專利名稱：限制耳機(jī)中最大允許音量的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的耳機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種限制耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)等中最大允許音量的方法，
其中用于驅(qū)動(dòng)耳機(jī)或者頭戴式耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號具有小于大約0.7V的電 壓，該方法包括步驟感測驅(qū)動(dòng)信號的大小，以及當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號超過某一 電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號的一部分被分流過耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)。
本發(fā)明還涉及一種具有當(dāng)信號源具有電壓小于大約0.7V的輸出信 號時(shí)的最大允許音量的限制結(jié)構(gòu)的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，包括檢測器裝 置，用于感測輸出信號的大小以及用于產(chǎn)生反映輸出信號的大小的控制 信號；分流裝置，控制信號連接到該分流裝置，并且當(dāng)信號超過給定值 時(shí)，該分流裝置操作來分流輸出信號的一部分通過耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)； 以及電流源，用于驅(qū)動(dòng)檢測器裝置和/或分流裝置。
背景技術(shù)：
用于限制用于聲音再現(xiàn)的設(shè)備中的音量的方法和設(shè)備在本領(lǐng)域以 前是公知的。 一種這樣的設(shè)備包括信號源，其連接到耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)、 揚(yáng)聲器等。在這樣的現(xiàn)有技術(shù)中的設(shè)備中，因?yàn)樾盘栐摧敵鲂盘柕囊徊?分被轉(zhuǎn)移并傳送到其中確立輸出信號的大小的檢測器，所以電平限制得 以實(shí)現(xiàn)。與輸出信號成比例，檢測器隨后產(chǎn)生控制信號，其被傳送到用 于對信號進(jìn)行控制的分流裝置。分流裝置被連接成使得它能夠在感測到 的輸出信號的大小超過給定值時(shí)將信號源輸出信號的 一部分分流過頭 戴式耳機(jī)、耳機(jī)或者揚(yáng)聲器。當(dāng)輸出信號具有超過大約0. 7V的電壓的 時(shí)候，這種技術(shù)能起到很好的作用，該約0. 7V的電壓是能使用傳統(tǒng)可 商購的標(biāo)準(zhǔn)類型的硅基電子器件所需要的電壓。
在某些類型信號源中，諸如MP3播放器、iPod等，輸出信號可處于 比0. 7V小得多的電壓。這暗示出，由于該電壓對于使得硅基電子器件 工作來說太低，所以不能采用現(xiàn)有技術(shù)。
即使來自上述類型的信號源的輸出可能為50-1 00mW那么小，電壓 已經(jīng)明顯小于0. 7V，饋送到耳塞式耳機(jī)中的這種輸出可能引起極高音量。如果耳塞以它與外界噪聲隔絕的方式進(jìn)入到耳道，則問題變得尤其 嚴(yán)重。在這樣的情況下，盡管低的供給輸出，但是還是可能達(dá)到明顯大
于lOOdB的聲級。
在這里所考慮的類型的信號源，換言之輸出電壓可能比大約0. 7V 小得多的信號源中，基于軟件的音量限制配置的使用在領(lǐng)域中以前是公 知的。這種限制被集成到信號源中并且需要專門適用于音量限制和信號 源的耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)等來使它工作。如果替換了耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)， 那么該音量限制配置將不再工作，這是因?yàn)樘鎿Q耳機(jī)會很大地顯示出比 與信號源一起匹配的原來的耳機(jī)高得多的靈敏度等級。
在相關(guān)類型的信號源中，即，在輸出信號的電壓比約0. 7V小得多 的情況下，用于限制最大允許音量的裝置在本領(lǐng)域以前也是公知的。然 而，這種裝置需要電池形式的單獨(dú)的電壓源。由于如果聲級限制要能夠 與可選的信號源 一起使用就必須被定位于耳機(jī)中，所以如果耳機(jī)是耳塞 式耳機(jī)則這樣一種方案將是不實(shí)用而且或許是不可能的。而且，電池必 須定期更換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種音量限制結(jié)構(gòu)，其與輸出信號的電壓可 以比0. 7V小得多的信號源一起工作。本發(fā)明的另一目的在于實(shí)現(xiàn)一種 音量限制結(jié)構(gòu)，其不需要信號源和耳機(jī)之間匹配在一起，而且耳機(jī)可以 與任何可選信號源一起使用。而且，本發(fā)明的目的在于實(shí)現(xiàn)一種音量限 制，其不會影響音質(zhì)并且不需要電池形式的單獨(dú)的電壓源用于工作。
