声信号发生器和发生声信号的方法技术

本发明专利技术涉及声信号发生器，它具有如下特点：－可以振动的膜（２１），－探测膜（２１）的任何偏移的偏移传感器，－耦合到膜（２１）的激发装置（２３，２４），－具有在激发装置（２３，２４）的驱动电路内连接的负载通路（Ｄ－Ｓ）和驱动接点（Ｇ）的功率半导体开关（Ｔ１），－驱动电路（１０）它具有连接到功率半导体开关（Ｔ１）和在该接点上获取驱动信号（Ｓ１）的第１接点（１１），和具有偏移传感器与之连接的第２接点（１２，１３）。本发明专利技术还涉及发生声信号的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及按照专利权利要求1的前叙部分特征所述的特点的一种声信号发生器，尤其是一种喇叭形扬声器(horn)，并涉及发生声信号的方法。可以借助于膜上的机械开关装置调节音量，当在膜的偏移尚小而将开关断开时，发生的音调比较低沉，当直到膜的偏移较大才将机械开关断开时，发生的音调比较响亮。像这样一种装置的缺点是当激发器绕阻从电源电压断开时，在机械开关处会发生火花辐射。因而在某些情况下导致严重的电磁辐射的干扰发生。而且，在以包括膜和舌簧的振动系统的自然频率，通常为几百赫兹，按时钟方式驱动的这种开关内会以非受控的方式产生显著的功率损失，并且可以使已知喇叭形扬声器的寿命明显降低。借助具有专利权利要求1的特点的声信号发生器来实现本专利技术的目的。相应地，根据本专利技术的声信号发生器，除了有可以振动的膜、偏移传感器和与膜耦合的激发装置之外，还具有功率半导体开关和连接到功率半导体开关驱动接点的驱动电路以及连接到驱动电路的偏移传感器。激发装置最好包括激发器绕阻和与激发器绕阻电感耦合的舌簧，连接到电压源的激发器绕阻同功率半导体开关的负载通路串联。使用功率半导体开关，特别是使用功率MOSFET有着相对于使用机械开关去开关激发器绕阻的优越性，它使开关期间产生的电磁干挠辐射明显降低。使用的半导体开关最好是市场化的温度保护半导体开关，例如，由慕尼黑Infineon，Tech-nologies AG生产的牌号为TEMPFET的半导体开关。理想地，除温度保护外，这种半导体开关有集成过电压保护和/或集成短路保护，并且是慕尼黑Infineon Technologies AG标牌HITFET下的那种市场化的半导体开关。温度保护半导体开关保护开关自身，当由于发生功率损失使开关的温度超出预定值时，开关将自身断开。这种温度保护的半导体开关最好与容纳激发装置的外壳热耦合。用这种方式，半导体开关也监测激发装置附近的温度，当这一温度超出预定值时将本身断开并且不可能再接通。这种措施因为防止了激发器线圈过热所以延长了信号发生器的寿命。最好这样选择半导体开关的接通电阻，使得所出现的总功率损失中的并非微不足道的部分发生在半导体开关中。通过这种措施降低了激发器绕组内的功率损失，因而延长了信号发生器的寿命。连接到驱动电路的偏移传感器最好是至少有一只电容器的电容性传感器，它的电容随膜的偏移改变。该至少一只电容器的电容在驱动电路内被加以求值，当该电容值大于或小于预定值时功率半导体开关总是被断开。可以使用各种的已知求值电路来确定该可变电容的电容值。例如，在本专利技术的一个实施方案中，提供与电流源串联的电容器和来自于这种功率源并且在预定时间期内加到该电容器的电流，和提供在这一时间期结束时存在于电容器上用于测量的电压。在这种情况下，是利用这样一种事实，即当充电电流和充电时间相同时，电荷流经电容器在该电容器上产生电压，该电压同电容器的电容值成正比。另一个实施方案规定充电至预定值的电容器和该电容器上电压变化以供观察。