-
-
Lautsprecher mit einem in das Lautsprechergehäuse eingebauten
-
Leistungsverstärker Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher mit
einem in das Lautsprechergehäuse eingebauten Leistungsverstärker, wobei zwischen
der Lautsprechermembran und einem Verstärker eine Bewegungsgegenkopplung besteht.
-
Bei den herkömmlichen Lautsprechern kann man zwischen Lautsprechern
mit und ohne eingebautem Verstärker unterscheiden. Die Lautsprecher ohne eingebauten
Verstärker werden in der Regel über ein separates Steuergerät betrieben, das einen
hinreichend großen Leistungsverstärker aufweisen muß. Nachteilig ist hierbei allerdings,
daß die Anpassung an die Lautsprecher Impedanz Schwierigkeiten bereitet.
-
Außerdem müssen oft lange Zuführungsleitungen zwischen Verstärker
und Lautsprecher vorgesehen werden, die hohe Ströme führen und dadurch Spannungsverluste
verursachen.
-
Um diese Nachteile zu vermeiden, sind bereits Lautsprecher vorgeschlagen
worden, bei denen der Leistungsverstärker in das Lautsprechergehäuse integriert
ist. Derartige sogenannte "Aktiv-Boxen" sind insbesondere dann vorteilhaft, wenn
sie eine Bewegungsgegenkopplung zwischen Lautsprecher und Verstärker aufweisen.
Bei solchen an sIch bekannten Anordnungen (vergl. Philips Technische Rundschau,
29. Jahrgang, Seite 178 ff P 25 57 436.6) wird die tatsächliche Bewegung der Lautsprecher-Membran
gemessen und in ein elektrisches Signal umgewandelt, welches dann in den Eingang
des Leistungsverstärkers so eingekoppelt wird, daß am Verstärkereingang ein Soll/Ist-Vergleich
zwischen Eingangsspannung (Soll) und Membranbewegung (Ist) stattfindet. Der Leistungsverstärker
wird dann so gesteuert, daß die Membran exakt die Bewegungen macht, die ihr von
der Eingangsspannung vorgeschrieben werden.
-
Die "Akti v-Boxen", ob mit oder ohne Bewegungsgegenkopplung, haben
den prinzipiellen Nachteil, daß im Lautsprechergehäuse ein relativ großer und teurer
Breitband-Leistungsvcrstärker untergebracht werden muß, zu dem ggf. noch ein Netzteil
hinzukommt. Außerdem ist es schwierig, bei Breitband-Leistungsverstärkern die Phasenlage
der Ausgangsspannung so konstant zu halten, daß der Verstärker bei angeschlossener
Bewegungsgegenkopplung nicht in ein unerwünschtes Schwingen kommt. Die sich anbietende
Möglichkeit, für jeden in einem Lautsprechergehäuse untergebrachten Lautsprecher
einen getrennten Leistungsverstärker mit jeweils eingeengter Bandbreite zu verwenden,
verteuert die Anordnung nur noch mehr.
-
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, den Aufwand bei
einem in ein Lautsprechergehäuse eingebauten Leistungsverstärker zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, daß neben dem eigentlichen Leistungsverstärker
ein zusätzlicher Rückkopplungsverstärker vorgesehen ist, wobei der Eingang des Rückkopplungsverstärkers
an dem gleichen Soll-Signal liegt wie der Leistungsverstärker und zusätzlich noch
mit dem Ist-Signal beaufschlagt wird, das von der Membran abgegriffen wird, und
daß der Ausgang dieses Rückkopplungsverstärkers an eine zweite, zusätzliche Sprachspulenwicklung
angeschlossen ist.
