了電壓或電流，從而限制每ー個聽筒109/111的最大SPL。限制電路107包括平衡電路113，其確保對從此經(jīng)過去往左、右聽筒的輸出進(jìn)行平衡，即，電路113補償了例如由于在FET內(nèi)的制造公差(manufacturingtolerance)而存在的左、右聲道限制電路的差異。圖2說明了ー種SPL限制器100的變形。如所示出的，SPL限制器200被設(shè)計成使用了包括音頻輸出和音頻輸入的音頻組件201，這是ー種在許多裝置中通用的組件配置，這些裝置可包括某些種類的音樂播放器、移動電話/錄音功能，等(例如，AppleiPhone)?？砂ㄒ纛l輸出和音頻輸入的其它示范性音頻組件包括計算機(jī)、移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)等。典型地，單插頭(例如，TRS連接器，S卩，尖、環(huán)、套管連接器)被用于將系統(tǒng)200耦接到組件201，但是，也可使用其它配置(例如，雙插頭，該雙插頭包括用于耦接到立體聲輸出插孔的立體聲插頭和用于耦接到麥克風(fēng)插孔的麥克風(fēng)插頭；三插頭，包括用于耦接到左聲道輸出插孔的第一插頭、用于耦接到右聲道輸出插孔的第二插頭，和用于耦接到麥克風(fēng)插孔的麥克風(fēng)插頭)。在優(yōu)選的實施例中，例如，通過將麥克風(fēng)集成到聽筒電纜中的ー個電纜當(dāng)中，可將用于頭掛式耳機(jī)/耳機(jī)的電纜和用于麥克風(fēng)的電纜合井。圖3提供了本發(fā)明的優(yōu)選實施例的詳細(xì)示圖。應(yīng)該理解，本發(fā)明可在獨立式裝置中實現(xiàn)(例如，與音頻源和耳機(jī)/頭掛式耳機(jī)隔離，但意欲與音頻源以及耳機(jī)/頭掛式耳機(jī)組一起使用)、在音頻源內(nèi)實現(xiàn)，或在一組頭掛式耳機(jī)、耳機(jī)，或相應(yīng)的電纜中實現(xiàn)。如所示出的，SPL限制器300被連接到多聲道(例如立體聲)音頻源301上。音頻源301的兩個聲道都被耦接到控制電路303，因此對來自這兩個聲道的音頻源輸出都進(jìn)行了平均。在經(jīng)過平衡電路309之后，來自控制電路303的輸出分別控制左、右聲道限制電路305和307。每ー個限制電路305/307包括用于相對由控制電路303輸出的控制信號成比例地降低被傳送到各個聽筒311/313上的功率的器件。優(yōu)選地，并且如所說明的，每ー個限制電路305/307包括ー對增強模式、η聲道MOSFET器件315。通過使用一對晶體管，而不是單個晶體管，每ー個限制電路配備了足夠的電流限制能力來操縱典型的系統(tǒng)。在左聲道信號路徑317上的控制電壓，以及在右聲道信號路徑319上的控制電壓，控制在MOSFET器件315信道中的電阻的量。更具體地，隨著在信號路徑317/319上的控制電壓增高，相應(yīng)的MOFET對的柵極電壓增高，且聲道電阻降低。隨著聲道電阻降低，更多的電流流過MOSFET器件315，從而導(dǎo)致相應(yīng)的襯墊電阻器321/323兩端的電壓降升高。結(jié)果，到達(dá)聽筒311/313的電壓降低，由此在由聽筒311/313生成的SPL中引起相應(yīng)的下降。在信號路徑317/319上的控制電壓通過控制電路303被生成?？刂齐娐?03優(yōu)選地包括變壓器、ニ極管整流器，和RC濾波器。變壓器325的功能是逐步提高，即增加，由音頻源301生成的電壓。