在这种情况下，储存在该电容器上的电荷保持恒定，所以当电容值降低时电容器上的电压升高，反之亦然。另一个实施方案规定连接在桥电路的第1串联共振电路内的电容器，该桥电路具有同第1串联共振电路并联的第2串联共振电路，并且两串联共振电路都由交流电压激发。在这种情形下，第1串联共振电路的频率随电容性传感器内的电容器的电容值改变。两串联共振电路每个都有一分接点，用于在各自的串联共振电路内引出电位，从这些连接到求值电路的分接点上，求值电路用这些两电位之差为半导体开关产生驱动信号，该信号同该可变电容器的电容值有关。尤其，该驱动电路求值这种差电压的零交叉，而桥电路内的组件相互这样匹配使之在该差信号的零交叉处该可变电容器具有的电容值使膜到达开关趋于断开的偏移位置。这种桥电路被用于将该可变电容器的电容值调整到标称值，该值同桥电路中的其他组件有关。为了提供电容性传感器，本专利技术的第1实施方案规定在电容器传感器内由膜本身形成至少一只电容器的第1电容器极板。另一个实施方案规定第1电容器极板由第1电极形成的，它在机械上与膜或舌簧相耦合。在这种情形下，这种第1电极以与膜相同的方式偏移。根据本专利技术的一个实施方案，电容器传感器内的至少一只电容器的第2电容器极板是由围绕膜的外壳，并且可能由围绕激发装置的外壳形成，并且同膜是电绝缘的。另一个实施方案规定由第2电极形成的第2电容器极板，它这样安排使得其距膜有一距离并和外壳绝缘。第2电容器极板也可以由膜上面的外壳盖形成。形成第1电容器极板的膜或第1电极，和形成第2电容器极板的外壳，第2电极或盖，它们都有连接到驱动电路的合适接点。在一种实例性实施方案中，膜不是由金属组成，本专利技术提供被汽相沉积到一部分膜上的金属，以形成第1电容器极板。图2示出附图说明图1中所示的装置的等效电路图，图3示出具有根据本专利技术的第2实施方案的偏移传感器的声信号发生器，图4示出具有根据本专利技术的第3实施方案的偏移传感器的声信号发生器，图5示出具有根据本专利技术第4实施方案的偏移传感器的声信号发生器，图6示出根据本专利技术第1实施方案的驱动电路，图7示出图6中所示的电路装置中所选信号相对时间的波形，图8示出根据本专利技术第2实例性的实施方案的驱动电路，图9示出根据本专利技术第3实施方案的驱动电路，图10示出根据本专利技术的另一个实施方案的驱动电路，除非另有说明，同样的参考符号标记图中具有相同意义的相同部件和信号。参考符号表10驱动电路11，12，13，14驱动电路接点20信号发生器21膜22外壳23舌簧24激发器绕阻25盖26第1电极27绝缘支架28第2电极29电极101求值电路A1，A2激发器绕阻的连接端C 电容器C2电容器CLK时钟发生器 CS电容相关信号D漏极接点D1二极管G栅极接点Iq电流源Im电流K1，K2比较器L1，L2电感RS-FF RS触发器S源极接点S1驱动信号Son接通信号SW1，SW2开关T1功率晶体管Vdd，V+，END驱动电位Vref参考电压Uc电容器电压AND与门Uw交流电压提供功率半导体开关T1用于将激发器绕阻24连接到电源电压，在本实例性实施方案中该半导体开关是一种功率MOSFET的形式，它的漏极-源极通路D-S与激发器绕阻24串联。包括该激发器绕阻24和MOSFET T1的串联电路与用于第1电源电位Vdd和第2电源电位GND的端子连接，使得当MOSFET T1接通时有电流流经激发器绕阻24。提供驱动电路10用于驱动MOSFET T1并具有连接到MOSFET T1栅极接点G的第1接点11，在该接点上获取驱动信号S1。偏移传感器被连接到驱动电路10的接点12，13。在图1所示的实例性实施方案中，这种偏移传感器是一种带有电容器的电容性传感器的形式。