DE102007032281A1

DE102007032281A1 - Wiedergabeeinrichtung und Verfahren zum Steuern einer Wiedergabeeinrichtung

Info

Publication number: DE102007032281A1
Application number: DE102007032281A
Authority: DE
Inventors: John Heugle; Mario Manninger; Helmut Theiler; Peter Kammerlander
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-15
Also published as: WO2009007322A3; WO2009007322A2

Abstract

In einer Wiedergabeeinrichtung (1) sind ein Ausgangsanschluss (2), an den ein Schallwandler (3) anschließbar ist, eine Verstärkungseinrichtung (200) sowie eine Steuerungseinrichtung (100) vorgesehen. Die Verstärkungseinrichtung (200) weist einen mit dem Ausgangsanschluss (2) gekoppelten Ausgang (210) auf. Die Steuerungseinrichtung (100) kann einen Verstärkungsfaktor der Verstärkungseinrichtung (200) in Abhängigkeit eines Schallpegels einstellen, wobei der Schallpegel von einem im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung (1) an den Ausgangsanschluss (2) angeschlossenen Schallwandler (3) abgebbar ist und von einer Spannung am Eingang (30, 31, 32) des Schallwandlers (3) abhängt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiedergabeeinrichtung sowie ein Verfahren zum Steuern einer Wiedergabeeinrichtung.
Heutzutage werden vielfach Audiospieler angeboten, bei denen eine Wiedergabe der Audiosignale wie zum Beispiel Musik über Kopfhörer oder Ohrhörer erfolgt. Jedoch ist auch eine Wiedergabe über herkömmliche Lautsprecher möglich. Den beschriebenen Wiedergabemöglichkeiten ist dabei gemeinsam, dass ein elektrisches Signal über einen Schallwandler in ein akustisches Signal oder Schall umgesetzt werden können. Bei der Nutzung von Kopfhörern oder Ohrhörern, welche beispielsweise im Gehörgang des menschlichen Ohrs betrieben werden, wirkt der umgesetzte Schall nahezu direkt auf die Sinnesorgane des Ohrs ein. Wenn der Schallpegel, der von dem Schallwandler erzeugt wird, bestimmte Werte überschreitet oder bei bestimmten Werten über einen längeren Zeitraum auf das menschliche Gehör einwirkt, kann dies zu Gehörschäden führen. Speziell bei Kindern kann es dabei vermehrt zu Gesundheitsschäden kommen, da von diesen die Gefahr von Gehörschäden vielfach unterschätzt wird.
Aus diesem Grund wird bei derzeitigen Wiedergabegeräten zur Wiedergabe von Audiosignalen versucht, den Schallpegel, welcher von einem angeschlossenen Lautsprecher oder Kopfhörer erzeugt wird, zu begrenzen. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass ein Lautstärkeregler des Wiedergabegeräts auf einen bestimmten Wert begrenzt wird. Dieser Grenzwert ist aber beispielsweise nur für einen bestimmten Kopfhö rer bzw. Kopfhörertyp ermittelt und ergibt sich aus einem Wert für einen maximalen Schallpegel und einem zugehörigen Effektivwert eines Eingangssignals am Eingang des Kopfhörers bei diesem Schallpegel. Dementsprechend lässt sich der Lautstärkeregler des Wiedergabegeräts auf einen Wert begrenzen, bei dem der Effektivwert des Eingangsignals des Kopfhörers bzw. Lautsprechers nicht überschritten wird. Eine Messung der entsprechenden Signale und das Herleiten des Maximalwerts für die Lautstärkeeinstellung werden dabei vor Auslieferung des Wiedergabegeräts im Labor vorgenommen.
Wenn im Betrieb des Wiedergabegeräts jedoch ein anderer Kopfhörer oder Lautsprecher verwendet wird, als der, für den die entsprechende Lautstärkebegrenzung ermittelt wurde, kann es dazu kommen, dass zum Beispiel aufgrund anderer Bauart des verwendeten Kopfhörers oder Lautsprechers trotz der Lautstärkebegrenzung ein zu hoher Schallpegel abgegeben wird, der wiederum zu einem Gehörschaden führen kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wiedergabeeinrichtung anzugeben, bei der eine Begrenzung eines Schallpegels für verschiedene anschließbare Schallwandler vereinfacht möglich ist. Es ist auch eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Wiedergabeeinrichtung anzugeben, mit dem sich Gehörschäden beim Benutzen der Wiedergabeeinrichtung vereinfacht vermeiden lassen.
Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst eine Wiedergabeeinrichtung einen Ausgangsanschluss, an den ein Schall wandler anschließbar ist, und eine Verstärkungseinrichtung mit einem einstellbaren Verstärkungsfaktor, die einen mit dem Ausgangsanschluss gekoppelten Ausgang aufweist. Ferner ist eine Steuerungseinrichtung zum Einstellen des Verstärkungsfaktors in Abhängigkeit eines Schallpegels vorgesehen. Der Schallpegel ist dabei von einem im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung an den Ausgangsanschluss angeschlossenen Schallwandler abgebbar und hängt von einer Spannung am Eingang des Schallwandlers ab.
Die Steuerungseinrichtung kann dabei den Verstärkungsfaktor an der Verstärkungseinrichtung so einstellen, dass diese an ihrem Ausgang eine Ausgangsspannung so abgibt, dass der gerade angeschlossene Schallwandler, also zum Beispiel ein Lautsprecher oder Kopfhörer, einen Schallpegel abgibt, der einen vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzwert nicht überschreitet. Somit können Gehörschäden aufgrund zu hoher Schallpegel verhindert werden.
Beispielsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, einen maximal zulässigen Verstärkungsfaktor der Verstärkungseinrichtung und/oder eine maximal zulässige Spannung am Ausgang der Verstärkungseinrichtung in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Schallpegels für den angeschlossenen Schallwandler zu bestimmen und an der Verstärkungseinrichtung einzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein Ausgangsstrom beziehungsweise eine Ausgangsleistung der Verstärkungseinrichtung in Abhängigkeit des Maximalwerts des Schallpegels festgelegt werden.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Steuerungseinrichtung eine Speichereinrichtung auf, in der ein Wert gespeichert werden kann, der von dem maximal zulässigen Verstärkungsfak tor und/oder der maximal zulässigen Spannung abgeleitet ist. Dementsprechend kann die Steuerungseinrichtung entsprechenden Einstellungswerte für die Verstärkungseinrichtung aus dem wenigstens einen gespeicherten Wert ableiten oder zurück gewinnen. Beispielsweise lassen sich in der Speichereinrichtung verschiedene Werte für verschiedene anschließbare Schallwandler ablegen, wobei im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung der jeweils für den angeschlossenen Schallwandler passende Wert für die Verstärkungseinstellung ermittelt und verwendet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Steuerungseinrichtung eine Messeinrichtung auf, über die sich bei dem im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung an den Ausgangsanschluss angeschlossenen Schallwandler wenigstens ein Parameter bestimmen lässt. Aus dem wenigstens einen Parameter kann wiederum eine Abhängigkeit des Schallpegels von der Spannung am Eingang des Schallwandlers abgeleitet werden.
In der Messeinrichtung kann dazu beispielsweise eine Signalquelle wie eine Stromquelle oder eine Spannungsquelle vorgesehen sein, welche über den Ausgangsanschluss ein Signal auf die Anschlüsse des Schallwandlers gibt. Ein entsprechendes Antwortsignal, welches an den Anschlüssen des Schallwandlers resultiert, kann als Messsignal von einer Messvorrichtung aufgenommen werden. Die Messeinrichtung ist somit in der Lage, den wenigsten einen Parameter aus dem abgegebenen Quellsignal und dem resultierenden Messsignal zu bestimmen. Die Messung kann als Gleichsignalmessung erfolgen, sodass beispielsweise eine Gleichstromimpedanz des Schallwandlers gemessen wird.
In einer anderen Ausführungsform gibt die Signalquelle ein pulsförmiges Quellsignal oder ein Quellsignal mit Wechselanteilen wie beispielsweise Wechselspannungsanteilen oder Wechselstromanteilen ab, sodass die Messvorrichtung eine Impulsantwort, eine Sprungantwort oder ein anderes transientes Signal als resultierendes Messsignal aufnehmen kann. Beispielsweise lassen sich somit eine komplexe Impedanz des Schallwandlers und/oder eine Übertragungsfunktion des Schallwandlers bestimmen. Die Messvorrichtung kann zur Messung des resultierenden Signals einen Analog-Digital-Wandler aufweisen, welcher sowohl für eine Gleichsignalmessung als auch für die Messung von transienten Signalen mit Wechselanteilen geeignet sein kann.
Aus dem wenigstens einen Parameter, welcher von der Messeinrichtung ermittelt wird, lässt sich auf den Typ des angeschlossenen Schallwandlers zurückschließen. Mit der so gewonnenen Information kann beispielsweise aus einer Wertetabelle, englisch look up table eine entsprechende Verstärkungseinstellung für die Verstärkungseinrichtung ausgelesen werden mit der ein vorgegebener Grenzwert für einen abzugebenden Schallpegel eingehalten werden kann.
In einer Ausführungsform ist die Wiedergabeeinrichtung zum Betrieb mit einem Schallwandler vorgesehen, welcher eine Identifikationseinheit aufweist, in der Informationen über den Typ des Schallwandlers gespeichert sind. Die Messeinrichtung ist in diesem Fall in der Lage, über ein entsprechendes Signal die Identifikationseinheit auszulesen und anhand der ausgelesenen Information, welche beispielsweise den wenigstens einen Parameter umfasst, die entsprechenden Einstellungen an der Verstärkungseinrichtung vorzunehmen. Beispielswei se umfasst der wenigstens eine Parameter ein digitales Identifikationswort.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Wiedergabeeinrichtung mit einem Schallwandler betrieben werden, der beispielsweise als Kopfhörer oder Ohrhörer ausgeführt ist, wobei in dem Kopfhörer oder Ohrhörer ein Mikrofon vorgesehen oder integriert ist. Die Wiedergabeeinrichtung weist dazu einen zusätzlichen Eingangsanschluss auf, an den das Mikrofon angeschlossen ist. Die Messeinrichtung kann über ein Signal am Eingangsanschluss, welches von dem Mikrofon erzeugt wird, einen aktuellen bzw. momentanen Schallpegel im Kopfhörer oder Ohrhörer ermitteln. Anhand des ermittelten Schallpegels oder eines davon, zum Beispiel durch Filterung, abgeleiteten Signals kann die Steuerungseinrichtung bei Bedarf eine entsprechende Anpassung der Verstärkungseinstellung und/oder des Verstärkungsfaktors vornehmen. Beispielsweise kann auch eine Tiefpassfilterung oder eine Mittelwertbildung oder eine Integration eines momentanen Schallpegels vorgenommen werden.
In einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Steuern einer Wiedergabeeinrichtung wird wenigstens ein Parameter eines Schallwandlers, der an eine Verstärkungseinrichtung der Wiedergabeeinrichtung angeschlossen ist, ermittelt. Aus dem wenigstens einen Parameter wird eine Bezugsgröße abgeleitet. Die Bezugsgröße gibt dabei eine Abhängigkeit eines Schallpegels von einer Spannung an einem Eingang des Schallwandlers an. Eine maximale Ausgangsspannung lässt sich als Funktion eines maximal zulässigen Schallpegels und der Bezugsgröße ermitteln. Die Verstärkungseinrichtung wird derart eingestellt, dass die ermittelte maximale Ausgangsspannung nicht überschritten wird.
Somit kann eine Einstellung einer Verstärkungseinrichtung in einer Wiedergabeeinrichtung derart angepasst für einen jeweils angeschlossenen Schallwandler vorgenommen werden, dass ein bestimmter Schallpegel in dem Schallwandler im Betrieb nicht überschritten wird. Auf diese Weise lässt sich die Gefahr von Gehörschäden, die aus zu hohen Schallpegeln resultieren, vermindern.
Die Erfindung wird nachfolgend an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- bzw. wirkungsgleiche Elemente tragen gleiche Bezugszeichen.
Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wiedergabeeinrichtung mit angeschlossenem Schallwandler,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Wiedergabeeinrichtung mit angeschlossenem Schallwandler,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Wiedergabeeinrichtung mit angeschlossenem Schallwandler,
4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schallwandlers,
5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schallwandlers,
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Schallwandlers und
7 ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungseinrichtung mit angeschlossenem Schallwandler mit integriertem Mikrofon.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wiedergabeeinrichtung 1, welche einen Ausgangsanschluss 2 aufweist, an die ein Schallwandler 3 angeschlossen ist. Die Wiedergabeeinrichtung 1 umfasst eine Verstärkungseinrichtung 200 mit einem einstellbaren Verstärkungsfaktor, welcher über ein Steuersignal an einem Steuereingang 215 der Verstärkungseinrichtung 200 gesteuert werden kann. Die Verstärkungseinrichtung weist einen Signalausgang 210 auf, der mit dem Ausgangsanschluss 2 gekoppelt ist. Die Wiedergabeeinrichtung 1 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 100, die einen Steuerausgang 115 aufweist, welcher mit dem Steueranschluss 215 der Verstärkungseinrichtung 200 gekoppelt ist. Die Steuerungseinrichtung 100 weist zudem einen Anschluss 110 auf, der mit dem Ausgang 210 bzw. dem Ausgangsanschluss 2 gekoppelt ist.
Die Steuerungseinrichtung 100 dient dabei zum Einstellen des Verstärkungsfaktors der Verstärkungseinrichtung 200 über die Anschlüsse 115, 215. Das Einstellen des Verstärkungsfaktors erfolgt in Abhängigkeit eines Schallpegels, der bei Betrieb der dargestellten Anordnung von dem Schallwandler 3 abgegeben wird bzw. abgegeben werden kann. Der Schallpegel hängt dabei von einer Spannung am Eingang 30 der Schallwandlers 3 ab, der mit dem Ausgangsanschluss 2 gekoppelt ist. Die Abhängigkeit des Schallpegels, der von dem Schallwandler 3 in Abhängigkeit der Spannung am Anschluss 30 abgegeben wird, kann auch als Sensitivität, englisch sensitivity, bezeichnet werden und hängt unter anderem individuell von Bauart, Bauform und wei teren Parametern des jeweils angeschlossenen Schallwandlers 3 ab.
Der Schallwandler 3 kann beispielsweise einen herkömmlichen Lautsprecher oder einen Kopfhörer oder Ohrhörer umfassen. Die Wiedergabeeinrichtung 1 ist zum Beispiel von einem Audiospieler wie einem MP3-Player, einem Mobiltelefon, einem Personal-Digital-Assistent (PDA) oder einem anderen Gerät mit Musikwiedergabefunktion und/oder Tonwiedergabefunktion umfasst.
Um beispielsweise bei einem Betrieb mit einem Kopfhörer die Gefahr von Gehörschäden zu verringern, kann die Steuerungseinrichtung 100 dazu verwendet werden, einen maximal zulässigen Verstärkungsfaktor an der Verstärkungseinrichtung 200 einzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungseinrichtung auch eine maximal zulässige Spannung am Ausgang 210 der Verstärkungseinrichtung 200 bestimmen und an der Verstärkungseinrichtung 200 einstellen, wobei die jeweilige Einstellung auf einem vorher festgelegten Maximalwert eines Schallpegels basiert. Anders ausgedrückt ergibt sich durch die Einstellungen der Steuerungseinrichtung 100, dass der Maximalwert des Schallpegels beim Vorliegen der maximal zulässigen Spannung am Ausgang 210 nicht überschritten wird.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuerungseinrichtung 100 über den Anschluss 110 einen oder mehrere Parameter, also wenigstens einen Parameter des Schallwandlers 3 bestimmen, aus dem sich die entsprechenden notwendigen Verstärkungseinstellungen für die Verstärkungseinrichtung 200 ableiten lassen, um die Bedingung des maximalen Schallpegels einzuhalten.
