电容式电声转换系统及其电容式电声转换器

摘要

电容式电声转换器包含有一对输入端子、一对输出端子、电极板及振膜。该对输入端子接收音频信号，该对输出端子输出音频信号，且该对输入端子以及该对输出端子中至少一端子是导电性磁铁。电极板具有第一端与第二端分别电性连接于该对输入端子的一输入端子以及该对输出端子的一输出端子。振膜设置于该电极板的一侧上，且具有第三端与第四端分别电性连接于该对输入端子的另一输入端子以及该对输出端子的另一输出端子。

说明书

技术领域

本发明是有关于一种电容式电声转换系统及其电容式电声转换器，尤指 一种利用导电性磁铁来作为连结多个电容式电声转换器的连接端子的系统及 其电容式电声转换器。

背景技术

传统的动圈式扬声系统为电感式架构，依电感的阻抗公式可得知，将两 个相同的动圈式扬声器并联，其阻抗为原本单一个动圈式扬声器的1/2，使 得音频驱动器的电流负荷增加为两倍；若将N个相同的动圈式扬声器并联， 则由于阻抗变得更低，极可能会使音频驱动器的电流负荷过大而烧毁。

因此，在传统的动圈式扬声系统中，除非事先调整好各个动圈式扬声器 的阻抗来形成一个合适的扬声器阵列(阻抗约4～8欧姆)，不然的话并不建议 将数个动圈式扬声器并联在一起。

发明内容

因此，本发明的目的之一在于提出一种电容式电声转换系统及其电容式 电声转换器，利用导电性磁铁的导电性以及异极相吸性来作为多个电容式电 声转换器的音频连接方式，以达到并联多个电容式电声转换器的目的。

本发明揭露一种电容式电声转换器。电容式电声转换器包含有一对输入 端子、一对输出端子、一电极板以及一振膜。该对输入端子用来接收一音频 信号，以及该对输出端子用来输出该音频信号，其中该对输入端子以及该对 输出端子中至少一端子是导电性磁铁。电极板具有一第一端以及一第二端， 该第一端电性连接于该对输入端子中的一第一输入端子，以及该第二端电性 连接于该对输出端子中的一第一输出端子。振膜设置于该电极板的一侧上， 且具有一第三端以及一第四端，该第三端电性连接于该对输入端子中的一第 二输入端子，以及该第四端电性连接于该对输出端子中的一第二输出端子。

本发明还揭露一种电容式电声转换系统。电容式电声转换系统包含有一 音频驱动器、一第一电容式电声转换器以及一第二电容式电声转换器，每一 电容式电声转换器包含有一对输入端子、一对输出端子、一电极板以及一第 一振膜。该音频驱动器输出一音频信号。该对输入端子用来接收音频信号， 以及该对输出端子用来输出该音频信号。电极板具有一第一端以及一第二端， 该第一端电性连接于该对输入端子中的一第一输入端子，以及该第二端电性 连接于该对输出端子中的一第一输出端子。一第一振膜设置在该电极板的一 侧，且具有一第三端以及一第四端，该第三端电性连接于该对输入端子中的 一第二输入端子，以及该第四端电性连接于该对输出端子中的一第二输出端 子。

附图说明

图1为本发明电容式电声转换系统的第一实施例的示意图。

图2a为本发明电容式电声转换系统的第二实施例的示意图。

图2b以及图2c各为图2a中的电容式电声转换系统的磁铁配置方式的实 施例的示意图。

图3为本发明电容式电声转换系统的第三实施例的示意图。

图4为图2a所示的电容式电声转换系统中的电容式电声转换器的细部元 件的第一范例的示意图。

图5为图2a所示的电容式电声转换系统中的电容式电声转换器的细部元 件的第二范例的示意图。

[主要元件标号说明]

