CN1409579A - 成本低电声转换效率高重放声压恒定的节能音响系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成本低电声转换效率高重放声压恒定的名符其实高保真的节能音响系统，由负阻恒压放大器和无感扬声器或低音扬声器连接构成。因负阻恒压放大器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，故扬声器振速V＝U/Bl，除实现重放声压恒定外，还可减小扬声器磁通密度B和音圈导线长度l来加大声压，不仅能显著降低扬声器制作成本，且能显著提高电声转换效率，还能显著减小驱动电压使放大器成本也降低，彻底解决了音响系统重放声压不恒定和电声转换效率低及成本高与耗能大等老大难问题。

Description

成本低电声转换效率高重放声压恒定的节能音响系统

本发明涉及一种高保真音响系统，特别是涉及一种成本低电声转换效率高重放声压恒定的名符其实高保真的节能音响系统。

现有音响技术，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，对扬声器来说，虽然其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，故恒流驱动可以消除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，恒流放大器虽大大减小了声压P的失真，但并没有消除Y_M不恒定对P的不良影响，且电声转换效率仍较低，成本也较高。

本发明的目的，是提供一种成本低电声转换效率高重放声压恒定的节能音响系统，即完全消除了Y_M和Z_Y对P不良影响的名符其实高保真的音响系统。

本发明由负阻恒压放大器和无感扬声器或低音扬声器连接构成，其特征是：负阻恒压放大器的输出端连接无感扬声器或低音扬声器的正端，负阻恒压放大器的取样端连接无感扬声器或低音扬声器的负端，负阻恒压放大器的供电端连接Ucc，负阻恒压放大器的接地端连接地。

负阻恒压放大器由运放和电阻连接构成，其特征是：负阻恒压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，运放反相端与负阻恒压放大器接地端之间跨接下地电阻，运放同相端与负阻恒压放大器接地端之间跨接取样电阻，运放输出端连接负阻恒压放大器输出端，运放同相端连接负阻恒压放大器取样端，运放供电端连接负阻恒压放大器供电端，运放接地端连接负阻恒压放大器接地端。这种负阻恒压放大器能产生负阻效应而抵消掉扬声器音圈的等效电阻且输出电压恒定。

无感扬声器可以是全音域扬声器，也可以是中音扬声器或高音扬声器。全音域无感扬声器和盆形中、高音无感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、高音无感扬声器的音圈骨架也由不导磁金属材料与球顶形振膜一体化制成。这两种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]，当用负阻恒压放大器抵消掉扬声器音圈的等效电阻R和用无感扬声器抵消掉扬声器音圈的等效电感L以后，可使V＝U/Bl。对低音扬声器来说，其音圈的等效电感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。本发明虽然仍是恒压驱动，但与传统的恒压驱动有着本质区别。因本发明的V与Bl成反比，故减小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以降低放大器成本的一种有效途径，故能显著提高音响系统的电声转换效率和显著降低音响系统的成本并具有明显的节能作用。

附图1是本发明的连接图。

附图2是本发明的负阻恒压放大器线路图。

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1所示的成本低电声转换效率高重放声压恒定的节能音响系统，由负阻恒压放大器16和无感扬声器或低音扬声器18连接构成，其特征是：负阻恒压放大器16的输出端4连接无感扬声器或低音扬声器18的正端，负阻恒压放大器16的取样端5连接无感扬声器或低音扬声器18的负端，负阻恒压放大器16的供电端2连接Ucc，负阻恒压放大器16的接地端3连接地。

图2是由运放12和电阻6、7、8、9连接构成的负阻恒压放大器16，其特征是：负阻恒压放大器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与负阻恒压放大器16的接地端3之间跨接下地电阻7，运放12的同相端11与负阻恒压放大器16的接地端3之间跨接取样电阻9，运放12的输出端15连接负阻恒压放大器16的输出端4，运放12的同相端11连接负阻恒压放大器16的取样端5，运放12的供电端13连接负阻恒压放大器16的供电端2，运放12的接地端14连接负阻恒压放大器16的接地端3。

因无感扬声器或低音扬声器18的等效电感L＝0，故V＝(U-iR)/Bl。式中的i为通过无感扬声器或低音扬声器18的音频电流，R为无感扬声器18音圈的等效电阻，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。由于在特定情况下，正反馈可视为一种负阻效应，若使这种负阻效应与音圈等效电阻R相等，即可间接地使R＝0。这样，扬声器的振速V就只取决于驱动电压U，U恒定，P就恒定。由图1、2可以写出：

           U＝VBl+iR₁₈+iR₉，

           U＝-R₈Ui/R₆+iR₉[1+R₈/(R₆‖R₇)]。

将下式代入上式得：-R₈U_i/R₆＝VBl+iR₁₈-iR₉R₈/(R₆‖R₇)。很明显，只要iR₁₈-iR₉R₈/(R₆‖R₇)＝0，无感扬声器或低音扬声器18的音圈等效电阻R₁₈即可抵消。此时，R₇＝R₆R₈R₉/(R₆R₁₈-R₈R₉)，V＝-R₈U_i/BlR₆。R₇是用以确定负阻恒压放大器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，在置换无感扬声器或低音扬声器18时，须使R₁₈(含扬声器馈线电阻)值符合负阻恒压放大器16的设计要求。

Claims (3)

1、一种成本低电声转换效率高重放声压恒定的节能音响系统，由负阻恒压放大器(16)和无感扬声器或低音扬声器(18)连接构成，其特征是：负阻恒压放大器(16)的输出端(4)连接无感扬声器或低音扬声器(18)的正端，负阻恒压放大器(16)的取样端(5)连接无感扬声器或低音扬声器(18)的负端，负阻恒压放大器(16)的供电端(2)连接Ucc，负阻恒压放大器(16)的接地端(3)连接地。

2、根据权利要求1所述的成本低电声转换效率高重放声压恒定的节能音响系统，其特征在于：负阻恒压放大器(16)由运放(12)和电阻(6，7，8，9)连接构成，负阻恒压放大器(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)与负阻恒压放大器(16)的接地端(3)之间跨接下地电阻(7)，运放(12)的同相端(11)与负阻恒压放大器(16)的接地端(3)之间跨接取样电阻(9)，运放(12)的输出端(15)连接负阻恒压放大器(16)的输出端(4)，运放(12)的同相端(11)连接负阻恒压放大器(16)的取样端(5)，运放(12)的供电端(13)连接负阻恒压放大器(16)的供电端(2)，运放(12)的接地端(14)连接负阻恒压放大器(16)的接地端(3)。

3、根据权利要求1所述的成本低电声转换效率高重放声压恒定的节能音响系统，其特征在于：无感扬声器(18)可以是全音域扬声器，也可以是中音扬声器或高音扬声器；全音域无感扬声器和盆形中、高音无感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、高音无感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。

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