CN108307012B - 移动终端及受话器的控制系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动终端及受话器的控制系统和方法。其中，受话器的控制系统包括：接收模块、检测模块和处理模块；所述接收模块和所述检测模块均与受话器的音圈电连接；所述检测模块还与所述处理模块电连接；所述接收模块用于接收音频电信号并输入至所述音圈；所述检测模块用于检测所述音圈的当前电阻值；所述处理模块用于根据所述当前电阻值和所述音圈的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值，并将所述音频电信号的当前电压幅值调节至所述最大允许电压幅值以下。本发明实现了对受话器的反馈控制，确保音频电信号的电压幅值始终在最大允许电压幅值以下，避免了受话器出现破音现象。

Description

移动终端及受话器的控制系统和方法

技术领域

本发明涉及电子产品技术领域，特别涉及一种移动终端及受话器的控制系统和方法。

背景技术

现有受话器的驱动器是单向驱动型，也即将音频电信号U输入至受话器的音圈，并控制受话器的功率不超过额定功率P_e，实现将音频电信号转换为声音信号。由于P_e＝U_RMS ²/R，U_RMS为额定电压，R为音圈阻值(一般设定为32Ω)，因此控制受话器的功率不超过额定功率P_e，也即控制输入音圈的音频电信号U的平均量不超过U_RMS。

现有技术中，受话器的这种单向驱动方式，其音圈的振动幅度是不受控的，常会发生因音频电信号U的瞬间幅值过大，致使音圈的振动幅度过大而出现破音线现象。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中音圈的振动幅度不受控，致使音圈的振动幅度过大而出现破音线现象的缺陷，提供一种移动终端及受话器的控制系统和方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种受话器的控制系统，所述受话器，包括音圈；

所述控制系统，包括：接收模块、检测模块和处理模块；

所述接收模块和所述检测模块均与所述音圈电连接；所述检测模块还与所述处理模块电连接；

所述接收模块用于接收音频电信号并输入至所述音圈；

所述检测模块用于检测所述音圈的当前电阻值；

所述处理模块用于根据所述当前电阻值和所述音圈的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值，并将所述音频电信号的当前电压幅值调节至所述最大允许电压幅值以下。

可选地，所述受话器还包括音腔；所述音圈位于所述音腔中；

所述处理模块包括：温度计算单元、频率计算单元和幅值计算单元；

所述频率计算单元分别与所述温度计算单元和所述幅值计算单元电连接；

所述温度计算单元，用于根据所述当前电阻值计算所述音圈的当前温度；

所述频率计算单元，用于根据所述当前温度计算所述音腔的谐振频率；

所述幅值计算单元，用于根据所述谐振频率和所述最大线性位移计算所述最大允许电压幅值。

可选地，所述温度计算单元具体用于通过如下公式计算所述当前温度：

其中，T为所述音圈的当前温度，R为所述音圈的当前电阻值，R_e为所述音圈的直流电阻，T_coef为所述音圈的特征温度系数，T₀为所述音圈的初始温度。

可选地，所述频率计算单元具体用于通过如下公式计算所述谐振频率：

其中，f为谐振频率，K_ms为所述音圈在所述当前温度下的动力系数，M_ms为所述音腔的等效振动质量。

可选地，所述幅值计算单元具体用于通过如下公式计算所述最大允许电压幅值：

所述U₀为最大允许电压幅值，η₀为参考电声转换效率，X_max为所述音圈的最大线性位移，a为所述音腔的等效半径。

可选地，所述处理模块还包括：数字信号处理器、功率放大器和boost升压电路；

所述数字信号处理器的输入端与所述接收模块电连接，所述数字信号处理器的输出端与所述功率放大器的输入端电连接，所述功率放大器的输出端与所述音圈电连接，所述boost升压电路的输出端与所述功率放大器的供电端电连接，所述boost升压电路的控制端与所述幅值计算单元电连接；

所述数字信号处理器用于采集所述音频电信号的当前电压幅值并输入至所述功率放大器；

所述boost升压电路用于根据所述最大允许电压幅值生成供电电压并输入至所述功率放大器；

所述功率放大器用于根据所述供电电压调节所述当前电压幅值。

本发明还提供一种受话器的控制方法，所述受话器，包括音圈；

所述控制方法包括：

将音频电信号输入至所述音圈；

检测所述音圈的当前电阻值；

根据所述当前电阻值和所述音圈的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值，并将所述音频电信号的当前电压幅值调节至所述最大允许电压幅值以下。