-
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin,
daß zum Zweck der Bewegungsgegenkopplung ein Verstärker mit relativ kleiner Ausgangsleistung
genügt. DieJ ist deshalb möglich, weil die Bewegungsgegenkopplung ausschließlich
dazu verwendet wird, relativ kleine Abweichungen der Membranschwingungen von ihrem
Sollwert zu korrigieren, die sich gevöhnlich in dem Entstehen von Oberwellen (Klirrfaktor)
äußern. Es ist also gar nicht nötig, den gesamten Leistungsverstärker zur Kompensation
der relativ geringen Abweichungen zu benutzen. Damit kann eine preiswerte Aktiv-Box
hergestellt werden. Insbesondere kann der Kompensations-Verstärker komplett integriert
werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Aktiv-Box besteht darin, daß
sie mit normalen Passiv-Boxen kompatibel sind. Außerdem sind Keine getrennten Stromversorgungsleitungen
aus dem Steuergerät oder ein separates Netzteil notwendig, da es beispielsweise
möglich ist, durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung des Hauptverstärkers die
Versorgungsspannung des Kompensationsverstärkers zu erzeugen.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine Lautsprecherbox mit einem Leistungsverstärker,
der zugleich als Bewegungs-Rückkopplungs-Verstärker wirkt; Fig. 2 eine Lautsprecherbox
mit einem eingebauten Kompensations-Verstärker und einem separaten Leistungsverstärker;
Fig 3 eine Schaltungsanordnung für die Energieversorgung des Kompensations-Verstärkers;
Fig. 4 eine weitere Schaltungsanordnung für die Energieversorgung des Kompensations-Verstärkers;
Fig. 5 eine Schaltungsanordnung für die Energieversorgung des Kompensations-Verstärkers
bei Vorhandensein eines Trennkondensators; Fig. 6 die Aussteuerung des Kompensations-Verstärkers
durch den Ausgang des Leistungsverstärkers; Fig. 7 eine Schaltungsanordnung mit
einem Phasenausgleichsglied zwischen Leistungs- und Kompensations-Verstärker.
-
In der Fig. 1 ist ein Lautsprechergehäuse I gezeigt, in dem sich ein
dynamischer Lautsprecher 2 mit einer Membran 3 und einer Schwingspule 4 befindet.
Die Schwingspule 4 ist an einen Leistungsverstärker 5 angeschlossen, der im Lautsprechergehäuse
vorgesehen ist. Von einem in
der Fig. 1 nur angedeuteten Membranbewegungs-Aufnehmer
6 führt eine Rückkopplungsleitung 7 auf den Leistungsverstärker 5, dessen zweiter
Eingang mit einem Signal beaufschlagt wird, das von einem separaten und in der Zeichnung
nicht dargestellten Steuergerät kommt.
-
Nachteilig ist bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung, daß in dem
Lautsprechergehäuse 1 selbst ein relativ großer Leistungsverstärker 5 vorgesehen
ist.
-
Die Fig. 2 zeigt einen Lautsprecher gemäß der Erfindung. Dieser Lautsprecher
weist wieder ein Lautsprechergehäuse 9 auf, in dem ein Lautsprecher mit einem Magneten
10, einer Membran 11 und zwei Spulen 12, 13 vorgesehen ist. Die erste Spule 12 ist
mit einem Kompensations-Verstärker 14 (von relativ geringer Leistung) verbunden,
dessen einer Eingang an einem Membranbewegungs-Aufnehmer 15 liegt, während sein
anderer Eingang über eine Leitung 16 mit dem einen Eingang eines Leistungsverstärkers
17 verbunden ist. Dieser Leistungsverstärker 17 ist in einem besonderen Steuergerät
18 untergebracht und steuert mit seinem Ausgang die Spule 13 des Lautsprechers an.
-
Der Kompensations-Verstärker 14 erhält somit an sei rem Eingang einerseits
das Soll-Signal, das auch der Leistungs-Verstärker 17 erhält, der den Lautsprecher
antreibt, und andererseits das Ist-Signal, das aufgrund der Membranbewegung im Membranbewegungs-Aufnehmer
15 erzeugt wird. Der Ausgang des Kompensations-Verstärkers 14. ist an eine zweite,
zusätzliche Spule 12 im Lautsprecher angeschlossen und steuert die Lautsprechermembran
gerade so, daß die kleinen Abweichungen vom Sollwert-der Bewegung, die die Membran
aufgrund ihres Antriebs durch den Leistungsverstärker macht, gerade kompensiert
werden.