變壓器325的典型匝數(shù)比在I:10至I:50之間，導(dǎo)致在變壓器次級側(cè)上產(chǎn)生的電壓比初級(即輸入)側(cè)的電壓大10至50倍。在變壓器325的次級側(cè)是電壓整流器327。在優(yōu)選的實施例中，整流器327是使用四個肖特基勢壘ニ極管(Schottkybarrierdiode)329-332實現(xiàn)的全波整流器。在該應(yīng)用中優(yōu)選肖特基ニ極管，以便使功率損耗最小化(即，與普通的PN結(jié)ニ極管相比)。肖特基ニ極管的較低正向電壓降使得在次級能夠以較低的電壓開始整流。信號被整流之后，進(jìn)入RC濾波器333，該RC濾波器333包括電阻器335和電容器337。在該實施例中，電阻器335的值為200k歐姆(ohm)，且電容器337的值為10μf。RC濾波器333是ー階低通濾波器，具有優(yōu)選地在O.I至2秒之間的時間常數(shù)。RC濾波器333的輸出是在信號路徑339上的控制電壓。信號路徑339被耦接到平衡電路309上。平衡電路309使得在信號路徑339上的控制電壓能夠被不等地分配到左、右聲道上的MOSFET器件315，即，輸入317和319，從而使得MOSFET裝置在左聲道限制電路305和右聲道限制電路307之間的變化被考慮在內(nèi)。在優(yōu)選的實施例中，并且如所說明的，平衡電路309包括電位計。通過利用具有相等(或已知)的左、右聲道信號的測試輸入信號，可利用電位計341對從SPL限制器的輸出進(jìn)行平衡。可以體會到，雖然電位計341是優(yōu)選的，但是其可被替換成ー對電阻，一個被插入到信號路徑339和317之間，而另一個被插入到信號路徑339和319之間。在SPL限制器300中，每個聲道上來自音頻源301的輸出不是直接被耦接到聽筒311/313上。一對襯墊電阻器343和345被插入音頻源301每個聲道的輸出和各個聽筒311/313之間。襯墊電阻器的目的是抵抗在音頻源301和聽筒311/313之間流過的電流，從而降低由每ー個聽筒生成的SPL。襯墊電阻器的第二個功能是為音頻源301提供最小化的電阻，以在晶體管315中FET聲道的電阻值接近零時進(jìn)行驅(qū)動。如果這些襯墊電阻器不在適當(dāng)?shù)牡胤?，MOSFET器件315可能有效地將音頻源301短接到地面，產(chǎn)生潛在流過的巨大電流，其可能損壞音頻源301以及MOSFET器件315。襯墊電阻器343和345限制了這種電流流動。電阻器343與電阻器345的比值影響控制電路303的性能。當(dāng)電阻器343的值非常低或者為零時，控制電路303被音頻源301有效驅(qū)動。在這種情況下，隨著由音頻源301生成的電壓升高，在MOSFET器件315中FET聲道的阻抗將降低。取決于MOSFET器件315的特性，這可能導(dǎo)致在聽筒311/313處的SPL隨著音頻源301輸出電壓的提高而降低的情況。在所說明的實施例中，優(yōu)選地，如果SPL限制器被用于頭掛式耳機(jī)，則每個電阻器343的值為27歐姆，且每個電阻器345的值為O歐姆，并且優(yōu)選地，如果SPL限制器被用于耳機(jī)，則每個電阻器343的值為20歐姆，且每個電阻器345的值為O歐姆。電阻器343的值的差異歸因于在頭掛式耳機(jī)和耳機(jī)之間的靈敏度差異，對于給定的SPL，耳機(jī)靈敏度較高，其需要較少的電壓。在一些實施例中，電阻器345的值可從O歐姆增加，以便在來自音頻源301的輸出增長時，改變聽筒311/313處SPL的增長率。除電阻器343以外，電阻器347將控制電路303與來自音頻源301的輸出隔離，電阻器347在此被稱為聲道隔離電阻器。