In einer anderen Ausführungsform weist die Steuerungseinrichtung 100 eine hier nicht dargestellte Speichereinrichtung auf, in der ein oder mehrere Parameter für einen oder mehrere anschließbare Schallwandler gespeichert sind. Durch eine entsprechende Programmierung der Steuerungseinrichtung kann beispielsweise festgelegt werden, dass diese aus der Speichereinrichtung einen bestimmten Parameter oder Parametersatz auswählt, welcher einem angeschlossenen oder anzuschließenden Schallwandler entspricht. Somit kann in der Wiedergabeeinrichtung 1 eine vom Typ des Schallwandlers 3 abhängige Einstellung vorgenommen werden, die jeweils dafür sorgt, dass bei Übereinstimmung zwischen eingestelltem und angeschlossenem Typ von Schallwandler ein maximaler Schallpegel nicht überschritten wird.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wiedergabeeinrichtung 1 mit einem Schallwandler 3. Die Verstärkungseinrichtung 200 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Digital-Analog-Wandler 220 und einen nachgeschalteten Verstärker 230 auf, dessen Ausgang mit dem Ausgang 210 der Verstärkungseinrichtung 200 gekoppelt ist.
Die Steuerungseinrichtung 100 umfasst eine Messeinrichtung 120, welche eine Signalquelle 130 und eine Messvorrichtung 140 umfasstaufweist. Die Messvorrichtung 140 ist beispielsweise als Analog-Digitalwandler ausgeführt. Die Steuerungseinrichtung 100 umfasst ferner einen digitalen Signalprozessor 160, an den eine Speichereinrichtung 150 angeschlossen ist. Der Signalprozessor 160 ist ferner mit dem Steueranschluss 115 sowie mit der Signalquelle 130 und der Messvorrichtung 140 gekoppelt. Die Signalquelle 130 und die Messvorrichtung 140 weisen jeweils einen ersten Anschluss 131, 141 auf, der mit dem Ausgangsanschluss 2 bzw. dem Anschluss 110 der Steuerungseinrichtung 100 gekoppelt sind. Ein jeweils zweiter Anschluss 132, 142 der Signalquelle 130 und der Mess vorrichtung 140 ist mit einem Bezugspotentialanschluss elektrisch verbunden. Auch die Verstärkungseinrichtung 200 und der Schallwandler 3 sind mit dem Bezugspotentialanschluss 4 gekoppelt.
Der Digital-Analog-Wandler 220 in der Verstärkungseinrichtung 200 dient beispielsweise zum Umsetzen digital vorliegender Audiosignale, welche wiedergegeben werden sollen, in entsprechende analoge Audiosignale. Diese können von dem nachgeschalteten Verstärker 230 auf den jeweils notwendigen Ausgangspegel verstärkt werden. Die Einstellung des Verstärkungsfaktors an der Verstärkungseinrichtung 200 kann beispielsweise digital erfolgen, so dass ein entsprechendes Einstellwort direkt und/oder ohne weitere Wandlung von dem digitalen Signalprozessor 160 abgegeben werden kann.
In einem Ausführungsbeispiel lässt sich der Verstärkungsfaktor durch entsprechende Programmierung des Digital-Analog-Wandlers 220 vornehmen. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Verstärkungseinstellung an dem nachgeschalteten Verstärker 230 vorgenommen werden. Es ist dabei wünschenswert, dass eine eindeutige Beziehung zwischen dem eingestellten Verstärkungsfaktor und der von der Verstärkungseinrichtung 200 abgegebenen Spannung besteht.
Auch wenn in 2 schematisch nur ein einzelner Verstärkerpfad für einen Wiedergabekanal dargestellt ist, kann die Verstärkungseinrichtung 200 für die Wiedergabe beziehungsweise Verstärkung mehrerer Wiedergabekanäle vorgesehen sein. Beispielsweise weist die Verstärkungseinrichtung 200 dazu einen zweiten Digital-Analog-Wandler mit nachgeschaltetem Verstärker auf, der zu dem dargestellten Digital-Analog-Wandler 220 und dem Verstärker 230 parallel angeordnet ist.
Für die Messeinrichtung 120 kann, wie zuvor kurz erläutert, wenigstens ein Parameter des Schallwandlers 3 bestimmt werden, wobei der wenigstens eine Parameter beispielsweise eine Impedanz des Schallwandlers umfasst. Des weiteren können in der Speichereinrichtung 150 Informationen über die Abhängigkeit zwischen Schallpegel und entsprechender Spannung am Ausgangsanschluss 2 bzw. am Eingang 30 des Schallwandlers für verschiedene Typen von Schallwandlern abgespeichert sein, wobei jeweils eine Zuordnung zu einem Parameter vorliegt, welcher dem wenigstens einen Parameter entspricht, der sich über die Messeinrichtung 120 ermitteln lässt. Der oder die gemessenen Parameter können nun mit den der Speichereinrichtung 150 gespeicherten Parametern verglichen werden, um zu erkennen, ob der angeschlossene Schallwandler 3 einem Schallwandler entspricht, der gemäß der Speichereinrichtung 150 als bekannt angesehen werden kann.
Für den Fall einer Übereinstimmung können die entsprechenden Verstärkungseinstellungen aus der Speichereinheit 150 ausgelesen werden und zur Einstellung der Verstärkungseinrichtung 200 verwendet werden. Wenn jedoch der angeschlossene Schallwandler 3 nicht als ein bekannter Schallwandler erkannt werden kann, kann eine Standardverstärkungseinstellung ausgewählt werden, bei der beispielsweise eine maximale Ausgangsspannung der Verstärkungseinrichtung 200 so gering ist, dass mit üblichen Schallwandlern keine Schallpegel zu erwarten sind, welche zu Gehörschäden führen könnten. Beispielsweise kann in diesem Fall ein Sicherheitsfaktor vorgesehen werden, der die Ausgangsspannung der Verstärkungseinrichtung 200 auf einen festgelegten Faktor bezogen auf eine theoretisch maximal mögliche Ausgangsspannung begrenzt, wie zum Beispiel auf ein Zehntel der theoretisch maximal möglichen Ausgangsspannung.
