CN100359991C

CN100359991C - 重放声压恒定的节能音响系统

Info

Publication number: CN100359991C
Application number: CNB011411007A
Authority: CN
Inventors: 王天资; 王俣人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-01
Filing date: 2001-10-01
Publication date: 2008-01-02
Anticipated expiration: 2021-10-01
Also published as: CN1409579A

Abstract

本发明涉及一种高保真音响系统，特别是涉及一种重放声压恒定的节能音响系统；由具有负阻效应的恒压放大器和无感扬声器或低音扬声器连接构成，因负阻效应抵消了扬声器音圈电阻，无感扬声器抵消了扬声器音圈电感，低音扬声器音圈电感可以忽略，故扬声器振速V＝U/Bl，除实现了重放声压恒定外，还提高了电声转换效率，并降低了制作成本和功耗，解决了现有音响系统重放声压不恒定、电声转换效率低、成本高、耗能大等诸多问题；重放声压恒定，意味着系统没有任何失真，广泛应用于高保真、低能耗的声音重放。

Description

重放声压恒定的节能音响系统

(一)技术领域：

本发明涉及一种高保真音响系统，特别是涉及一种重放声压恒定的节能音响系统。

(二)背景技术：

现有的音响系统，多对扬声器恒压驱动。根据传统电声理论，只要扬声器辐射体的振速V恒定，其辐射声压P就恒定。因恒压驱动时，V＝BlUY_M/Z_Y，虽然扬声器磁隙中的等效磁通密度B和音圈导线在磁场中的等效总长度l是恒定的，但其力学系统的等效输入力导纳Y_M和输入电阻抗Z_Y是可变的，故扬声器辐射的声压P并不恒定。又因Z_Y＝R+jωL+(Bl)²Y_M，除含有音圈等效电感L的感抗jωL外，还将Y_M扩大了(Bl)²倍，故其对P不恒定的影响，远远大于Y_M。因恒流驱动时，V＝BlIY_M，故可以消除Z_Y对P不恒定的影响。名称为“开环晶体管恒流放大器”的ZL96111117.8号专利和名称为“不平衡/平衡变换超保真开环晶体管恒流放大器”的ZL98107268.2号专利，就是为消除Z_Y对P不恒定的影响而发明的。然而，对扬声器恒流驱动的音响系统，虽消除了Z_Y不恒定对P的不良影响，但并没有消除Y_M不恒定对P的不良影响，且电声转换效率仍然较低，成本也较高。

(三)发明内容：

本发明的目的，是提供一种重放声压恒定且成本低的节能音响系统，即完全消除了Y_M和Z_Y对P不良影响的没有任何失真且成本低的节能音响系统。

本发明由放大器和扬声器连接构成，其特征是：放大器输入端与运放反相端之间跨接输入电阻，运放反相端与运放输出端之间跨接负反馈电阻，运放反相端与放大器接地端之间跨接下地电阻，运放同相端与放大器接地端之间跨接取样电阻，运放输出端连接放大器输出端，运放同相端连接放大器取样端，运放供电端连接放大器供电端，运放接地端连接放大器接地端；扬声器可以是全音域扬声器，也可以是低音扬声器或中音扬声器或高音扬声器，全音域扬声器和盆形中、高音扬声器的音圈骨架由不导磁金属材料与防尘罩一体化制成，球顶形中、高音扬声器的音圈骨架由不导磁金属材料与球顶形振膜一体化制成；放大器输出端连接扬声器正端，放大器取样端连接扬声器负端，放大器供电端连接U_CC，放大器接地端连接地。

本发明的放大器，能产生一种负阻效应，抵消掉扬声器音圈的等效电阻，并且输出电压恒定。本发明的扬声器，其音圈骨架，能在音圈运动时，产生一个与音圈电流磁场方向相反的磁场，从而抵消掉音圈的等效电感。由于恒压驱动时，V＝BlUY_M/[R+jωL+(Bl)²Y_M]，当抵消掉扬声器音圈的等效电阻R和等效电感L后，可使V＝BlUY_M/(BI)²Y_M＝U/Bl。对低音扬声器来说，其音圈等效电感L在低频时可以忽略，即L≈0，可以认为是无感的。这就是说，只要U恒定，V就恒定，P亦恒定。所以，本发明实现了重放声压恒定。实现了重放声压恒定，就意味着本发明彻底解决了现有音响系统严重存在的声压失真问题，也就是说，本发明已不存在任何失真。虽然本发明仍是恒压驱动，但与传统的恒压驱动有着本质上的区别。因V与U成正比，与Bl成反比，故当U不变时，减小Bl可提高声压P。这不仅可降低扬声器的制作成本，且是减小驱动电压U和供电电压U_CC以降低放大器静、动态功耗和成本的一种有效途径，故能降低音响系统的成本并具有节能作用。这是本发明除重放声压恒定之外的另两个优点。

