專利名稱：音頻環(huán)繞聲功率管理切換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及音頻再現(xiàn)系統(tǒng)。具體地說，本發(fā)明涉及能夠在選擇性地激活或多或少音頻放大器的方式之間進(jìn)行切換的音頻系統(tǒng)，例如，用于在立體聲方式和環(huán)繞聲方式之間進(jìn)行切換。
背景技術(shù)：
眾所周知，在可供選擇的電源電壓之間切換放大器在一些情況下是有用的，并且它毫無疑問是有利于用于切斷沒有使用的元件的電源電壓，以避免不必要的功耗和發(fā)熱。例如，SGS ThomsonMicroelectronics公司的TDA 7294 G類功率放大器特別針對雙雙極電源電壓(dual bipolar supply voltage)。相對較小的正負(fù)電源電壓一般被連接到放大器的功率輸出級(jí)。當(dāng)輸入電壓的大小超過某個(gè)閥值時(shí)，則自動(dòng)切換較大的電源電壓，以代替較小的電壓。這適應(yīng)放大器的輸出電壓中不可避免的漂移而沒有消波，并降低了放大器的平均功耗，因?yàn)閷^低幅值下的給定輸出電流來說，輸出晶體管上具有較小的電壓降，并且具有比較大電源電壓情況下要低的功耗。實(shí)際上，TDA 7294放大器具有兩個(gè)不同的額定功率，并且在這兩個(gè)額定功率之間自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。
大家知道，家庭娛樂系統(tǒng)中的多個(gè)音頻輸出被提供用來驅(qū)動(dòng)可能具有幾種工作方式的揚(yáng)聲器。非立體聲音頻信號(hào)需要一個(gè)揚(yáng)聲器；立體聲信號(hào)需要兩個(gè)揚(yáng)聲器，它們一般被分放在兩側(cè)并且在觀眾或其它聽眾的前面；并且，環(huán)繞聲裝置具有至少一對分放在觀眾前面兩側(cè)的揚(yáng)聲器和分放在觀眾后面兩側(cè)的第二對揚(yáng)聲器。到這些揚(yáng)聲器的音頻信號(hào)由不同的、有時(shí)候以微妙的方式不同的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，利用了聲道分隔、定相以及回聲的組合，以便提供一種能夠逼真模擬聽眾席中所出現(xiàn)的表演或節(jié)目提供商所期望的象這樣的其它效果的聽覺體驗(yàn)。
為了能夠提供環(huán)繞聲信號(hào)，娛樂系統(tǒng)需要用于各方式下相應(yīng)揚(yáng)聲器位置的音頻放大器和揚(yáng)聲器。通常，具有包括左-前置、右-前置、中-前置、左-后置及右-后置的至少五個(gè)聲道、放大器及揚(yáng)聲器。
不是所有的節(jié)目都包含環(huán)繞聲信號(hào)。即使節(jié)目具有立體聲或環(huán)繞聲，但例如，如果沒有安裝必要的揚(yáng)聲器和接線時(shí)，用戶可以選擇以立體聲方式或單聲道方式工作。系統(tǒng)最好能夠在這些方式之間切換。
一般，現(xiàn)有的諸如家庭影院系統(tǒng)的娛樂系統(tǒng)至少具有安裝在它們的箱體中的內(nèi)置立體聲功率放大器和揚(yáng)聲器。具有環(huán)繞聲的系統(tǒng)具有用于驅(qū)動(dòng)外部揚(yáng)聲器的附加內(nèi)置音頻功率放大器和連接器(connectorcoupling)。放大器和揚(yáng)聲器能支持外部左-后置和右-后置環(huán)繞揚(yáng)聲器，供內(nèi)部的前置揚(yáng)聲器使用，或者用戶可以除了必要的外部后置揚(yáng)聲器外還選擇使用外部揚(yáng)聲器傳送左-前置、右-前置、中-前置聲道信號(hào)。這需要若干音頻放大器。
有利地，菜單選擇等允許用戶配置系統(tǒng)來反映所用的工作方式。例如，如果沒有安裝后置揚(yáng)聲器，則可以允許用戶禁止環(huán)繞聲功能。
在音頻技術(shù)中一般被接受的是對于最佳系統(tǒng)性能，多聲道系統(tǒng)的各個(gè)有效聲道的平均功率輸出應(yīng)該相等。如果施加到各個(gè)聲道或揚(yáng)聲器的音頻輸出電平也相等，則從使用較少聲道和揚(yáng)聲器的方式到使用較多聲道和較多揚(yáng)聲器的方式的切換實(shí)際上倍增了散發(fā)到房間的聲輸出功率。通常，用戶菜單選擇或其它控制允許適用于一種或另一種工作方式的多軸音量(multiple axis volume)和平衡調(diào)節(jié)(如左/右平衡和前/后漸弱)。改變方式時(shí)，到相應(yīng)放大器的輸入信號(hào)的大小也有可能能被自動(dòng)切換。
