-
Schaltungsanordnung für elektroakustischen Wnadler Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Linearisierung des Frequenzverhaltens
von elektroakustischen Wandlern wie Lautsprechern bzw. Lautsprechersystemen. Mikrofonen,
Tonabnehmern oder dergleichen.
-
Elektroakustische Wandler wie beispielsweise Lautsprscher bzw.
-
Lautsprechersysteme haben die Eigenart, durch Resonanzerscheinungen,
die sich aus den Abmessungen des Systems, der Lautsprecher, aber auch des Gehäuses
ergeben, in bestimmten Abstrahlbereichen empfindlich gestört zu werden. Diese Störungen
führen zu einer schlechten Wiedergabe der vom Verstärker gelieferten Tonsignale.
-
Es sind verschiedens Schaltungen bekannt geworden, mit denen versucht
wird, im gesamten bzw. grössten Teil des Hörfrequenzbereiches einen einigermaßen
guten und gleichmässigen Frequenzgang zu erreichen.
-
Ein ausserordentlich aufwen-diger Weg wird beispielsweise im Bose
901 Direkt-Feflecting-Lautsprechersystem beschritten. Um Unregelmässigkeiten der
akustischen Bedingungen zu kompensieren, sind nsun relativ kleine Lautsprecher erforderlich.
Zur präzisen Kontrolle der akustischen Energie werden über 100 elektronische Komponenten
eingesstzt. Dieser sog. Equalizer ist ausserdem mit 10 Transistoren bestückt. Er
bietet 20 verschiedene Einstellmöglichkeiten. Durch ihn wird das Signal von dem
Endverstärker beeinflusst.
-
Derartige Maßnahmen sind nicht nur teuer sondern auch störempfindlich,
wenn nämlich unvorgeblidete Benutzer am Gerät
versuchen, eine optimale
Einstellung zu erreichen. Hierdurch ist die Gefahr der Verstimmung und damit der
Nutzlosmachung des ergeblichen technischen Aufwandes sehr gross.
-
Bekannt geworden sind such Schaltungsanordnungen, die mit aktiven
Schaltelementen arbeiten und aufgrund der abgefühlten Schwingungen der Membran Elemente
eines Netzwerkes beeinflussen, die Störimpulse eliminieren.
-
Es ist weiter versucht worden, zur Linearisierung des Frequenzverhaltens
von Lautsprechern bzw. Lautsprechersystemen passive Elemente zu verwenden. In bekannt
gewordenen Fällen wird in Serie mit dem Lautsprecher zwischen dem Verstärkerausgang
und der Lautsprecherspule mindestens ein Parallelschwingkreis geschaltet. Hierbei
ist die Möglichkeit gegeben, dass die Resonanzfrequenz des Parallelschwingkreises
in einen zu dämpfenden Bereich des Lautsprecherfrequenzganges gelegt wird, während
die durch den Kondensator des Parallelschwingkreises und die Lautsprecherspule bestimmte
Reihenresonanzfrequenz in einen anzuhebenden Bereich des Lautsprecherfrequenzgangen
gelegt wird (DT-OS 2 029 841).
-
Hiermit lässt sich zwar an einer Stelle des Frequenzganges eine Dämpfung
und an einer anderen Stelle durch einfache Mittel eine Anhebung erzielen, jedoch
weisen derartige Schaltungen spezielle Eigenarten auf. Durch einen in Reihe mit
dem Lautsprecher geschalteten Parallelschwingkreis wird zwar der Energiezufluss
zum Lautsprecher im Resonanzbereich gesperrt, der Lautsprecher selbst ist dabei
jedoch seiner "Führung" durch den Verstärker beraubt. Parallelschwingkreise, die
in Reihe mit dem Lautsprecher geschaltet sind, werden im Resonanzfall hochohmig.