電阻器347確保聲道隔離的同時維持音頻質(zhì)量。優(yōu)選地，每個電阻器347的值為10歐姆。為了進(jìn)一步減少和/或消除失真，優(yōu)選地，每個信道包括分壓器，其包括電阻器349和351。該分壓器降低了在頭掛式耳機(jī)中發(fā)現(xiàn)的在高電壓下FET聲道的非線性特征。如果不使用分壓器，晶體管315將在較低的音頻源驅(qū)動電平處接通。據(jù)此，當(dāng)SPL限制器300被用于ー套高效率的耳機(jī)吋，使用分壓器的重要程度降低，因此，如果希望，在這種情況下可以省略該分壓器。在至少ー個優(yōu)選的實施例中省略了電阻器349，或者電阻器349的值被設(shè)置為O歐姆，從而將來自平衡電路309的輸出直接連接到晶體管315的柵極上。即使省略電阻器349，優(yōu)選地，在該電路中仍包括反饋電阻351。將體會到的是，所掲示的電路可以不同的方式被實現(xiàn)，而不背離本發(fā)明。例如，在至少ー個優(yōu)選實施例中，被用于每個聲道的限制電路的ー對FET器件315是取自同一個制造晶圓(manufacturingwafer)的鄰接的FET晶粒(die),從而簡化了加工過程。此外，鄰接的晶粒典型地展示了近似的特性(例如，閾值電壓)。有助于降低裝置成本但改進(jìn)了制造能力的另ー種電路配置是，將平衡電位計341替換成在裝置加工過程中可易于選擇的多個電阻器。例如，可將三個電阻器插入到控制信號線339和限制電路線317之間，并且，可將三個電阻器插入到控制信號線339和限制電路線319之間?？衫缡褂每蛇x焊料短路來進(jìn)行對用于每ー個聲道的特定電阻器的選擇。在圖3中示出的電路通過不進(jìn)行大量削波(clippinglarge)，縮短來自源301的音頻信號周期，達(dá)到較低的失真。圖4說明了一種經(jīng)變化的電路，其適合用于可期望具有更快地響應(yīng)音頻信號中的高電平峰值的限制電路的應(yīng)用。尤其是，電路400通過將ニ極管并聯(lián)添加到低通濾波器電阻335上改變了之前的電路。在所說明的電路中，一路串聯(lián)的快速限制ニ極管401，具體是ニ極管403-405，將迅速抑制音頻信號中的響度峰值(loudspike)。應(yīng)該理解，雖然所說明的電路示出了三個ニ極管403-405，但是在該路串聯(lián)中，根據(jù)將要抑制的輸入峰值的電平，該電路可使用更多或更少的ニ極管。在這一路串聯(lián)中的ニ極管越多，則在任何電流可流過它們以對電容器337進(jìn)行充電之前，所積累的正向電壓降必然越大。相反，如所示的，如果三個ニ極管限制電壓電平太高，則可使用兩個ニ極管或甚至單個ニ極管。此外，可將電阻器添加到該電路(未示出)，置于快速限制ニ極管后，從而限制所允許的峰值對電容337充電的速率，并因此提高控制電壓。在以上示出的電路的變形中，可實現(xiàn)ニ極管和電阻的多路并聯(lián)的路徑，以根據(jù)在音頻信號中的峰值電平允許不同的充電速率。在圖5示出的經(jīng)變化的電路中，僅最高電平的信號可使電流通過路徑501。這是因為，該信號必須比ニ極管503-506的組合正向壓降和控制電壓的和更大。在該路徑中沒有限流電阻器，所以該限制基本上就是變壓器325的次級的輸出阻杭。結(jié)果，當(dāng)電流流過路徑501時，電容器337被立即充電。較小的音頻信號峰值可通過路徑507。該路徑通過電阻509受到限制，電阻器509的額定電阻為50k歐姆，并且將與電阻器335相比以四倍的速率快速地向電容337充電，電阻器335的額定電阻為200k歐姆。