所述系統(tǒng)針對的需要有幾個(gè)，包括在采用或多或少揚(yáng)聲器的方式之間進(jìn)行切換的能力以及在方式之間變化時(shí)對輸出音量的調(diào)整。可是，這種系統(tǒng)所不能提供的是一種用于在方式之間切換時(shí)對功耗進(jìn)行管理的有效技術(shù)。傳統(tǒng)系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)地向在某種工作方式下完全沒有用到的音頻功率放大器供電，和/或不管作為所選方式的函數(shù)的輸出功率的需要的不同，而向各個(gè)方式下的放大器提供相同的電源和偏置電平。為具有多個(gè)放大器的音頻系統(tǒng)提供一種發(fā)明的解決方案，其中多個(gè)放大器中的每一個(gè)放大器具有電源輸入端和音頻輸入和輸出端，用于按照至少兩種工作方式下所選的一種工作方式來驅(qū)動(dòng)音頻揚(yáng)聲器，其中在所述工作方式之間對音頻揚(yáng)聲器的選擇和/或音頻揚(yáng)聲器的所需功率輸出都不同。本發(fā)明可用于例如具有用于在立體聲和環(huán)繞聲方式之間進(jìn)行切換的內(nèi)部和外部揚(yáng)聲器及相關(guān)放大器的娛樂系統(tǒng)。至少兩個(gè)不同的電源電壓源被提供給放大器，并且在方式之間切換時(shí)，切換單元進(jìn)行操作，以便將不同電源電壓源中的一個(gè)或另一個(gè)連接到至少兩個(gè)放大器中相應(yīng)一個(gè)放大器的電源輸入端。切換單元最好斷開在一個(gè)或多個(gè)方式下未被使用的放大器的所有電壓源。這樣可以降低或消除這些放大器的功耗，并有效地調(diào)整這些放大器的輸出電平，以便例如在從兩個(gè)立體聲輸出切換到五個(gè)環(huán)繞聲輸出時(shí)，系統(tǒng)的總音頻輸出不被倍增。本發(fā)明能夠被切換，或能對用戶選擇或其它原因進(jìn)行響應(yīng)，以適應(yīng)某一特定方式，并且能被用來斷開未被使用的內(nèi)部或外部揚(yáng)聲器的放大器的電源。
按照一個(gè)發(fā)明方面，所述音頻系統(tǒng)配有用于各種音頻方式下各個(gè)放大器的備擇的電源電平。通過對放大器切換輸入電壓來調(diào)整各個(gè)聲道的輸出幅值，由此降低或消除對支持針對于各種方式的音量大小調(diào)整的需要。系統(tǒng)在利用內(nèi)部揚(yáng)聲器的立體聲方式和利用外部揚(yáng)聲器的立體聲方式下最好具有相同的總音頻輸出功率，并且在利用五個(gè)揚(yáng)聲器的環(huán)繞聲方式下也具有相同的總音頻輸出功率。當(dāng)切換到不使用某一特定聲道的方式時(shí)，這種相同放大器電源電壓(power voltage)切換技術(shù)消除了取消選定的聲道的功率放大器的功耗。

發(fā)明內(nèi)容
一種采用了本發(fā)明的一個(gè)方面的音頻再現(xiàn)設(shè)備，它包括多個(gè)音頻放大器，各放大器響應(yīng)對應(yīng)的音頻信號(hào)，用于產(chǎn)生對應(yīng)音頻揚(yáng)聲器中的音頻功率。在第一工作方式下，當(dāng)音頻放大器的第二音頻放大器中產(chǎn)生的音頻功率較高時(shí)，向音頻放大器的第一音頻放大器施加較小的電源電壓。在第二工作方式下，當(dāng)?shù)诙纛l放大器中產(chǎn)生的音頻功率較低時(shí)，所述電源電壓較大。當(dāng)工作方式出現(xiàn)變化時(shí)，在某種程度上降低所產(chǎn)生的總音頻功率的變化。


圖1是按照本發(fā)明的一種娛樂系統(tǒng)等的物理配置，所述系統(tǒng)等具有選擇性采用音頻揚(yáng)聲器的不同組合的多種音頻方式；圖2是按照本發(fā)明的一個(gè)方面的電源切換裝置的示意圖；以及圖3是說明如圖2中一般說明的本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施例的詳細(xì)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，一般在具有諸如中置揚(yáng)聲器26和左右立體聲揚(yáng)聲器24、25的內(nèi)置音頻揚(yáng)聲器的箱體22中提供示例性家庭娛樂系統(tǒng)20。娛樂系統(tǒng)20最好包括驅(qū)動(dòng)箱體22外部的附加揚(yáng)聲器32、42的能力。對于環(huán)繞聲音頻方式，位于區(qū)域40后方的后置揚(yáng)聲器32對箱式揚(yáng)聲器24、25(以及任選26)進(jìn)行補(bǔ)充，區(qū)域40一般由用戶和聽眾占據(jù)。用戶最好具有另外使用外部前置揚(yáng)聲器27、28的選擇，外部揚(yáng)聲器27和28或者補(bǔ)充或者代替箱體22中提供的揚(yáng)聲器24、25。