1、2、3        电容式电声转换系统

10             音频驱动器

100、200、300  电容式电声转换装置

101、201～20n、301～30n、311～31n、321～32n  电容式电声转换器

a1、b1、A1～D1、A2～D2、An～Dn、A1’～D1’、A2’～D2’、An’～Dn’ A1”～D1”、A2”～D2”、An”～Dn”  连接端子

SA             音频信号

SA1            第一信号

SA2            第二信号

Array1、Array2 电容式电声转换器阵列

411～41n、511～51n    电极板

421～42n、521～52n    开孔

431～43n、531～53n、561～56n    振膜

441～44n、541～54n、571～57n    电极层

451～45n、551～55n、581～55n    薄膜主体

DS1                    距离

具体实施方式

首先，为使本发明的说明书更易于了解，先简单描述电容式电声转换器 的特性。一般的电容式电声转换器(例如：一静电式扬声器、一驻电扬声器、 一压电式扬声器或者一驻电耳机)均为一电容架构，依电容的阻抗公式可得 知，将两个相同的电容式电声转换器并联，其阻抗为原本单一个电容式电声 转换器的两倍；若将N个相同的电容式电声转换器并联，则其阻抗为原本单 一个电容式电声转换器的N倍，因此每一个电容式电声转换器所分得的电流 为原本的1/N，并不会增加音频驱动器的总电流而烧毁音频驱动器。因此， 本发明运用电容式电声转换器的此特性，来揭露一种电容式电声转换器及其 音频连接方式，使得电容式电声转换器可通过连接端子(可由导电性磁铁来实 现之)来与音频驱动器相连结，并可通过连接端子来并联多个电容式电声转换 器。

请参考图1，图1为本发明电容式电声转换系统1的第一实施例的示意 图。于本实施例中，电容式电声转换系统1包含有一电容式电声转换装置100 与一音频驱动器10。电容式电声转换装置100包含有至少一电容式电声转换 器101，但此并非本发明的限制条件。电容式电声转换装置100耦接至一音 频驱动器10，且音频驱动器10会输出一音频信号SA来驱动电容式电声转换 装置100。如图1所示，电容式电声转换器101包含有多个连接端子A1、B1、 C1、D1，其中多个连接端子A1、B1、C1、D1中的每一个连接端子皆可选择性 地作为一输入端子或者一输出端子。于本实施例中，是以箭头的方向来表示 每一连接端子的输入/输出特性。举例而言，连接端子A1、B1是作为一对输 入端子，并电性连接至该音频驱动器10，用来接收音频信号SA，而连接端子 C1、D1是作为一对输出端子，用来输出音频信号SA；而于其它的实施例中， 亦可采用连接端子A1、B1来作为一对输出端子，并采用连接端子C1、D1来 作为一对输入端子，此亦隶属本发明所涵盖的范畴。

值得注意的是，电容式电声转换器101的该对输入端子(包含有连接端子 A1、B1)以及该对输出端子(包含有连接端子C1、D1)中至少一对端子分别是 导电性磁铁，较佳者，多个连接端子A1、B1、C1、D1中每一连接端子皆为一 导电性磁铁。

请参考图2a，图2a为本发明电容式电声转换系统2的第二实施例的示 意图。于本实施例中，电容式电声转换系统2包含有一电容式电声转换装置 200与一音频驱动器10。电容式电声转换装置200耦接至音频驱动器10，且 音频驱动器10会输出一音频信号SA来驱动电容式电声转换装置200。电容 式电声转换装置200包含有多个电容式电声转换器201、202...20n，其中每 一电容式电声转换器201、202...20n各包含有多个连接端子，且多个电容式 电声转换器201、202...20n是通过该多个连接端子来彼此连结。请注意，该 多个连接端子中的每一个连接端子皆可选择性地作为一输入端子或者一输出 端子。于本实施例中，是以箭头的方向来表示每一连接端子的输入/输出特性。 举例而言，电容式电声转换器201包含有多个连接端子A1～D1，其中连接端 子A1、B1是作为电容式电声转换器201的一对输入端子，并电性连接至该音 频驱动器10，用以接收音频信号SA，而连接端子C1、D1是作为电容式电声 转换器201的一对输出端子；电容式电声转换器202包含有多个连接端子A2～ D2，其中连接端子A2、B2是作为电容式电声转换器202的一对输入端子，而 连接端子C2、D2是作为电容式电声转换器202的一对输出端子；以此类推。