可选地，所述受话器还包括音腔；所述音圈位于所述音腔中；

所述根据所述当前电阻值和所述受话器的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值，包括：

根据所述当前电阻值计算所述音圈的当前温度；

根据所述当前温度计算所述音腔的谐振频率；

根据所述谐振频率和所述最大线性位移计算所述最大允许电压幅值。

可选地，所述根据所述当前电阻值计算所述音圈的当前温度，具体包括：

通过如下公式计算所述当前温度；

其中，T为所述音圈的当前温度，R为所述音圈的当前电阻值，R_e为所述音圈的直流电阻，T_coef为所述音圈的特征温度系数，T₀为所述音圈的初始温度。

可选地，所述根据所述当前温度计算所述音腔的谐振频率，具体包括：

通过如下公式计算所述谐振频率；

其中，f为谐振频率，K_ms为所述音圈在所述当前温度下的动力系数，M_ms为所述音腔的等效振动质量。

可选地，所述根据所述谐振频率和所述最大线性位移计算所述最大允许电压幅值，具体包括：

通过如下公式计算所述最大允许电压幅值；

所述U₀为最大允许电压幅值，η₀为参考电声转换效率，X_max为所述音圈的最大线性位移，a为所述音腔的等效半径。

本发明还提供一种移动终端，所述移动终端包括受话器和如上所述的受话器的控制系统。

本发明的积极进步效果在于：本发明实现了对受话器的反馈控制，确保音频电信号的电压幅值始终在最大允许电压幅值以下，从而确保音圈的振动幅度始终小于音圈的最大线性位移，避免了受话器出现破音现象。

附图说明

图1为受话器的结构示意图。

图2为本发明实施例1的受话器的控制系统的模块示意图。

图3为本发明实施例2的受话器的控制系统的模块示意图。

图4为本发明实施例3的受话器的控制方法的流程图。

图5为本发明实施例4的受话器的控制方法的流程图。

图6为本发明实施例5的移动终端的模块示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种受话器的控制系统，该控制系统适用于各类包括受话器的终端设备。为了更好的理解本发明相对于与现有技术所作出的改进，在对本发明的具体实施方式进行详细说明之前首先对受话器的结构和工作原理进行说明：

如图1所示，受话器包括音圈11、音腔12、永磁铁13和振膜14，音圈11、永磁铁13和振膜14均设于音腔12中，音圈11与振膜14连接。当有音频电信号输入音圈11时，在音频电信号与磁场作用下，音圈11产生驱动力，振膜14受力后振动，压迫音腔12中的空气，产生声音，从而实现将该音频电信号转换成声音信号。需要说明的是，音圈11不能跳出磁间隙，也即音圈11的振幅不能大于音圈11的最大线性位移(最大线性位移是表征受话器性能的参数，其主要取决于磁路结构和音圈卷宽)，否则会产生很大的非线性失真(表现为振幅异常音)、甚至会导致音圈11损坏(卡死或烧毁)。

如图2所示，本实施例的控制系统包括：接收模块21、检测模块22和处理模块23。接收模块21和检测模块22均与音圈11电连接，检测模块22还与处理模块23电连接。

以下介绍本实施例的控制系统的工作原理：

接收模块21接收音频电信号，该音频电信号一般由终端设备的音频控制模块输出。接收模块21将该音频电信号输入至音圈11。当接收模块21接收到音频电信号后，检测模块22实时检测音圈11的当前电阻值并发送至处理模块23。处理模块23根据当前电阻值和音圈11的最大线性位移计算音频电信号的最大允许电压幅值，并将音频电信号的当前电压幅值调节至最大允许电压幅值以下。其中，最大允许电压幅值也即当音圈11的振幅在最大线性位移时对应的音频电信号的幅值。

本实施例的控制系统实现了对受话器的反馈控制，确保音频电信号的电压幅值始终在最大允许电压幅值以下，从而确保音圈的振动幅度始终小于音圈的最大线性位移，避免了受话器出现破音现象。

实施例2

在实施例1的基础上，如图3所示，本实施例的处理模块23包括：温度计算单元231、频率计算单元232和幅值计算单元233。频率计算单元232分别与温度计算单元231和幅值计算单元233电连接，温度计算单元231还与检测模块22电连接。