娛樂系統(tǒng)中提供的揚(yáng)聲器一般按左對右和前對后類別來進(jìn)行分組，并且受控制單元(未示出)控制，控制單元使揚(yáng)聲器的輸出按用戶偏好被平衡。通常，平衡控制改變左置揚(yáng)聲器對右置揚(yáng)聲器的輸出電平。音量漸減器控制器可以類似地改變前置揚(yáng)聲器對后置揚(yáng)聲器的輸出。組合中，揚(yáng)聲器例如可以工作在單聲道方式，僅使用中置揚(yáng)聲器26或一起使用左和右箱體揚(yáng)聲器24、25(或者由相同信號(hào)驅(qū)動(dòng)的任何一組揚(yáng)聲器)，或者可以工作在立體聲方式，使用一對或多對利用一些獨(dú)立聲道信號(hào)的左右揚(yáng)聲器。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，單聲道節(jié)目被發(fā)送到左右箱體揚(yáng)聲器24、25中，在單聲道方式下，這些揚(yáng)聲器呈現(xiàn)相同信號(hào)。利用左前置和右前置外部揚(yáng)聲器27、28來呈現(xiàn)立體聲。在環(huán)繞聲方式下，揚(yáng)聲器名義上由5個(gè)獨(dú)立的聲道信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中5個(gè)獨(dú)立的聲道信號(hào)為右前置、左前置、中前置、右后置和左后置聲道信號(hào)，后兩個(gè)被發(fā)送到外部后置揚(yáng)聲器32。在環(huán)繞聲方式下，后置揚(yáng)聲器32可由娛樂系統(tǒng)20接收或播放的節(jié)目中包含的附加獨(dú)立左后置和右后置聲道信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。另一方面，后置揚(yáng)聲器32可由作為對連接到前置揚(yáng)聲器27、28的獨(dú)立左右立體聲信號(hào)進(jìn)行處理的結(jié)果的信號(hào)來驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，可包括定相和延遲或回聲效果，以便提供位于前置揚(yáng)聲器42的區(qū)域中的音頻源的感覺，但在禮堂或大空間中呈現(xiàn)，其中聲通道將引起與所述處理結(jié)果提供的效果相似的定相和回聲效果。
圖2中，所有揚(yáng)聲器都由音頻放大器52、54、56的輸出來驅(qū)動(dòng)。音頻放大器同樣被成對分組，但各聲道都具有一個(gè)可能獨(dú)立的信號(hào)，而在這種情況下則需要獨(dú)立的放大器或聲道。盡管本發(fā)明也適用于控制位于級(jí)聯(lián)裝置中輸出放大器上游的放大器級(jí)的幅值，但放大器52、54、56最好是驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的功率或輸出放大器。所示實(shí)施例中的放大器52、54、56可以例如是SGS Thomson Microelectronics公司的TDA7265或等同物。音頻功率放大器常?？梢赃\(yùn)行在雙極性電源電壓下，或者可以是單極性，象在附圖所示實(shí)施例中那樣。為了使本發(fā)明適應(yīng)雙極性電源配置，所示單邊裝置可以配有基本上鏡像的切換裝置，以便在切換時(shí)改變正負(fù)電源(negative and positive supplies)兩者上的電源電壓。
以已知的方式對音量、平衡和漸減提供增益控制(未示出)，并使用戶能夠設(shè)置音量級(jí)以及橫向和前后平衡相對音量級(jí)。增益控制可以包括諸如電位器等的手動(dòng)操作控制單元，或可以與系統(tǒng)控制器相關(guān)聯(lián)，一般示為音頻源，它對用戶通過紅外遙控信號(hào)單元等以菜單技術(shù)作出的選擇進(jìn)行響應(yīng)而調(diào)整音量級(jí)，并通過切換矩陣將所需信號(hào)發(fā)送到所需放大器，所述切換矩陣在圖2中一般表示為信號(hào)總線。這種用戶選擇也可以是產(chǎn)生在立體聲和環(huán)繞聲方式之間切換本發(fā)明電路的信號(hào)的基礎(chǔ)。