值得注意的是，每一电容式电声转换器201～20n中的至少一对端子分别 是导电性磁铁，较佳者，多个连接端子A1～D1、A2～D2...以及An～Dn中每 一连接端子皆为一导电性磁铁。因此，可利用导电性磁铁的导电性以及异极 相吸性来作为多个电容式电声转换器201～20n的音频连接方式，以达到并联 多个电容式电声转换器201～20n的目的。举例而言，电容式电声转换器201～ 20n中的输入端子A1～B1、A2～B2...以及An～Bn为具有一第一磁极(例如，N 极)的导电性磁铁，而电容式电声转换器201～20n中的输出端子C1～D1、C2～ D2...以及Cn～Dn则为具有一第二磁极(例如，S极)的导电性磁铁，使得电容 式电声转换器201～20n可通过导电性磁铁彼此相吸连接并传递音频，如图 2b所示。再举例而言，请参考图2c，电容式电声转换器201～20n中的端子 A1、D1、A2、D2...以及An、Dn为具有第一磁极(例如，N极)的导电磁铁，而 电容式电声转换器201～20n中的端子B1、C1、B2、C2...以及Bn、Cn则为具 有一第二磁极(例如，S极)的导电性磁铁，使得电容式电声转换器201～20n 可通过导电性磁铁彼此相吸连接并传递音频。于其它实施例中，电容式电声 转换器201～20n中的输入端子A1～B1、A2～B2...以及An～Bn为具有一磁极 (例如，N极或S极)的导电性磁铁，而电容式电声转换器201～20n中的输出 端子C1～D1、C2～D2...以及Cn～Dn则由具有导电性及磁性的金属材料制成； 或者，电容式电声转换器201～20n中的输入端子A1～B1、A2～B2...以及An～ Bn是由具有导电性及磁性的金属材料制成，而电容式电声转换器201～20n 中的输出端子C1～D1、C2～D2...以及Cn～Dn为具有一磁极(例如，N极或S 极)的导电性磁铁，皆可达到使得电容式电声转换器201～20n彼此相吸连接 并传递音频的目的。上述的例子仅为用来说明本发明的应用，并非本发明的 限制条件，本领域技术人员应可了解，在不违背本发明的精神下，电容式电 声转换器201～20n的连接端子的连结方式及磁极配置的各种变化皆是可行 的，可依实际需求而设计之。

请参考图3，图3为本发明电容式电声转换系统3的第三实施例的示意 图。于本实施例中，电容式电声转换系统3包含有一电容式电声转换装置300 与一音频驱动器10。电容式电声转换装置300耦接至音频驱动器10，且音频 驱动器10会输出一音频信号SA来驱动电容式电声转换装置300。电容式电 声转换装置300包含有多个电容式电声转换器301～30n、311～31n、321～ 32n，其中每一电容式电声转换器301～30n、311～31n、321～32n各包含有 多个连接端子，且多个电容式电声转换器301～30n、311～31n、321～32n通 过该多个连接端子来彼此连结。请注意，该多个连接端子中的每一个连接端 子皆可选择性地作为一输入端子或者一输出端子。于本实施例中，是以箭头 的方向来表示每一连接端子的输入/输出特性。举例而言，电容式电声转换器 301包含有多个连接端子A1～H1，其中连接端子A1、B1是作为电容式电声转 换器301的一对输入端子，并电性连接至该音频驱动器10，用以接收音频信 号SA，而连接端子C1～D1、E1～F1、G1～H1则是分别作为电容式电声转换 器301的三对输出端子；电容式电声转换器311包含有多个连接端子A1’～ H1’，其中连接端子G1’、H1’是作为电容式电声转换器311的一对输入端子， 而连接端子A1’～B1’、C1’～D1’、E1’～F1’则是分别作为电容式电声转 换器311的三对输出端子；以此类推。

值得注意的是，每一电容式电声转换器301～30n、311～31n、321～32n 中至少一对端子分别是导电性磁铁，较佳者，多个连接端子A1～H1、A2～H2...、 An～Hn、A1’～H1’、A2’～H2’...、An’～Hn’、A1”～H1”、A2”～H2”...、 An”～Hn”中每一连接端子皆为一导电性磁铁，或者可部分为导电性磁铁， 部分为具有导电性及磁性的金属材料制成，藉以利用导电性磁铁的导电性以 及磁性相吸性来作为多个电容式电声转换器301～30n、311～31n、321～32n 的音频连接方式，以达到并联多个电容式电声转换器301～30n、311～31n、 321～32n的目的。另外，值得注意的是，有关多个连接端子A1～H1、A2～H2...、 An～Hn、A1’～H1’、A2’～H2’...、An’～Hn’、A1”～H1”、A2”～H2”...、 An”～Hn”中每一连接端子间的连结方式及磁极配置的各种变化(可参考图 2b与图2c所示)皆是可行的，可依实际需求而设计之。

