一种扬声器的驱动装置及驱动方法和电子设备与流程

1.本发明涉及扬声器技术领域，更为具体地说，涉及一种扬声器的驱动装置及驱动方法和电子设备。


背景技术：

2.在手机终端市场上，小型扬声器被大规模的应用。但是现有的小型扬声器，在其振模的速度比较大时，使得该扬声器容易产生钢琴杂音。在当今社会对手机音效听感要求越来越高的条件下，小型扬声器的钢琴杂音问题就越发的严重。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种扬声器的驱动装置及驱动方法和电子设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，改善了扬声器产生钢琴杂音的情况。
4.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
5.一种扬声器的驱动装置，包括：动态范围控制单元、延迟单元和相乘器；
6.所述动态范围控制单元用于接入音频输入信号，并根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据，且对所述速度数据进行相应drc(dynamic range control，动态范围控制)调整输出调整增益至所述相乘器；
7.所述延迟单元用于将所述音频输入信号延迟输出至所述相乘器；
8.以及，所述相乘器用于将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器进行驱动。
9.可选的，所述动态范围控制单元包括：速度生成器和drc电路；
10.所述速度生成器用于接入所述音频输入信号后生成所述速度数据，所述drc电路用于对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器。
11.可选的，所述速度生成器根据公式：
[0012][0013]
将接入的所述音频输入信号转换为所述速度数据，其中，v(s)为所述速度数据，u(s)为所述音频输入信号，bl为所述扬声器的磁感应强度和线圈长度的乘积，r为所述扬声器的直流电阻，l为所述扬声器的等效电感，m为所述扬声器线圈的质量，r为所述扬声器的机械阻尼，1/c为所述扬声器的机械弹簧系数，s为拉普拉斯变换的复参变量。
[0014]
可选的，所述drc电路包括：增益计算模块和增益处理模块；
[0015]
所述增益计算模块用于参考接入的速度数据和阈值数据实时计算所述调整增益；所述增益处理模块用于基于所述调整增益设定压缩时间和释放时间。
[0016]
可选的，所述调整增益为固定值或可调值。
[0017]
相应的，本发明还提供了一种扬声器的驱动方法，包括：
[0018]
接入音频输入信号；
[0019]
根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据；
[0020]
对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益；
[0021]
将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器进行驱动。
[0022]
可选的，根据所述音频输入信号生成速度数据包括：
[0023]
根据公式：
[0024][0025]
将所述音频输入信号转换为所述速度数据，其中，v(s)为所述速度数据，u(s)为所述音频输入信号，bl为所述扬声器的磁感应强度和线圈长度的乘积，r为所述扬声器的直流电阻，l为所述扬声器的等效电感，m为所述扬声器线圈的质量，r为所述扬声器的机械阻尼，1/c为所述扬声器的机械弹簧系数，s为拉普拉斯变换的复参变量。
[0026]
相应的，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括扬声器和上述的扬声器的驱动装置。
[0027]
可选的，所述电子设备包括移动终端。
[0028]
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
[0029]
本发明提供了一种扬声器的驱动装置及驱动方法和电子设备，包括：动态范围控制单元、延迟单元和相乘器；所述动态范围控制单元用于接入音频输入信号，并根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据，且对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器；所述延迟单元用于将所述音频输入信号延迟输出至所述相乘器；以及，所述相乘器用于将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器进行驱动。
[0030]
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，根据音频输入信号实时预测扬声器的振膜相应的速度数据；在预测的速度数据大于阈值数据时，对速度数据进行相应drc调整输出调整增益，且将调整增益与延迟后的音频输入信号相乘后输出至扬声器进行驱动，进而保证扬声器的振膜的速度数据不会超过阈值数据，达到改善扬声器产生钢琴杂音的情况的目的。