按照本發(fā)明，音頻系統(tǒng)至少具有放大器52、54、56，其中各放大器都具有電源輸入端。在所示實(shí)施例中，左和右放大器是成對的(環(huán)繞對，前置對，后置對)，具有到各個(gè)雙放大器組件的單個(gè)電源輸入端。各個(gè)對的各個(gè)聲道(即各個(gè)放大器)具有音頻信號(hào)輸入端和用于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的音頻信號(hào)輸出端。用于固定安裝在箱體中的揚(yáng)聲器24、25(所述“內(nèi)部”揚(yáng)聲器)的放大器被直接連接到相應(yīng)的音頻信號(hào)，如圖2所示。所示實(shí)施例中的其余放大器54、56可以通過適當(dāng)?shù)倪B接器分別連接到外部揚(yáng)聲器27、28、32。放大器52、54、56驅(qū)動(dòng)其相關(guān)的音頻揚(yáng)聲器，以便提供作為各個(gè)放大器的增益以及連接到放大器的輸入信號(hào)幅值的函數(shù)的音頻功率輸出電平。
音頻系統(tǒng)具有至少兩種工作方式，其中在所述方式之間，對哪些音頻揚(yáng)聲器可用的選擇以及對音頻揚(yáng)聲器的所需功率輸出的選擇中的一個(gè)或兩個(gè)選擇是不同的。放大器、因而音頻揚(yáng)聲器的所需功率輸出在某種程度上是連接到所述放大器的電源電壓的函數(shù)。
按照一個(gè)本發(fā)明的方面，對至少某些放大器提供兩個(gè)不同的電源電壓源。在所示實(shí)施例中，到環(huán)繞聲放大器組件52的、用于驅(qū)動(dòng)外部后置揚(yáng)聲器的電源電壓被設(shè)置為預(yù)定電壓Vcc并且是不可變的。最好，僅僅在環(huán)繞聲方式下施加這個(gè)電壓，而在其它方式下或者在整個(gè)單元被關(guān)閉或斷電時(shí)不施加這個(gè)電壓。施加到用于內(nèi)部或主要左置和右置揚(yáng)聲器(箱體揚(yáng)聲器)的放大器54上的電壓以及施加到用于外部左前置和右前置揚(yáng)聲器的放大器56上的電壓都是可變的。具體地說，分別提供兩組不同的電源電壓V1或V2以及V3或V4，并且，至少一個(gè)切換單元62能在方式之間進(jìn)行切換時(shí)響應(yīng)控制單元64，而將一個(gè)不同的電源電壓源連接到相應(yīng)放大器或放大器對的電源輸入端。切換單元62能在系統(tǒng)方式的至少一種方式下操作，以將所有電壓源與所述放大器中的至少一個(gè)放大器斷開，由此消除該放大器的功耗。按照另一個(gè)實(shí)施例，可以在至少兩種方式及或許另外的方式下啟動(dòng)更多和更少的放大器和揚(yáng)聲器。圖3說明圖1和2所示娛樂系統(tǒng)20的音頻放大器及其開關(guān)電源裝置和電源-放大器-揚(yáng)聲器裝置。圖1、2和3中相似的符號(hào)和數(shù)字表示相似的部分或功能。
按照圖2和3所示的示例性實(shí)施例，所述方式包括單聲道、立體聲和環(huán)繞聲方式。這些方式可任選地包括一個(gè)或多個(gè)通過設(shè)置過程輸入的方式，在所述設(shè)置過程中，用戶從菜單來選擇表示沒有外部揚(yáng)聲器被連接到外部揚(yáng)聲器輸入端中的一個(gè)或另一個(gè)的選項(xiàng)，在這種情況下可以切斷到對應(yīng)放大器的電源電壓。這種方式可能有用，例如，允許用戶選擇采用環(huán)繞聲方式的選項(xiàng)，但利用內(nèi)部(箱體)主要左置和右置揚(yáng)聲器24、25(或許還有中置箱體揚(yáng)聲器26)充當(dāng)前置揚(yáng)聲器，以及周外部揚(yáng)聲器32充當(dāng)后置揚(yáng)聲器來執(zhí)行所選方式。
切換單元可用來在至少一種使用相對較多的放大器和揚(yáng)聲器的方式下，諸如在環(huán)繞聲方式下，將放大器連接到較低電源電壓，以及在至少另一種使用相對較少放大器和揚(yáng)聲器的其它方式下，將放大器中的至少一個(gè)放大器連接到較高電源電壓。這在較低電源電壓下采用相對較多的放大器和揚(yáng)聲器的方式下有效果或者降低每個(gè)揚(yáng)聲器的音頻功率輸出。
在實(shí)現(xiàn)發(fā)明特性中，以這種方式降低每個(gè)揚(yáng)聲器功率輸出可用于啟動(dòng)并使用相對較多的例如在更加分散的排列中的揚(yáng)聲器，而基本上不會(huì)增加所有使用的揚(yáng)聲器的總功率輸出。電壓V1、V2、V3、V4和Vcc可以從單個(gè)電源來產(chǎn)生(未示出)，具有固定的最大額定功率。通過在較多揚(yáng)聲器和放大器被接通時(shí)提供較低電壓電平，以及在較少揚(yáng)聲器和放大器被接通時(shí)提供較高電壓電平，可以有利地保持相同的固定最大額定功率。
