Die Erfindung betrifft ein Grundkonzept
des Antriebs eines aktiven Subwoofers mit 2 Tieftonchassis. Beide
Chassis sollen so angesteuert werden, dass möglichst präzise und im Bassbereich erweiterte
Wiedergabe erreicht wird. Diese Erfindung findet ihre Anwendung
bei den Subwoofern, denn gerade begrenztes Innenvolumen bei kleinen
Gehäusen stellt
einen limitierenden Faktor bei der Wiedergabe der Bässe dar.
Viele Vorrichtungen zur Verbesserung der Wiedergabe im Bassbereich
sind ausführlich
in der Literatur beschrieben worden, z.B.: „Lautsprecherbau", Vance Dickason,
Elektor-Verlag.The invention relates to a basic concept
the drive of an active subwoofer with 2 woofers. Both
Chassis should be controlled in such a way that they expand as precisely as possible and in the bass range
Playback is reached. This invention finds application
with the subwoofers, because just limited internal volume with small ones
Housing
is a limiting factor in the reproduction of the bass.
Many devices for improving the reproduction in the bass range
are detailed
have been described in the literature, e.g .: "loudspeaker construction", Vance Dickason,
Elektor-Verlag.
Das Problem der Nachgiebigkeit der
Luft in einer geschlossenen Box, speziell bei der Tieftonwiedergabe,
lässt sich
anhand der Darstellung in 1 näher erklären. Bei
hohen Pegeln ist (aufgrund der relativ grossen Membranauslenkung
und deren Fläche)
das Luftvolumen, das vom Chassis C1 bewegt wird, besonders gross
und das Luftvolumen in der Box, das sich der Membranbewegung entgegensetzt,
relativ klein. So entsteht im Innenraum ein Gegendruck, abhängig davon,
in welcher Richtung sich die Membran bewegt (Kommpression oder Extension der
Luft). Diese Kräfte
wirken einer linearen Membranauslenkung in Abhängigkeit von der Antriebssteuerung
entgegen. Der maximale Gegendruck in einer geschlossenen Gehäuse entspricht
dem Peak der Membranauslenkung, weswegen die Verwendung bestimmter
Aktivfilter zur Bassanhebung bei hohen Pegeln mehr nichtlineare
Verzerrungen als Folge hat. Bei einem Bass-Reflex-System gewährleistet
ein Rohr (Helmholzresonator) oder eine passive Membran eine gewisse „Atmungsaktivität" im Innenraum, womit
diese bremsende Wirkung auf die Membran bei hohen Pegeln etwas geschwächt wird,
was in einem erweiterten Bewegungsumfang der Membran bei gleichen
Verzerrungen resultiert.The problem of the resilience of the air in a closed box, especially in the low frequency reproduction, can be seen from the illustration in 1 explain in detail. At high levels (due to the relatively large membrane deflection and its area), the air volume that is moved by the chassis C1 is particularly large and the air volume in the box that opposes the membrane movement is relatively small. This creates a back pressure in the interior, depending on the direction in which the membrane is moving (compression or extension of the air). These forces counteract a linear diaphragm deflection depending on the drive control. The maximum back pressure in a closed housing corresponds to the peak of the membrane deflection, which is why the use of certain active filters for bass boost at high levels results in more nonlinear distortions. In a bass reflex system, a tube (Helmholz resonator) or a passive membrane ensures a certain "breathability" in the interior, which weakens this braking effect on the membrane at high levels, which results in an expanded range of movement of the membrane with the same distortion ,
Durch den 2-Phasen-Antrieb ist es
möglich, den
Spitzenwert des Gegendrucks im Gehaüse zu reduzieren. Außerdem entsteht
im Innenraum der Box eine maximale Kompression, bevor die Auslenkung
der Membran ihr Maximum erreicht hat. So bleibt dem Verstärker eine
gewisse Kraftreserve, um die Membran bis zum Peak weiter dagegen
zu zwingen. Da sich die beiden Membranen in Gegenrichtungen bewegen
und deren Auslenkung gleich ist, als der Gegendruck im Gehäuse gerade
seinen Spitzenwert erreicht, entsteht ein „Beschleunigungseffekt", welcher dynamische
Eigenschaften bei der Sprunganregung verbessert. Um diese verbesserte
Dynamik zu erreichen, werden beide Chassis gegenphasig angesteuert
und zwar so, dass erfindungsgemäß am Eingang
eines von beiden Versterkern das Originaltonsignal Ug(t), während als
Eingangssignal des anderen sein differenzierter Wert (matematisch d/dt[Ug(t)],
mittels einer Differenschaltung als Vorstufe, eingespeist ist.Due to the 2-phase drive it is
possible the
Reduce peak back pressure in the housing. It also arises
inside the box a maximum compression before the deflection
the membrane has reached its maximum. So the amplifier remains one
certain power reserve to continue to push the membrane up to the peak
to force. Because the two membranes move in opposite directions
and whose deflection is the same as the counter pressure in the housing
reaches its peak, there is an "acceleration effect" which is dynamic
Jump stimulation properties improved. To improve this
To achieve dynamics, both chassis are driven in opposite phases
in such a way that according to the invention at the entrance
one of both amplifiers the original sound signal Ug (t), while as
The other's input signal its differentiated value (mathematical d / dt [Ug (t)],
by means of a differential circuit as a preliminary stage.