(四)附图说明：

附图1是本发明的连接图。附图2是本发明的放大器线路图。下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1所示的重放声压恒定的节能音响系统，由放大器16和扬声器18连接构成，其特征是：放大器16的输出端4连接扬声器18的正端，放大器16的取样端5连接扬声器18的负端，放大器16的供电端2连接U_CC，放大器16的接地端3连接地。扬声器18可以是全音域扬声器，也可以是低音扬声器或中音扬声器或高音扬声器，全音域扬声器和盆形中、高音扬声器的音圈骨架由不导磁金属材料与防尘罩一体化制成，球顶形中、高音扬声器的音圈骨架由不导磁金属材料与球顶形振膜一体化制成。

图2所示的放大器16，由运放12和电阻6、7、8、9连接构成，其特征是：放大16的输入端1与运放12的反相端10之间跨接输入电阻6，运放12的反相端10与运放12的输出端15之间跨接负反馈电阻8，运放12的反相端10与放大器16的接地端3之间跨接下地电阻7，运放12的同相端11与放大器16的接地端3之间跨接取样电阻9，运放12的输出端15连接放大器16的输出端4，运放12的同相端11连接放大器16的取样端5，运放12的供电端13连接放大器16的供电端2，运放12的接地端14连接放大器16的接地端3。

(五)具体实施方式：

附图1和附图2就是本发明的具体实施方式。

因扬声器18的等效电感L≈0，故V＝(U₀-IR)/Bl。式中U₀为放大器16的输出端4到接地端3间的输出电压，I为通过扬声器18的音频电流，R为扬声器18的音圈等效电阻，1/Bl为振速系数，表示R＝0和L＝0时单位电压的振速，在一定范围内是一常数。由于在特定条件下，正反馈可视为一种负阻效应，若使这种负阻效应与音圈的等效电阻R相等，即可间接地使R＝0。这样，扬声器18的振速V就只取决于动生电阻抗(Bl)²Y_M的驱动电压U，U恒定，P就恒定。由图1、图2可写出：

U₀＝VBl+IR₁₈+IR₉，

U₀＝-R₈U₁/R₆+IR₉[1+R₈/(R₆‖R₇)]。

式中U₁为放大器16的输入电压。将下式代入上式得：-R₈U₁/R₆＝VBl+IR₁₈-IR₈R₉/(R₆‖R₇)。很明显，只要IR₁₈-IR₈R₉/(R₆‖R₇)＝0，扬声器18的音圈等效电阻R₁₈即可抵消。此时，R₇＝R₆R₈R₉/(R₆R₁₈-R₈R₉)，V＝-R₈U₁/BlR₆＝U/Bl。因U和Bl恒定，故V也恒定，P也恒定。R₇是用以确定放大器16所呈现的负阻的。R₆、R₈可随意选取，但R₉不可取值过大，否则会使R₇成为负值而无法实现。另外，在置换扬声器18时，须使音圈的等效电阻R₁₈(含扬声器馈线电阻)值符合放大器16的设计要求。

Claims

1、一种重放声压恒定的节能音响系统，由放大器(16)和扬声器(18)连接构成，其特征是：放大器(16)由运放(12)和电阻(6，7，8，9)连接构成，放大器(16)的输入端(1)与运放(12)的反相端(10)之间跨接输入电阻(6)，运放(12)的反相端(10)与运放(12)的输出端(15)之间跨接负反馈电阻(8)，运放(12)的反相端(10)与放大器(16)的接地端(3)之间跨接下地电阻(7)，运放(12)的同相端(11)与放大器(16)的接地端(3)之间跨接取样电阻(9)，运放(12)的输出端(15)连接放大器(16)的输出端(4)，运放(12)的同相端(11)连接放大器(16)的取样端(5)，运放(12)的供电端(13)连接放大器(16)的供电端(2)，运放(12)的接地端(14)连接放大器(16)的接地端(3)；扬声器(18)可以是全音域扬声器，也可以是低音扬声器或中音扬声器或高音扬声器，全音域扬声器和盆形中、高音扬声器的音圈骨架由不导磁金属材料与防尘罩一体化制成，球顶形中、高音扬声器的音圈骨架由不导磁金属材料与球顶形振膜一体化制成；放大器(16)的输出端(4)连接扬声器(18)的正端，放大器(16)的取样端(5)连接扬声器(18)的负端，放大器(16)的供电端(2)连接U_CC，放大器(16)的接地端(3)连接地。