例如，當(dāng)從使用兩個(gè)揚(yáng)聲器切換到使用四個(gè)揚(yáng)聲器并假設(shè)原來的兩個(gè)揚(yáng)聲器在要使用的四個(gè)揚(yáng)聲器之中時(shí)，切換單元將較低的電源電壓連接到驅(qū)動(dòng)原來兩個(gè)揚(yáng)聲器的放大器上。切換單元可以任選地將電源電壓連接到要使用的另外兩個(gè)揚(yáng)聲器的放大器或?qū)㈦娫措妷号c所述另外兩個(gè)揚(yáng)聲器的放大器斷開，以便對那些以前在其它工作方式下沒有被供電的放大器供電。另一方面，那些增加的揚(yáng)聲器可以被連接到一直被供電的放大器，但只在有所述增加的兩個(gè)放大器的方式下提供有效信號(hào)。在這種情況下，增加的揚(yáng)聲器的放大器應(yīng)該被選擇，以致消耗最小功率，除非它的輸入信號(hào)為有效。
給原來兩個(gè)放大器的電源電壓在那些放大器要用來對不同數(shù)量的揚(yáng)聲器中的成員進(jìn)行供電時(shí)被改變(當(dāng)從較少數(shù)量的有效聲道切換到較多數(shù)量的有效聲道時(shí)降低，反之亦然)。這樣，較小組中的揚(yáng)聲器的總音頻功率輸出可以大致與較大組中的揚(yáng)聲器的總音頻功率輸出相同，較大組中的各個(gè)揚(yáng)聲器被較小的功率驅(qū)動(dòng)。這種配置與一種不降低對原有揚(yáng)聲器的電源電壓的相似配置相比，它保存了功率。即使到切換電源放大器的輸入信號(hào)的幅值被調(diào)整，以致利用所述信號(hào)幅值作為調(diào)整音頻輸出音量的手段，也仍然省電，因?yàn)榉糯笃鞯妮敵龌蝌?qū)動(dòng)級(jí)上的電壓降較小，并且功耗較小。如前面所指出的，通過在較多揚(yáng)聲器和放大器被接通時(shí)提供較低電壓電平，而在較少揚(yáng)聲器和放大器被接通時(shí)提供較高電壓電平，可以有利地保持相同的固定最大額定功率。所以，不需要在各種工作方式下提供更高額定功率的電源。
本發(fā)明的優(yōu)選應(yīng)用是從立體聲方式切換到環(huán)繞聲方式，但相同的技術(shù)也可應(yīng)用于其它情況，在所述其它情況中，被有效采用的揚(yáng)聲器和放大器的數(shù)量發(fā)生變化。在所述優(yōu)選應(yīng)用中，音頻系統(tǒng)具有主要的兩聲道放大器和相關(guān)揚(yáng)聲器，并具有可連接到外部揚(yáng)聲器的音頻輸出端的外部兩聲道放大器。另一個(gè)應(yīng)用是一種音頻系統(tǒng)，它具有主要兩聲道放大器和環(huán)繞兩聲道放大器，其中所述主要兩聲道放大器具有可以連接到前置立體聲揚(yáng)聲器的音頻輸出端，所述環(huán)繞兩聲道放大器具有可以連接到后置立體聲揚(yáng)聲器的音頻輸出端。所述音頻系統(tǒng)任選地可具有由放大器中至少一個(gè)可選放大器來驅(qū)動(dòng)的中置聲道揚(yáng)聲器。通常，中置聲道可用來在環(huán)繞聲方式下以單聲道形式驅(qū)動(dòng)兩個(gè)箱體揚(yáng)聲器，而前置和后置環(huán)繞聲信號(hào)被送往前置和后置外部揚(yáng)聲器對。
如圖1所示的音頻系統(tǒng)20可以是支持不同配置的電視機(jī)架家庭娛樂系統(tǒng)(television chassis home entertainment sysytem)，它包含如圖2和3所示的三個(gè)立體聲音頻功率放大器。在第一或內(nèi)部立體聲方式下，連接每聲道12.5瓦的立體聲放大器54(即兩聲道放大器)以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)機(jī)內(nèi)或者箱體揚(yáng)聲器24、25。另外，提供每聲道12.5瓦的立體聲放大器56，用于根據(jù)用戶的選擇而連接到兩個(gè)用作前置揚(yáng)聲器的外部揚(yáng)聲器27、28(參見圖1)。使用外部揚(yáng)聲器可以提供第二工作方式(外部立體聲方式)，與所述主要內(nèi)部立體聲方式相比，假設(shè)使用外部揚(yáng)聲器時(shí)內(nèi)部揚(yáng)聲器被禁止。另外，如果用戶選擇同時(shí)使用箱體揚(yáng)聲器和外部前置揚(yáng)聲器，則總的音頻功率電平將加倍，因?yàn)閮蓚€(gè)立體聲放大器將對四個(gè)揚(yáng)聲器供電，而在內(nèi)部方式下，只是一個(gè)相同額定瓦特?cái)?shù)的立體聲放大器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)箱體揚(yáng)聲器。
第三工作方式為五聲道環(huán)繞聲方式。在這種方式下，兩個(gè)內(nèi)部揚(yáng)聲器24、25可以傳送中前置聲道信號(hào)。前外部揚(yáng)聲器27、28傳送前左置和前右置信號(hào)。第三放大器52對左后置和右后置環(huán)繞聲揚(yáng)聲器32供電。