Die Abhängigkeit des Schallpegels von der Spannung am Eingang des Schallwandlers, also die Sensitivität des Schallwandlers kann für verschiedene Typen von Schallwandlern vorab bestimmt werden, beispielsweise mittels einer Kalibrierung, und zusammen mit dem einen oder den mehreren Parametern in der Speichereinrichtung 150 abgelegt werden, wobei die Parameter des jeweils angeschlossenen Schallwandlers 3 im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung 1 über die Messeinrichtung 120 ermittelt werden können.
Anders ausgedrückt wird durch die Messeinrichtung 120 nicht direkt die Sensitivität des angeschlossenen Schallwandlers ermittelt, sondern eine Kenngröße, die unter zu Hilfenahme vorher ermittelter Werte einen eindeutigen Rückschluss auf die Sensitivität des angeschlossenen Schallwandlers ermöglicht. Da auch für den Fall, dass der angeschlossene Schallwandler nicht bekannt ist, eine Sicherheitsbegrenzung der Ausgangsspannung bzw. des Schallpegels erfolgt, können Gehörschäden verhindert bzw. die Gefahr von Gehörschäden deutlich verringert werden.
Beispielsweise wird durch die Messeinrichtung 120 eine Impedanz des angeschlossenen Schallwandlers 3 bestimmt. Dazu kann die Signalquelle einen Strom abgeben, welcher in einer Spannung über den Anschlüssen 30, 31 des Schallwandlers 3 resultiert. Diese Spannung kann von der Messvorrichtung 140 erfasst werden, beispielsweise durch Analog-Digitalwandlung der anliegenden Spannung, sodass sich aus dem bekannt abgegebenen Strom und der gemessenen Spannung ein Impedanzwert bestimmen lässt.
Selbstverständlich kann die eben beschriebene Impedanzmessung auch durch Abgabe eines Spannungssignals und Messen eines resultierenden Stroms durchgeführt werden.
In einem Ausführungsbeispiel gibt die Signalquelle 130 am Ausgang 131 einen Gleichstrom ab, welcher dementsprechend in einer zu messenden Gleichspannung über den Anschlüssen 30, 31 des Schallwandlers 30 resultiert. Anders ausgedrückt wird in diesem Ausführungsbeispiel eine Gleichstromimpedanz in dem angeschlossenen Schallwandler 3 bestimmt.
In einem anderen Ausführungsbeispiel gibt die Signalquelle 130 an dem Ausgang 131 ein gepulstes Stromsignal ab, welches dementsprechend auch Wechselstromanteile umfasst. Dies resultiert dementsprechend in einer Spannungsantwort am Eingang 30, 31 des Schallwandlers 3, die Wechselspannungsanteile umfasst. Beispielsweise kann über den Analog-Digitalwandler 140 die Spannungsantwort des Schallwandlers 3 am Eingang 141 als transientes Signal erfasst werden, um daraus beispielsweise eine Wechselstromimpedanz im Schallwandler 3 zu bestimmen. Das transiente Signal, welches von der Messvorrichtung 140 aufgenommen wird, kann jedoch auch mit gespeicherten transienten Verläufen bekannter Schallwandler verglichen werden, sodass sich ein bestimmter Schallwandler eindeutig durch den transienten Verlauf seiner Spannungsantwort identifizieren lässt. Die Auswertung der gemessenen Signale bzw. transienten Verläufe kann über den Signalprozessor 160 erfolgen.
Das von der Signalquelle 130 abgegebene Quellsignal kann auch ein Signal mit Wechselanteilen wie beispielsweise Wechselstromanteilen sein. Beispielsweise wird von der Signalquelle 130 ein Zweitonsignal, englisch dual tone signal oder ein Multitonsignal abgegeben, welches Sinusschwingungen zweier oder mehrerer unterschiedlicher Frequenzen umfasst. Anders ausgedrückt können in dem Quellsignal zwei oder auch mehrere Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz überlagert sein. Das Quellsignal kann somit verschiedene Frequenzkomponenten aufweisen. Dies resultiert wiederum in einer Spannungsantwort am Eingang 30, 31 des Schallwandlers 3, die Wechselspannungsanteile umfasst und von dem Analog-Digitalwandler 140 aufgenommen werden kann. Dementsprechend kann auch das Messsignal verschiedene Frequenzkomponenten aufweisen.
Die Bestimmung des jeweils angeschlossenen Typs von Schallwandler und das Vornehmen der entsprechenden Verstärkungseinstellungen kann beispielsweise bei einem Einschalten der Wiedergabeeinrichtung 1 oder zu einem Zeitpunkt erfolgen, an dem das Anschließen eines jeweiligen Schallwandlers detektiert wird. Eine derartige Detektion kann beispielsweise durch einen entsprechenden Kontakt in einer für einen Anschluss des Schallwandlers vorgesehenen Steckverbindung realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich können in der Speichereinrichtung 150 auch Verstärkungseinstellungen abgelegt sein, welche durch entsprechende Programmierung abgerufen werden können. Beispielsweise können Schallwandler wie zum Beispiel Kopfhörer in verschiedene Klassen eingeteilt werden, wobei eine bestimmte Klasse einen Bereich von maximalen Schallpegeln in Bezug auf eine effektive Eingangsspannung VRMS angibt. Die entsprechende Klasse kann durch Programmierung der Steuerungseinrichtung fest eingestellt werden.

