DE102018123027B3 - Circuit arrangement for driving speakers - Google Patents

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André Figula
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Abstract

Eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Lautsprechern (1a, 1b, 1c, 1d) für mindestens drei unterschiedliche Frequenzbereiche (fb, fb, fb, fb) mit einem Audiosignal (AS) wird beschrieben. Die Schaltungsanordnung hat mindestens einen Equalizer (2) zur Entzerrung des Audiosignals (AS), Signalverstärker (3a, 3b) zur Verstärkung des Audiosignals (AS) und Audiosignalfilter zur Filterung vorgegebener Frequenzbereiche (fb, fb, fb, fb) des Audiosignals (AS). Es ist ein gemeinsamer Equalizer (2) zur Entzerrung des Audiosignals (AS) vorgesehen. An den Ausgang des gemeinsamen Equalizers (2) ist ein erster Signalverstärker (3a) und mindestens ein weiterer Signalverstärker (3b) zur Verstärkung des mit dem gemeinsamen Equalizer (2) entzerrten Audiosignals (AS) parallel zueinander angekoppelt. An den Ausgang des ersten Signalverstärkers (3a) ist ein erstes Frequenzfilterelement (4a) zur Aufteilung des mit dem ersten Signalverstärker (3a) verstärkten Audiosignals (AS) in mindestens einen ersten Frequenzbereich (fb) und einen zweiten Frequenzbereich (fb), die voneinander unterschiedlich sind, gekoppelt. Der Signalpfad des zweiten Signalverstärkers (3b) hat ein zweites Frequenzfilterelement (4b) für mindestens einen weiteren dritten Frequenzbereich (fb, fb), der von dem ersten und zweiten Frequenzbereich (fb, fb) unterschiedlich ist.A circuit arrangement for controlling loudspeakers (1a, 1b, 1c, 1d) for at least three different frequency ranges (fb, fb, fb, fb) with an audio signal (AS) is described. The circuit arrangement has at least one equalizer (2) for equalizing the audio signal (AS), signal amplifier (3a, 3b) for amplifying the audio signal (AS) and audio signal filter for filtering predetermined frequency ranges (fb, fb, fb, fb) of the audio signal (AS) , A common equalizer (2) is provided for equalizing the audio signal (AS). A first signal amplifier (3a) and at least one further signal amplifier (3b) for amplifying the audio signal (AS) equalized with the common equalizer (2) are coupled in parallel to the output of the common equalizer (2). At the output of the first signal amplifier (3a) is a first frequency filter element (4a) for dividing the audio signal (AS) amplified with the first signal amplifier (3a) into at least a first frequency range (fb) and a second frequency range (fb), which differ from one another are coupled. The signal path of the second signal amplifier (3b) has a second frequency filter element (4b) for at least one further third frequency range (fb, fb), which is different from the first and second frequency ranges (fb, fb).

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Lautsprechern für mindestens drei unterschiedliche Frequenzbereiche mit einem Audiosignal, wobei die Schaltungsanordnung mindestens einen Equalizer zur Entzerrung des Audiosignals, Signalverstärker zur Verstärkung des Audiosignals und Audiosignalfilter zur Filterung vorgegebener Frequenzbereiche des Audiosignals hat.The invention relates to a circuit arrangement for controlling loudspeakers for at least three different frequency ranges with an audio signal, the circuit arrangement having at least one equalizer for equalizing the audio signal, signal amplifier for amplifying the audio signal and audio signal filter for filtering predetermined frequency ranges of the audio signal.

US 4 229 619 A beschreibt ein Mehrwegelautsprechersystem mit einem Verstärker, einem Frequenzteilernetzwerk mit einer Mehrzahl von Filtern und einer Anzahl von Lautsprechern, die jeweils am Ausgang eines Filters angeklemmt sind. Hierbei ist ein Tiefpass-, Bandpass- und Hochpassfilter vorhanden. Die Verstärkung erfolgt für alle Filter gemeinsam. Am Ausgang der Filter können Equalizer vorgesehen sein. US 4,229,619 A describes a multi-way speaker system with an amplifier, a frequency divider network with a plurality of filters and a number of speakers, each connected to the output of a filter. There is a low pass, band pass and high pass filter. The amplification is common for all filters. Equalizers can be provided at the output of the filters.

US 2010 / 0 246 880 A1 offenbart ein Lautsprechersystem zur Optimierung der Tonwiedergabe mit einem Crossover-Frequenzteilernetzwerk. US 2010/0 246 880 A1 discloses a speaker system for optimizing sound reproduction with a crossover frequency divider network.

US 2015 / 0 350 786 A1 offenbart ein Verfahren und eine Schaltung zur Vergleichmäßigung der Gruppenverzögerung eines Tonwiedergabesystems mit Crossover-Filtern zwischen dem tieferen und höheren Frequenzbereich. US 2015/0 350 786 A1 discloses a method and circuit for equalizing the group delay of a sound reproduction system with crossover filters between the lower and higher frequency range.

US 4 243 840 A offenbart eine Schaltungsanordnung mit drei separaten aktiven Crossover-Filtern für den Tiefpass, Hochpass und Bandpass sowie einem gemeinsamen Equalizer für den Tiefpass und Bandbass-Frequenzbereich. Das Bandpass-Signal wird über einen eigenen Verstärker zu einem Lautsprecher für den mittleren Frequenzbereich geführt. Das Ausgangssignal des Equalizers wird durch einen gemeinsamen Signalverstärker zu einem passiven Crossover-Filter geführt, um dort den Tiefpass-Frequenzbereich vom Hochpass-Frequenzbereich zu trennen und jeweils zu einem entsprechenden Lautsprecher zu führen. US 4,243,840 A discloses a circuit arrangement with three separate active crossover filters for the low pass, high pass and band pass as well as a common equalizer for the low pass and band bass frequency range. The bandpass signal is fed to a loudspeaker for the medium frequency range via its own amplifier. The output signal of the equalizer is passed through a common signal amplifier to a passive crossover filter, in order to separate the low-pass frequency range from the high-pass frequency range and to each lead to a corresponding loudspeaker.

