DE102014211181A1

DE102014211181A1 - Hörer und Headset

Info

Publication number: DE102014211181A1
Application number: DE102014211181.1A
Authority: DE
Inventors: André Grandt; Elmar Schulze
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2014-06-11
Filing date: 2014-06-11
Publication date: 2015-12-17
Also published as: US9781501B2; US20160014495A1

Abstract

Es wird ein Hörer oder ein Headset mit einem Audioeingang (110) zum Empfangen eines wiederzugebenden Audiosignals, mindestens einem elektroakustischen Wiedergabewandler (150), einer Audioeinheit (140) zum Durchführen einer Audioverarbeitung des empfangenen Audiosignals, mindestens einer Wandlereinheit (120, 130) zum Extrahieren von Energie aus dem an dem Audioeingang (110) empfangenen Audiosignals, einem Energiespeicher (170) zum zumindest teilweisen Zwischenspeichern der aus dem Audiosignal extrahierten Energie und einer Energiesteuereinheit (160) zum Steuern der Extrahierung der Energie aus dem Audiosignal und zum Steuern einer Energieversorgung der Audioeinheit (140) insbesondere über die sich in dem Energiespeicher (170) befindlichen und aus dem Audiosignal extrahierten Energie vorgesehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hörer und ein Headset.
Hörer wie beispielsweise Kopfhörer oder Ohrhörer sowie Headsets weisen immer mehr Elektronik auf, welche mit Energie versorgt werden muss. Diese Elektronik kann beispielsweise eine aktive Lärmkompensationseinheit darstellen. Da die Hörer oder Headsets mobil getragen werden, ist der Stromverbrauch der Elektronik ein wichtiger Faktor. Um ein zu häufiges oder zu schnelles Wiederaufladen der Energieversorgung des Hörers oder des Headsets zu vermeiden, muss entweder die Speicherkapazität des Energiespeichers vergrößert werden und/oder der Energieverbrauch des Hörers oder des Headsets muss reduziert werden.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Hörer und ein Headset vorzusehen, welcher/welches mit einer reduzierten Energieaufnahme der mobilen Energieversorgung des Hörers oder des Headsets auskommt.
Diese Aufgabe wird durch einen Hörer oder durch ein Headset nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein Hörer oder ein Headset mit einem Audioeingang zum Empfangen eines wiederzugebenden Audiosignals, mindestens einem elektroakustischen Wiedergabewandler, einer Audioeinheit zum Durchführen einer Audioverarbeitung des empfangenen Audiosignals, mindestens einer Wandlereinheit zum Extrahieren von Energie aus dem an dem Audioeingang empfangenen Audiosignal, einem Energiespeicher zum zumindest teilweisen Zwischenspeichern der aus dem Audiosignal extrahierten Energie und einer Energiesteuereinheit zum Steuern der Extrahierung der Energie aus dem Audiosignal und zum Steuern einer Energieversorgung der Audioeinheit der sich in dem Energiespeicher befindlichen und aus dem Audiosignal extrahierten Energie vorgesehen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Energiespeichereinheit dazu ausgestaltet, die Funktionsweise des Hörers oder des Headsets, insbesondere der Audioeinheit, einzuschränken, wenn nicht mehr ausreichend Energie in dem Energiespeicher vorhanden ist. Somit kann die vorhandene Energie zunächst für die als wichtig angesehenen Funktionen wie beispielsweise die Wiedergabe des Audiosignals über den elektroakustischen Wiedergabewandler sichergestellt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung überwacht die Energiesteuereinheit, ob nach Extrahierung von Energie aus dem empfangenen Audiosignal entsprechend Energie in dem Audiosignal vorhanden ist, um den elektroakustischen Wiedergabewandler antreiben zu können und/oder die Audioeinheit betreiben zu können.
Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Hörer oder ein Headset mit einem elektroakustischen Wiedergabewandler, einer Audioeinheit zum Durchführen einer Audioverarbeitung eines Audiosignals, einem Boom-Mikrofon, mindestens einem Wandler zum Extrahieren von Energie aus dem Mikrofon-Speisesignal, einem Eingang zum Empfangen einer Mikrofon-Speiseversorgung des Boom-Mikrofons, einem Energiespeicher, in welchem die aus dem Mikrofon-Speisesignal extrahierte Energie zumindest teilweise zwischengespeichert ist und einer Energiesteuereinheit zum Steuern der Extrahierung der Energie aus dem Mikrofon-Speisesignal und zum Steuern der Energieversorgung der Audioeinheit.