声音播放装置及其补偿方法 电容模式， 无电容模式(capless mode)

专利名称：声音播放装置及其补偿方法
技术领域：
本发明涉及一种声音播放装置，尤其涉及一种可对串音现象进行补偿的声音播放
装置。
背景技术：
随着消费性电子产品的普及化，许多应用于消费性的电子产品的周边商品的功能 跟精致度也随着被强化。以作为声音播放装置的耳机为例，现在的耳机不论在造形上、功能 上以及品质上，都有了大幅的提升。而为了提供更高品质服务的声音播放效果，现今的声音 播放装置产品还必须兼顾低电磁干扰(Electromagnetic interference, EMI)及低杂音的 要求。现有的声音播放装置可以概分为两种；一种为电容模式(cap mode)的声音播放 装置，另一种为无电容模式(capless mode)的声音播放装置。通常在声音播放装置中的左、 右声道放大模块传送左、右声道信号至左、右声道扬声器的通道间，若是存在有串连耦合的 电容器的，此种声音播放装置称为电容模式(cap mode)的声音播放装置。相对的，若是在 左、右声道放大模块传送左、右声道信号至左、右声道扬声器的通道间不存在有串连耦合的 电容器者，则称为无电容模式(capless mode)的声音播放装置。不论是电容模式或无电容模式的声音播放装置，为了提供调频 (FrequencyModulation,FM)天线阻抗并降低电磁干扰的现象，在左、右声道扬声器接收左、 右声道信号的路径上以及左、右声扬声器的共同连接点上，都各连接有磁珠(bead)。在此 所谓的磁珠其实等效于一个小电感，这个小电感可以提供滤波的功能，可以在高频(100MHz 附近)时提供FM应用的阻抗匹配，但在低频时仍会有些微的阻抗值，除了上述的磁珠以 夕卜，左、右声道扬声器在低频信号通过时，也同样会提供低频等效阻抗。这些低频等效阻 抗的出现，配合声音播放装置内的连接方式，则会在左、右声道扬声器上产生所谓的串音 (crosstalk)现象，降低声音的输出品质。为解决上述的串音现象，一种声音播放装置被提出(细节请参考美国专利公开号 US2007/0133809)。以下请参见图1绘示的现有的改善串音现象的声音播放装置100的示 意图。其中，声音播放装置100包括有接收左、右声道信号DATA的数字模拟转换器110、放 大器AMPL、AMPR及AMPC、参考电压产生模块120、回授电路130、磁珠Bl B3以及扬声单 元HPL、HPR。声音播放装置100通过回授电路130由回授点FBP撷取因串音现象而产生的 串音电压，并传送至放大器AMPC的负输入端。再通过放大器AMPC将串音电压的反向传送 至回授点FBP以抵消这个串音电压。

发明内容
本发明提供一种声音播放装置，用以消除其左、右声道间交互产生的串音(cross talk)现象。本发明提供一种声音播放装置的补偿方法，用以消除声音播放装置的左、右声道间交互产生 的串音(cross talk)现象。本发明提供一种声音播放装置，包括一数字信号运算单元，接收一左声道信号 及一右声道信号进行一算术运算，并藉以分别获得一补偿左声道信号以及一补偿右声道信 号；一数字模拟转换器，连结数字信号运算单元，接收补偿左声道信号以及补偿右声道信号 以转换输出一左声道模拟信号以及一右声道模拟信号；一左声道单元，连结数字模拟转换 器与数字信号运算单元，具有一左声道放大模块，一左声道磁珠与一左声道扬声单元；一右 声道单元，连结数字模拟转换器与数字信号运算单元，具有一右声道放大模块，一右声道磁 珠与一右声道扬声单元；以及一共同单元，连结左声道单元与右声道单元，具有一共同磁 珠，其中，数字运算单元依据一第一比例值及一第二比例值对该左声道信号及该右声道信 号进行该算术运算，并藉以分别获得一补偿后左声道信号以及一补偿后右声道信号，其中 该第一比例值是依据该左声道扬声单元、该左声道磁珠以及该共同磁珠的低频等效阻抗的 阻抗值所产生，而该第二比例值则是依据该右声道扬声单元、该右声道磁珠以及该共同磁 珠的低频等效阻抗的阻抗值所产生。在本发明的一实施例中，上述的第一比例值为大于零且小于两倍的一第一预定 值，其中该第一预定值等于共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值除以左声道扬声单元、左声 道磁珠以及共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值的总和。在本发明的一实施例中，上述的第二比例值为大于零且小于两倍的一第二预定 值，其中该第二预定值等于共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值除以右声道扬声单元、右声 道磁珠以及共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值的总和。