附图说明
[0031]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0032]
图1为本发明实施例提供的一种扬声器的驱动装置的结构示意图；
[0033]
图2为本发明实施例提供的另一种扬声器的驱动装置的结构示意图；
[0034]
图3为本发明实施例提供的另一种扬声器的等效模型；
[0035]
图4为本发明实施例提供的又一种扬声器的驱动装置的结构示意图；
[0036]
图5为本发明实施例提供的一种扬声器的驱动方法的流程图。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
正如背景技术所述，在手机终端市场上，小型扬声器被大规模的应用。但是现有的小型扬声器，在其振模的速度比较大时，使得该扬声器容易产生钢琴杂音。在当今社会对手机音效听感要求越来越高的条件下，小型扬声器的钢琴杂音问题就越发的严重。
[0039]
基于此，本发明实施例提供了一种扬声器的驱动装置及驱动方法和电子设备，有效解决了现有技术存在的技术问题，改善了扬声器产生杂音的情况。
[0040]
为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图5对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
[0041]
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种扬声器的驱动装置的结构示意图，其中，驱动装置包括：动态范围控制单元100、延迟单元200和相乘器300。
[0042]
所述动态范围控制单元100用于接入音频输入信号，并根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据，且对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器300。
[0043]
所述延迟单元200用于将所述音频输入信号延迟输出至所述相乘器300。
[0044]
以及，所述相乘器300用于将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器400进行驱动。
[0045]
需要说明的是，本发明实施例对音频输入信号进行了两路控制，其中一路即为对音频输入信号进行相应增益处理得到调整增益，另一路即为对音频输入信号进行延迟一定时间后输出，以使得延迟后的音频输入信号与调整增益相乘。亦即，本发明实施例提供的技术方案中，对音频输入信号进行增益处理得到调整增益需要一定时间，为了保证与调整增益相乘的音频输入信号为进行增益处理前的初始输入的音频输入信号，故而将音频输入信号延迟输出以与调整增益相乘，优选地，延迟时间与进行增益处理得到最小调整增益所需的时间相等。
[0046]
可以理解的，本发明实施例提供的驱动装置，音频输入信号可以为电压信号。其中，根据音频输入信号实时预测扬声器的振膜相应的速度数据；在预测的速度数据大于阈值数据时，由于本发明能够对速度数据进行相应drc调整输出调整增益，且将调整增益与延迟后的音频输入信号相乘后输出至扬声器进行驱动，进而保证扬声器的振膜的速度数据不会超过阈值数据，达到改善扬声器产生钢琴杂音的情况的目的。
[0047]
以及，本发明实施例提供的驱动装置包括有一延迟单元，用于将音频输入信号延迟输出至相乘器中，保证音频输入信号和增益相乘时，增益为预期的调整增益。其中，数字音频信号处理中对信号的处理增益不能出现突变，其必须经过一个时间段的缓慢变化，以将增益调整到预期的调整增益；在增益进行调整过程中，必须保证输入到扬声器的信号不会让扬声器产生钢琴杂音；故而，本发明实施例提供的驱动装置设置有一延迟单元，确保音频输入信号和增益相乘时，增益为该增益处理得到的调整增益。
[0048]
参考图2所示，为本发明实施例提供的另一种扬声器的驱动装置的结构示意图，其
中，本发明实施例提供的驱动装置中，驱动装置包括：动态范围控制单元100、延迟单元200和相乘器300。
[0049]
所述动态范围控制单元100用于接入音频输入信号，并根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据，且对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器300。
[0050]
所述延迟单元200用于将所述音频输入信号延迟输出至所述相乘器300。
[0051]
以及，所述相乘器300用于将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器400进行驱动。其中，本发明实施例提供的所述动态范围控制单元100包括：速度生成器111和drc电路112。