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, die in einem Eingangsaudiosignal vorhandene Energie zumindest teilweise als Energieversorgung für die Elektronik des Hörers oder des Headsets zu verwenden, so dass die Speicherkapazität eines Energiespeichers des Hörers oder des Headsets reduziert werden kann. Falls die in dem Audiosignal vorhandene Energie nicht ausreicht, um alle Elemente der Elektronik des Hörers oder des Headsets mit Energie zu versorgen, dann können vorab festgelegte Elemente oder Einheiten der Elektronik bevorzugt mit Energie versorgt werden. Mit anderen Worten, wenn nicht ausreichend Energie in dem Eingangsaudiosignal vorhanden ist, dann können Teile der Elektronik des Hörers und/oder des Headsets abgeschaltet bzw. deaktiviert werden, bis wieder ausreichend Energie in dem Audiosignal vorhanden ist. Die in dem Audiosignal gespeicherte Energie kann extrahiert und beispielsweise in einem Kondensator, z. B. einem Ultra-Cap, zwischengespeichert werden. Bei der Extrahierung der Energie aus dem Eingangsaudiosignal muss aber (für den Dauerbetrieb) darauf geachtet werden, dass ausreichend Energie in dem Audiosignal vorhanden ist, um den elektroakustischen Wiedergabewandler ausreichend ansteuern zu können.
Gemäß der Erfindung wird die in dem Audiosignal enthaltene Energie nicht nur für die Versorgung des elektroakustischen Wiedergabewandlers, sondern auch zumindest teilweise zur Versorgung der Elektronik des Hörers oder des Headsets verwendet.
Die Erfindung kann bei mobilen Audiogeräten und Basisstationen verwendet werden, welche über eine Elektronik verfügen. Gemäß der Erfindung wird der DC/DC-Wandler so gesteuert, dass der Eingangswiderstand im Wesentlichen konstant gehalten wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Kopfhörers oder eines Headsets gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Hörers oder eines Headsets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Kopfhörers oder eines Headsets gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Der Hörer oder das Headset weist einen Audioeingang 110, eine Gleichrichtereinheit 120 zum Gleichrichten des über den Audioeingang 110 empfangenen Audiosignals, eine DC/DC-Wandlereinheit 130, eine Audioeinheit 140, mindestens einen elektroakustischen Wiedergabewandler 150, eine Energiesteuereinheit 160, eine Energiespeichereinheit 170 und eine Elektronikeinheit 180 auf.
Der Gleichrichter 120 wandelt das am Audioeingang 110 anliegende Audiosignal in ein DC-Signal um. Durch den DC/DC-Wandler 130 kann das Ausgangssignal des Gleichrichters 120 auf ein höheres oder niedrigeres Niveau gewandelt werden. Die Audioeinheit 140 kann eine Audiosignalverarbeitung, z. B. eine aktive Lärmkompensation, durchführen und das entsprechende Signal kann über den elektroakustischen Wiedergabewandler 150 ausgegeben werden. Die Energiesteuereinheit 160 weist als Eingangssignal den Spannungswert des Audiosignals und/oder den Stromwert des Audiosignals und optional den Spannungswert des Energiespeichers 170 auf. Die Energiesteuereinheit 160 kann als ein Ausgangssignal ein Steuersignal an die Einheit 180 oder an die Audioeinheit 140 ausgeben und kann die Funktion der Elektronik 180 oder der Audioeinheit 140 steuern.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird mittels der Gleichrichtereinheit 150 und/oder dem DC/DC-Wandler 130 Energie aus dem Eingangsaudiosignal extrahiert und die extrahierte Energie kann in dem Energiespeicher 170 zwischengespeichert werden oder zur Energieversorgung der Audioeinheit 140, der Energiesteuereinheit 160 und/oder der Elektronikeinheit 180 verwendet werden. Sollte nicht ausreichend Energie aus dem Eingangsaudiosignal extrahiert werden können, dann können Elemente der Elektronikeinheit 180 und/oder der Audioeinheit 140 zumindest zeitweise deaktiviert werden. Dazu kann die Energiesteuereinheit 160 mit der Audioeinheit 140 gekoppelt sein, um feststellen zu können, ob die Audioeinheit 140 ausreichend Energie aus dem Audiosignal erhält, um das Audiosignal entsprechend auf dem elektroakustischen Wiedergabewandler 150 wiedergeben zu können, eine aktive Lärmkompensation oder eine andere Audiosignalverarbeitung durchführen zu können.
Gemäß der Erfindung kann der DC/DC-Wandler 130 die Energie aus dem Energiespeicher 170 verwenden, um eine Elektronik des Hörers mit einer entsprechenden Spannung zu versorgen.
Gemäß der Erfindung wird der DC/DC-Wandler 130 so gesteuert, dass der Eingangswiderstand R_L im Wesentlichen konstant gehalten wird. Eine Leistungsanpassung kann mit Hilfe einer Variation des Eingangswiderstandes z. B. durch Spannungsmaximierung erreicht werden. Somit kann eine verbesserte Anpassung an die Audioquelle vorgenommen werden.