-
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,
zur Linearisierung des Frequenzverhaltens eines alektroakustischen Wandlers, z.B.
eines Lautsprechers bzw. von
Lautsprechersystemen ein passives Netzwerk
zu verwender, welches die Ausgangssignale des Verstärkers ungsdämpft durch lässt
und welches nur die aus dem System selbst kommenden Störfrequenzen dämpft. Es wurde
gefunden, dass sich dieses in ein facher Weise dadurch lösen lässt, dass parallel
zu einem Lautsprecher bzw. zur Spule eines elektro-akustischen Wandlers ein auf
die Störfrequenz abgestimmtes Netzwerk mit wenigstens einer Schwingapule und Einem
Kondensator geschaltet ist.
-
Durch dieses, dem Lautsprecher parallelgeschaltete Netzwerk wird der
elektro-akustische Wandler, beispielsweise der Lautsprecher bzw. das Lautsprechersystem,
"primär" gedämpft. Das Netzwerk vernichtet die aus dem Lautsprecher kommende Gegen-EMK
und wirkt dadurch praktisch ähnlich wie z.B. ein Stossdämpfer bei Kraftfahrzeugen.
Erfindungsgemäss wird daher das dynamische Verhalten des Lautsprechers linearisiert,
ohne dass die vom Verstärker kommende Energie beeinflusst wird. Hinzu kommt, dass
man durch den erfindungsgemässen Parallelkreis vom Innenwiderstand des Verstärkers,
der die Lautsprecherschaltung betreibt, unabhängig ist.
-
Bei bekannten Systemen wird das Einschwingverhalten des Laut sprechers
bzw. der Lautsprecher durch einen möglichst niederohmigen Verstärker gedämpft. Dieses
ist bei der erfindungsgemassen Schaltungsanordnung nicht notwendig, da das parallel
geschaltete Netzwerk so dimensioniert ist, dass es das Einschwingverhalten des Lautsprechers
bedämpft. Gegenüber allen bisher bekannten Schaltungen zur Linearisierung des Frequenzverhaltens
von Lautsprechern bzw. Lautsprechersystemen ist die erfindungsgemässe Schaltung
zum ersten Nal imstande die Rückwirkungen des Systems dort, wo mechanische Resonanz
inYole der Gehäuseabmessungen auftritt, primär zu bedämpfen, chne dadurch die Lautsprecher
bzw. Lautsprechersysteme von der Führung durch den Verstärker abzusperren.
-
Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemässe Schaltenordnung beispielsweise
auch auf Mikrofone, Tonabnehmer und alle Systeme anwendbar ist, die in bestimmten
Bereichen der Übertragungsfrequenz Störungen durch das System unterliegen.
-
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist das Netzwerk als Reihenschwingkreis
ausgebildet.
-
Wenn mehrere Lautsprecher in einem Syatem verwendet werden, ist es
zweckmässig, zu jeder Lautsprecherspule ein erfindungsgemässes Netzwerk zu schalten.
-
Das Systemverhalten wird beispielsweise bei Lautsprocherboxen oft
auch vom Standort, etwa in einer Zimmerocke oder in einem Regal, unterschiedlich
beeinflusst. Um diesen unvorhersehbaren Einflüssen Rechnung zu tragen, ist erfindungsgemäss
eines der Glieder des Netzwerkes regelbar ausgebildet.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die sich auf die Zeichnung bezieht.
-
Es zeigt: Figur 1 eine Frinzipschaltung und Figur 2a - 2e Schaltungseinzelheiten
der Erfindung Üblicherweise ist ein Lautsprecher 1 gemäss Figur 1 nicht direkt an
einen Verstärker angeschlossen. Man schaltet einen Tiefpass bzw. ein Bandpassfilter
dazwischen. Vielfach werden, insbesondere in Verbindung mit LautsprechersYstemen,
auch Frequenzweichen verwendet, die im Signalwag zwischen dem Verstärkerausgang
und einem bzw. mehreren Lautsprechern 1 liegen.