Mit dem Equalizer können dort die Frequenzanteile des Tiefpass- oder Hochpass-Frequenzbereiches entzerrt und an das gewünschte Klangbild und die Abstrahlungseigenschaften des Lautsprechersystems angepasst werden.With the equalizer, the frequency components of the low-pass or high-pass frequency range can be equalized and adapted to the desired sound pattern and the radiation properties of the loudspeaker system.

Das vorbekannte Lautsprechersystem weist durch die Verwendung der separaten aktiven Crossover-Filter eine ungleichmäßige Grundlatenz in den einzelnen Signalpfaden und somit unterschiedliche Laufzeiten auf.Due to the use of the separate active crossover filters, the previously known loudspeaker system has an uneven basic latency in the individual signal paths and thus different transit times.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Lautsprechern zu schaffen.The object of the present invention is therefore to create an improved circuit arrangement for driving loudspeakers.

Die Aufgabe wird mit der Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben.The object is achieved with the circuit arrangement having the features of claim 1. Advantageous embodiments are described in the subclaims.

Es wird vorgeschlagen, dass die Schaltungsanordnung einen gemeinsamen Equalizer zur Entzerrung des Audiosignals hat, wobei an den Ausgang des gemeinsamen Equalizers ein erster Signalverstärker und mindestens ein weiterer Signalverstärker zur Verstärkung des mit dem gemeinsamen Equalizer entzerrten Audiosignals parallel zueinander angekoppelt sind, an den Ausgang des ersten Signalverstärkers ein erstes Frequenzfilterelement zur Aufteilung des mit dem ersten Signalverstärker verstärkten Audiosignals in mindestens einen ersten Frequenzbereich und einen zweiten Frequenzbereich, die voneinander unterschiedlich sind, gekoppelt ist, und der Signalpfad des zweiten Signalverstärkers ein zweites Frequenzfilterelement für mindestens einen weiteren dritten Frequenzbereich hat, der von dem ersten und zweiten Frequenzbereich unterschiedlich ist.It is proposed that the circuit arrangement have a common equalizer for equalizing the audio signal, a first signal amplifier and at least one further signal amplifier for amplifying the audio signal equalized with the common equalizer being coupled to the output of the common equalizer, to the output of the first Signal amplifier a first frequency filter element for dividing the audio signal amplified with the first signal amplifier into at least a first frequency range and a second frequency range, which are different from one another, and the signal path of the second signal amplifier has a second frequency filter element for at least a further third frequency range, which the first and second frequency range is different.

Durch den gemeinsamen für die Frequenzbereiche genutzten Equalizer gelingt es, die Grundlatenzen in den einzelnen Frequenzbereichen auszugleichen und die Laufzeiten über den gesamten Frequenzbereich zu adaptieren. Damit kann auch in dem von dem ersten und zweiten Frequenzbereich unterschiedlichen dritten Frequenzbereich, bspw. dem mittleren Frequenzbereich eine Verzögerung des Audiosignals eingestellt werden, um bspw. das an die Lautsprecher geführte Audiosignal an die unterschiedlichen Abstrahlebenen der Lautsprecher anzupassen.The common equalizer used for the frequency ranges makes it possible to compensate for the basic latencies in the individual frequency ranges and to adapt the transit times over the entire frequency range. This means that a delay in the audio signal can also be set in the third frequency range, for example the middle frequency range, which differs from the first and second frequency range, in order, for example, to adapt the audio signal to the loudspeakers to the different radiation levels of the loudspeakers.

An den Ausgang des Equalizers sind dann ein erster Signalverstärker und mindestens ein weiterer Signalverstärker parallel geschaltet, um das mit dem gemeinsamen Equalizer entzerrte Audiosignal jeweils zu verstärken. Erst an dem Ausgang des ersten Signalverstärkers ist ein erstes Frequenzfilterelement zur Aufteilung des mit dem ersten Signalverstärker verstärkten Audiosignals in mindestens einen ersten Frequenzbereich und einen zweiten Frequenzbereich direkt oder indirekt mit zwischenliegenden weiteren Bauelementen geschaltet, d.h. gekoppelt. Der erste und zweite Frequenzbereich, die von dem Frequenzfilterelement ausgewählt und durchgelassen werden, sind voneinander unterschiedlich. Bei dem ersten Frequenzfilterelement kann es sich bspw. um eine passive Frequenzweiche handeln.A first signal amplifier and at least one further signal amplifier are then connected in parallel to the output of the equalizer in order to amplify the audio signal equalized with the common equalizer. Only at the output of the first signal amplifier is a first frequency filter element for dividing the audio signal amplified with the first signal amplifier into at least a first frequency range and a second frequency range directly or indirectly connected with intermediate further components, i.e. coupled. The first and second frequency ranges selected and passed by the frequency filter element are different from each other. The first frequency filter element can, for example, be a passive crossover.

In dem Signalpfad des zweiten Signalverstärkers befindet sich ein zweites Frequenzfilterelement für mindestens einen weiteren dritten Frequenzbereich, der von dem ersten und zweiten Frequenzbereich unterschiedlich ist. Dieses zweite Frequenzfilterelement lässt somit den dritten Frequenzbereich des Audiosignals durch, um dieses an einen Lautsprecher zu leiten.In the signal path of the second signal amplifier there is a second frequency filter element for at least one further third frequency range, which is different from the first and second frequency ranges. This second frequency filter element thus leaves the third frequency range of the audio signal to send it to a speaker.

