专利名称：一种usb接口音箱的制作方法
技术领域：
一种USB接口音箱技术领域[0001 ] 本实用新型涉及一种音频播放装置，特别的涉及一种USB接口的音频播放装置。
背景技术：
随着电脑技术的不断发展和USB接口的不断普及，电脑周边USB设备的多样化发 展，人们对个人电脑USB设备的要求越来越多样化。USB接口音箱由于其小巧性及USB接口 的方便性和普及程度，成为越来越多的个人电脑用户选择的多媒体音频输出设备。按USB规范，USB接口能提供500mA/5V的供电，假设放大器效率为100%时输出功 率为1.25WX2，而实际由于功率损耗存在而不能达到。虽然在播放声音信号的过程中，一般 音乐和语言节目下所需要的功率较低，USB接口能够满足，但声音信号是波动的，当播放高 音等需要功率较大的部分声音信号时，由于USB输出功率的有限，会导致声音的效果较差， 使用户在使用时具有较大的局限性。为解决供电量不足的问题，现有的一些USB音响产品，为了提高输出功率用4 Ω甚 至2Ω的负载，但这远远超出了 USB供电能力范围，很容易造成个人电脑不能正常工作，或 者是频繁死机。另外，音响器材要求频响尽可能宽广平坦，但USB接口音箱这类小体积的系统，一 般只使用1-2寸的扬声器单元，受物理定律限制，它不可能有效播放出60-80ΗΖ以下的低 频，如果强行输入信号，不但听觉系统感觉不到，且在耗费掉可贵的能源的同时使扬声器产 生严重的失真。在一般音乐的低音部分OOOHz以下)能量占总能量的约35%，迪士高等重低音 音乐高达60-90%，而不能有效播放的频段(60-80ΗΖ以下)又占了低音部分功率的40%左右ο发明内容为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种USB接口音箱，包括USB接口、USB解 码单元、DAC、D类放大器、喇叭，该音箱还包括一储能单元和一检测单元；其中，USB接口接 收到的声音信号输入至USB解码单元解码，得到的数字音频信号再经DAC转换得到模拟音 频信号，该模拟音频信号经D类放大器放大后驱动喇叭，同时检测单元通过检测该模拟音 频信号得到储能单元的开关信号，控制储能单元的打开与关断；另外，USB接口输出的电源 Vdd作为整个电路的电源信号，且D类放大器和储能单元的电源端相连。所述检测单元包括两个比较器及一或门，其中一比较器的正向输入端接一参考电 压，负向端与所述喇叭的负载电压端相连；另一比较器的正向端与所述喇叭的负载电压端 相连，负向端接另一参考电压。所述USB接口音箱还包括一带通滤波器，连接于DAC和D类放大器之间。所述USB接口音箱还包括一低通滤波器和一高通滤波器，依次串联于DAC和D类 放大器之间。[0011]所述储能单元包括大容量的电容和开关电路，以及电源电压和地端，其中电容和 开关电路串联于电源电压和地端之间。所述储能单元包括大容量的电容组成的电容组阵列和开关电路，以及电源电压和 地端，其中电容组阵列和开关电路串联于电源电压和地端之间。所述开关电路为一 CMOS开关管。所述电源电压经一升压电路后作为所述储能单元的充电电源。本实用新型的有益效果为一方面，本实用新型所述USB接口音箱通过合理配置 检测电路的参考电压，可自适应地管理USB电源。在放音过程中，由于一般音乐和语言节目 下平均功率只有最大功率的1/5到1/10(即耗电电流小于500mA)，本实用新型所述音箱结 构能有效地将此时多余的能量存储下来。当放音过程的瞬间如耗电电流大于500mA时，则 超出部分由之前储存下来的电能补充。从而突破了 USB音响的功率限制，使最大音频输出 功率更高，从而有效提升USB接口音箱的放音效果。另一方面，本实用新型所述的USB接口音箱可通过调整带通滤波器的通带频率范 围，在确保低音听感无明显区别的同时把不能有效重放的部分信号截断，会大大降低无用 的能源耗费达30%左右(按迪士高平均值)，失真降低也是非常明显的。
图1是本实用新型所述USB接口音箱的一种结构框图；图2是本实用新型图1所述结构框图中部分模块的一种具体实施电路图；图3是本实用新型所述USB接口音箱的另一种结构框图。
具体实施方式
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作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。如图1所示为本实用新型所述USB接口音箱的一种结构框图，该USB接口音箱结 构包括USB接口 100、USB解码单元101、DAC 102、D类放大器103、喇叭104、储能单元105 和检测单元106，其中，USB接口 100接收到的声音信号输入至USB解码单元101解码，得到 的数字音频信号再经DAC 102转换得到模拟音频信号，该模拟音频信号经D类放大器103 放大后驱动喇叭104，同时检测单元106通过检测该模拟音频信号得到储能单元105的开关 信号，控制储能单元105的打开与关断；另外，USB接口 100输出的电源Vdd作为整个电路的 电源信号，且D类放大器103和储能单元105的电源端相连。如图2所示为图1所示结构框图中部分模块的一种具体实施电路图，包括D类放 大器103、喇叭104、检测单元106和储能单元105，其中，所述D类放大器103包括一个脉宽 调制器Compl、两个CMOS管Pl和Ni、缓存器、耦合电容Cott和一个用于恢复被放大的音频 信号的外部低通滤波器，该低通滤波器由电感Lf和电容Cf组成。本具体实施电路中所述检测单元106包括两个比较器Comp21和Comp22以及一个 或门，通过将喇叭104上的负载电压Vltjad与两个参考电压VMfl和VMf2进行比较，其中设定比较电压< Vref2,当VlMd小于Vrefl或Vltjad大于VMf2时，则两个比较器经或门后均输出 控制信号，控制储能单元105中的开关电路处于闭合状态；否则两个比较器经或门后输出 控制信号使储能单元105中的开关电路处于关断状态。本具体实施电路中所述储能单元105包括大容量的电容C和开关电路，以及电源 电压VDD，且该电源电压Vdd与D类放大器103中的电源电压Vdd相连。本具体实施方式