用戶最好可以通過適當(dāng)?shù)牟藛芜x項(xiàng)來選擇，切換開關(guān)輸入端等，以便在環(huán)繞聲方式或立體聲方式或各種內(nèi)部和外部揚(yáng)聲器組合使用的方式下工作。即使可以得到驅(qū)動(dòng)后置揚(yáng)聲器32的信號(hào)，該信號(hào)或者來自正被呈現(xiàn)的節(jié)目或者作為前置揚(yáng)聲器信號(hào)的處理形式，這樣的選擇可能都是有利的。例如，用戶可能沒有將系統(tǒng)接線為支持環(huán)繞聲，或即使已經(jīng)接線，用戶可能只是選擇以沒有使用到系統(tǒng)可能的所有能力的方式來使用該系統(tǒng)。
在全部五聲道環(huán)繞聲方式下，利用前置和后置外部揚(yáng)聲器，以及將兩個(gè)內(nèi)部(箱體)揚(yáng)聲器24、25用于中置揚(yáng)聲器信號(hào)，有可能以上面所討論的每聲道12.5瓦的立體聲放大器方式對主要內(nèi)部立體聲放大器54和外部前置揚(yáng)聲器放大器56供電，用相同的標(biāo)稱電源電壓對兩個(gè)放大器供電。如果第三立體放大器52具有相同的12.5瓦額定功率，并且也是由所述標(biāo)稱電源電壓驅(qū)動(dòng)來對后置環(huán)繞揚(yáng)聲器供電，則從立體聲到環(huán)繞聲方式的改變將使聲功率輸出增加到3倍。中置聲道的相關(guān)功率電平將是其它任何單聲道的電平的兩倍。這可能需要調(diào)整音頻電平。即使假設(shè)自動(dòng)調(diào)整，電源也將實(shí)際超過為應(yīng)用所設(shè)計(jì)的值。
按照本發(fā)明解決所述問題的方法，給放大器的電源電平在備擇較高和較低電壓之間切換，以調(diào)整聲道的相對功率輸出并降低功耗。如圖3所示，這可以被實(shí)現(xiàn)，使得在立體聲方式下具有與在環(huán)繞聲方式下相同的總音頻輸出功率和相同電源總功率要求。此外，按照本發(fā)明的解決方案，可以做到在環(huán)繞聲方式下所有五個(gè)聲道中每聲道的功率輸出相同，以及在兩種方式下都充分使用電源的容量。
通過飽和雙極性晶體管開關(guān)Q2，向圖3的主要立體聲放大器54(即內(nèi)部或箱體揚(yáng)聲器放大器)供應(yīng)+34V直流電壓。開關(guān)Q2只在立體聲方式下導(dǎo)通或“接通”，并且在這種方式下將減去了基極-發(fā)射極電壓降的所述+34V直流電源電壓連接到主要立體聲放大器54的電源端子111。開關(guān)Q2由切換單元62的系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的輸出切換到立體聲方式?？刂茊卧梢耘c能在立體聲和其它方式之間切換的音頻源相關(guān)聯(lián)?？刂茊卧妮敵鲎詈每梢栽O(shè)置在與預(yù)先選擇立體聲操作相聯(lián)系的用戶選項(xiàng)。
另一個(gè)+16V直流電源電壓通過二極管D1被連接到主要立體聲放大器54的電源端子。這樣，二極管D1在立體聲方式下為反向偏置，以阻止+34V電源到+16V電源的導(dǎo)通。
在立體聲方式下，主要立體聲放大器54向兩個(gè)箱體安裝的內(nèi)部8歐姆揚(yáng)聲器24、25中的每一個(gè)提供每聲道12.5瓦的音頻功率，歸因于+34V電源的存在。這種立體聲方式下的總功率輸出為25瓦。
在環(huán)繞聲方式下，開關(guān)Q2被斷開，將+34V電源于主要立體聲放大器斷開。二極管D1變?yōu)檎蚱?，并向主要立體聲放大器提供+16V減二極管壓降所得的電壓。在這個(gè)電源電壓下，主要立體聲放大器54只提供每聲道2.5瓦或總共5瓦的功率。在這種方式下，輸入到主要立體聲放大器54中兩個(gè)并聯(lián)放大器的信號(hào)最好是相同的單聲道信號(hào)，即環(huán)繞聲方式下來自于音頻源的中置聲道信號(hào)。
通過另一個(gè)飽和雙極性晶體管開關(guān)Q3向外部立體聲放大器56供應(yīng)+34V電壓。另一個(gè)阻塞二極管D2類似地被連接到附加+24V直流電源。當(dāng)開關(guān)Q3導(dǎo)通時(shí)(只在立體聲方式)，向外部立體放大器56提供+34V減晶體管開關(guān)Q3飽和時(shí)的基極-發(fā)射極壓降所得的電壓。二極管D2被反向偏置，以防止從+34V電源到+24V電源的導(dǎo)通。外部立體聲放大器56在立體聲方式下向各個(gè)外部8歐姆揚(yáng)聲器提供每聲道12.5瓦的功率，總共25瓦輸出功率。
晶體管開關(guān)Q3在環(huán)繞聲方式下被斷開。+34V電源不能向外部立體聲放大器傳導(dǎo)電流。二極管D2成為正向偏置，并向外部立體聲放大器56的電源電壓端提供+24V電壓，在該電壓下，外部立體聲放大器56可以向各個(gè)聲道提供5瓦的功率或提供總共10瓦的功率。