Das zweite Frequenzelement kann dem Signalverstärker vorgeschaltet, d.h. zwischen dem Equalizer und dem zweiten Signalverstärker angeordnet sein. Es kann aber auch dem Signalverstärker nachgeschaltet sein.The second frequency element can be connected upstream of the signal amplifier, i.e. be arranged between the equalizer and the second signal amplifier. However, it can also be connected downstream of the signal amplifier.

Das Vorschalten des zweiten Frequenzfilterelementes vor den zweiten Signalverstärker hat den Vorteil, dass der zweite Signalverstärker frequenzselektiv für den ausgewählten dritten Frequenzbereich angepasst sein kann.The connection of the second frequency filter element upstream of the second signal amplifier has the advantage that the second signal amplifier can be adapted in a frequency-selective manner for the selected third frequency range.

Durch die Auftrennung der Signal- und Verstärkungspfade erst hinter dem gemeinsamen Equalizer ist es möglich, das Gesamtsignal mit dem Equalizer gemeinsam anzupassen und dann mit Hilfe der zwei Frequenzfilterelemente eine Signalverfälschung in den sich durch die Dämpfungskurven der Frequenzfilterelemente ergebenden Überlappungen der Frequenzfilterelemente in zwei benachbarte Frequenzbereiche erheblich zu reduzieren.By separating the signal and amplification paths only behind the common equalizer, it is possible to adapt the overall signal together with the equalizer and then, with the aid of the two frequency filter elements, to significantly distort the signal in the overlaps of the frequency filter elements in two adjacent frequency ranges resulting from the attenuation curves of the frequency filter elements to reduce.

Der Equalizer kann zur Variation der Laufzeiten des entzerrten Audiosignals in vorgegebenen Frequenzbereichen eingerichtet sein. Damit gelingt es die Laufzeiten des von den Lautsprechern wiedergegebenen Audiosignals individuell an die Abstrahlebenen der Lautsprecher anzupassen und frequenzselektive Verzögerungen einzustellen. Damit kann auch eine frequenzselektive Anpassung der Laufzeiten an die unterschiedlichen Latenzen der Signalverstärker und Frequenzfilterelemente auf einfache Weise vorgenommen werden.The equalizer can be set up to vary the transit times of the equalized audio signal in predetermined frequency ranges. This makes it possible to individually adapt the runtimes of the audio signal reproduced by the speakers to the radiation levels of the speakers and to set frequency-selective delays. A frequency-selective adaptation of the transit times to the different latencies of the signal amplifiers and frequency filter elements can thus also be carried out in a simple manner.

Die vorgegebenen Frequenzbereiche sind die mit den Frequenzfiltern selektierten ersten, zweiten und dritten Frequenzbereiche. Diese werden bei dem gemeinsamen Equalizer zur Einstellung der Verstärkung, Dämpfung und/oder Verzögerungen für eine Vielzahl von Frequenzbändern in den Frequenzbereichen eingestellt.The predetermined frequency ranges are the first, second and third frequency ranges selected with the frequency filters. These are set in the common equalizer for setting the gain, damping and / or delays for a large number of frequency bands in the frequency ranges.

Das erste Frequenzfilterelement kann eine aktive oder passive Frequenzweiche sein. Hierbei kann es sich um einen Crossover-Filter handeln.The first frequency filter element can be an active or passive crossover. This can be a crossover filter.

Das zweite Frequenzfilterelement kann ein vor dem zweiten Signalverstärker angeordnetes Durchlassfilter für den dritten Frequenzbereich sein. Hierbei kann es sich um ein aktives oder bevorzugt passives Filterelement handeln.The second frequency filter element can be a pass filter for the third frequency range arranged in front of the second signal amplifier. This can be an active or preferably passive filter element.

Denkbar ist, dass das zweite Frequenzfilterelement eine an den Ausgang des zweiten Signalverstärkers geschaltete Frequenzweiche zur Aufteilung in den dritten Frequenzbereich und einen vierten Frequenzbereich ist, wobei der dritte und vierte Frequenzbereich von dem ersten und zweiten Frequenzbereich unterschiedlich sind. So ist es denkbar, dass der erste Frequenzbereich der Tiefpass und der zweite Frequenzbereich ein oberer Bandpassbereich für den mittleren Frequenzbereich ist. Der dritte Frequenzbereich kann dann der untere Bandpassbereich für den mittleren Frequenzbereich und der vierte Frequenzbereich der Hochpass-Frequenzbereich für die Hochtonlautsprecher (Tweeter) sein. Damit sind die von dem ersten Frequenzfilterelement aufgeteilten ersten und zweiten Frequenzbereiche so weit voneinander durch den zwischenliegenden unteren Bandpassbereich entfernt, dass sich die durch die Dämpfungscharakteristik von dem ersten Frequenzfilterelement durchgelassenen Signalanteile im Wesentlichen nicht überlappen. Damit kann in Verbindung mit dem gemeinsamen Equalizer ein auch im Hinblick auf die sich überschneidenden Frequenzbereiche der Frequenzfilterelemente ein nahezu unverfälschtes Klangbild wiedergegeben werden und die Phasen der Flanken der Frequenzfilterelemente aneinander angepasst werden.It is conceivable that the second frequency filter element is a crossover connected to the output of the second signal amplifier for division into the third frequency range and a fourth frequency range, the third and fourth frequency ranges being different from the first and second frequency ranges. It is conceivable that the first frequency range is the low pass and the second frequency range is an upper band pass range for the middle frequency range. The third frequency range can then be the lower bandpass range for the middle frequency range and the fourth frequency range the highpass frequency range for the tweeters. Thus, the first and second frequency ranges divided by the first frequency filter element are so far apart from one another by the intermediate lower bandpass range that the signal components passed through by the attenuation characteristic of the first frequency filter element essentially do not overlap. In connection with the common equalizer, an almost unadulterated sound image can also be reproduced with regard to the overlapping frequency ranges of the frequency filter elements and the phases of the edges of the frequency filter elements can be matched to one another.