以下提供一种处理模块计算最大允许电压幅值的具体的实现方式：

检测模块22将当前电阻值发送至处理模块23，温度计算单元231则根据该当前电阻值计算音圈11的当前温度。具体的，温度计算单元231通过如下公式计算当前温度：

其中，T为音圈的当前温度，R为音圈的当前电阻值，R_e为音圈的直流电阻，T_coef为音圈的特征温度系数，T₀为音圈的初始温度。

频率计算单元232根据当前温度计算音腔12的谐振频率。具体的，频率计算单元通过如下公式计算谐振频率：

其中，f为谐振频率，K_ms为音圈在当前温度下的动力系数，M_ms为音腔的等效振动质量。

幅值计算单元233根据谐振频率和最大线性位移计算最大允许电压幅值。具体的，幅值计算单元通过如下公式计算最大允许电压幅值：

U₀为最大允许电压幅值，η₀为参考电声转换效率，X_max为音圈的最大线性位移，a为音腔的等效半径。

本实施例中，音圈的直流电阻、音圈的特征温度系数、音圈的初始温度、音腔的等效振动质量、音圈的动力系数和音腔的等效半径均是表征受话器性能的参数。其中，音圈的直流电阻、音圈的特征温度系数、音圈的初始温度、音腔的等效振动质量和音腔的等效半径为常量；音圈的动力系数为变量，根据温度与动力系数的对应关系以及音圈的当前温度获取。

以下提供一种处理模块调节音频电信号的当前电压幅值的具体的实现方式：

参见图3，本实施例的处理模块还包括：数字信号处理器234、功率放大器235和boost升压电路236。数字信号处理器234的输入端与接收模块21电连接，数字信号处理器234的输出端与功率放大器235的输入端电连接，功率放大器235的输出端与音圈11电连接，boost升压电路236的输出端与功率放大器235的供电端电连接，boost升压电路236的控制端与幅值计算单元233电连接。

调节音频电信号的电压幅值时，数字信号处理器234采集音频电信号的当前电压幅值及信号频率并输入至功率放大器235。boost升压电路236根据幅值计算单元233计算得到的最大允许电压幅值生成供电电压并输入至功率放大器235，根据供电电压决定功率放大器235的放大倍数，实现功率放大器235对当前电压幅值的调节。

本实施例中，利用boost升压电路和数字信号处理器及功率放大器实现了对受话器的精确控制，确保音频电信号的当前电压幅值始终在最大允许电压幅值以下，不仅避免了音频电信号的非线性失真，全面提升了受话器的音质和响度，同时还大大减小了受话器的消耗功率。

实施例3

下面给出基于上述实施例提供的受话器的控制方法。如图4所示，本实施例的受话器的控制方法包括以下步骤：

步骤101、将音频电信号输入至音圈。

步骤102、检测音圈的当前电阻值。

步骤103、根据当前电阻值和音圈的最大线性位移计算音频电信号的最大允许电压幅值。

其中，音圈的最大线性位移是表征受话器性能的参数，其主要取决于磁路结构和音圈卷宽。

步骤104、将音频电信号的当前电压幅值调节至最大允许电压幅值以下。

其中，最大允许电压幅值也即当音圈的振幅在最大线性位移时对应的音频电信号的幅值。

本实施例的控制实现了对受话器的反馈控制，确保音频电信号的电压幅值始终在最大允许电压幅值以下，从而确保音圈的振动幅度始终小于音圈的最大线性位移，避免了受话器出现破音现象。

实施例4

在实施例3的基础上，如图5所示，本实施例中，步骤103具体包括：

步骤103-1、根据当前电阻值计算音圈的当前温度。

优选地，步骤103-1中，通过如下公式计算当前温度；

其中，T为音圈的当前温度，R为音圈的当前电阻值，R_e为音圈的直流电阻，T_coef为音圈的特征温度系数，T₀为音圈的初始温度。

步骤103-2、根据当前温度计算音腔的谐振频率。

优选地，步骤103-2中，通过如下公式计算谐振频率：

其中，f为谐振频率，K_ms为音圈在当前温度下的动力系数，M_ms为音腔的等效振动质量。

步骤103-3、根据谐振频率和最大线性位移计算最大允许电压幅值。

优选地，步骤103-3中，通过如下公式计算最大允许电压幅值：

U₀为最大允许电压幅值，η₀为参考电声转换效率，X_max为音圈的最大线性位移，a为音腔的等效半径。

本实施例中，音圈的直流电阻、音圈的特征温度系数、音圈的初始温度、音腔的等效振动质量、音圈的动力系数和音腔的等效半径均是表征受话器性能的参数。其中，音圈的直流电阻、音圈的特征温度系数、音圈的初始温度、音腔的等效振动质量和音腔的等效半径为常量；音圈的动力系数为变量，根据温度与动力系数的对应关系以及音圈的当前温度获取。

本实施例的控制方法实现了对受话器的精确控制，确保音频电信号的当前电压幅值始终在最大允许电压幅值以下，不仅避免了音频电信号的非线性失真，全面提升了受话器的音质和响度，同时还大大减小了受话器的消耗功率。