Der DC/DC-Wandler 130 dient ebenfalls dazu, die Energiespeichereinheit 170 zu speisen. Gemäß der Erfindung ist die für das System nutzbare Energie proportional zur Spannung U_Q1, wobei die Spannung an dem Energiespeicher durch die Energiesteuereinheit gesteuert wird.
Somit kann der Wirkungsgrad des Hörers oder des Headsets im Vergleich zum Stand der Technik, der einen Linearregler oder Linearverstärker verwendet, verbessert werden.
Dadurch, dass ein Teil der für den Hörer oder das Headset benötigten Energie nicht aus einem Energiespeicher in dem Hörer/Headset, z. B. in Form von einer Batterie oder einem Akku, sondern aus dem Eingangsaudiosignal extrahiert wird, kann der Energiespeicher (die Batterie/der Akku) entfallen oder zumindest wird die Lebensdauer erheblich vergrößert.
2 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Hörers oder eines Headsets gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Der Hörer oder das Headset 100 weist einen ersten DC/DC-Wandler 121 auf, welcher über einen Anschluss 111 an eine externe Spannungsversorgung angeschlossen ist, wobei die externe Spannungsversorgung eine Mikrofonspeisespannung oder eine Speisespannung von einem mobilen Gerät darstellt. Der erste DC/DC-Wandler 121 wandelt die Eingangsspannung in eine Ausgangsspannung um, welche höher oder niedriger als die Eingangsspannung sein kann. Ein zweiter DC/DC-Wandler 130 ist mit dem ersten DC/DC-Wandler 121 gekoppelt. Der zweite DC/DC-Wandler 130 dient dazu, die Audioeinheit 140, welche beispielsweise eine aktive Lärmkompensationseinheit oder eine andere Audioverarbeitungseinheit aufweisen kann, mit einer passenden (z. B. konstanten) Ausgangsspannung zu versorgen. Der erste DC/DC-Wandler 121 kann dazu dienen, die Speichereinheit 170 zu speisen. Die Speichereinheit 170 kann beispielsweise als ein Kondensator, z. B. ein Ultra-Cap, ausgebildet sein. Der Hörer oder das Headset gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist ferner ein erstes Mikrofon 191 und ein zweites Mikrofon 192 auf. Das erste Mikrofon 191 dient als Mikrofon für die aktive Lärmkompensation und das zweite Mikrofon 192 kann als ein Boom-Mikrofon ausgestaltet sein, das über den Eingang 111 mit einer Mikrofonspeisespannung versorgt wird. Der Hörer bzw. das Headset weist ferner eine Energiesteuereinheit 160 auf, welche eine Spannungsüberwachung der Speichereinheit 170 vornimmt. Die Energiesteuereinheit 160 kann optional ferner dazu ausgestaltet sein, den Betrieb der Audioeinheit oder der Elektronikeinheit 180 einzuschränken, wenn nicht ausreichend Energie in dem Speicher 170 vorhanden ist. Beispielsweise kann zur Reduzierung des Energieverbrauchs der Pegel der aktiven Lärmkompensation verringert werden. Wenn der Speicher 170 jedoch beispielsweise sehr viel Energie aufweist, dann kann diese Energie beispielsweise für die Elektronikeinheit 180 verwendet werden.
Der erste DC/DC-Wandler 121 weist für die Sollgröße eine variable Mikrofonspannung als Referenz auf, um somit einen spannungsabhängigen Lastwiderstand zusammen mit dem ersten DC/DC-Wandler zu erreichen. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine maximal mögliche Energie aus der Mikrofonspeisung für das Boom-Mikrofon 192 durch die erste Wandlereinheit 121 extrahiert werden. Die für den Hörer bzw. das Headset nutzbare Energie ist proportional zur Spannung an der Speichereinheit 170.
Die Vorteile des Hörers bzw. des Headsets gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entsprechen den Vorteilen des Hörers bzw. des Headsets gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
In Abhängigkeit der vorhandenen Audioquelle kann unterschiedlich viel Energie aus dem Audiosignal extrahiert werden. Ein Aviation-Mikrofonanschluss sieht beispielsweise eine Spannung zwischen 8 und 16 V bei einem Ausgangswiderstand von 470 Ohm vor, d. h. der Anschluss kann z. B. mindestens 60 mW zur Verfügung stellen. Ein analoges Audio-Stereosignal mit einer 32 Ohm-Last kann 1 Vrms zur Verfügung stellen, d. h. eine Leistung von 62,5 mW. Ein Mikrofonanschluss an einem Mobiltelefon oder einem mobilen Gerät kann beispielsweise 3,3 V bei einem Ausgangswiderstand von 1 kOhm zur Verfügung stellen, d. h. das mobile Gerät kann 5 mW zur Verfügung stellen. Ein analoges Audio-Stereosignal bei einer Last von 8 Ohm kann eine Spannung von 150 mVrms und eine Leistung von 5,6 mW zur Verfügung stellen.
Optional kann ein Ultra-Cap als Energiespeicher verwendet werden.
Gemäß der Erfindung kann zwischen 0 und 100 % der Energie aus dem Audiosignal dem Energiespeicher zumindest teilweise zugeführt werden.