就以下方法來說，將實(shí)現(xiàn)構(gòu)成本發(fā)明的基礎(chǔ)的這些目的，該方法的 特征在于，驅(qū)動(dòng)信號的第二部分被轉(zhuǎn)移，其電壓被增加，以及驅(qū)動(dòng)信號 被轉(zhuǎn)移的第二部分被直接或間接用于控制分流裝置，驅(qū)動(dòng)信號的第一部 分在該分流裝置中被分流過耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)。
就其特征在于電流源是信號源的耳機(jī)來說，將實(shí)現(xiàn)構(gòu)成本發(fā)明的基 礎(chǔ)的這些目的。


現(xiàn)在將參考附圖在下文中更詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中 圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的簡化框圖；圖2是包括在根椐圖1的實(shí)施例中的升壓電路；
圖3示出了包括在根據(jù)圖1的實(shí)施例中的可替代的升壓電路；
圖4是本發(fā)明的第二實(shí)施例的簡化框圖；以及
圖5是在M0S晶體管中的一部分的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，附圖標(biāo)記1指代可以是iPod、 MP3播放器等的信號源。 確切地說，根據(jù)本發(fā)明采用哪個(gè)信號源是無足輕重的，只要信號源具有 其常規(guī)信號電平處的電壓可小于大約0. 7V的輸出信號它就適用。作為 對輸出信號概念的替代，還將在下面描述和所附的權(quán)利要求中采用指定 驅(qū)動(dòng)信號。
在圖l中，附圖標(biāo)記2進(jìn)一步指代耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)等，即，把信 號源的輸出信號轉(zhuǎn)換成聲音的裝置。為了簡化，在本說明書主體將通篇 采用術(shù)語耳機(jī)。
第一信號導(dǎo)線3和第二信號導(dǎo)線4分別在信號源1和耳機(jī)2之間延 伸，在第一信號導(dǎo)線3中提供了電阻器5，下文將揭示其原因。
根據(jù)本發(fā)明，音量限制結(jié)構(gòu)被置于耳機(jī)中或者與耳機(jī)一起布置，這 是因?yàn)槎鷻C(jī)的特性，諸如靈敏度、耳道中的密封緊密性、耳膜與耳機(jī)振 膜之間所包圍的空氣體積等，決定了音量限制結(jié)構(gòu)的期望的特性。換言 之，耳機(jī)和音量限制結(jié)構(gòu)彼此相適應(yīng)。
根據(jù)圖1將更明顯的是，在兩個(gè)信號導(dǎo)線3和4之間布置了檢測器 裝置6和分流裝置7。檢測器裝置6和分流裝置7兩者分別耦接在第一 信號導(dǎo)線3和第二信號導(dǎo)線4之間。應(yīng)當(dāng)注意的是，分流裝置7連接在 電阻器5之后，使得可通過分流裝置7的電流也通過電阻器5。
檢測器裝置6直接或間接感測信號源1輸出信號的電壓，并且與其 按比例地產(chǎn)生控制信號，該控制信號通過控制導(dǎo)線8被饋送到分流裝置 7用于控制該分流裝置。當(dāng)輸出信號的電壓下降到某一值以下時(shí)，不再 產(chǎn)生控制信號，但是當(dāng)輸出信號的電壓超過某一值時(shí)，發(fā)出控制信號， 該控制信號在分流裝置中確保輸出信號的一部分通過分流導(dǎo)線9分流過 耳機(jī)2。上述電阻器5起到防止當(dāng)輸出信號的很大部分通過分流導(dǎo)線9 被分流過耳機(jī)2時(shí)，信號源1短路或者過載的效果。
應(yīng)當(dāng)注意的是，信號導(dǎo)線3和4兩者都不包括直接涉及音量限制結(jié)構(gòu)的元件，由于這個(gè)原因音質(zhì)不受音量限制的影響。
如上所述，信號源1的輸出信號在常規(guī)操作狀態(tài)下的電壓可比大約
0. 7V要小得多。這暗示出，如果使用傳統(tǒng)的硅基元件來構(gòu)成檢測器裝置 和分流裝置，可用電壓通常不足以使得檢測器裝置和分流裝置起作用。
根據(jù)本發(fā)明，在檢測器裝置6和信號源i之間布置了升壓裝置或電路n 。
在根據(jù)圖l的框圖中，升壓裝置或電路被布置在信號導(dǎo)線3和4之間的 檢測器導(dǎo)線10中。
在本發(fā)明的第一變型中，升壓裝置包括變壓比為5或更多，優(yōu)選為 IO或更多的變壓器。
升壓裝置11的使用使得，即使在信號源1的輸出電壓下降到0. 7V 以下相當(dāng)多時(shí)的這樣的操作狀態(tài)下，檢測器裝置還將可達(dá)到寬裕地超過
0. 7V的電壓電平，由于這個(gè)原因檢測器裝置和分流裝置可以由市場上可
購買的硅基并且經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)元件制成。
在本發(fā)明的第二變型中，升壓電路11形成為在圖2中大致示出的 開關(guān)電容電路。在本發(fā)明的第三變型中，升壓電路11形成為在圖3中 大致示出的開關(guān)電感電路。