Durch die Beschreibung des PA-Anspruches wird
ein akustischer Kurzschluss verhindert, wobei viele unten aufgezählte Vorteile
eines reinen Pushpull-Antriebs ein verbessertes dynamisches Verhalten
der Box bewirken.The description of the PA claim will
An acoustic short circuit prevents many advantages listed below
of a pure push pull drive an improved dynamic behavior
effect the box.
Die Funktionsweise des dynamischen
Pushpull-Antriebs (kurz DPP-Antrieb) wird gemäß seinem Blockschaltbild in 2 erklärt. Bei einem Pushpullantrieb
sind zwei Tieftonchassis, nämlich
C1 und C2, in eine Box untergebracht und mit 2 Verstärkern gegenphasig
betrieben, wie dies in 2 dargestellt ist.
Gegenphasige Membranbewegung von C1 und C2 bewirkt es, dass sich
der Luftdruck im Innenraum der Box gar nicht verändern lässt. Die Bewegung der beiden
Membran wird durch akustische Koppelung gegenseitig „dynamisch
unterstützt", indem eine Membran
die andere wechselhaft druckt bzw. zieht. Dadurch wird das Ausschwingen
der Membran bei einer Impulsanregung sehr reduziert. Jedoch frontal wird
kein Schall abgestrallt, da es gegenphasiger Antrieb akustischen
Kurzschluss zwischen C1 und C2 bewirkt . Um aufgezählte Vorteile
des Pushpull-Antriebs noch ausnutzen, und der Schall frontal doch noch
erzeugen zu können,
wird erfindungsgemäß das System
so modifiziert, wie dies in 2 dargestellt
ist, dass
PA) am Eingang eines von beiden Versterkern das Originalsignal
Ug(t), während
als Eingangssignal des anderen sein differenzierter Wert (matematisch d/dt[Ug(t)],
mittels einer Differenzschaltung als Vorstufe, eingespeist ist.The mode of operation of the dynamic pushpull drive (DPP drive for short) is shown in its block diagram in 2 explained. In a push-pull drive, two woofers, namely C1 and C2, are housed in one box and operated with 2 amplifiers in phase opposition, as shown in 2 is shown. The opposite phase membrane movement of C1 and C2 means that the air pressure inside the box cannot be changed at all. The movement of the two diaphragms is "dynamically supported" by acoustic coupling, in that one diaphragm alternately presses or pulls the other. This greatly reduces the swinging out of the diaphragm in the event of pulse excitation. However, no sound is emitted from the front, since it drives acoustically in opposite phases In order to take advantage of the listed advantages of the push pull drive and still be able to generate the sound from the front, the system is modified according to the invention as shown in 2 is shown that
PA) the input signal Ug (t) at the input of one of the two amplifiers, while its differentiated value (matematically d / dt [Ug (t)] is fed in as input signal to the other by means of a differential circuit as a preliminary stage.
Im folgenden wird ein Anwendungsbeispiel der
Erfindung anhand von Zeichnung näher
erläutert. Es
zeigt:The following is an application example of the
Invention with reference to drawings
explained. It
shows:
3 Subwoofer
mit DPP-Antrieb 3 Subwoofer with DPP drive
Ein Subwoofer wird im Interesse maximaler Klangpräzision als
geschlossene Box realisiert. Geschlossene Bauweisen klirren bei
hohen Pegeln zwar deutlich, jedoch ohne begleitendes Rauschen, das im
Bassreflextunel beim Bass-Reflex-Konzept erzeugt wird. Zwei gleiche
Basschassis werden mit 2 Verstärkern
gegenphasig betrieben. Um DPP-Antrieb zu
realisieren, wird nun eine Vorstufe als Phasenfilter benutzt, die
eine konstante Phasenverschiebung des Signals Ug(t) von 90 Grad
im ganzen Übertragungsbereich
des Subwoofers zu gewährleisten
hat.A subwoofer is considered in the interest of maximum sound precision
closed box realized. Closed construction methods clink
high levels clearly, but without accompanying noise, which in the
Bass reflex tunel is generated with the bass reflex concept. Two of the same
Bass chassis come with 2 amplifiers
operated in phase opposition. To DPP drive too
a pre-stage is now used as a phase filter
a constant phase shift of the signal Ug (t) of 90 degrees
in the entire transmission range
of the subwoofer
Has.