在本實(shí)施例中，向第三放大器，即向環(huán)繞聲放大器52供應(yīng)+24V電源，在方式變化時(shí)，第三放大器不在電壓電平之間切換。所述電壓可以任選地由其它開關(guān)裝置(未示出)接通或斷開，但放大器52只用于環(huán)繞聲方式下，并且不需要象在主要和外部立體聲放大器54、56的情況那樣被切換而適應(yīng)不同功率電平。在所表示的24V電源電壓下，環(huán)繞聲放大器52產(chǎn)生每聲道5瓦的功率，即用于左后置和右后置或環(huán)繞聲揚(yáng)聲器。
按照前述實(shí)施例，以前述方式工作的放大器的總輸出功率為25瓦。由于在相對較多放大器聲道和揚(yáng)聲器有效時(shí)電源電壓被降低，而在較少聲道和揚(yáng)聲器有效時(shí)電源電壓被增大，因此本發(fā)明提供了一種有效的輸出電平控制，這還防止了不適當(dāng)?shù)墓?。不論系統(tǒng)是在兩聲道立體聲方式還是在五聲道環(huán)繞聲方式下，電源都被充分利用，并且這些方式下的輸出功率電平相同。
除了所討論的基本電源切換裝置，圖3所示本發(fā)明的實(shí)施例包括連接在各個(gè)雙放大器組件52、54、56的電源電壓端子和地之間的濾波電容器C1、C2和C3，它們被用于消除電源電壓中的變動(dòng)對放大器的影響。另外，到放大器的各個(gè)電源電壓輸入端被連接到由電阻器Ra、Rb定義的接地分壓器。電阻器Ra、Rb的連接點(diǎn)被連接到放大器的偏置輸入端，并且電阻器Rb與電容器Cb并聯(lián)，即連接在偏置輸入端和地之間。當(dāng)從較低電源電壓向較高電源電壓變化時(shí)，電容器Cb通過電阻器Ra充電，將偏置輸入電壓平滑地升高到等于電源電壓一半的參考值，所述偏置輸入電壓由分壓器定義。
各個(gè)雙放大器組件52、54和56都包括一對例如放大器組54的非反相放大器54a的音頻放大器。放大器54a的增益以傳統(tǒng)方式由一對反饋電阻器201和202來建立。電阻器202通過電容器203被交流耦合到地。在輸入端置BIAS產(chǎn)生的一半電源電壓被直流耦合到放大器54a的非反相輸入端置。因?yàn)殡娮杵?02未直流耦合到地，因此放大器54a的直流增益為1。結(jié)果是輸出端置204上的直流分量電壓等于輸入端置BIAS(偏置)上產(chǎn)生的一半電源電壓。由此，單端電源被用于在端子204上產(chǎn)生輸出電壓，它具有等于所述電源電壓的一半的直流分量電壓。
包括晶體管Q1、Q2、Q3的相應(yīng)切換單元在環(huán)繞聲方式下關(guān)閉，而在立體聲方式下接通，它們控制電壓切換。切換單元響應(yīng)控制器的狀態(tài)輸出，該狀態(tài)輸出是作為用戶選擇立體聲對環(huán)繞聲操作的函數(shù)而產(chǎn)生的。除了用于說明而示出的切換單元，還可以使用其它切換單元(未示出)，例如，按照用戶選擇和其它因素來禁止一種或另一種方式或放大器，例如，允許除了上述標(biāo)準(zhǔn)組合外的內(nèi)部和外部揚(yáng)聲組合。對于諸如Dolby Pro Logic環(huán)繞聲的一些環(huán)繞聲節(jié)目源類型，節(jié)目素材中沒有給出獨(dú)特特征的內(nèi)在東西，在這樣的情況下，可以按用戶選項(xiàng)進(jìn)行選擇。另一方面，諸如AC-3的數(shù)字源具有攜帶表示音頻信號(hào)被編碼的方式的信號(hào)的能力，這可用來在立體聲和環(huán)繞聲方式之間進(jìn)行自動(dòng)切換。
權(quán)利要求
1.一種音頻再現(xiàn)設(shè)備，它包括多個(gè)音頻放大器(52、56，圖3)，各個(gè)放大器響應(yīng)對應(yīng)音頻信號(hào)(IN(R)、IN(L))，用于產(chǎn)生對應(yīng)音頻揚(yáng)聲器(27、28、32)中的音頻功率；其特征在于裝置(Q1、Q3、D2)，用于在第一工作方式(環(huán)繞聲方式)下，當(dāng)所述音頻放大器的第二音頻放大器(52)中產(chǎn)生的音頻功率較高時(shí)，選擇性地把較小(24V)的電源電壓(V1或V2；圖2)施加給所述音頻放大器的第一音頻放大器(56)，在第二工作方式(立體聲方式)下，當(dāng)所述第二音頻放大器中產(chǎn)生的音頻功率較低時(shí)，選擇性地把較大(34V)的電源電壓施加給所述音頻放大器的第一音頻放大器，在某種意義上，當(dāng)工作方式出現(xiàn)變化時(shí)，降低了所產(chǎn)生的總音頻功率的變化。