-
Aus diesem Grund ist die Signalquelle für den Lautsprecher 1 nicht
unmittelbar ein niederohmiger Verstärker, sondern eben das zwischen Verstärkerausgang
und Lautsprecher 1 geschaltete Zwischenglied.
-
Wenn eines der an sich bekannten Zwischenglieder zwischen dem Verstärkerausgang
und dem Lautsprecher 1 so abgestimmt ist, dass es beispielsweise die eigene Resonanz
oder die Gehäuseresonanz eines Lautsprechers linearisiert, so sperrt dieses Zwischenglied
praktisch in den gewünschten Frequenzbereichen die Verbindung zwischen Lautsprecher
1 und Verstärker derart, dass der Lautsprecher 1 vom Vorstärker nicht mehr "geführt"
wird.
-
Die Weichen- bzw. Zwischenglieder stellen den Lautsprecher 1 ab, wenn
die Jeweiligen Resonanzfrequenzen auftreten.
-
Demgegenüber lässt die Schaltungsanordnung 2 der vorliegenden Erfindung
den Signalfluss vom Verstärker auch in den Resonanzbereichen ungehindert zum Lautsprecher
1 durch. Das erfindungsgemässe Netzwerk 2, parallel zur Spule des Lautsprechers
1, vernichtet lediglich die in den Resonanzbereichen von der Lautsprecherspule erzeugte
Gegen-EMK, chne dass dadurch der Signalfluss vom Verstärker zur Lautsprecherspule
beeinträchtigt wird.
-
Bei der Auslegung des erfindungsgemässen Netzwerkes 2 ist die resultierende
Resonanz des Systems maßgebend. Bs können zwei Wege beschritten werden, um die richtige
Dimensionierung des Netzwerkes 2 zu ermitteln.
-
Im ersten Fall wird in üblicher Weise die Schalldruckkurve des Syatems,
beispielsweise des Lsutsprechers 1, aufgenommen.
-
Hieraus erkennt man die Resonanzbereiche, für die dann die elektrischen
Werte des parallelgeschalteten Netzwerkes 2 nach der Erfindung ermittelt werden.
-
Die andere Methode besteht darin, das vom Verstärker abgeklemmte System
an ein Spannungsmessgerät anzuschliessen und das System akustisch mit einem Schallgenerator
zu koppeln. Im Resonanzbereich zeichnet das Messgerät erkennbar höhere Werte auf
als ausserhalb des Resonanzbereiches. Aus den aufgezeichneten Werten lassen sich
die Daten des Netzwerkes ermitteln.
-
Figur 2a zeigt, dass das Netzwerk 2 als Reihenschwingkreis mit einer
Schwingspule 3 und einem Kondensator 4 ausgebildet sein kann. Gemäss Figur 2b kann
auch ein Ohm'scher Widerstand vorhanden sein.
-
Um der jeweiligen Aufstellung einer Lautsprecherbox Rechnung zu tragen,
sieht die Erfindung vor, eines der Glieder des Netzwerkes 2 regelbar zu machen.
Auf diese Weise kann beim Aufstellen einer Lautsprecherbox auf die am Standort eintretenden
Resonansbedingungen Rücksicht genommen werden. Im einzelnen kann ein regelbarer
Ohm'scher Widerstand 6 gemäss Figur 2o bzw. 2d zur Anwendung kommen oder ein zuschaltbarer
Regelkondensator 7 nach Figur 2e.
-
Im Rahmen der Erfindung sollen unter passiven Netzwerken auch jene
verstanden werden, die ausser einer Schwingspule und einem Kondensator auch Halbleiterbauelemente
enthalten.
-
Das Netzwerk 2 ist erfindungsgemäss so bemessen bzw. mit Hilfo der
regelbaren Glieder so einstellbar, dass die maximal auftretenden Störungen im Resonanzbereich
des Netzwerkes liegen.