[0052]
所述速度生成器111用于接入所述音频输入信号后生成所述速度数据，所述drc电路112用于对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器300。
[0053]
下面结合图3对本发明实施例提供的速度生成器具体原理进行说明，图3为本发明实施例提供的一种扬声器的等效模型。其中，r为扬声器的直流电阻，l为扬声器的等效电感。bl是扬声器的磁感应强度和线圈长度的乘积；以及，v是速度，i是电流，bl*v得到的blv为反馈电动势，bl*i得到的bli为安培力。l2和r2为高频时扬声器涡流效应等效出来的电感和电阻，这两个参数对扬声器等效模型的影响小，其可以忽略。m为扬声器的线圈的质量，r为扬声器的机械阻尼，1/c为扬声器的机械弹簧系数。
[0054]
在扬声器的等效模型中有两个环路，图3中左边的为电压环路，图3中右边为力的环路。用数学表达式可以表示为：
[0055][0056]
其中u(t)为实时的输入电压值，i(t)为实时的电流值，x(t)为扬声器振模的实时位移。
[0057]
将上述两式利用数字信号的系统知识转换成laplace域(s域)表达式：
[0058][0059]
其中，扬声器的振膜的速度模型建立如下：
[0060]
速度v(s)和位移x(s)的关系为：
[0061]
将laplace域的三式联立，消去i(s)和x(s)，便可以得到v(s)关于u(s)的表达式：
[0062][0063]
对于特定规格的扬声器，bl、c、r、m、l、r都为线性参数，可以直接测得，为已知量。因此，通过上式，可以根据输入的实时电压数据预测扬声器振模的实时速度。亦即，本发明实施例提供的所述速度生成器根据公式：
[0064][0065]
将接入的所述音频输入信号转换为所述速度数据，其中，v(s)为所述速度数据，u(s)为所述音频输入信号，bl为所述扬声器的磁感应强度和线圈长度的乘积，r为所述扬声器的直流电阻，l为所述扬声器的等效电感，m为所述扬声器线圈的质量，r为所述扬声器的机械阻尼，1/c为所述扬声器的机械弹簧系数，s为拉普拉斯变换的复参变量。
[0066]
参考图4所示，为本发明实施例提供的又一种扬声器的驱动装置的结构示意图，其中，本发明实施例提供的驱动装置中，驱动装置包括：动态范围控制单元100、延迟单元200和相乘器300。
[0067]
所述动态范围控制单元100用于接入音频输入信号，并根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据，且对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器300。
[0068]
所述延迟单元200用于将所述音频输入信号延迟输出至所述相乘器300。
[0069]
以及，所述相乘器300用于将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器400进行驱动。其中，本发明实施例提供的所述动态范围控制单元100包括：速度生成器111和drc电路112。
[0070]
所述速度生成器111用于接入所述音频输入信号后生成所述速度数据，所述drc电路112用于对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器300。
[0071]
以及，本发明实施例提供的drc电路112包括：增益计算模块和增益处理模块。
[0072]
速度生成器111将速度数据发送至增益计算模块，所述增益计算模块用于参考接入的速度数据和阈值数据实时计算所述调整增益；所述增益处理模块用于基于所述调整增益设定压缩时间和释放时间。
[0073]
需要说明的是，本发明实施例提供的调整增益可以为固定值；调整增益还可以为响应于速度数据的大小的动态调整值，即在速度数据超出阈值数据越大时调整增益越小。
[0074]
亦即，调整增益为可调值，调整增益随速度数据超出阈值数据的变化趋势而反向变化，即相较于速度数据超出阈值数据较小时的调整增益，速度数据超出阈值数据较大时的调整增益相对变小；及相较于速度数据超出阈值数据较大时的调整增益，速度数据超出阈值数据较小时的调整增益相对变大。。本发明实施例对调整增益的可调范围不做具体限制，其可以根据实际drc算法进行具体设计，只需要满足速度生成器输出速度数据超出阈值数据越大，最终得到的调整增益越小的要求即可。以及，本发明实施例提供的压缩时间为将增益压缩至预期增益的时间，及释放时间为将增益释放至预期增益的时间，进而通过设定一定的压缩时间和释放时间使得增益能够平滑过渡至预期增益，避免出现增益突变的情况。
[0075]
可以理解的，本发明实施例提供的drc电路参考接入的速度数据和阈值数据实时计算调整增益；且drc电路通过相应设定的压缩时间进行输出。具体的，增益计算模块参考速度数据和阈值数据实时计算调整增益，其中，在速度数据小于阈值数据时，输出的调整增益为0db(log域0对应线性域为1)；以及，在速度数据大于阈值数据时，开始调小增益到预定的调整增益，保证扬声器的振膜的速度数据不会超过阈值数据。其中，本发明实施例提供的压缩时间与延迟单元的延迟时间绑定，使得延迟后的音频输入信号与其相应增益调整后的