Die Dämpfungskurven des zweiten Frequenzfilterelementes sind bevorzugt so ausgebildet, dass sie sich für den dritten und vierten Frequenzbereich im Wesentlichen nicht überschneiden. Die von dem zweiten Frequenzfilterelement durchgelassenen Frequenzbereiche sind damit so weit voneinander beabstandet, dass sie sich auch im Hinblick auf die Flanken der Filter im Wesentlichen nicht überschneiden. Aufgrund der endlichen Flankensteilheit von Filtern kann eine Überschneidung der Dämpfungskurven nicht vollständig ausgeschlossen werden. Es sollte jedoch eine ausreichende Dämpfung erreicht werden, die von den Übernahmefrequenzen und der Filtersteilheit abhängt.The damping curves of the second frequency filter element are preferably designed such that they do not essentially overlap for the third and fourth frequency range. The frequency ranges let through by the second frequency filter element are so far apart from one another that they essentially do not overlap with regard to the flanks of the filters. Due to the finite slope of filters, an overlap of the damping curves cannot be completely ruled out. However, sufficient attenuation should be achieved, which depends on the crossover frequencies and the filter steepness.

Der dritte Frequenzbereich liegt vorzugsweise zwischen dem ersten und zweiten Frequenzbereich. Auch hierdurch wird sichergestellt, dass sich der erste und zweite Frequenzbereich auch im Hinblick auf die Flanken des ersten Frequenzfilterelementes im Wesentlichen nicht überschneiden.The third frequency range is preferably between the first and second frequency ranges. This also ensures that the first and second frequency ranges do not essentially overlap with regard to the edges of the first frequency filter element.

Die Dämpfungskurven des ersten Frequenzfilterelementes sollten sich daher auch für den ersten und zweiten Frequenzbereich im Wesentlichen nicht überschneiden.The damping curves of the first frequency filter element should therefore essentially not overlap for the first and second frequency range.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 - Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung mit Hoch-, Tief- und separatem Mitteltonsignalpfad;
  • 2 - Dämpfungsdiagramm der Filterelemente der Schaltungsanordnung in 1 ;
  • 3 - Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Schaltungsanordnung mit dem in oberen und unteren Bandpassbereich aufgeteilten Mittelton-Frequenzbereich;
  • 4 - Dämpfungsdiagramm der Frequenzfilterelemente der Schaltungsanordnung aus 3.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments with the accompanying drawings. Show it:
  • 1 - Block diagram of a first embodiment of a circuit arrangement with high, low and separate mid-range signal path;
  • 2 - Damping diagram of the filter elements of the circuit arrangement in 1 ;
  • 3 - Block diagram of a second embodiment of the circuit arrangement with the mid-range frequency range divided into upper and lower bandpass range;
  • 4 - Damping diagram of the frequency filter elements of the circuit arrangement 3 ,

1 zeigt ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Lautsprechern 1a, 1b, 1c. Ein Audiosignal AS wird an einen gemeinsamen Equalizer 2 geführt. Der Equalizer 2 ist zur Entzerrung des Audiosignals AS ausgebildet. Er kann hierzu für ausgewählte verschiedene Frequenzbänder jeweils unterschiedliche Laufzeiten des Audiosignals AS einstellen, die Phasen des Audiosignals AS in den ausgewählten Frequenzbändern einstellen und das Audiosignal AS in den ausgewählten Frequenzbändern dämpfen oder verstärken. 1 shows a block diagram of a first embodiment of a circuit arrangement for driving speakers 1a . 1b . 1c , An audio signal AS is connected to a common equalizer 2 guided. The equalizer 2 is for equalization of the audio signal AS educated. For this purpose, he can have different transit times of the audio signal for selected different frequency bands AS adjust the phases of the audio signal AS set in the selected frequency bands and the audio signal AS attenuate or amplify in the selected frequency bands.

Das Ausgangssignal des Equalizers 2 wird an einen ersten Signalverstärker 3a geführt, der das immer noch breitbandige Audiosignal AS verstärkt und zu einem ersten Frequenzfilterelement 4a führt. Bei dem ersten Frequenzfilterelement 4a kann es sich um eine aktive oder bevorzugt passive Frequenzweiche z.B. in Form eines Crossover-Filters handeln. Das erste Frequenzfilterelement 4a wirkt selektiv für einen ersten Frequenzbereich fb1 , um dieses an den mindestens einen Lautsprecher 1a bzw. Lautsprecheranordnung zu leiten. Dieser erste Lautsprecher 1a bzw. Lautsprecheranordnung ist für die Wiedergabe des Audiosignals AS in dem durchgelassenen ersten Frequenzbereich fb1 angepasst. Dabei kann es sich bspw. um den Tieftonbereich handeln, der mit einem Tiefpassfilter ausgewählt wird.The output signal of the equalizer 2 is connected to a first signal amplifier 3a led of the still broadband audio signal AS amplified and to a first frequency filter element 4a leads. The first frequency filter element 4a it can be an active or preferably passive crossover, for example in the form of a crossover filter. The first frequency filter element 4a acts selectively for a first frequency range fb 1 to connect this to the at least one speaker 1a or to conduct loudspeaker arrangement. This first speaker 1a or loudspeaker arrangement is for the reproduction of the audio signal AS in the passed first frequency range fb 1 customized. This can be, for example, the low-frequency range that is selected with a low-pass filter.