圖2示出的升壓電路具有輸入12和輸出13。輸入12連接到信號源
1, 并且作為結(jié)果可達(dá)到信號源通常發(fā)出的低電壓。輸出13連接到檢測 器裝置6并且為其提供至少超過0. 7V的電壓。
根據(jù)圖2的開關(guān)電容電路包括第一開關(guān)A和第二開關(guān)B。在操作期 間，這兩開關(guān)交替打開和閉合使得電容器14交替連接到信號源和地， 從而它存儲的電壓被添加到輸入電壓，這在沒有損失的情況下可以致使 電壓翻倍。例如，如果輸入12上的電壓為0. 5V，那么理論上在輸出13 上將有l(wèi).OV的電壓。如果電路中的損失為0. 4V,那么輸出13上的實(shí)際 電壓將是0. 6V。如果這0. 6V的電壓被加到相同的電路或者至少在原理 上與圖2所示電路相同的電路，在該第二電路的輸出上電壓倍增為 1.2V,要從該電壓扣除第二電路中的0.4V損失，因此第二電路上的實(shí) 際輸出電壓將是O. 8V。如果損失更大或者如果需要更大的升壓，那么可 以順序地串聯(lián)耦接另外的級。
與根據(jù)圖2的上述電路一樣，圖3示出的開關(guān)電感電路具有輸入12 和輸出13。在此，輸入12同樣地連接到信號源并且輸出13連接到檢測 器裝置6。電路包括電感器15和交替打開和閉合的開關(guān)16。通過電感器5,開關(guān)16的打開和閉合狀態(tài)之間的時(shí)間關(guān)系以及開關(guān)的打開和閉合頻率的適合的設(shè)計(jì)，有可能以5或更大的因子獲得升壓。
在根據(jù)圖1的實(shí)施例中，升壓裝置或電路11與檢測器裝置6是分離的。然而，至少在升壓電路11是根據(jù)圖2或圖3設(shè)計(jì)的情況下，升壓電路可以本身構(gòu)造或者包括在檢測器裝置中，該檢測器裝置在輸出13上發(fā)出控制信號8,傳送到分流裝置7以控制分流裝置。
在根據(jù)圖4的實(shí)施例中，沒有采用升壓裝置或電路。相反，檢測器裝置6和/或分流裝置7被制作成更靈敏，使得它們被設(shè)計(jì)成也能夠在比大約0. 7V小得多的電壓下工作。
圖5示出了包括在檢測器裝置6和/或分流裝置7中的M0S晶體管的詳圖。在圖5中，附圖標(biāo)記17涉及晶體管的源極，附圖標(biāo)記18涉及其柵極并且附圖標(biāo)記19涉及其漏極。附圖標(biāo)記20涉及包括在晶體管中的硅基襯底。
在硅基襯底20與晶體管的柵極18之間，布置了極薄的，通常由二氧化硅構(gòu)成的層21。在晶體管的柵極和硅基襯底20之間形成的電容相當(dāng)程度地影響晶體管需要來工作的電壓。如果該電容增大，則晶體管的工作所需要的電壓減小。根據(jù)本發(fā)明，層21被給予了比應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)元件中的要薄的層厚?？蛇x地，通過用較高介電常數(shù)的材料，來整體或部分地替代二氧化硅(Si02),可以增加層21的介電常數(shù)，較高介電常數(shù)的材料諸如選自基本上包括都是比Si02的介電常數(shù)高的材料的CeO;、Gs203、 Zr02、 Y203、 BaTi03或者BaO/SrO的組中的一個(gè)或多個(gè)材料。根據(jù)本發(fā)明，層21的厚度或者單獨(dú)減小，或者在增加層21的介電常數(shù)的同時(shí)而減小，如上所述，增加層21的介電常數(shù)可以通過整體或部分替代層21中的材料得以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1. 一種限制耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)等中最大允許音量的方法，其中，用于驅(qū)動(dòng)耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號具有小于大約0.7V的電壓，該方法包括步驟感測驅(qū)動(dòng)信號的大小，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號超過某電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號的一部分被分流過耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于驅(qū)動(dòng)信號的第二部分被轉(zhuǎn)移，其電壓被增加，以及驅(qū)動(dòng)信號被轉(zhuǎn)移的第二部分被直接或間接用來控制分流裝置，驅(qū)動(dòng)信號的第一部分在該分流裝置中被分流過耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于驅(qū)動(dòng)信號的第二部分 被傳送到檢測器裝置，在該檢測器裝置中產(chǎn)生比驅(qū)動(dòng)信號的電壓高的控 制信號，并且該控制信號被傳送到分流裝置。