实施例5

本实施例提供一种移动终端，如图6所示，该移动终端包括受话器10、音频控制模块32、处理器33和上述任一实施例中的受话器的控制系统31。当然，移动终端还应包括通信模块、显示单元和传感器等其他元器件，在此不再赘述。音频控制模块32分别与处理器33和受话器10电连接，受话器10还与受话器的控制系统31电连接。

本实施例中，音频控制模块32在处理器33的控制下输出音频电信号至受话器10，控制系统31对输入受话器10的音频电信号进行实时调节，确保音频电信号的电压幅值始终在最大允许电压幅值以下，实现了对受话器的反馈控制，不仅提高了受话器的音质，还减小了受话器的功耗，有效地延长了移动终端的电池的续航时间和使用时间。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种受话器的控制系统，其特征在于，所述受话器，包括音圈；

所述控制系统，包括：接收模块、检测模块和处理模块；

所述接收模块和所述检测模块均与所述音圈电连接；所述检测模块还与所述处理模块电连接；

所述接收模块用于接收音频电信号并输入至所述音圈；

所述检测模块用于检测所述音圈的当前电阻值；

所述处理模块用于根据所述当前电阻值和所述音圈的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值，并将所述音频电信号的当前电压幅值调节至所述最大允许电压幅值以下；

所述处理模块具体用于通过如下公式计算当前温度：

其中，T为所述音圈的当前温度，R为所述音圈的当前电阻值，R_e为所述音圈的直流电阻，T_coef为所述音圈的特征温度系数，T₀为所述音圈的初始温度；

所述处理模块具体还用于通过如下公式计算谐振频率：

其中，f为谐振频率，K_ms为所述音圈在所述当前温度下的动力系数，M_ms为音腔的等效振动质量；

所述处理模块具体还用于通过如下公式计算所述最大允许电压幅值：

U₀为最大允许电压幅值，η₀为参考电声转换效率，X_max为所述音圈的最大线性位移，a为所述音腔的等效半径。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述受话器还包括音腔；所述音圈位于所述音腔中；

所述处理模块包括：温度计算单元、频率计算单元和幅值计算单元；

所述频率计算单元分别与所述温度计算单元和所述幅值计算单元电连接；

所述温度计算单元，用于根据所述当前电阻值计算所述音圈的当前温度；

所述频率计算单元，用于根据所述当前温度计算所述音腔的谐振频率；

所述幅值计算单元，用于根据所述谐振频率和所述最大线性位移计算所述最大允许电压幅值。

3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述处理模块还包括：数字信号处理器、功率放大器和boost升压电路；

所述数字信号处理器的输入端与所述接收模块电连接，所述数字信号处理器的输出端与所述功率放大器的输入端电连接，所述功率放大器的输出端与所述音圈电连接，所述boost升压电路的输出端与所述功率放大器的供电端电连接，所述boost升压电路的控制端与所述幅值计算单元电连接；

所述数字信号处理器用于采集所述音频电信号的当前电压幅值并输入至所述功率放大器；

所述boost升压电路用于根据所述最大允许电压幅值生成供电电压并输入至所述功率放大器；

所述功率放大器用于根据所述供电电压调节所述当前电压幅值。

4.一种受话器的控制方法，其特征在于，所述受话器，包括音圈；

所述控制方法包括：

将音频电信号输入至所述音圈；

检测所述音圈的当前电阻值；

根据所述当前电阻值和所述音圈的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值，并将所述音频电信号的当前电压幅值调节至所述最大允许电压幅值以下；

所述根据所述当前电阻值和所述音圈的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值的步骤具体包括：

通过如下公式计算当前温度；

其中，T为所述音圈的当前温度，R为所述音圈的当前电阻值，R_e为所述音圈的直流电阻，T_coef为所述音圈的特征温度系数，T₀为所述音圈的初始温度；

通过如下公式计算谐振频率；

其中，f为谐振频率，K_ms为所述音圈在所述当前温度下的动力系数，M_ms为音腔的等效振动质量；

所述根据所述谐振频率和所述最大线性位移计算所述最大允许电压幅值，具体包括：

通过如下公式计算所述最大允许电压幅值；

U₀为最大允许电压幅值，η₀为参考电声转换效率，X_max为所述音圈的最大线性位移，a为所述音腔的等效半径。

5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述受话器还包括音腔；所述音圈位于所述音腔中；

所述根据所述当前电阻值和所述音圈的最大线性位移计算所述音频电信号的最大允许电压幅值，包括：

根据所述当前电阻值计算所述音圈的当前温度；

根据所述当前温度计算所述音腔的谐振频率；

根据所述谐振频率和所述最大线性位移计算所述最大允许电压幅值。

6.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括受话器和如权利要求1-3中任意一项所述的受话器的控制系统。

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