请注意，上述的电容式电声转换器101、201～20n、301～30n、311～31n、 321～32n可分别为一静电式扬声器、一驻电扬声器(electrets peaker)、一 压电式扬声器或者一驻电耳机，但本发明并不局限于此，亦可为其它种类的 电容式电声转换器。再者，由于上述的电容式电声转换器201～20n、301～ 30n、311～31n、321～32n间主要是通过导电性磁铁的磁性相吸而相互连接， 因此使用者可视需求而轻易地并接多个电容式电声转换器，以组成电容式电 声转换装置200、300，亦可轻易地通过施力而将其拉开分离。此外，上述的 音频驱动器10可由一高压放大器来实现之，但此并非本发明的限制条件。

由图2a可得知，通过多个连接端子来彼此连结多个电容式电声转换器 201～20n，可使多个电容式电声转换器201～20n彼此并联，以构成一电容式 电声转换器阵列Array1。由图3可得知，通过多个连接端子来彼此连结多个 电容式电声转换器301～30n、311～31n、321～32n，可使多个电容式电声转 换器301～30n、311～31n、321～32n彼此并联，以构成一电容式电声转换器 阵列Array2。请再注意，上述的各实施例仅为本发明所举可行的实施例，并 非限制本发明的限制条件，本领域技术人员应可了解，电容式电声转换器的 个数、连接方式并不局限，且在不违背本发明的精神下，关于电容式电声转 换装置100、200、300的各种变化皆是可行的。

请一并参考图4以及图2a，图4为图2a所示的电容式电声转换装置200 中的电容式电声转换器201～20n的细部元件的第一范例的示意图。如图4所 示，电容式电声转换装置200包含有多个电容式电声转换器201、202...20n， 于本实施例中，每一电容式电声转换器201、202...20n各包含有多个连接端 子、一电极板(electrode plate)以及一振膜(diaphragm)。举例而言，电容 式电声转换器201包含有多个连接端子A1～D1、电极板411以及振膜431， 其中电极板411可由导电材料制成或将一非导电基板上被覆一导电层而制 成，且包含有多个开孔421，而振膜431则包含有电极层441以及薄膜主体 451，以此类推。振膜431被设置在电极板411的一表面上，并与电极板411 相距一距离DS1。于本发明实施例中，振膜431与电极板411间可设置多个 间隙子(Spacer)(未显示)而相隔距离DS1。值得注意的是，电极板411具有 一第一端以及一第二端，该第一端电性连接于连接端子B1(亦即，该对输入 端子中的一第一输入端子)，以及该第二端电性连接于连接端子D1(亦即，该 对输出端子中的一第一输出端子)；此外，振膜431的电极层441具有一第三 端以及一第四端，该第三端电性连接于连接端子A1(亦即，该对输入端子中 的一第二输入端子)，以及该第四端电性连接于连接端子C1(亦即，该对输出 端子中的一第二输出端子)。

请注意，薄膜主体441上带有电荷(未显示)或者需要额外加上直流偏压 (例如：+500伏特或者-500伏特)，薄膜主体451可由含氟材料(例如：聚 四氟乙烯(PTFE)或者氟化乙丙烯(FEP))所构成，但本发明并不局限于此。而 电极层441可由铝、铬或是其它导电材料所构成。

由于每一电容式电声转换器201～20n可视为一电容，因此通过多个连接 端子来彼此连结多个电容式电声转换器201～20n，可使多个电容式电声转换 器201～20n中的n个电容彼此并联。

于本实施例中，音频驱动器10所输出的音频信号SA为一对差动信号， 包含有第一信号SA1以及第二信号SA2，然而本发明并不局限于此，音频信 号SA可为一单端信号或一对差动信号。当音频信号SA为一对差动信号时， 每一电容式电声转换器201～20n中的电极板411～41n接收该对差动信号的 第一信号SA1，而振膜431～43n则接收该对差动信号的第二信号SA2(如图4 所示)；于其它实施例中，当音频信号SA为一单端信号时，每一电容式电声 转换器电容式电声转换器201～20n中的振膜431～43n接收该单端信号，而 电极板411～41n则耦接于地(未显示)。于此实施例中，音频驱动器10亦可 具有两连接端子a1与b1，且连接端子a1与b1可为具有磁极(例如，N极或 S极)的导电性磁铁，或可由具有导电性及磁性的金属材料制成，使得音频驱 动器10亦可通过连接端子a1、b1与电容式电声转换器201的连接端子A1、 B1间的磁力吸引而相互电性连接，并将第一信号SA1以及第二信号SA2传输 给电容式电声转换器201～20n。