圖6說明了本發(fā)明的備選實施例。在該實施例中，在變壓器325后面跟著起到整流器作用的倍壓器601。倍壓器601被設(shè)計成，通過使用ニ極管和電容器，將AC信號轉(zhuǎn)換成高量級的DC信號。在優(yōu)選的實施例中，在倍壓器601中的電容分別具有2200pf的值。這種方法的益處是，其使得較低匝數(shù)比的變壓器能夠被使用，同時獲得相同的控制電壓。以上所描述的實施例可被用于低或高靈敏度的聽筒，但是，如果本發(fā)明的限制器被用于低靈敏度聽筒，則對于一些高輸出的音頻源，可消除逐步升高的變壓器。圖7說明了一種這樣的實施例。在該實施例中，變壓器325和電壓整流器327被替換成肖特基ニ極管701。根據(jù)由限制器700所期望的性能類型，襯墊電阻器343和345可從O被調(diào)整到較大值。在對該實施例的微小改變中，用倍壓器代替了ニ極管701。對限制器700的操作與前面所描述的分流電路相似。特別是，ニ極管701對由音頻源301輸出的正向電壓進(jìn)行整流。襯墊電阻器343/345限制從音頻源301獲得的電流量。在電容器337上的電壓控制被分流通過限制電路305和307的電流量。如在前面的實施例中，電路700包括反饋網(wǎng)絡(luò)，以增加線性特性，即，對于給定的柵極電壓，使FET漏極到源極聲道的電流和電壓特征線性化。即使限制器700沒有使用變壓器，該電路通過使用晶體管(而不是ニ極管)作為限制裝置，仍可比常規(guī)的限制器獲得更低的失真。此外，電路700使用DC電壓控制由該電路執(zhí)行限制的量。雖然在以上已經(jīng)描述了依據(jù)本發(fā)明的限制器的主要組件，但是將體會到，發(fā)明人設(shè)想了微小的電路變化，以進(jìn)ー步適應(yīng)其性能。例如，頻率加權(quán)濾波器可被放置到任意的前述電路中，或者在音頻源和變壓器之間，或者在變壓器之后。圖8示出了一種這樣的實施例，基于圖3中示出的配置，其中，頻率加權(quán)濾波器801被定位在變壓器325之前。由于已經(jīng)熟知的，人類的聽力系統(tǒng)對于某些頻率比對其它頻率更為靈敏，優(yōu)選地，加權(quán)濾波器801被用于將所察覺到的SPL考慮在內(nèi)，而不是實際的SPL。濾波器801可以是，例如，A-、B-、C-、D-或Z-加權(quán)的濾波器。通過包括頻率加權(quán)濾波器801，限制器的輸出將是基于加權(quán)濾波器的，例如被察覺到的響度，而不是實際信號的電壓。不考慮被用于提供信號線339上的控制信號的技木，限制電路305和307相對無失真的性質(zhì)取決于在FET315上獲得基本成線性的電流與電壓關(guān)系。對于較小的Vd電壓(即，在FET源極和漏極之間的電壓)，F(xiàn)ET相對展示了線性的特征。隨著Vd升高，電流與電壓的關(guān)系變?yōu)榉蔷€性，并且因此，在圖3至圖8所說明的電路中，每個聲道包括分壓器，該分壓器包括電阻器349和351。但是，正如前面所記錄的，當(dāng)本發(fā)明的SPL限制器被用于ー套高靈敏度耳塞時(例如，高靈敏度耳內(nèi)監(jiān)控器)，分壓器的使用變得較不重要。在這樣的情況下，不僅可如前面所記錄的那樣省略電阻器349，而且在ー些場合還可向在圖9中說明的那樣省略電阻器351。在電路900中，平衡電路和分壓器都被省略，通過對單獨的FET的選擇來達(dá)到限制電路305和307之間的平衡。