Tabelle 1 zeigt mögliche Parameter, welche in der Speichereinrichtung 150 für verschiedene Klassen von Schallwandlern abgelegt werden können. Tabelle 1

Klasse	Sensitivität, Pegel in Abhängigkeit des Effektivwerts der Spannung VRMS/[dB/V]	maximal zulässiger Pegel/[dB]	Maximaler Effektivwert der Spannung VRMS/[V]
1	90	90	1,000
2	100	90	0,316
3	110	90	0,100
4	120	90	0,032
...	...	...	...

Beispielsweise ergibt sich mit den Werten der Tabelle 1 für einen Schallwandler der Klasse 2 ein Schallpegel von 100 dB für eine effektive Eingangsspannung von 1 Volt. Bei einem maximal zulässigen Schallpegel von 90 dB ergibt sich somit eine maximale zulässige effektive Ausgangsspannung der Verstärkungseinrichtung von 0,316 Volt. Schallwandler anderer Klassen resultieren in entsprechend anderen Werten, die beispielhaft in der Tabelle 1 angegeben sind.
3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Wiedergabeeinrichtung 1. Die Verstärkungseinrichtung 200 umfasst wie in dem Ausführungsbeispiel von 2 einen Digital-Analog-Wandler 220, der beispielsweise zum Umsetzen digital vorliegender Audio-Daten verwendet wird, sowie einen nachgeschalteten Verstärker 230. Sowohl der Digital-Analog-Wandler 220 als auch der Verstärker 230 können bezüglich ihres Ausgangspegels, beispielsweise über einen Verstärkungsfaktor, eingestellt werden.
Die Wiedergabeeinrichtung 1 weist ferner die Signalquelle 130 auf, die in diesem Ausführungsbeispiel als Stromquelle zur Abgabe eines Teststrom I_test ausgebildet ist. Die Stromquelle 130 kann dabei als eine Gleichstromquelle oder als eine gepulste Stromquelle ausgeführt sein. Zur Aufnahme des resultierenden Messsignals ist die als Analog-Digital-Wandler ausgeführte Messvorrichtung 140 vorgesehen. Ein derartiger Analog-Digital-Wandler 140 kann auch für andere Messaufgaben verwendet werden, wie zum Beispiel die Messung einer Chiptemperatur oder die Überwachung von Versorgungsspannungen.
Weitere Elemente der Steuerungseinrichtung 100, welche zur 2 ausführlich erläutert ist, sind aus Übersichtsgründen in 3 nicht dargestellt. Im Übrigen entsprechen aber die Funktionen insbesondere der Stromquelle 130 und des Analog-Digital-Wandlers 140 den zur 2 beschriebenen.
4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Schallwandlers 3 mit einem ersten und einem zweiten Wiedergabekanal, der beispielhaft durch Lautsprecher 310, 320 für ein Stereosignal dargestellt ist. Der Lautsprecher für den rechten Kanal 310, R ist an einen ersten Anschluss 30 und an einen zweiten Anschluss 31 angeschlossen. Der zweite Lautsprecher 320, L ist dementsprechend an einen dritten Anschluss 32 und an den gemeinsamen zweiten Anschluss 31 angeschlossen. Zwischen dem ersten und dem dritten Anschluss 30, 32 ist ein Impedanzelement 315 vorgesehen. Der Ausgangsanschluss 2 weist eine erste Kontaktstelle 20 für einen ersten Wiedergabekanal auf, die mit dem Anschluss 30 des Schallwandlers 3 gekoppelt ist, eine zweite Kontaktstelle 22 für einen zweiten Wiedergabekanal, die mit dem Anschluss 32 gekoppelt ist, sowie eine dritte Kontaktstelle 21 für eine gemeinsame Bezugsspannung, die mit dem Bezugspotentialanschluss 4 und dem Anschluss 31 gekoppelt ist. Der Schallwandler 3 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zum Beispiel einen Kopfhörer oder Ohrhörer.
Zusätzlich zu den Impedanzen, welche aus den elektrischen Eigenschaften der Lautsprecher 310, 320 resultieren, ist das weitere Impedanzelement 315 vorgesehen, dessen Impedanzwert beispielsweise einer bestimmten Sensitivität entspricht bzw. aus dem sich, wie zuvor erläutert, eine Sensitivität des Schallwandlers 3 bzw. der Lautsprecher 310, 320 herleiten lässt. Der Impedanzwert des Impedanzelements 315 kann beispielsweise über die Messeinrichtung 120, welche in 1 dargestellt und dort ausführlich erläutert ist, gemessen bzw. ermittelt werden. Mit einer entsprechenden Auswertung des ermittelten Impedanzwerts des Impedanzelements 315 können wiederum Verstärkungseinstellungen für die Verstärkungseinrichtung 200 abgeleitet werden, beispielsweise durch Vergleich mit in der Speichereinrichtung 150 gespeicherten Werten. Anders ausgedrückt kann durch den Impedanzwert des Impedanzelements 315 eine bestimmte Sensitivität des Schallwandlers 3 kodiert sein. Dabei ist es wünschenswert, dass die Kodierung für Schallwandler verschiedener Hersteller einheitlich ist.
