智能音頻管理系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】智能音頻管理系統(tǒng) 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種喇叭的管理系統(tǒng)。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步，手持設(shè)備變得越薄越小，而其中的喇叭隨之也需要越來越小，從 而影響了音頻播放的音量的大小和品質(zhì)。為了保證喇叭不受損壞，只能通過降低音頻的品 質(zhì)和音量，或者過濾掉某些頻率成分，來保護(hù)喇叭。
[0003] 如果降低喇叭的最大音量，可以保護(hù)喇叭不受膜偏移過大而被損壞，但是由于喇 叭的效率低，能量主要消耗在音圈上，有可能喇叭音圈的溫度升高，要么損壞喇叭，要么減 少喇叭的壽命。
[0004] 由于在喇叭的諧振頻率處，膜偏移比較大，所以現(xiàn)有的技術(shù)方案是通過濾除小于 諧振頻率的音頻成分來保護(hù)喇叭，但同樣不能解決因喇叭體積減小，喇叭散熱慢，溫度影響 喇叭的問題，并且損壞了音頻成分。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種智能音頻管理系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，構(gòu)造智能音頻管理系統(tǒng)，包括自適應(yīng)濾波器，喇叭參數(shù) 評(píng)估和預(yù)估單元，自動(dòng)增益控制單元，數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元；自適應(yīng)濾波器，用 于接受喇叭輸入的電壓值和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元反饋的喇叭電流值，并將喇叭的電壓和電流 輸出給喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元；喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元，根據(jù)喇叭的電壓，電流預(yù)估出 喇叭的膜位移；自動(dòng)增益控制單元，根據(jù)喇叭輸入的電壓值和喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元的 輸出，來控制輸出信號(hào)的幅度；當(dāng)預(yù)測的膜位移超出設(shè)定值時(shí)，降低增益；電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單 元，用于將喇叭的工作電流轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并輸出給自適應(yīng)濾波器；數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，將自動(dòng) 增益控制單元輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸出。
[0007] 優(yōu)選的，自適應(yīng)濾波器，根據(jù)喇叭輸入的電壓值和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元反饋的喇叭 電流值，識(shí)別出喇叭的阻抗或跨導(dǎo)特性，并將阻抗或跨導(dǎo)特性輸出給喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估 單元；喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元，對(duì)輸入的阻抗或跨導(dǎo)特性進(jìn)行運(yùn)算，評(píng)估出喇叭的溫度； 自動(dòng)增益控制單元，當(dāng)喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元輸出的喇叭音圈溫度超過設(shè)定值時(shí)，降低 增益。
[0008] 優(yōu)選的，所述喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元，根據(jù)輸入的阻抗或跨導(dǎo)特性進(jìn)行運(yùn)算，還 評(píng)估出喇叭的諧振頻率，品質(zhì)因子，直流阻抗，最高增益。
[0009] 優(yōu)選的，它還包括電壓抬升控制單元，電壓抬升DC-DC單元和功率放大器；電壓抬 升控制單元，根據(jù)喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元的計(jì)算結(jié)果，輸出電壓抬升控制信號(hào)給電壓抬 升DC-DC單兀；電壓抬升DC-DC單兀，根據(jù)電壓抬升控制單兀的輸出，抬升功率放大器的電 源電壓，以便喇叭能獲得更大的功率，同時(shí)相除信號(hào)的消波；功率放大器，放大數(shù)模轉(zhuǎn)換單 元輸出的電流信號(hào)和電壓抬升DC-DC單元的輸出的電壓信號(hào)，并將放大后的信號(hào)輸出給喇 叭。
[0010] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：