正如以上所記錄的，取自同一個晶圓的鄰接的晶粒將典型地展示出非常近似的器件特性，因此，作為ー組匹配FET使用。因此，在電路900中，使用了兩組匹配FET，每個匹配組分別在左、右聲道限制電路305和307之間分離。換句話說，F(xiàn)ET901和902取自ー個匹配組，并且FET903和904取自第二匹配組。將要體會到的是，這種方法可被用于在圖3至圖8中示出的任何電路。圖10說明了在圖3至圖8中說明的方法的另ー個變形。在電路1000中，移除用于每個限制電路的分壓器，并且將平衡電路1003的電位計1001的值提高，典型地達(dá)到幾十至幾百(10’s-100’s)兆歐姆的范圍內(nèi)。通過使用高值電位計，在FET柵極上的漏電流變得相當(dāng)大，因此取決于電位計的位置，在FET上的柵極電壓可能不同。如在前面的電路中，電位計可被替換成ー對定值電阻(例如，可選焊料電阻(solderselectableresistor)、激光微調(diào)電阻(lasertrimmedresistor)等)。正如那些熟悉本領(lǐng)域的人員將理解的，本發(fā)明可以其它的特定形式被實施，而不背離其精神或本質(zhì)特征。據(jù)此，在此所掲示的內(nèi)容和說明書_在對本發(fā)明的范圍進(jìn)行說明，而非構(gòu)成限制，本發(fā)明的范圍在隨附的權(quán)利要求書中闡述。權(quán)利要求1.一種無源聲壓級(SPL)限制器，其被耦接到音頻源、左聽筒和右聽筒上，其中，所述無源SPL限制器限制從所述音頻源到所述左聽筒的左聲道音頻輸出信號，并且限制從所述音頻源到所述右聽筒的右聲道音頻輸出信號，所述無源SPL限制器包括控制電路，其被電連接到所述音頻源，并接收來自所述音頻源的所述左聲道音頻輸出信號和來自所述音頻源的所述右聲道音頻輸出信號，其中，所述控制電路經(jīng)由控制電路輸出來輸出控制信號；平衡電路，其被電連接到所述控制電路，所述平衡電路接收來自所述控制電路的經(jīng)由所述控制電路輸出的所述控制信號，其中，所述平衡電路輸出左聲道控制信號和右聲道控制信號；左聲道限制電路，其被電連接到所述平衡電路，并且被配置成接收來自所述平衡電路的所述左聲道控制信號，所述左聲道限制電路包括第一對FET，其中，所述左聲道限制電路相對所述左聲道控制信號成比例地降低從所述音頻源到所述左聽筒的所述左聲道音頻輸出信號；以及右聲道限制電路，其被電連接到所述平衡電路，并且被配置成接收來自所述平衡電路的所述右聲道控制信號，所述右聲道限制電路包括第二對FET，其中，所述右聲道限制器電路相對所述右聲道控制信號成比例地降低從所述音頻源到所述右聽筒的所述右聲道音頻輸出信號。2.如權(quán)利要求I所述的無源SPL限制器，進(jìn)ー步包括麥克風(fēng)和音頻插頭，其中，所述麥克風(fēng)被集成到聽筒電纜中，并且其中，所述音頻插頭被電連接到所述控制電路、所述左聽筒、所述右聽筒和所述麥克風(fēng)。3.如權(quán)利要求I所述的無源SPL限制器，進(jìn)ー步包括麥克風(fēng)、立體聲插頭，和麥克風(fēng)插頭，其中，所述麥克風(fēng)被集成到聽筒電纜中，其中，所述立體聲插頭被電連接到所述控制電路、所述左聽筒和所述右聽筒，并且其中，所述麥克風(fēng)插頭被電連接到所述麥克風(fēng)。4.如權(quán)利要求I至3中的任一項所述的無源SPL限制器，所述平衡電路進(jìn)一歩包括電位計，其中，所述平衡電路被配置成獲得來自所述左聲道限制電路和右聲道限制電路的平衡輸出。5.