Zusätzlich zur Bestimmung des Impedanzwerts des Impedanzelements 315 kann auch die Impedanz des ersten und/oder des zweiten Lautsprechers 310, 320 zwischen der dritten Kontaktstelle 21 und der ersten und/oder der zweiten Kontaktstelle 22 bestimmt werden und zur Herleitung der Verstärkungseinstellungen herangezogen werden.
5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schallwandlers 3. In diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss 30, 31 des Lautsprechers 310 eine Identifikationseinheit vorgesehen, in der beispielsweise ein digitales Identifikationswort gespeichert ist. Gesteuert beispielsweise durch ein entsprechendes hochfrequentes Signal, welches von der Signalquelle 130 erzeugt wird, gibt die Identifikationseinheit in einer Ausführungsform das digitale Identifikationswort als entsprechend hochfrequentes Spannungssignal zwischen den Anschlüssen 30, 31 zurück. Dieses kann von der Messvorrichtung 140 erfasst und von dem Signalprozessor 160 ausgewertet werden. Das digitale Identifikationswort kann dabei dazu verwendet werden, um entsprechende Verstärkungseinstellungen aus der Speichereinheit 150 auszulesen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das digitale Identifikationswort selbst Informationen über die Sensitivität des Schallwandlers 3 bzw. der Lautsprecher 310, 320.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Schallwandlers 3, wobei, mit Verweis auf 5, in diesem Ausführungsbeispiel die Identifikationseinheit 330 zwischen den Anschlüssen 31, 32 vorgesehen ist, also den Anschlüssen des zweiten Lautsprechers 320.
7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Steuerungseinrichtung 100 und eines Schallwandlers 3, bei dem der Schallwandler 3 zusätzlich zu den Lautsprechern 310, 320 ein Mikrofon 340 umfasst, das an einen Mikrofonanschluss 33 gekoppelt ist. Die Wiedergabeeinrichtung 1 bzw. die Steuerungseinrichtung 100 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich einen Eingangsanschluss 5, der mit dem Mikrofonanschluss 33 gekoppelt ist. Ferner sind die Signalquelle 130 und die Messvorrichtung 140 der Messeinrichtung 120 an den Eingangsanschluss 5 angeschlossen.
Das Mikrofon 340 ist beispielsweise mit einem der Lautsprecher 310, 320 gemeinsam in einem Kopfhörer integriert. Durch eine Auswertung des Mikrofonsignals über die Messeinrichtung 120 kann ein Schallpegel, welcher von dem jeweiligen Lautsprecher erzeugt wird, ermittelt werden. Durch die Bauart des Kopfhörers sollte sichergestellt werden, dass der Pegel in dem Mikrofon 340 proportional zu dem Schallpegel im Ohr ist. Der gemessene Schallpegel kann dementsprechend mit einem maximal zulässigen Schallpegel verglichen werden, um eine entsprechende Anpassung der Verstärkungseinstellungen vorzunehmen.
Dies ermöglicht eine Regelung der Verstärkungseinstellungen im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung. In einer weiteren Ausführungsform kann auch ein zweites Mikrofon für den jeweils anderen Lautsprecher vorgesehen werden.
Die in 7 dargestellte Ausführungsform kann auch mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden.

1: Wiedergabeeinrichtung
2: Ausgangsanschluss
3: Schallwandler
4: Bezugspotentialanschluss
5: Eingangsanschluss
20, 21, 22: Kontaktstelle
30, 31, 32: Anschluss
100: Steuerungseinrichtung
110: Anschluss
115: Steuerausgang
120: Messeinrichtung
130: Signalquelle
131, 132: Anschluss
140: Messvorrichtung
141, 142: Anschluss
150: Speichereinrichtung
160: Signalprozessor
200: Verstärkungseinrichtung
210: Ausgang
215: Steueranschluss
220: Digital-Analog-Wandler
230: Verstärker
310, 320: Lautsprecher
315: Impedanzelement
330: Identifikationseinheit
340: Mikrofon

Claims

Wiedergabeeinrichtung (1), umfassend – einen Ausgangsanschluss (2), an den ein Schallwandler (3) anschließbar ist; – eine Verstärkungseinrichtung (200) mit einem einstellbaren Verstärkungsfaktor, die einen mit dem Ausgangsanschluss (2) gekoppelten Ausgang (210) aufweist; und – eine Steuerungseinrichtung (100) zum Einstellen des Verstärkungsfaktors in Abhängigkeit eines Schallpegels, wobei der Schallpegel von einem im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung (1) an den Ausgangsanschluss (2) angeschlossenen Schallwandler (3) abgebbar ist und von einer Spannung am Eingang (30, 31, 32) des Schallwandlers (3) abhängt.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 1, bei der die Steuerungseinrichtung (100) eingerichtet ist, einen maximal zulässigen Verstärkungsfaktor der Verstärkungseinrichtung (200) und/oder eine maximal zulässige Spannung am Ausgang (210) der Verstärkungseinrichtung (200) in Abhängigkeit eines Maximalwerts des Schallpegels zu bestimmen und an der Verstärkungseinrichtung (200) einzustellen.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 2, bei der die Steuerungseinrichtung (100) eine Speichereinrichtung (150) aufweist, die eingerichtet ist, wenigstens einen Wert zu speichern, der von dem maximal zulässigen Verstärkungsfaktor und/oder der maximal zulässigen Spannung abgeleitet ist.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Steuerungseinrichtung (100) eine Messeinrichtung (120) aufweist, die eingerichtet ist, bei dem im Betrieb der Wiedergabeeinrichtung (1) an den Ausgangsanschluss (2) angeschlossenen Schallwandler (3) wenigstens einen Parameter zu bestimmen, aus dem sich eine Abhängigkeit des Schallpegels von der Spannung am Eingang (30, 31, 32) des Schallwandlers (3) ableiten lässt.