Claims

Hörer oder Headset, mit einem Audioeingang (110) zum Empfangen eines wiederzugebenden Audiosignals, mindestens einem elektroakustischen Wiedergabewandler (150), einer Audioeinheit (140) zum Durchführen einer Audioverarbeitung des empfangenen Audiosignals, mindestens einer Wandlereinheit (120, 130) zum Extrahieren von Energie aus dem an dem Audioeingang (110) empfangenen Audiosignal, einem Energiespeicher (170) zum zumindest teilweisen Zwischenspeichern der aus dem Audiosignal extrahierten Energie, und einer Energiesteuereinheit (160) zum Steuern der Extrahierung der Energie aus dem Audiosignal und zum Steuern einer Energieversorgung der Audioeinheit (140) insbesondere über die sich in dem Energiespeicher (170) befindliche und aus dem Audiosignal extrahierte Energie.
Hörer oder Headset nach Anspruch 1, wobei die Energiesteuereinheit (160) dazu ausgestaltet ist, die Funktionsweise des Hörers oder des Headsets, insbesondere der Audioeinheit (140), einzuschränken, wenn nicht mehr ausreichend Energie in dem Energiespeicher (170) vorhanden ist.
Hörer oder Headset nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Energiesteuereinheit (160) überwacht, ob nach Extrahierung von Energie aus dem empfangenen Audiosignal ausreichend Energie in dem Audiosignal vorhanden ist, um den elektroakustischen Wiedergabewandler (150) antreiben und/oder die Audioeinheit (140) betreiben zu können.
Hörer oder Headset, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem elektroakustischen Wiedergabewandler (150), einer Audioeinheit (140) zum Durchführen eines Audioverarbeitung eines Audiosignals, einem Boom-Mikrofon (192), einem Eingang (111) zum Empfangen einer Mikrofonspeiseversorgung für das Boom-Mikrofon (192), mindestens einem Wandler (121, 130) zum Extrahieren von Energie aus dem Mikrofonspeisesignal, einem Energiespeicher (170), in welchem die aus dem Mikrofonspeisesignal extrahierte Energie zumindest teilweise zwischengespeichert ist, und einer Energiesteuereinheit (160) zum Steuern der Extrahierung der Energie aus dem Mikrofonspeisesignal und zum Steuern der Energieversorgung der Audioeinheit (140).
Verfahren zum Steuern eines Hörers oder eines Headsets, wobei der Hörer oder das Headset einen Audioeingang (110), eine Audioeinheit (140) und einen elektroakustischen Wiedergabewandler (150) aufweist, mit den Schritten: Empfangen eines wiederzugebenden Audiosignals über den Audioeingang (110), Durchführen einer Audioverarbeitung des empfangenen Audiosignals, Extrahieren von Energie aus dem an dem Audioeingang (110) empfangenen Audiosignal, zumindest teilweises Zwischenspeichern der aus dem Audiosignal extrahierten Energie, und Steuern der Extrahierung der Energie aus dem Audiosignal und Steuern einer Energieversorgung der Audioeinheit (140) insbesondere über die sich in dem Energiespeicher befindliche und aus dem Audiosignal extrahierte Energie.