在本发明的一实施例中，上述的声音播放装置更包括参考电压产生模块以及共同 单元放大模块。参考电压产生模块耦接数字模拟转换器，用以提供参考电压。共同单元放 大模块耦接参考电压产生模块，依据参考电压产生共同电压，并由共同单元传送共同电压 至左声道扬声单元及右声道扬声单元。在本发明的一实施例中，上述的数字运算单元包括模拟数字转换电路以及数字信 号运算电路。模拟数字转换电路耦接至左声道扬声单元与右声道扬声单元的连接点，用以 接收串音电压，获得串音电压的检测峰值。数字信号运算电路耦接模拟数字转换电路，依据 串音电压的检测峰值产生第一、二比例值。数字信号运算电路依据第一、二比例值以及左、 右声道信号进行算术运算，并藉以分别获得补偿后左声道信号以及补偿后右声道信号。在本发明的一实施例中，上述的数字运算单元更产生缩小比例值，并将该缩小比 例值与该第一、二比例值以及该左、右声道信号进行该算术运算，以分别获得一缩小的补偿 左声道信号及一缩小的补偿右声道信号。在本发明的一实施例中，上述的左声道扬声单元与右声道扬声单元的低频等效阻 抗的阻抗值相等。左声道磁珠、右声道磁珠以及共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值相等。本发明另提出一种声音播放装置的补偿方法，一种声音播放装置的补偿方法，用 以补偿该声音播放装置中所产生的串音现象，其步骤包括接收一第一比例值及一第二比 例值，其中该第一比例值是依据该左声道扬声单元、该左声道磁珠以及该共同磁珠的低频 等效阻抗的阻抗值所产生，而该第二比例值则是依据该右声道扬声单元、该右声道磁珠以 及该共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值所产生；接收一左声道信号及一右声道信号；以及 提供一数字运算单元依据该第一比例值及该第二比例值对该左声道信号及该右声道信号进行一算术运算，藉以获得一补偿后左声道信号以及一补偿后右声道信号。基于上述，本发明通过获得声音播放装置中的左、右声道扬声单元的低频等效阻 抗，以及与左、右声道扬声单元连接的左、右声道磁珠及共同磁珠的低频等效阻抗。并利用 左、右声道扬声单元与左、右声道磁珠及共同磁珠的低频等效阻抗来计算获得第一、二比例 值。并利用第一、二比例值对声音播放装置所接收的左、右声道信号进一步进行算术运算， 以获得补偿后左声道信号以及补偿后右声道信号，有效的消除声音 播放装置中所会产生的 串音现象。


图1绘示的现有的改善串音现象的声音播放装置的示意图；图2A绘示本发明一实施例无电容模式声音播放装置的示意图；图2B绘示本发明一实施例电容模式声音播放装置的示意图；图3绘示本发明实施例的声音播放装置补偿运算架构示意图；图4A及图4B分别绘示声音播放装置分别输入补偿后左、右声道信号时的等效电 路图；图5绘示本发明的另一实施例声音播放装置的示意图；图6绘示本发明一实施例声音播放装置补偿方法的流程图；图7绘示依据本发明的实施例所产生的频谱分析图。附图标号100、200、201、500 声音播放装置210 数字运算单元110、230、530 数字模拟转换器120、220、520 参考电压产生模块130:回授电路210、510 数字运算单元120、220、520 参考电压产生模块240,540 左声道单元250,550 右声道单元260,560 共同单元241、251、261、541、551 放大模块511 模拟数字转换电路512:数字信号运算电路710、720 频谱图711、712、721、722 频谱波形S610 S630 补偿方法的步骤x、y:比例值FBP、LOP、ROP、CP、GND 端点HPL、HPR 扬声单元Bl B3、BL、BR、BC 磁珠
AMPL、AMPR、AMPC 放大器RR1、RR2、RBL, RBR、RB3 电阻DATA、DL、RL、MDL, MRL 左、右声道信号
具体实施例方式为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详 细说明如下。首先请参照图2Α，图2Α绘示本发明一实施例无电容模式(capless mode)的声音 播放装置200的示意图。声音播放装置200中具有一数字运算单元210、一参考电压产生模 块220、一数字模拟转换器230、一左声道单元240、一右声道单元250以及一共同单元260。左声道单元240包括一放大模块241、一左声道磁珠BL以及一左声道扬声单元 HPL串接；右声道单元250包括一放大模块251、一右声道磁珠BR以及一右声道扬声单元 RPL串接；共同单元260包括一放大模块261与一共同磁珠BC串接；放大模块261用以提 供一电压准位。其中，左声道扬声单元HPL与右声道扬声单元RPL的一端分别连结至共同 磁珠BC的第一端。