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 4, – bei der die Messeinrichtung (120) eine Signalquelle (130) zum Abgeben eines Quellsignals und eine Messvorrichtung (140) zum Aufnehmen eines Messsignals als Funktion des Quellsignals aufweist; – wobei die Signalquelle (130) und die Messvorrichtung (140) jeweils mit dem Ausgangsanschluss (2) gekoppelt sind; und – wobei die Messeinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Parameter in Abhängigkeit des Messsignals zu bestimmen.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 5, bei der die Messvorrichtung (140) einen Analog-Digital-Wandler aufweist.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Signalquelle (130) eine Stromquelle umfasst.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Signalquelle (130) eingerichtet ist, das Quellsignal als ein Gleichsignal abzugeben.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Signalquelle (130) eingerichtet ist, das Quell signal als ein pulsförmiges Signal und/oder als Signal mit Wechselanteilen abzugeben.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, bei der der Ausgangsanschluss (2) aufweist: – eine erste Kontaktstelle (20) für einen ersten Wiedergabekanal eines Schallwandlers (3); – eine zweite Kontaktstelle (22) für einen zweiten Wiedergabekanal eines Schallwandlers (3); und – eine dritte Kontaktstelle (21) für eine gemeinsame Bezugsspannung des ersten und des zweiten Wiedergabekanals.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 10, bei der der wenigstens eine Parameter eine Impedanz des Schallwandlers (3) umfasst und bei der die Messeinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, die Impedanz zwischen der dritten Kontaktstelle (21) und der ersten und/oder der zweiten Kontaktstelle (20, 22) zu bestimmen.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 10, bei der der wenigstens eine Parameter eine durch den Schallwandler (3) zwischen der ersten und der zweiten Kontaktstelle (20, 22) vorgesehene Impedanz umfasst und bei der die Messeinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, die Impedanz zu bestimmen.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei der die Messeinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Parameter aus einer in dem Schallwandler (3) vorgesehenen Identifikationseinheit (330) auszulesen.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 13, bei der der wenigstens eine Parameter ein digitales Identifikationswort umfasst.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 14, bei der die Steuerungseinrichtung (100) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Parameter mit gespeicherten Parametern zu vergleichen und den Verstärkungsfaktor in Abhängigkeit des Vergleichs einzustellen.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 15, bei der der Ausgangsanschluss (2) dazu eingerichtet ist, einen Schallwandler (3) anzuschließen, der einen Kopfhörer oder einen Ohrhörer umfasst.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach Anspruch 16, die zusätzlich einen Eingangsanschluss (5) aufweist, an den ein in den Kopfhörer oder Ohrhörer integriertes Mikrophon (340) anschließbar ist, wobei die Messeinrichtung (120) dazu eingerichtet ist, den wenigstens einen Parameter aus einem Signal am Eingangsanschluss (5) zu ermitteln.
Wiedergabeeinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Verstärkungseinrichtung (200) einen Digital-Analog-Wandler (220) aufweist, dem wiederzugebende Signale digital zuführbar sind und bei dem der Verstärkungsfaktor digital einstellbar ist.
Verfahren zum Steuern einer Wiedergabeeinrichtung (1), umfassend: – Ermitteln wenigstens eines Parameters eines Schallwandlers (3), der an eine Verstärkungseinrichtung (200) der Wiedergabeeinrichtung (1) angeschlossen ist; – Ableiten einer Bezugsgröße aus dem wenigstens einen Parameter, wobei die Bezugsgröße eine Abhängigkeit eines Schallpegels von einer Spannung an einem Eingang (30, 31, 32) des Schallwandlers (3) angibt; – Ermitteln einer maximalen Ausgangsspannung als Funktion eines maximal zulässigen Schallpegels und der Bezugsgröße; und – Einstellen der Verstärkungseinrichtung (200) derart, dass die maximale Ausgangsspannung nicht überschritten wird.
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Einstellen ein Ableiten eines Verstärkungsfaktors aus der maximalen Ausgangsspannung und ein Einstellen des Verstärkungsfaktors an der Verstärkungseinrichtung (200) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, bei dem das Ermitteln des wenigstens einen Parameters ein Messen des Parameters umfasst.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem das Messen ein Abgeben eines Quellsignals an den Schallwandler (3) und ein Aufnehmen eines Messsignals am Eingang des Schallwandlers (3) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Quellsignal als Gleichsignal abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Quellsignal als pulsförmiges Signal und/oder als Signal mit Wechselanteilen abgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, bei dem das Messen ein Messen einer Impedanz umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, bei dem das Ableiten der Bezugsgröße ein Vergleichen des wenigstens einen Parameters mit gespeicherten Parametern umfasst und die Verstärkungseinrichtung (200) in Abhängigkeit des Vergleichs eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, bei dem das Ermitteln des wenigstens einen Parameters ein Auslesen des wenigstens einen Parameters aus einer in dem Schallwandler (3) vorgesehenen Identifikationseinheit (330) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, bei dem der Schallwandler (3) einen Kopfhörer oder einen Ohrhörer umfasst und das Ermitteln des wenigstens einen Parameters ein Auswerten eines Signals umfasst, das von einem in den Kopfhörer oder Ohrhörer integrierten Mikrophon (340) abgegeben wird.