图2所示电路中，所述开关电路可通过一开关管来实现，当然，其 它能起到开关作用的器件或电路均属于本实用新型的保护范围。图2所示电路的工作过程为当音频信号经所述D类放大器103放大后输出至喇 叭104播放时，当音频信号需要的能量较少时，则喇叭104上的负载电压VlMd也较小，设置 比较器Comp21的参考电压Vrefl的大小，使比较器Comp21输出控制信号打开储能单元105 中的开关，从而将剩余的能量储存到电容C中；当音频需要的能量较大时，此时喇叭104上 的负载电压Vload也较大，设置比较器Comp22的参考电压VMf2的大小，使比较器Comp22输 出控制信号打开储能单元105中的开关，从而使电容C中存储的能量和电源电压Vdd—起提 供给喇叭，从而使本实用新型所述USB接口音箱的输出功率大大增加，音频播放效果更好。值得注意的是，本具体实施电路储能单元105中的电容C还可用多个电容组成的 电容组阵列来实现，从而可以存储更多的能量；或者在电容C之前增加一个升压电路，从而 增加电容两端的压差，从而使电路可以存储更多的能量。另外，所述D类放大器103的具体实施电路不仅仅局限于图2所示具体实施电路， 其它只要满足音频放大器的功能的D类放大器电路均适用于本实用新型所述结构。另一方面，考虑到USB接口音箱能够有效播放的音乐频率范围，为避免输入USB接 口音箱不能有效播放的频率范围的音频信号导致的能量损失，本实用新型还公开了另一种 USB接口音箱的结构，如图3所示，该结构在图1所示USB接口音箱结构的基础上，在D类放 大器103之前增加了一个带通滤波器107，通过设置所述带通滤波器107的通带频率，可有 效滤除USB接口音箱不能正常播放的音频信号频率范围。为准确滤波得到USB接口音箱能 够有效播放的频率范围，既不滤除有效的音频信号造成声音的失真，又能够尽量节省能量， 本具体实施方式
中将所述带通滤波器107的频率范围设置成用户可配置的，这样用户在调 试时可以针对特定的USB接口音箱调整得到最佳的效果。当然，所述带通滤波器107还可通过一个低通滤波器和一个高通滤波器串联来代 替，同样也能实现通带滤波的作用。当然，本具体实施方式
所述的具体实施电路仅仅是本具体实施方式
所述音箱结构 框图的一种实施方式，其它只要与上述应用方式相同或相近似的装置，均属于本实用新型 的发明构思，均属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种USB接口音箱，包括USB接口、USB解码单元、DAC、D类放大器、喇叭，其特征在 于，该音箱还包括一储能单元和一检测单元；其中，USB接口接收到的声音信号输入至USB 解码单元解码，得到的数字音频信号再经DAC转换得到模拟音频信号，该模拟音频信号经D 类放大器放大后驱动喇叭，同时检测单元通过检测该模拟音频信号得到储能单元的开关信 号，控制储能单元的打开与关断；另外，USB接口输出的电源VDD作为整个电路的电源信号， 且D类放大器和储能单元的电源端相连。
2.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述检测单元包括两个比较器及 一或门，其中一比较器的正向输入端接一参考电压，负向端与所述喇叭的负载电压端相连; 另一比较器的正向端与所述喇叭的负载电压端相连，负向端接另一参考电压。
3.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述USB接口音箱还包括一带通 滤波器，连接于DAC和D类放大器之间。
4.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述USB接口音箱还包括一低通 滤波器和一高通滤波器，依次串联于DAC和D类放大器之间。
5.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述储能单元包括大容量的电容 和开关电路，以及电源电压和地端，其中电容和开关电路串联于电源电压和地端之间。
6.根据权利要求1所述的USB接口音箱，其特征在于，所述储能单元包括大容量的电容 组成的电容组阵列和开关电路，以及电源电压和地端，其中电容组阵列和开关电路串联于 电源电压和地端之间。
7.根据权利要求5或6所述的USB接口音箱，其特征在于，所述开关电路为一CMOS开 关管。
8.根据权利要求5或6所述的USB接口音箱，其特征在于，所述电源电压经一升压电路 后作为所述储能单元的充电电源。
专利摘要本实用新型公开了一种USB接口音箱，包括USB接口、USB解码单元、DAC、D类放大器、喇叭，以及一储能单元和一检测单元；其中，USB接口接收到的声音信号输入至USB解码单元解码，得到的数字音频信号再经DAC转换得到模拟音频信号，该模拟音频信号经D类放大器放大后驱动喇叭，同时检测单元通过检测该模拟音频信号得到储能单元的开关信号，控制储能单元的打开与关断。所述USB接口音箱还包括一带通滤波器，连接于DAC和D类放大器之间。本实用新型所述USB接口音箱使最大音频输出功率升高，从而有效提升USB接口音箱的放音效果。
文档编号H04R1/20GK201839415SQ20102053037
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者常军锋, 徐强, 黄萍华 申请人:深圳市三晶电子有限公司