声音产生设备制造技术

本发明专利技术公开了一种声音产生设备，其包括用来根据一声音输入信号产生一驱动信号的一驱动电路以及一声音产生装置。声音产生装置由驱动信号驱动，使得声音产生装置以一空气脉冲率产生多个空气脉冲，空气脉冲率高于一最大人类可听频率。多个空气脉冲在声压级方面产生一非零偏移，且非零偏移是相对于一零声压级的一偏差。驱动声音产生装置以产生多个空气脉冲的驱动信号相对于一第一电压是单极性的。动信号相对于一第一电压是单极性的。动信号相对于一第一电压是单极性的。

【技术实现步骤摘要】
声音产生设备


[0001]本专利技术涉及一种声音产生设备，特别是涉及一种能够提高声压级的声音产生设备。

技术介绍

[0002]扬声器驱动器(speaker driver)在扬声器产业中对于高保真声音再现是最难挑战。在声波传播的物理学教导上，在人类可听频率范围内，通过加速常规扬声器驱动器的振膜所产生的声压可表示为P
∝
SF
·
AR，其中SF为振膜表面积，AR为振膜的加速度。也就是说，声压P正比于振膜表面积SF与振膜的加速度AR的乘积。此外，振膜位移DP可表示为DP
∝
1/2
·
AR
·
T2∝
1/f2，其中T与f分别为声波的周期与频率。常规扬声器驱动器所引起的空气运动量V
A,CV
可表示为V
A,CV
∝
SF
·
DP。对于特定的扬声器驱动器，其中振膜表面积为常数，空气运动量V
A,CV
正比于1/f2，即V
A,CV
∝
1/f2。
[0003]为了覆盖人类可听频率的全部范围，即由20赫兹(hertz，Hz)至20千赫兹(kilohertz，KHz)，高音扬声器(tweeter)、中范围驱动器(mid-range driver)和低音扬声器(woofer)必须包含在常规扬声器中。所述的所有附加元件将占据常规扬声器庞大的空间，并且还增加其生产成本。因此，常规扬声器的设计挑战之一是无法使用单个驱动器来覆盖人类可听频率的全部范围。
[0004]通过常规扬声器产生高保真度声音的另一个设计挑战是其外壳(enclosure)。扬声器外壳通常用于容纳所产生声音的向后辐射波，以避免在某些频率中消除向前辐射波，其中所述声音频率的对应波长明显大于扬声器尺寸。扬声器外壳也可用于帮助改善或重塑低频响应，举例来说，在低音反射(通口盒(ported box))型的外壳中，所产生的通口共振用于反转向后辐射波的相位，并实现与向前辐射波于通口-腔室的共振频率附近的同相位相加效应。另一方面，在声中止(acoustic suspension)(封闭盒(closed box))型的外壳中，外壳用作弹簧功能，其与振动振膜形成共振电路。通过适当选择扬声器驱动器与外壳的参数，可利用组合外壳-驱动器的共振峰值来增强共振频率附近的声音输出，从而改善所得扬声器的性能。
[0005]如何设计一种声音产生设备/装置，其具有小体积并且能够克服上述的常规扬声器所面临的设计挑战是本领域的重要目标。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的主要目的是提供一种能够以高于最大可听频率的脉冲率产生声音的声音产生设备及声音产生装置。
[0007]本专利技术的一实施例提供一种声音产生设备。所述声音产生设备包括一驱动电路，用来根据一声音输入信号产生一驱动信号；以及一声音产生装置；其中，所述声音产生装置由所述驱动信号驱动，使得所述声音产生装置以一空气脉冲率产生多个空气脉冲，所述空气脉冲率高于一最大人类可听频率；其中，所述多个空气脉冲在声压级方面产生一非零偏
移，且所述非零偏移是相对于一零声压级的一偏差；其中，驱动所述声音产生装置以产生所述多个空气脉冲的所述驱动信号相对于一第一电压是单极性的。
附图说明
[0008]图1是本专利技术一实施例的一声音产生设备的示意图。
[0009]图2是本专利技术一实施例的多个信号的示意图。
[0010]图3是本专利技术一实施例的频谱分析的示意图。
[0011]图4是本专利技术一实施例的一驱动电路的示意图。
[0012]图5是本专利技术一实施例的升压脉冲的示意图。
[0013]图6是本专利技术一实施例的一驱动电路的示意图。
[0014]图7是本专利技术一实施例的功率降低模块的示意图。
[0015]图8提供输入声音信号及其对应的包络线的示意图。
[0016]图9是本专利技术一实施例的包络线检测子模块的示意图。
[0017]图10提供多个压升脉冲、多个摆幅扣除脉冲、输入声音信号及其对应的包络线的示意图。
[0018]图11绘示本专利技术一实施例的多个摆幅扣除脉冲。
[0019]图12绘示根据本专利技术的实施例的多个摆幅扣除脉冲。
[0020]图13是本专利技术一实施例的一驱动电路的示意图。
[0021]图14是本专利技术一实施例的一输出级的示意图。
[0022]图15绘示本专利技术一实施例的一声音产生装置的上视图。
[0023]图16绘示图15的声音产生装置的截面图。
[0024]图17绘示本专利技术一实施例的一驱动电路的示意图。
[0025]图18绘示本专利技术一实施例的一声音产生装置的上视图。
[0026]图19绘示图18的声音产生装置的截面图。
[0027]图20绘示本专利技术一实施例的多个空气脉冲。