如權(quán)利要求I至3中的任一項所述的無源SPL限制器，所述控制電路進(jìn)一歩包括變壓器和整流電路，所述變壓器提高對應(yīng)于所述左聲道音頻輸出信號和所述右聲道音頻輸出信號的電壓，并且其中，所述整流器位于所述變壓器的次級側(cè)。6.如權(quán)利要求5所述的無源SPL限制器，其中，所述整流電路為包括四個肖特基ニ極管的全波整流器。7.如權(quán)利要求5所述的無源SPL限制器，所述控制電路進(jìn)一歩包括被插入所述整流電路和所述控制電路輸出之間的濾波電路，其中，所述濾波電路為包括RC濾波器的低通濾波器。8.如權(quán)利要求7所述的無源SPL限制器，所述控制電路進(jìn)一歩包括與所述RC濾波器的電阻器并聯(lián)的快速限制ニ極管路徑，其中，所述快速限制ニ極管路徑包括至少ー個ニ極管。9.如權(quán)利要求8所述的無源SPL限制器，所述快速限制ニ極管路徑進(jìn)一歩包括與所述至少ー個ニ極管串聯(lián)的限流電阻器。10.如權(quán)利要求7所述的無源SPL限制器，所述控制電路進(jìn)一步至少包括具有第一充電速率的第一快速限制ニ極管路徑，和具有第二充電速率的第二快速限制ニ極管，其中，至少所述第一和第二快速限制ニ極管路徑與所述RC濾波器的電阻器并聯(lián)。11.如權(quán)利要求10所述的無源SPL限制器，其中，所述第一和第二快速限制ニ極管路徑中的至少ー個進(jìn)ー步包括限流電阻器。12.如權(quán)利要求I至5中的任一項所述的無源SPL限制器，進(jìn)ー步至少包括被插入到所述音頻源和所述左聽筒之間的第一襯墊電阻器，并至少包括被插入到所述音頻源和所述右聽筒之間的第二襯墊電阻器。13.如權(quán)利要求I至5中的任一項所述的無源SPL限制器，進(jìn)ー步至少包括被插入到所述音頻源和所述控制電路之間的第一聲道隔離電阻器和第二聲道隔離電阻器，其中，所述第一聲道隔離電阻器影響所述左聲道音頻輸出信號，并且其中，所述第二聲道隔離電阻器影響所述右聲道音頻輸出信號。14.如權(quán)利要求I至5中的任一項所述的無源SPL限制器，所述左聲道限制電路進(jìn)一歩包括左聲道分壓器，并且所述右聲道限制電路進(jìn)一歩包括右聲道分壓器，其中，所述左聲道分壓器包括第一對電阻器，且所述右聲道分壓器包括第二對電阻器。15.如權(quán)利要求I至3中的任一項所述的無源SPL限制器，所述控制電路進(jìn)一歩包括變壓器和倍壓器，所述變壓器提高對應(yīng)于所述左聲道音頻輸出信號和所述右聲道音頻輸出信號的電壓，并且其中，所述倍壓器位于所述變壓器的次級側(cè)。16.如權(quán)利要求I至5中的任一項所述的無源SPL限制器，進(jìn)ー步包括頻率加權(quán)濾波器，其中，所述頻率加權(quán)濾波器被插入到所述音頻源和所述控制電路之間。全文摘要本發(fā)明提供了一種無源聲壓級(SPL)限制器，其可被用于不同驅(qū)動電平的音頻源和不同靈敏度的頭掛式耳機(jī)或耳機(jī)。該SPL限制器包括控制電路和左、右聲道限制電路，左、右聲道限制電路中的每一個包括一對FET。該SPL限制器可包括平衡電路，其通過控制電路將控制信號輸出分成左、右聲道控制信號。該SPL限制器還可包括例如被集成到聽筒電纜中的麥克風(fēng)。文檔編號H04R3/02GK102685643SQ20121005923公開日2012年9月19日申請日期2012年3月8日優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日發(fā)明者A.D.米歇爾,C.T.維爾什,J.J.巴爾,M.A.戴爾申請人:哈曼國際工業(yè)有限公司