Das erste Frequenzfilterelement 4a ist weiterhin zum Durchlass eines zweiten Frequenzbereiches fb2 an ein zur Wiedergabe des zweiten Frequenzbereiches fb2 angepassten Lautsprecher 1b bzw. Lautsprecheranordnung mit mehreren Lautsprechern ausgebildet. Hierbei kann es sich bspw. um den Hochtonbereich für einen Tweeter handeln, der mit einem Hochpassfilter durchgelassen wird.The first frequency filter element 4a continues to pass a second frequency range fb 2 to a to reproduce the second frequency range fb 2 customized speakers 1b or loudspeaker arrangement with a plurality of loudspeakers. This can be, for example, the high-frequency range for a tweeter that is passed through with a high-pass filter.

Das Ausgangssignal des Equalizers 2 wird parallel zum ersten Signalverstärker 3a zu einem zweiten Signalverstärker 3b geführt. Diesem Signalverstärker 3b ist ein zweites Frequenzfilterelement 4b vorgeschaltet, das als Bandpassfilter für einen dritten Frequenzbereich fb3 ausgebildet ist. Der zweite Signalverstärker 3b kann dabei speziell zur Verstärkung des dritten Frequenzbereiches fb3 angepasst sein.The output signal of the equalizer 2 becomes parallel to the first signal amplifier 3a to a second signal amplifier 3b guided. This signal amplifier 3b is a second frequency filter element 4b connected upstream, as a bandpass filter for a third frequency range fb 3 is trained. The second signal amplifier 3b can be used to amplify the third frequency range fb 3 be adjusted.

Der Equalizer 2 ist nicht zwangsweise notwendig. Er kann bei günstig gewählten Übergabefrequenzen und hochwertigen Komponenten entfallen, insbesondere wenn eine weitere Klanganpassung nicht notwendig ist.The equalizer 2 is not mandatory. It can be omitted with favorably selected transmission frequencies and high-quality components, especially if further sound adjustment is not necessary.

2 zeigt ein Dämpfungsdiagramm des ersten und zweiten Frequenzfilterelementes 4a, 4b. Dabei ist die Dämpfung des Audiosignals AS am Eingang des jeweiligen Filters in Dezibel dB über die Frequenz f angegeben. Dieses Dämpfungsdiagramm ist idealisiert, um die zur Optimierung der Schaltungsanordnung vorrangigen Aspekte herauszustellen. 2 shows a damping diagram of the first and second frequency filter element 4a . 4b , Here is the attenuation of the audio signal AS specified at the input of the respective filter in decibels dB over the frequency f. This damping diagram is idealized to emphasize the aspects that are of primary importance for optimizing the circuit arrangement.

Die Dämpfungskurve für den ersten Frequenzbereich fb1 , der bspw. im Bereich von 0 bis 350 Hz liegt, zeigt eine im Grenzbereich von 350 Hz fallende Flanke, die in den zweiten Frequenzbereich fb2 hineinragt.The damping curve for the first frequency range fb 1 , which lies, for example, in the range from 0 to 350 Hz, shows an edge falling in the limit range of 350 Hz, which in the second frequency range fb 2 protrudes.

Der erste Frequenzbereich fb1 ist dabei so festgelegt, dass die fallende Flanke der Dämpfungskurve bei 6 dB Dämpfung ist.The first frequency range fb 1 is set so that the falling edge of the attenuation curve is at 6 dB attenuation.

Der zweite Frequenzbereich fb2 von 350 Hz bis 1.500 Hz schließt sich an den ersten Frequenzbereich fb1 an. Die Dämpfungskurven des ersten Frequenzfilterelementes 4a für den ersten Frequenzbereich fb1 und des zweiten Frequenzfilterelementes 4b für den zweiten Frequenzbereich fb2 überschneiden sich an der Grenzfrequenz von 350 Hz bspw. bei einer Dämpfung von 6 dB. Die Dämpfungskurven der beiden Frequenzfilterelemente 4a, 4b überlappen sich ab dieser vorgegebenen Grenzdämpfung von z.B. 6 dB, sodass das erste Frequenzfilterelement 4a immer noch einen mehr als 6 dB gedämpften Signalanteil des zweiten Frequenzbereiches fb2 durchlässt. Gleiches gilt für das zweite Frequenzfilterelement 4b, das durch die sich überlappende Dämpfungskurve einen gedämpften Signalanteil im ersten Frequenzbereich fb1 und in entsprechender Weise im zweiten Frequenzbereich fb2 durchlässt.The second frequency range fb 2 from 350 Hz to 1,500 Hz follows the first frequency range fb 1 on. The damping curves of the first frequency filter element 4a for the first frequency range fb 1 and the second frequency filter element 4b for the second frequency range fb 2 overlap at the cut-off frequency of 350 Hz, for example with an attenuation of 6 dB. The attenuation curves of the two frequency filter elements 4a . 4b overlap from this predetermined limit attenuation of, for example, 6 dB, so that the first frequency filter element 4a still a more than 6 dB attenuated signal portion of the second frequency range fb 2 pass through. The same applies to the second frequency filter element 4b , which has an attenuated signal component in the first frequency range due to the overlapping attenuation curve fb 1 and in a corresponding manner in the second frequency range fb 2 pass through.