[0011] 1.本發(fā)明的智能音頻管理系統(tǒng)可預(yù)測喇叭的膜偏移，保護(hù)喇叭膜位移不會(huì)超過設(shè) 定的幅度。
[0012] 2.本發(fā)明的智能音頻管理系統(tǒng)可檢測喇叭音圈溫度，保護(hù)喇叭不會(huì)發(fā)生過溫。
[0013] 3.本發(fā)明的智能音頻管理系統(tǒng)可跟蹤喇叭參數(shù)隨使用時(shí)間，環(huán)境的變化，比如直 流電阻，諧振頻率等；
[0014] 4.本發(fā)明的智能音頻管理系統(tǒng)集成電壓抬升電路，功率放大器，使用戶在保持音 質(zhì)和保護(hù)喇叭情況，可以聽到更大的音樂。 【【附圖說明】】
[0015] 圖1實(shí)施例一中的智能音頻管理系統(tǒng)組成框圖；
[0016] 圖2實(shí)施例一中的智能音頻管理系統(tǒng)中喇叭的自適應(yīng)識(shí)別原理圖；
[0017] 圖3實(shí)施例一中的智能音頻管理系統(tǒng)中喇叭阻抗的頻率特性圖；
[0018] 圖4實(shí)施例一中的智能音頻管理系統(tǒng)中喇叭模型圖；
[0019] 圖5實(shí)施例一中的智能音頻管理系統(tǒng)中喇叭模型圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0020] 為了使本專利的技術(shù)方案和技術(shù)效果更加清楚，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利 的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0021] 實(shí)施例一：
[0022] 如圖1，本實(shí)施例中的智能音頻管理系統(tǒng)，包括自適應(yīng)濾波器，喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù) 估單元，電壓抬升控制單元，自動(dòng)增益控制單元，電壓抬升DC-DC單元，數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，功率 放大器，電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。
[0023] 自適應(yīng)濾波器，用于接受喇叭輸入的電壓值和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元反饋的喇叭電流 值，識(shí)別出喇叭的阻抗或跨導(dǎo)特性并將喇叭的電壓，電流，阻抗或跨導(dǎo)特性輸出給喇叭參數(shù) 評(píng)估和預(yù)估單元；其輸入端連接喇叭的負(fù)載電壓和電流模數(shù)轉(zhuǎn)換單元的輸出端，其輸出端 連接喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元的輸入端。
[0024] 喇叭參數(shù)評(píng)估和預(yù)估單元，對(duì)輸入的阻抗或跨導(dǎo)特性進(jìn)行運(yùn)算，評(píng)估出喇叭的諧 振頻率（以下簡稱Fres)，品質(zhì)因子（以下簡稱Q)，直流阻抗（以下簡稱Res)，喇叭的溫 度以及根據(jù)喇叭的電壓，電流預(yù)估出喇叭的膜位移。
[0025] 喇叭的自適應(yīng)識(shí)別原理如下：
[0026] 把喇叭等效成一個(gè)黑盒子，如圖2所示，如果誤差信號(hào)E(n)趨近于0,那么可認(rèn)為 喇口八電流I (η)與喇機(jī)評(píng)估電流I_pre (η)相等，那么評(píng)估出來的模型就是喇機(jī)。喇機(jī)阻抗 的頻率特性如圖3所示。
[0027] 喇叭的頻率特性分析：
[0028] 依據(jù)圖3,可以多種方法計(jì)算阻抗的幾個(gè)參數(shù)，例如通過FFT運(yùn)算得出直流點(diǎn)的 值，即直流阻抗Res ;或者在諧振頻率到高頻處的最小值，也可以近似為直流阻抗Res。
[0029] 諧振頻率：Fres就是在音頻帶內(nèi)，阻抗最大時(shí)（此時(shí)阻抗為Rmax)的頻率（說 明：該定義來自文獻(xiàn)linearization of mirco loudspeakers using adaptive control Stockholm, November 2013)，如圖 3 所不。
[0030] 諧振因子：阻抗為最大值Rmax時(shí)，對(duì)應(yīng)的頻率為Fres，阻抗為最小值Re時(shí)，對(duì)應(yīng) 的頻率為f〇。Rx阻抗，品質(zhì)因子Q的計(jì)算如下（其中，fl，f2為阻抗值為Rx對(duì)應(yīng)的頻率）：
[0031]
[0032]
[0033] 喇叭機(jī)械部分的諧振因子：
[0034] 喇叭電氣部分的諧振因子：
[0035] 喇叭總的諧振因子
[0036] 音圈溫度的預(yù)測
[0037] 通過直流電阻Re與溫度的關(guān)系：
[0038]
[0039] 說明，該公式來自文獻(xiàn)： loudspeaker voice-coil temperature estimate Authors:Ronny Andersson Publication Date:March 8,2008 Measuring the Loudspeakeri s