在这种情况下，这种电容器的一个电容器极板是由金属膜21形成的，驱动电路12的接点13与该金属膜相连接。这种电容器的第2电容器极板是由信号发射器20的外壳22形成的，驱动电路10的接点12被连接到该外壳上。为了帮助理解，图1中在膜21和外壳22之间示出了电容器的电气符号C。该电容器C的电容随膜21和外壳22之间的距离改变。在电容性传感器中该电容器的两电容器极板的接点仅在原理上在图1中加以表示。当MOSFET T1接通电流流经激发器绕阻24本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种声信号发生器，它具有如下特点： －可以振动的膜（２１）， －探测膜（２１）的任何偏移的偏移传感器， －与膜（２１）耦合的激发装置（２３，２４）， 其特征在于 －功率半导体开关（Ｔ１），它具有在激发装置（２３，２４）的驱动电路内被连接的负载通路（Ｄ－Ｓ）和具有驱动接点（Ｇ）， －驱动电路１０，它具有连接到功率半导体开关（Ｔ１）的驱动接点（Ｇ）和在该接点上可获取驱动信号（Ｓ１）的第１接点（１１），并具有第２接点（１２，１３）该第２接点（１２，１３）与偏移传感器相连接。

【技术特征摘要】
DE 2001-2-1 10104590.51.一种声信号发生器，它具有如下特点-可以振动的膜(21)，-探测膜(21)的任何偏移的偏移传感器，-与膜(21)耦合的激发装置(23，24)，其特征在于-功率半导体开关(T1)，它具有在激发装置(23，24)的驱动电路内被连接的负载通路(D-S)和具有驱动接点(G)，-驱动电路10，它具有连接到功率半导体开关(T1)的驱动接点(G)和在该接点上可获取驱动信号(S1)的第1接点(11)，并具有第2接点(12，13)该第2接点(12，13)与偏移传感器相连接。2.权利要求1的声信号发生器，其中驱动电路(10)具有提供接通信号(接通/断开)的另一个接点。3.权利要求1的声信号发生器，其中偏移传感器是一种至少包括一只电容器(C)的电容性传感器。4.权利要求3的声信号发生器，其中电容性传感器中的电容器(C)的第1电容器极板由膜(21)形成的。5.权利要求3的声信号发生器，它具有耦合至膜(21)的第1电极(28)，可以振动并形成电容性传感器内的电容器(C)的第1电容器极板。6.前述权利要求之一的声信号发生器，它具有同膜(21)绝缘和/或同第1电极(28)绝缘并在电容性传感器内形成电容器(C)的第2电容器极板的外壳(22)。7.权利要求1至4之一的声信号发生器，它具有同外壳(22)绝缘并形成电容性传感器内的电容器(C)的第2电容器极板的第2电极(26)。8.前述权利要求之一的声信号发生器，其中驱动信号(S1)同电容性传感器中的至少一只电容器(C)的电容有关。9.前述权利要求之一的声信号发生器，其中驱动电路(10)具有电流源(Iq)，同电容器(C)并联的开关(SW1)和比较器装置(K1)以便对电容器(C)的电容求值，电流源(Iq)同电容器(C)串联，比较器装置(K1)将跨在电容器(C)上的电压(Uc)与一个参考电压(Vref)进行比较，并且在一个输出端提供同该种比较有关的信号(S3)。10.权利要求8的声信号发生器，其中驱动信号(S1)跟比较器装置(K1)输出端的信号(S3)以及接通信号(接通/断开)有关。11.权利要求1至8之一的声信号发生器，其中驱动电路(10)具有桥电路，该桥电路有两个串联共振电路和一个求值电路(101)，串联共振...

【专利技术属性】
技术研发人员：C阿恩特，
申请(专利权)人：因芬尼昂技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]