-
Eine Variante des erfindungsgemäßen Lautsprechers, bei dem die Versorgungsspannung
für den Kompensations-Verstärker aus der Spannung des Leistungsverstärkers genommen
wird, ist schematisch in der Fig. 3 gezeigt. Der Leistungsverstärker 19 steuert
hier wieder eine erste Spule 20 des Lautsprechers 21 an, der noch eine zweite Spule
22 aufweist, die von dem Kompensations-Verstärker 23 angesteuert wird. Mit Hilfe
eines Membranbewegungs-Aufnehmers 24 werden die tatsächlichen Bewegungen der Membran
25 des Lautsprechers 21 erfaßt und auf dem einen Eingang des Kompensations-Verstärkers
23 gegeben. Auf dem zweiten Eingang dieses Kompensations-Verstärkers 23 gelangt
das Eingangssignal des Leistunasverstärkers 19 und wird dort zum Vergleich Soll/lst-Wert
herangezogen. Die Energieerzeugung für den Verstärker 23 erfolgt aus der Ausgangsspannung
des Verstärkers 13 über einen Gleichrichter 26 und einen Glättungs-Kondensator 27.
-
Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Lautsprechers ist in der
Fig. 4 dargestellt. Mit dieser Variante wird ebenfalls eine boxinterne Energieversorgung
für den Kompensations-Verstärker ermöglicht. Wie bei dem vorangegangenen Beispiel
wird wieder ein Lautsprecher 28 mit einer ersten Spule 29 und einer zweiten Spule
30, einer Membran 31, einem Membranbewegungs-Aufnehmer 32, einem Kompensations-Verstärker
33 und einem Leistungsverstärker 34 vorgesehen. Anders als bei der Anordnung gemäß
Fig. 3 ist hier am Leistungsverstärker 34 als Steuergerät ein außerhalb des Hörbereichs
schwingender Oszillator 35 vorgesehen, der seine Schwingungen über die normale Verbindungsleitung
vom Steuergerät zum Lautsprecher überträgt. Diese werden dort von der Serienschaltung,
bestehend aus Spule 36, Kondensator 37 und Widerstand 38 ausgesiebt und über einen
Gleichrichter dem Kompensations-Verstärker 33 zugeführt.
-
In der Fig. 5 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher der in manchen
Leistungsverstärkern 40 vorhandene Trennkondensator 41 zwischen Leistungsverstärker
40 und Lautsprecher 42 nicht im Leistungsverstärker 40 selbst, sondern im Lautsprechergehäuse
eingebaut wird. In diesem Fall wird ein auf der Verbindungsleitung 43 zwischen dem
Kondensator 41 und dem Leistungsverstärker 40 vorhandener Gleichspannungsanteil
der Signalspannung über einen Cleichrichter 44 und ei nem einem Wechselspannungs-Ableitkondensator
45 dem Kompensations-Verstärker 46 zugeführt. Diesen Gleichspannungsanteil kann
entweder durch unsymmetrischen Betrieb des Verstärkers 40 oder durch ein in die
Verbindungsleitung 43 geschaltetes Netzteil, das sich im Steuergerät befindet, erzeugt
werden. Die.übrigen Elemente des Lautsprechers, wie die beiden Spulen 47, 48, die
Membran und der Membranbewegungs-Aufnehmer 50, sind dabei in der gleichen Weise
angeordnet wie im Beispiel der Fig. 4. Zwischen der Anode der Diode 44 und dem Ausgang
des Leistungsverstarkers 40 kann noch ein Gleichspannungs-Netzteil vorgesehen werden.
Es ist nicht erfindungswesentlich, daß. die Sollspannung zur Speisung des Eingangs
des Kompensations-Verstärkers von der Eingangsspannung des Leistungsverstärkers
ab geleitet wird. Vielmehr kann - wie in Fig. 6 dargestellt ist -der Eingang des
Kompensations-Verstärkers 51 auch mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers 52 verbunden
werden. Cie übrigen Bauteile, wie Lautsprecher 53, Spulen 54, 55 und Membranbewegungs-Aufnehmer
56, sind wieder wie in Fig. 4 oder 5 angeordnet.
-
In der Fig. 7 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, mit der die
Phasenverschiebung zwischen Steuerstrom und Membranbewegung und die Laufzeitverzögerung
des Verstärkers 56 eliminiert werden kann. Hierzu ist zwischen dem Eingang des Leistungsverstärkers
56 und dem Eingang des Kompensations-Verstärkers 57 ein Phasenkorrekturglied 58
vorgesehen. Lautsprecher 59, Membranbewegungs-Aufnehmer 60 und Spulen 61, 62 sind
dabei wieder auf die übliche Weise angeordnet.
-
Zwischen dem Kompensationsverstärker 57 und dem Membranbewegungs-Aufnehmer
60 kann ebenfalls ein Phasenglied 63 vorgesehen werden.
Leerseite