[0028]图21绘示本专利技术一实施例的多个空气脉冲。
[0029]图22绘示本专利技术一实施例的一声音产生设备的实验方案。
[0030]图23是本专利技术一实施例的频谱分析的示意图。
[0031]其中，附图标记说明如下：
[0032][0033][0034]具体实施方式
[0035]为克服发声业产业(sound producing industry)中扬声器驱动器(speaker driver)及其外壳(enclosure)的设计挑战，申请人在美国专利16/125,761中提供了微电子机械系统(Microelectromechanical Systems，MEMS)声音产生装置(sound producing device)，以便在脉冲幅度调制的超声波脉冲阵列(Ultrasonic Pulse Array with Pulse Amplitude Modulation，PAM-UPA)架构下产生声音，其中声音以高于最大(人类)可听频率(audible frequency)的空气脉冲率(air pulse rate)/频率而产生。然而，美国专利16/125,761中的声音产生装置需要阀(valve)。为了实现如此高的脉冲速率，阀需要能够在大约2.6～3.9微秒(microsecond，μS)的时间内执行开关操作(open-and-close operation)。快速移动的阀需要耐受灰尘、汗水、手部油脂、耳垢，并且预计需要经受超过一兆次的操作循环，这是极具挑战性的。为了减轻美国专利16/125,761中对装置的耐用性要求，申请人在美国专利16/420,141的专利中提供了脉冲幅度调制的超声波脉冲阵列的驱动架构来驱动常规的高音扬声器(treble speaker)，所述高音扬声器根据脉冲幅度调制信号进行驱动。
[0036]在本专利技术中，提供了由单极性(unipolar)驱动信号来驱动的一种声音产生设备。相较美国专利16/420,141，由单极性驱动信号来驱动的声音产生设备在声压级(sound pressure 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声音产生设备，其特征在于，包括：一驱动电路，用来根据一声音输入信号产生一驱动信号；以及一声音产生装置；其中，所述声音产生装置由所述驱动信号驱动，使得所述声音产生装置以一空气脉冲率产生多个空气脉冲，所述空气脉冲率高于一最大人类可听频率；其中，所述多个空气脉冲在声压级方面产生一非零偏移，且所述非零偏移是相对于一零声压级的一偏差；其中，驱动所述声音产生装置以产生所述多个空气脉冲的所述驱动信号相对于一第一电压是单极性的。2.如权利要求1所述的声音产生设备，其特征在于，所述多个空气脉冲在多个脉冲周期内是非周期性的。3.如权利要求1所述的声音产生设备，其特征在于，所述驱动电路根据所述输入声音信号生成多个压升脉冲，并且所述驱动电路根据所述多个压升脉冲生成所述驱动信号，使得所述驱动信号相对于所述第一电压是单极性的。4.如权利要求1所述的声音产生设备，其特征在于，所述驱动电路根据所述输入声音信号生成多个摆幅扣除脉冲，并且所述驱动电路根据所述多个摆幅扣除脉冲产生所述驱动信号，使得驱动信号相对于所述第一电压是单极性的。5.如权利要求4所述的声音产生设备，其特征在于，所述驱动电路生成一第一摆幅扣除脉冲，并且所述第一摆幅扣除脉冲自对应于一第一时间的所述输入声音信号的一包络线的一第一包络值开始而在一第一脉冲周期内达到一第一压升脉冲的一峰值，并且所述第一摆幅扣除脉冲的一第一脉冲摆幅是所述第一包络值与所述第一压升脉冲的所述峰值之间的一差值。6.如权利要求4所述的声音产生设备，其特征在于，所述驱动电路生成一第一摆幅扣除脉冲，并且所述第一摆幅扣除脉冲自所述第一电压开始，并且所述第一摆幅扣除脉冲的一第一脉冲摆幅是对应于一第一时间的所述输入声音信号的一包络线的一第一包络值与一第一压升脉冲的一峰值之间的一差值。7.如权利要求1所述的声音产生设备，其特征在于，所述驱动电路包括：一调制模块，用来根据所述输入声音信号生成一调制信号，其中，所述调制信号包括多个调制脉冲；以及一升压模块，用来根据所述多个调制脉冲产生多个压升脉冲；其中，所述驱动电路根据所述多个压升脉冲产生所述驱动信号，使得驱动信号相对于所述第一电压是单极性的。8.如权利要求7所述的声音产生设备，其特征在于，所述升压模块产生多个升压脉冲，并将所述多个升压脉冲迭加到所述多个调制脉冲上，以产生所述多个压升脉冲。9.如权利要求8所述的声音产生设备，其特征在于，所述多个升压脉冲在多个脉冲周期具有恒定的脉冲高度。10.如权利要求7所述的声音产生设备，其特征在于，所述驱动电路包括：一功率降低模块，耦接到所述升压模块，用来根据所述多个压升脉冲产生多个摆幅扣除脉冲；
其中，所述驱动电路根据所述多个摆幅扣除脉冲产生所述驱动信号。11.如权利要求10所述的声音产生设备，其特征在于，所述功率降低模块包括：一包络线...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振宇，陈文健，
申请(专利权)人：知微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：