预期的调整增益相乘，保证扬声器的速度数据不会超过阈值数据。
[0076]
相应的，本发明实施例还提供了一种扬声器的驱动方法，参考图5所示，为本发明实施例提供的一种扬声器的驱动方法的流程图，其中，驱动方法包括：
[0077]
s1、接入音频输入信号。
[0078]
s2、根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据。
[0079]
s3、对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益。
[0080]
s4、将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器进行驱动。
[0081]
需要说明的是，本发明对音频输入信号进行了两路控制，其中一路即为对音频输入信号进行相应增益处理得到调整增益，另一路即为对音频输入信号进行延迟一定时间后输出，以使得延迟后的音频输入信号与调整增益相乘。亦即，本发明提供的技术方案中，对音频输入信号进行增益处理得到调整增益需要一定时间，为了保证与调整增益相乘的音频输入信号为进行增益处理前的初始输入的音频输入信号，故而将音频输入信号延迟输出以与调整增益相乘，优选地，延迟时间与进行增益处理得到最小调整增益所需的时间相等。
[0082]
可以理解的，本发明实施例提供的驱动装置，音频输入信号可以为电压信号。其中，根据音频输入信号实时预测扬声器的振膜相应的速度数据；在预测的速度数据大于阈值数据时，由于本发明能够对速度数据进行相应drc调整输出调整增益，且将调整增益与延迟后的音频输入信号相乘后输出至扬声器进行驱动，进而保证扬声器的振膜的速度数据不会超过阈值数据，达到改善扬声器产生钢琴杂音的情况的目的。
[0083]
以及，本发明实施例提供的驱动装置包括有一延迟单元，用于将音频输入信号延迟输出至相乘器中，保证音频输入信号和增益相乘时，增益为预期的调整增益。其中，数字音频信号处理中对信号的处理增益不能出现突变，其必须经过一个时间段的缓慢变化，以将增益调整到预期的调整增益；在增益进行调整过程中，必须保证输入到扬声器的信号不会让扬声器产生钢琴杂音；故而，本发明实施例提供的驱动装置设置有一延迟单元，确保音频输入信号和增益相乘时，增益为调整增益。
[0084]
在本发明一实施例中，本发明提供的根据所述音频输入信号生成速度数据包括：
[0085]
根据公式：
[0086][0087]
将所述音频输入信号转换为所述速度数据，其中，v(s)为所述速度数据，u(s)为所述音频输入信号，bl为所述扬声器的磁感应强度和线圈长度的乘积，r为所述扬声器的直流电阻，l为所述扬声器的等效电感，m为所述扬声器线圈的质量，r为所述扬声器的机械阻尼，1/c为所述扬声器的机械弹簧系数，s为拉普拉斯变换的复参变量。
[0088]
相应的，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括扬声器和上述任意一实施例提供的扬声器的驱动装置。
[0089]
可选的，本发明实施例提供的所述电子设备包括移动终端，其还可以包括其他具有该扬声器和上述任意一实施例提供的扬声器的驱动装置的电子装置，对此电子设备的类型本发明不做具体限制。
[0090]
本发明提供了一种扬声器的驱动装置及驱动方法和电子设备，包括：动态范围控
制单元、延迟单元和相乘器；
[0091]
所述动态范围控制单元用于接入音频输入信号，并根据所述音频输入信号生成所述扬声器的振膜相应的速度数据，且对所述速度数据进行相应drc调整输出调整增益至所述相乘器；所述延迟单元用于将所述音频输入信号延迟输出至所述相乘器；以及，所述相乘器用于将延迟后的所述音频输入信号与所述调整增益相乘后输出至所述扬声器进行驱动。
[0092]
由上述内容可知，本发明提供的技术方案，根据音频输入信号实时预测扬声器的振膜相应的速度数据；在预测的速度数据大于阈值数据时，由于本发明能够对速度数据进行相应drc调整输出调整增益，且将调整增益与延迟后的音频输入信号相乘后输出至扬声器进行驱动，进而保证扬声器的振膜的速度数据不会超过阈值数据，达到改善扬声器产生钢琴杂音的情况的目的。
[0093]
以及，本发明实施例提供的驱动装置包括有一延迟单元，用于将音频输入信号延迟输出至相乘器中，保证音频输入信号和增益相乘时，增益为预期的调整增益。其中，数字音频信号处理中对信号的处理增益不能出现突变，其必须经过一个时间段的缓慢变化，以将增益调整到预期的调整增益；在增益进行调整过程中，必须保证输入到扬声器的信号不会让扬声器产生钢琴杂音；故而，本发明实施例提供的驱动装置设置有一延迟单元，确保音频输入信号和增益相乘时，增益为调整增益。
[0094]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。