3. —種限制耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)等中最大允許音量的方法，其中， 用于驅(qū)動(dòng)耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號具有小于大約0. 7V的電壓，該方法包括步驟感測驅(qū)動(dòng)信號的大小，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號超過某電平時(shí)，驅(qū)動(dòng) 信號的一部分被分流過耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于驅(qū)動(dòng)信號的第 二部分被轉(zhuǎn)移并且被提供到包括檢測器裝置和分流裝置的單元，驅(qū)動(dòng)信 號的第一部分的分流在該分流裝置中發(fā)生，并且該單元被給予在小于大 約0. 7V的電壓工作的靈敏度。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于為包括在該單元中的 M0S晶體管提供在其柵極和硅基襯底之間的減小的厚度和/或較高介電 常數(shù)的絕緣層。
5. —種具有最大允許音量限制結(jié)構(gòu)的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其中信 號源U )的輸出信號具有小于大約0. 7V的電壓，包括檢測器裝置(6), 用于感測輸出信號的大小以及用于產(chǎn)生反映輸出信號大小的控制信號(8)，分流裝置(7),控制信號連接到該命流裝置(7)并且該分流 裝置(7)被布置成在輸出信號超過給定值時(shí)把輸出信號的一部分分流 過耳機(jī)(2)或頭戴式耳機(jī)，以及電流源，用于驅(qū)動(dòng)檢測器裝置和/或分 流裝置，其特征在于該電流源是信號源(1)。
6. 如權(quán)利要求5所述的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于檢測器 裝置/分流裝置(6,7)的單元被設(shè)計(jì)為在小于大約0. 7V的電壓下工作。
7. 如權(quán)利要求5所述的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于在信號源U)與包括檢測器裝置/分流裝置(6，7)的單元之間布置了升壓單 元(11 )。
8. 如權(quán)利要求7所述的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于升壓單 元(11 )包括變壓器。
9. 如權(quán)利要求7所述的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于升壓單 元包括至少一個(gè)開關(guān)(A,B)電容電路(14)。
10. 如權(quán)利要求7所述的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于升壓單 元(11)包括至少一個(gè)開關(guān)(16)電感電路(15)。
11. 一種具有最大允許音量限制結(jié)構(gòu)的耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)，其中信 號源(1 )的輸出信號具有小于大約0. 7V的電壓，包括檢測器裝置(6 )， 用于感測輸出信號的大小以及用于產(chǎn)生反映輸出信號大小的控制信號(8),分流裝置(7),控制信號連接到該分流裝置(7)并且該分流 裝置(7)被布置成在輸出信號超過給定值時(shí)把輸出信號的一部分分流 過耳機(jī)(2)或頭戴式耳機(jī)，其特征在于檢測器(6)和/或分流裝置(7)的音量限制特性適應(yīng)于耳機(jī)(2)或頭戴式耳機(jī)的聲音再現(xiàn)特性， 即靈敏度、耳道中的密封、在耳膜與耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)的振膜之間所包 圍的空氣體積等，并且用于驅(qū)動(dòng)檢測器裝置(6)和/或分流裝置(7) 的電流源是信號源。
全文摘要
一種限制耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)等中最大允許音量的方法，包括步驟感測用于驅(qū)動(dòng)耳機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號的大小。驅(qū)動(dòng)信號的電壓小于大約0.7V。如果驅(qū)動(dòng)信號超過某一電平，那么驅(qū)動(dòng)信號的一部分被分流過耳機(jī)。驅(qū)動(dòng)信號的第二部分被轉(zhuǎn)移。被轉(zhuǎn)移的部分的電壓或者被增加并且控制分流裝置，驅(qū)動(dòng)信號的第一部分通過該分流裝置被分流過耳機(jī)；或者它被提供到具有檢測器裝置和分流裝置的單元。該單元靈敏到在小于大約0.7V的電壓下工作。用于上述方法的耳機(jī)等包括分流裝置和檢測器裝置，它們的電流源是耳機(jī)的信號源。
文檔編號H03G3/20GK101490950SQ200780026337
公開日2009年7月22日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者R·基爾伯格 申請人:佩爾托股份有限公司