2.如權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)設(shè)備，其特征還在于裝置(音頻源)，用于在所述第一工作方式(環(huán)繞聲方式)下，選擇性地允許所述第二音頻放大器(52)中的音頻功率產(chǎn)生，以及在所述第二工作方式(立體聲方式)下，用于禁止所述第二音頻放大器中的所述音頻功率產(chǎn)生。
3.如權(quán)利要求2所述的音頻再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于在環(huán)繞聲工作方式下允許所述第二音頻放大器(52)中的所述音頻功率的產(chǎn)生，以及在單聲道工作方式和立體聲工作方式中的至少一種方式下禁止所述第二音頻放大器中的所述音頻功率的產(chǎn)生。
4.如權(quán)利要求3所述的音頻再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于在所述環(huán)繞聲工作方式下以及在所述單聲道工作方式和立體聲工作方式的所述至少一種下允許所述第一音頻放大器(56)中的所述音頻功率的產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于所述電源電壓施加裝置包括開關(guān)(Q3，D2)，用于選擇性地在所述第一工作方式(環(huán)繞聲)下把第一電源電壓(24V)源連接到所述第一音頻放大器的電源輸入端，而在所述第二工作方式(立體聲)下把第二電源電壓(34V)源連接到所述第一音頻放大器的電源輸入端。
6.如權(quán)利要求1所述的音頻再現(xiàn)設(shè)備，其特征在于通過公共電源對所述第一和第二音頻放大器(52、56)供電，所述公共電源具有由所述第一和第二音頻放大器中的各個(gè)音頻放大器中產(chǎn)生的總音頻功率確定的額定功率。
7.一種再現(xiàn)音頻的方法，它包括以下步驟提供多個(gè)音頻放大器(52、56，圖3)，各個(gè)放大器響應(yīng)對應(yīng)音頻信號(hào)(IN(R)、IN(L))，用于產(chǎn)生對應(yīng)音頻揚(yáng)聲器(32、27、28)中的音頻功率；其特征在于在第一工作方式(環(huán)繞聲)下，當(dāng)所述音頻放大器的第二音頻放大器(52)中產(chǎn)生的音頻功率較高時(shí)，選擇性地把較小(24V)的電源電壓(V1或V2)施加給所述音頻放大器的第一音頻放大器(56)，在第二工作方式(立體聲)下，當(dāng)所述第二音頻放大器中產(chǎn)生的音頻功率較低時(shí)，選擇性地把較大(34V)的電源電壓施加給所述音頻放大器的第一音頻放大器，在某種意義上，當(dāng)工作方式出現(xiàn)變化時(shí)，降低了所產(chǎn)生的總音頻功率的變化。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征還在于以下步驟在所述第一工作方式(環(huán)繞聲)下，選擇性地允許所述第二音頻放大器(52)中的音頻功率產(chǎn)生，以及在所述第二工作方式(立體聲)下，禁止所述第二音頻放大器中的所述音頻功率產(chǎn)生。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征還在于以下步驟在環(huán)繞聲工作方式下允許所述第二音頻放大器(52)中的所述音頻功率的產(chǎn)生，以及在單聲道工作方式和立體聲工作方式中的至少一種方式下禁止所述第二音頻放大器中的所述音頻功率的產(chǎn)生。
全文摘要
一種音頻系統(tǒng)有多個(gè)放大器(52,56),各放大器有電源輸入端(Vcc,引腳3)、音頻輸入端(引腳7,11)和輸出端(引腳4和2),用于按至少兩種工作方式中選定的一種方式來驅(qū)動(dòng)音頻揚(yáng)聲器(27,28,32),在所述方式之間,音頻揚(yáng)聲器和/或所述音頻揚(yáng)聲器所需功率輸出的選擇是不同的。本發(fā)明例如可用于具有內(nèi)部和外部揚(yáng)聲器及在立體和環(huán)繞聲方式間切換的相關(guān)放大器的娛樂系統(tǒng)。向放大器提供至少兩個(gè)不同電源電壓源(34V,24V),以及在方式之間切換時(shí)操縱切換單元(Q1,D2)而把不同電源電壓源中的一個(gè)或另一個(gè)連接到所述至少兩個(gè)放大器中相應(yīng)放大器的電源輸入端。這防止了例如在從兩個(gè)立體聲輸出切換到五個(gè)環(huán)繞聲輸出時(shí)系統(tǒng)總音頻輸出的增加。
文檔編號(hào)H04S1/00GK1376013SQ0210737
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者A·A·霍弗, M·R·安德森 申請人:湯姆森許可公司