Das erste Frequenzfilterelement 4a ist zudem zum Durchlass des Hochtonsignals ab einer Frequenz von bspw. 1.500 Hz aufwärts ausgebildet. Auch hier überlappen sich die Dämpfungskurven des ersten Frequenzfilterelementes 4a mit der Dämpfungskurve des zweiten Frequenzfilterelementes 4b. Beispielsweise reicht die Dämpfungskurve des ersten Frequenzfilterelementes 4a für den zweiten Frequenzbereich fb2 unterhalb der Grenzdämpfung von 6 dB noch bis zu einer Frequenz von 750 Hz.The first frequency filter element 4a is also designed to pass the tweeter signal upwards from a frequency of, for example, 1,500 Hz. The damping curves of the first frequency filter element also overlap here 4a with the damping curve of the second frequency filter element 4b , For example, the damping curve of the first frequency filter element is sufficient 4a for the second frequency range fb 2 below the limit attenuation of 6 dB up to a frequency of 750 Hz.

Dadurch, dass das erste und zweite Frequenzfilterelement 4a, 4b parallel in zwei unterschiedlichen Signalpfaden ist und das zweite Frequenzfilterelement 4b für den zwischen dem ersten und dritten Frequenzbereich fb1 und fb3 liegenden zweiten Frequenzbereich fb2 ist, liegen im zweiten Frequenzfilterelement 4b die Durchlassfrequenzen für den ersten und dritten Frequenzbereich fb1 und fb3 so weit auseinander, dass sich deren Flanken jedenfalls nicht überlappen. Die vermischte Wiedergabe des Audiosignals AS in dem überlappenden Bereich der Dämpfungskurven findet einerseits in dem dritten Lautsprecherelement 1c für das Mitteltonsignal (Bandpasssignal) und andererseits in dem ersten Lautsprecher 1a für den Tiefpass und dem zweiten Lautsprecher 1b für den Hochpass statt. Mit Hilfe des gemeinsamen Equalizers 2 ist es nun möglich, das Audiosignal AS, welches sowohl in dem ersten Signalverstärker 3a als auch in dem zweiten Signalverstärker 3b geführt wird, so anzupassen, dass eine Verzerrung auch in den überlappenden Bereichen weitgehend ausgeglichen werden kann.In that the first and second frequency filter element 4a . 4b is in parallel in two different signal paths and the second frequency filter element 4b for the between the first and third frequency range fb 1 and fb 3 lying second frequency range fb 2 is in the second frequency filter element 4b the pass frequencies for the first and third frequency range fb 1 and fb 3 so far apart that their flanks do not overlap in any case. The mixed reproduction of the audio signal AS in the overlapping area of the attenuation curves takes place on the one hand in the third loudspeaker element 1c for the mid-range signal (bandpass signal) and on the other hand in the first loudspeaker 1a for the low pass and the second speaker 1b for the high pass instead. With the help of the common equalizer 2 it is now possible to get the audio signal AS which is both in the first signal amplifier 3a as well as in the second signal amplifier 3b is adjusted so that distortion can be largely compensated for in the overlapping areas.

Der Equalizer 2 kann bspw. ein rekursives IIR-Filter oder ein nicht-rekursives FIR-Filter sein. Denkbar sind aber auch andere aktive oder passive Filter und gegebenenfalls zusätzliche Verstärker im Equalizer 2. Vorzugsweise wird das Audiosignal AS in digitaler Form vom Equalizer 2 bearbeitet und dann als analoges Signal an den ersten und zweiten Signalverstärker 3a und 3b geführt.The equalizer 2 can be, for example, a recursive IIR filter or a non-recursive FIR filter. Other active or passive filters and possibly additional amplifiers in the equalizer are also conceivable 2 , Preferably the audio signal AS in digital form from the equalizer 2 processed and then as an analog signal to the first and second signal amplifier 3a and 3b guided.

Zur Abstimmung des ersten und zweiten Frequenzfilterelementes 4a, 4b kann eine numerische Optimierung vorzugsweise mit einem geeigneten Computerprogramm erfolgen. Dabei können die Impedanzkurven der Treiber in den beiden Signalpfaden in Verbindung mit den Impedanzkurven der Frequenzfilterelemente 4a, 4b genutzt werden, um die Übertragungsfunktionen der Signalpfade festzustellen. Mit Hilfe des gemeinsamen Equalizers 2 kann das Audiosignal AS dann an die unterschiedlichen Übertragungsfunktionen angepasst werden, um diese weitestgehend auszugleichen.For tuning the first and second frequency filter elements 4a . 4b numerical optimization can preferably be carried out using a suitable computer program. The driver's impedance curves in the two signal paths can be combined with the impedance curves of the frequency filter elements 4a . 4b be used to determine the transfer functions of the signal paths. With the help of the common equalizer 2 can the audio signal AS then be adapted to the different transmission functions in order to largely compensate for them.

3 zeigt ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von vier Lautsprechern 1a, 1b, 1c, 1d. 3 shows a block diagram of a second embodiment of the circuit arrangement for driving four speakers 1a . 1b . 1c . 1d ,