请一并参考图5以及图2a，图5为图2a所示的电容式电声转换装置200 中的电容式电声转换器201～20n的细部元件的第二范例的示意图。如图5所 示，电容式电声转换装置200包含有多个电容式电声转换器201、202...20n， 于本实施例中，每一电容式电声转换器201、202...20n各包含有多个连接端 子、一电极板、一第一振膜以及一第二振膜，其中该第一振膜被设置在该电 极板的一侧，以及该第二振膜被设置在该电极板的另一侧。举例而言，电容 式电声转换器201包含有多个连接端子A1～D1、电极板511、第一振膜531 以及第二振膜561，其中电极板511可由导电材料制成或将一非导电基板上 被覆一导电层而制成，且包含有多个开孔521，而第一振膜531则包含有电 极层541以及薄膜主体551，而第二振膜561则包含有电极层571以及薄膜 主体581，以此类推。第一振膜531与第二振膜561被分别设置在电极板511 的两侧表面上，并与电极板511相距一距离DS1。于本发明实施例中，第一 振膜531与电极板511间可设置多个间隙子(未显示)而相隔距离DS1，而第 二振膜561与电极板511间亦可设置多个间隙子(未显示)而相隔距离DS1。 值得注意的是，电极板511具有一第一端以及一第二端，该第一端电性连接 于连接端子B1(亦即，该对输入端子中的一第一输入端子)，以及该第二端电 性连接于连接端子D1(亦即，该对输出端子中的一第一输出端子)；此外，第 一振膜531的电极层541具有一第三端以及一第四端，而第二振膜561的电 极层571则具有一第五端以及一第六端，且该第三端与该第五端是一并电性 连接于连接端子A1(亦即，该对输入端子中的一第二输入端子)，以及该第四 端与该第六端是一并电性连接于连接端子C1(亦即，该对输出端子中的一第 二输出端子)。

由于每一电容式电声转换器201～20n可视为两个电容，因此通过多个连 接端子来彼此连结多个电容式电声转换器201～20n，可使电容式电声转换器 201～20n中的(2n)个电容彼此并联。

同样地，于本实施例中，当音频信号SA为一对差动信号时，电容式电声 转换器(例如，201)的电极板(例如，511)接收该对差动信号的第一信号SA1， 而第一振膜(例如，531)以及第二振膜(例如，561)接收该对差动信号的第二 信号SA2(如图5所示)；于其它实施例中，当音频信号SA为一单端信号时， 电容式电声转换器(例如，201)的第一振膜(例如，531)以及第二振膜(例如， 561)接收该单端信号，而电极板(例如，511)耦接于地(未显示)。于此实施 例中，音频驱动器10亦可具有两连接端子a1与b1，且连接端子a1与b1可 为具有磁极(例如，N极或S极)的导电性磁铁，或可由具有导电性及磁性的 金属材料制成，使得音频驱动器10亦可通过连接端子a1、b1与电容式电声 转换器201的连接端子A1、B1间的磁力吸引而相互电性连接，并将第一信 号SA1以及第二信号SA2传输给电容式电声转换器201～20n。

以上所述的实施例仅用来说明本发明的技术特征，并非用来局限本发明 的范畴。由上可知，本发明提供一种电容式电声转换装置及其音频连接方式。 通过利用导电性磁铁的导电性以及异极相吸性，可作为电容式电声转换器的 音频连接方式。此外，可通过该些连接端子来让多个电容式电声转换器彼此 并联，以构成一电容式电声转换器阵列。如此一来，不但可以增加电容式电 声转换装置的输出音量，也可将不同频率响应的电容式电声转换器相连结作 音频传输，并运用同一个全音域的音频扩大机(audio amplifier)来推动此电 容式电声转换器阵列，以产生全音域的声音输出。请注意，电容式电声转换 装置中的每一个连接端子皆可选择性地作为一输入端子或者一输出端子，使 用起来更为简单便利。另外，本发明所揭露的电容式电声转换装置中的每一 电容式电声转换器可采用单一振膜或者双层振膜来实现之，此皆隶属本发明 所涵盖的范畴。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均 等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。