数字运算单元210接收左声道信号DL、右声道信号DR、第一比例值χ以及第二比 例值1。其中的第一比例值X及第二比例值y是依据左声道扬声单元HPL、右声道扬声单元 HPR、左声道磁珠BL、右声道磁珠BR以及共同磁珠BC的多个低频等效阻抗的阻抗值所产生。 数字运算单元210并通过第一比例值χ及第二比例值y对左声道信号DL及右声道信号DR 进行算术运算，以分别获得补偿后左声道信号MDL以及补偿后右声道信号MDR。数字模拟转换器230则接收补偿后左声道信号MDL以及补偿后右声道信号MDR， 并针对数字格式的补偿后左声道信号MDL以及补偿后右声道信号MDR转换成模拟格式后输 出ο参考电压产生模块220将产生一参考电压提供给数字模拟转换器230。 另外请参照图2B，图2B绘示本发明一实施例电容模式(cap mode)声音播放装置 201的示意图。其中，利用第一比例值与第二比例值补偿串音现象，除了可以如图2A所绘示 的应用于无电容模式的声音播放装置外，也可以应用在如图2B所绘示的电容模式的声音 播放装置。而电容模式的声音播放装置201的动作方式与非电容模式的声音播放装置200 是相似的，此处则不再重复说明。请注意，在电容模式(cap mode)声音播放装置201中，共 同磁珠BC —端连结接地端，另一端连结左声道扬声单元HPL与右声道扬声单元RPL的一 端；而共同单元260中不需有放大模块，因接地端即提供一电压准位。本发明预先利用左、右声道扬声单元及各个磁珠的低频等效阻抗值运算所产生的 比例值，以对左、右声道信号进行补偿，好消除声音播放装置在低频时因低频等效阻抗在 左、右声道扬声器上产生所谓的串音(cross talk)现象。而关于上述说明中的第一比例值及第二比例值的计算方式，请同时参照图2A及 图3。其中，图3绘示本发明实施例声音播放装置200如何补偿左声道信号MDL以及右声道 信号MDR的计算架构示意图。补偿计算的方式乃是将左声道信号DL加上右声道信号DR与 第二比例值y的乘积，其所得的值视为补偿后左声道信号MDL。而右声道信号DR加上左声 道信号DL与第一比例值χ的乘积则等于补偿后右声道信号MDR。
接着则请参照图4A及图4B，图4A及图4B分别绘示声音播放装置200的左右声 道分别输入补偿后左、右声道信号时的等效电路图。在图4A的绘示中，假定右声道信号DR 为零，此时左声道磁珠BL的低频等效电阻的电阻值为RBL，而右声道磁珠BR的低频等效电 阻的电阻值为RBR，共同磁珠BC的低频等效电阻的电阻值则为RB3，又左声道扬声单元HPL 以及右声道扬声单元HPR的低频等效电阻的电阻值则分别为RR1、RR2。以接地端GND为零 伏特(volts，V)为条件，可以求得左声道扬声单元HPL以及右声道扬声单元!PR的共同耦 接点上的电压Vl与左声道信号DL的关系式如下式(1)所示
权利要求
1. 一种声音播放装置，其特征在于，所述的声音播放装置包括一数字信号运算单元，接收一左声道信号及一右声道信号进行一算术运算，并藉以分 别获得一补偿左声道信号以及一补偿右声道信号；一数字模拟转换器，连结所述数字信号运算单元，接收所述补偿左声道信号以及所述 补偿右声道信号以转换输出一左声道模拟信号以及一右声道模拟信号；一左声道单元，连结所述数字模拟转换器与所述数字信号运算单元，具有一左声道放 大模块，一左声道磁珠与一左声道扬声单元；一右声道单元，连结所述数字模拟转换器与所述数字信号运算单元，具有一右声道放 大模块，一右声道磁珠与一右声道扬声单元；以及一共同单元，连结所述左声道单元与所述右声道单元，具有一共同磁珠， 其中，所述数字运算单元依据一第一比例值及一第二比例值对所述左声道信号及所述 右声道信号进行所述算术运算，并藉以分别获得一补偿后左声道信号以及一补偿后右声道 信号，其中所述第一比例值是依据所述左声道扬声单元、所述左声道磁珠以及所述共同磁 珠的低频等效阻抗的阻抗值所产生，而所述第二比例值则是依据所述右声道扬声单元、所 述右声道磁珠以及所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值所产生。
2.如权利要求1所述的声音播放装置，其特征在于，所述第一比例值为大于零且小于 两倍的一第一预定值，其中所述第一预定值等于所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值除 以所述左声道扬声单元、所述左声道磁珠以及所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值的总 禾口。