Erkennbar ist, dass anstelle des aus dem zweiten Frequenzfilterelement 4b mit nachgeschaltetem zweiten Signalverstärker 3b ausgebildeten Signalpfad ein Frequenzbereich fb3 des ersten Ausführungsbeispiels nun in diesem zweiten Signalpfad ein dritter Frequenzbereich fb3 und ein vierter Frequenzbereich fb4 für jeweils einen dritten Lautsprecher 1c und einen vierten Lautsprecher 1d bzw. Lautsprechersysteme ausgebildet sind. Wie im ersten Signalpfad ist der zweite Signalverstärker 3b nunmehr ohne vorgeschaltetes Frequenzfilterelement 4b an den Ausgang des Equalizers 2 parallel zum ersten Signalverstärker 3a geschaltet. An den Ausgang des zweiten Signalverstärkers 3b ist ein zur Frequenzselektion des dritten Frequenzbereiches fb3 und des vierten Frequenzbereiches fb4 ausgebildeter Crossover-Filter bzw. Frequenzweiche vorgesehen.It can be seen that instead of that from the second frequency filter element 4b with a downstream second signal amplifier 3b trained signal path a frequency range fb 3 of the first embodiment, a third frequency range in this second signal path fb 3 and a fourth frequency range fb 4 for a third speaker each 1c and a fourth speaker 1d or speaker systems are formed. The second signal amplifier is like in the first signal path 3b now without an upstream frequency filter element 4b to the output of the equalizer 2 parallel to the first signal amplifier 3a connected. At the output of the second signal amplifier 3b is a for frequency selection of the third frequency range fb 3 and the fourth frequency range fb 4 trained crossover filter or crossover provided.

Damit wird in dem ersten Signalpfad durch das erste Frequenzfilterelement 4a der erste Frequenzbereich fb1 und der zweite Frequenzbereich fb2 des Audiosignals AS für die jeweiligen ersten Lautsprecher 1a und zweiten Lautsprecher 1b durchgelassen. Im zweiten Signalpfad wird am Ausgang des zweiten Signalverstärkers 3b mit dem zweiten Frequenzfilterelement 4b der dritte Frequenzbereich fb3 des Audiosignals AS separat vom vierten Frequenzbereich fb4 des Audiosignals AS durchgelassen und an den jeweiligen dritten Lautsprecher 1c und für den vierten Frequenzbereich fb4 an den vierten Lautsprecher 1d bzw. Lautsprechersysteme geleitet.This is in the first signal path through the first frequency filter element 4a the first frequency range fb 1 and the second frequency range fb 2 of the audio signal AS for the respective first speakers 1a and second speaker 1b pass through. The second signal path is at the output of the second signal amplifier 3b with the second frequency filter element 4b the third frequency range fb 3 of the audio signal AS separately from the fourth frequency range fb 4 of the audio signal AS passed and to the respective third speaker 1c and for the fourth frequency range fb 4 to the fourth speaker 1d or speaker systems.

Bei dem ersten Frequenzbereich fb1 kann es sich wiederum um den Tiefpassbereich handeln. Der zweite Frequenzbereich fb2 kann dann, anders als im ersten Ausführungsbeispiel, der obere Bandpassbereich für einen Mitteltöner sein. Der dritte Frequenzbereich fb3 ist dann der untere Bandpassbereich im Mittelton-Frequenzbereich und der vierte Frequenzbereich fb4 ist der Hochpassbereich für den Hochtöner (Tweeter) 1d.At the first frequency range fb 1 can again be the low-pass range. The second frequency range fb 2 can then, unlike in the first embodiment, the upper bandpass range for a midrange. The third frequency range fb 3 then the lower bandpass range is in the mid-frequency range and the fourth frequency range fb 4 is the high-pass area for the tweeter 1d ,

4 zeigt ein Dämpfungsdiagramm des ersten und zweiten Frequenzfilterelementes 4a, 4b. Dabei ist erkennbar, dass sich die Dämpfungskurven wiederum bei einer Grenzfrequenz z.B. von 6 dB überlappen. Durch die zwei unterschiedlichen Signalpfade am Ausgang des gemeinsamen Equalizers 2 mit den beiden Signalverstärkern 3a, 3b und dem ersten und zweiten Frequenzfilterelement 4a, 4b werden die nebeneinanderliegenden Frequenzbereiche nunmehr in unterschiedlichen Signalpfaden, d.h. von unterschiedlichen Frequenzfilterelementen 4a, 4b herausgefiltert. Der erste und zweite Signalverstärker 3a, 3b kann zudem für die von den nachfolgenden Frequenzfilterelementen 4a, 4b selektierten Frequenzbereiche angepasst sein. So kann der erste Signalverstärker 3a so ausgebildet sein, dass er eine möglichst lineare Verstärkungskurve für den Tiefpass- und oberen Bandpassbereich hat. Der zweite Signalverstärker 3b hingegen kann so ausgebildet sein, dass er eine möglichst lineare Verstärkungskurve für den unteren Bandpassbereich und den Hochpassbereich hat. 4 shows a damping diagram of the first and second frequency filter element 4a . 4b , It can be seen that the attenuation curves overlap again at a cut-off frequency, for example of 6 dB. Through the two different signal paths at the output of the common equalizer 2 with the two signal amplifiers 3a . 3b and the first and second frequency filter elements 4a . 4b the adjacent frequency ranges are now in different signal paths, ie different frequency filter elements 4a . 4b filtered out. The first and second signal amplifier 3a . 3b can also be used for the following frequency filter elements 4a . 4b selected frequency ranges. So the first signal amplifier 3a be designed so that it has a linear amplification curve for the low-pass and upper band-pass range. The second signal amplifier 3b on the other hand, it can be designed so that it has a linear amplification curve for the lower bandpass range and the highpass range.

Auf diese Weise kann auch eine Überdimensionierung der elektronischen Bauteile für die Signalverstärker 3a, 3b und die Frequenzfilterelemente 4a, 4b vermieden werden.In this way, the electronic components for the signal amplifiers can also be oversized 3a . 3b and the frequency filter elements 4a . 4b be avoided.