3.如权利要求1所述的声音播放装置，其特征在于，所述第二比例值为大于零且小于 两倍的一第二预定值，其中所述第二预定值等于所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值除 以所述右声道扬声单元、所述右声道磁珠以及所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值的总 禾口。
4.如权利要求1所述的声音播放装置，其特征在于，所述的声音播放装置进一步包括 一参考电压产生模块，耦接所述数字模拟转换器，用以提供一参考电压；以及一共同单元放大模块，耦接所述参考电压产生模块，依据所述参考电压产生一共同电 压，并由所述共同单元传送所述共同电压至所述左声道扬声单元及所述右声道扬声单元。
5.如权利要求1所述的声音播放装置，其特征在于，所述数字运算单元包括一模拟数字转换电路，耦接至所述左声道扬声单元与所述右声道扬声单元的连接点， 用以接收一串音电压，获得所述串音电压的检测峰值；以及一数字信号运算电路，耦接所述模拟数字转换电路并依据所述检测峰值产生所述第 一、所述第二比例值，接收所述左、右声道信号，依据所述第一、二比例值以及所述左、右声 道信号进行所述算术运算，并藉以分别获得所述补偿左声道信号以及所述补偿右声道信 号。
6.如权利要求1所述的声音播放装置，其特征在于，所述数字运算单元更产生一缩小 比例值，并将所述缩小比例值与所述第一、二比例值以及所述左、右声道信号进行所述算术 运算，以分别获得一缩小的补偿左声道信号及一缩小的补偿右声道信号。
7.一种声音播放装置的补偿方法，其特征在于，所述的方法用以补偿所述声音播放装 置中所产生的串音现象，其步骤包括接收一第一比例值及一第二比例值，其中所述第一比例值是依据所述左声道扬声单 元、所述左声道磁珠以及所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值所产生，而所述第二比例 值则是依据所述右声道扬声单元、所述右声道磁珠以及所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻 抗值所产生；接收一左声道信号及一右声道信号；以及提供一数字运算单元依据所述第一比例值及所述第二比例值对所述左声道信号及所 述右声道信号进行一算术运算，藉以获得一补偿后左声道信号以及一补偿后右声道信号。
8.如权利要求7所述的补偿方法，其特征在于，所述第一比例值为大于零且小于两倍 的一第一预定值，其中所述第一预定值等于所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值除以所 述左声道扬声单元、所述左声道磁珠以及所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值的总和。
9.如权利要求7所述的补偿方法，其特征在于，所述第二比例值为大于零且小于两倍 的一第二预定值，其中所述第二预定值等于所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值除以所 述右声道扬声单元、所述右声道磁珠以及所述共同磁珠的低频等效阻抗的阻抗值的总和。
10.如权利要求7所述的补偿方法，其特征在于，所述依据所述第一比例值及所述第二 比例值来针对所述左声道信号及所述右声道信号进行所述算术运算的步骤包括将所述左声道信号加上所述第二比例值与所述右声道信号的乘积以获得所述补偿后 左声道信号；以及将所述右声道信号加上所述第一比例值与所述左声道信号的乘积以获得所述补偿后 右声道信号。
11.如权利要求7所述的补偿方法，其特征在于，所述的方法进一步包括当所述数字运算单元传送一测试信号至所述左声道扬声单元或所述右声道扬声单元 的其中之一时，提供一峰值检测器检测所述左声道扬声单元与所述右声道扬声单元的连接 点上的一串音电压的一检测峰值，并依据所述检测峰值进行计算以获得所述第一比例值以 及所述第二比例值。
12.如权利要求7所述的补偿方法，其特征在于，所述的方法进一步包括提供所述数字运算单元接收一缩小比例值，并将所述缩小比例值与所述第一、二比例 值以及所述左、右声道信号进行所述算术运算，以分别获得一缩小的补偿左声道信号及一 缩小的补偿右声道信号。
全文摘要
本发明公开了一种声音播放装置，包括一数字信号运算单元，一数字模拟转换器，一左声道单元，一右声道单元以及一共同单元。其中初始设定时，数字运算单元检测左声道单元中左声道扬声单元或右声道单元中右声道扬声单元上的一串音电压，进行运算以获得一第一比例值及一第二比例值，依据第一、二比例值以及左、右声道信号进行运算并藉以分别获得一补偿左声道信号以及一补偿右声道信号藉以消除串音现象。
文档编号H04R3/12GK102056054SQ20091020942
公开日2011年5月11日 申请日期2009年10月30日 优先权日2009年10月30日
发明者李鸿邦, 陈昭宇 申请人:扬智科技股份有限公司