Claims (9)

Schaltungsanordnung zur Ansteuerung von Lautsprechern (1a, 1b, 1c, 1d) für mindestens drei unterschiedliche Frequenzbereiche (fb1, fb2, fb3, fb4) mit einem Audiosignal (AS), wobei die Schaltungsanordnung mindestens einen Equalizer (2) zur Entzerrung des Audiosignals (AS), Signalverstärker (3a, 3b) zur Verstärkung des Audiosignals (AS) und Audiosignalfilter zur Filterung vorgegebener Frequenzbereiche (fb1, fb2, fb3, fb4) des Audiosignals (AS) hat, gekennzeichnet durch einen gemeinsamen Equalizer (2) zur Entzerrung des Audiosignals (AS), wobei an den Ausgang des gemeinsamen Equalizers (2) ein erster Signalverstärker (3a) und mindestens ein weiterer Signalverstärker (3b) zur Verstärkung des mit dem gemeinsamen Equalizer (2) entzerrten Audiosignals (AS) parallel zueinander angekoppelt sind, an den Ausgang des ersten Signalverstärkers (3a) ein erstes Frequenzfilterelement (4a) zur Aufteilung des mit dem ersten Signalverstärker (3a) verstärkten Audiosignals (AS) in mindestens einen ersten Frequenzbereich (fb1) und einen zweiten Frequenzbereich (fb2), die voneinander unterschiedlich sind, gekoppelt ist, und der Signalpfad des zweiten Signalverstärkers (3b) ein zweites Frequenzfilterelement (4b) für mindestens einen weiteren dritten Frequenzbereich (fb3) hat, der von dem ersten und zweiten Frequenzbereich (fb1, fb2) unterschiedlich ist.Circuit arrangement for controlling loudspeakers (1a, 1b, 1c, 1d) for at least three different frequency ranges (fb 1 , fb 2 , fb 3 , fb 4 ) with an audio signal (AS), the circuit arrangement having at least one equalizer (2) for equalization of the audio signal (AS), signal amplifier (3a, 3b) for amplifying the audio signal (AS) and Has audio signal filter for filtering predetermined frequency ranges (fb 1 , fb 2 , fb 3 , fb 4 ) of the audio signal (AS), characterized by a common equalizer (2) for equalizing the audio signal (AS), with the output of the common equalizer (2 ) a first signal amplifier (3a) and at least one further signal amplifier (3b) for amplifying the audio signal (AS) equalized with the common equalizer (2) are coupled in parallel, to the output of the first signal amplifier (3a) a first frequency filter element (4a) for coupling the audio signal (AS) amplified with the first signal amplifier (3a) into at least a first frequency range (fb 1 ) and a second frequency range (fb 2 ), which are different from one another, and the signal path of the second signal amplifier (3b) has a second frequency filter element (4b) for at least one further third frequency range (fb 3 ) that of the first and second frequency range (fb 1 , fb 2 ) is different. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Equalizer (2) zur Variation der Laufzeiten des entzerrten Audiosignals (AS) in vorgegebenen Frequenzbereichen (fb1, fb2, fb3, fb4) eingerichtet ist.Circuit arrangement after Claim 1 , characterized in that the equalizer (2) is set up to vary the transit times of the equalized audio signal (AS) in predetermined frequency ranges (fb 1 , fb 2 , fb 3 , fb 4 ). Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Frequenzbereiche (fb1, fb2, fb3, fb4) mindestens die mit den Frequenzfiltern selektierten ersten, zweiten und dritten Frequenzbereiche (fb1, fb2, fb3) sind.Circuit arrangement after Claim 2 , characterized in that the predetermined frequency ranges (fb 1 , fb 2 , fb 3 , fb 4 ) are at least the first, second and third frequency ranges (fb 1 , fb 2 , fb 3 ) selected with the frequency filters. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Frequenzfilterelement (fb1) eine Frequenzweiche ist.Circuit arrangement according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the first frequency filter element (fb 1 ) is a crossover. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Frequenzfilterelement (fb2) ein vor den zweiten Signalverstärker (3b) angeordnetes Durchlassfilter für den dritten Frequenzbereich (fb3) ist.Circuit arrangement according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the second frequency filter element (fb 2 ) is a pass filter for the third frequency range (fb3) arranged in front of the second signal amplifier (3b). Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Frequenzfilterelement (4b) eine an den Ausgang des zweiten Signalverstärkers (3b) geschaltete Frequenzweiche zur Aufteilung in den dritten Frequenzbereich (fb3) und einen vierten Frequenzbereich (fb4) ist, die voneinander und von dem ersten und zweiten Frequenzbereich (fb1, fb2) unterschiedlich sind.Circuit arrangement according to one of the Claims 1 to 4 , characterized in that the second frequency filter element (4b) is a crossover connected to the output of the second signal amplifier (3b) for division into the third frequency range (fb 3 ) and a fourth frequency range (fb 4 ), which are different from each other and from the first and second frequency range (fb 1 , fb 2 ) are different. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dämpfungskurven des zweiten Frequenzfilterelementes (4b) für den dritten und vierten Frequenzbereich (fb3, fb4) im Wesentlichen nicht überschneiden.Circuit arrangement after Claim 6 , characterized in that the damping curves of the second frequency filter element (4b) for the third and fourth frequency range (fb 3 , fb 4 ) do not essentially overlap. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Frequenzbereich (fb3) zwischen dem ersten und zweiten Frequenzbereich (fb1, fb2liegt.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the third frequency range (fb 3 ) lies between the first and second frequency range (fb 1 , fb 2) . Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dämpfungskurven des ersten Frequenzfilterelementes (4a) für den ersten und zweiten Frequenzbereich (fb1, fb2) im Wesentlichen nicht überschneiden.Circuit arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the attenuation curves of the first frequency filter element (4a) for the first and second frequency range (fb 1 , fb 2 ) do not essentially overlap.
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