DE2713023A1

DE2713023A1 - Lautsprecher

Info

Publication number: DE2713023A1
Application number: DE19772713023
Authority: DE
Inventors: Karl Erik Dipl Ing Staahl
Original assignee: Staahl karl Erik dipl-Ing
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1976-03-24
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-11-24
Also published as: AU2347977A; SE7603585L; SE398287B; JPH0130358B2; JPH0221000A; DE2713023C2; JPS52138122A; FR2345880A1; GB1565858A; CA1083490A; US4118600A; FR2345880B1; JPH0752994B2; AU508491B2

Description

PATK N !'ANWALT

DIPL.-ING. A. BARN REUTh

D 8000 MÜNCHEN 71 rt ι r t on ioeai 79 4 ι 05

DRYGALSKIALLEE 125 TEtEGHAMM PATMARKLAW MUENCHEN

2 \, Ul 1977 STU 5/77 P Karl Erik Stähl Sollentuna, Schweden

Lautsprecher

Die Erfindung betrifft einen Lautsprecher gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Moderne Tiefton- oder Baß-Lautsprecher haben häufig eine untere Grenzfrequenz von 50 Hz oder darüber, während andere Bauelemente des Wiedergabekreises häufig imstande sind, Frequenzen bis zu dem durch das menschliche Ohr gegebenen Frequenzlimit, d.h. etwa 20 Hz wiederzugeben. Die Verzerrung eines Lautsprechers ist häufig der wesentlichste Bestandteil, der die Verzerrung bzw. das Klirren des Wiedergabekreises in dem unteren Tieftonbereich bestimmt. Es sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, mit welchen die Tiefton- oder Baßempfindlichkeit eines Lautsprechers in einer Hinsicht oder in mehreren Hinsichten verbessert werden kann. Eine solche

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Möglichkeit umfaßt die Änderung der Tonkurve des den Lautsprecher steuernden Verstärkers, wodurch die Tonkurve des Lautsprechers im Baßbereich kompensiert wird. Ein Nachteil dieser Möglichkeit besteht darin, daß es notwendig ist, komplizierte Filter vorzusehen; ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Kompensation abhängig von Änderungen der mechanischen Parameter der Lautsprecher ist.

Bei einer anderen bekannten Möglichkeit wird eine Rückkopplung zwischen dem Lautsprecher und dem Operationsverstärker ausgeführt, beispielsweise durch einen Beschleunigungswandler, der auf die Membran des Lautsprechers aufgesetzt ist. Entsprechend der Steuerungstheorie mUßte dies zu einer verringerten Verzerrung und zu einem erweiterten Frequenzbereich im Tieftonbereich bzw. in der Baßtonlage fuhren. In der Praxis haben sich doch bestimmte Probleme ergeben, weshalb es schwierig ist, eine geeignete Verbesserung zu schaffen. Darüber hinaus läßt sich diese Möglichkeit nicht bei Baßreflexgehäusen ausfuhren, da die Amplitude der Membran in solchen Gehäusen nicht direkt vom Schalldruck abhängt. Eine weitere bekannte Möglichkeit zur Verbesserung der Tonqualität bzw. des Tonansprechverhaltens eines Lautsprechers, der nicht unbedingt ein Tiefton-Lautsprecher sein muß, erfordert es, daß der Lautsprecher in Serie mit einem Parallel-Resonanzkreis geschaltet wird, wie dies beispielsweise in der DT-OS 2 029 841 beschrieben ist. Ferner ist es auch bekannt, die Empfindlichkeit bzw. die Ansprechcharakteristik eines Lautsprechers dadurch zu verbessern, daß der Einfluß des Schwingspulenwiderstands geändert wird. Dies läßt sich dadurch erreichen, daß der Lautsprecher mit einem Verstärker betrieben wird, der einen geeigneten Ausgangswiderstand hat, was beispielsweise durch Verwendung einer StromrUckkopplung erreichbar ist, wie dies in der DT-OS 2 235 664 beschrieben ist.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lautsprecher zu schaffen, bei dem die Baßcharakteristik unter Vermeidung der bei bekannten Lautsprechern vorliegenden Schwierigkeiten und Nachteile verbessert ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung liefert einen Lautsprecher, der einen vergrößerten Frequenzbereich und eine geringere Verzerrung im Baß-Tonbereich bei der Hifi-Wiedergabe zeigt. Erfindungsgemäß wird der Lautsprecher durch einen Verstärker oder eine Verstärkerkombination betrieben, dessen bzw. deren effektive Ausgangsimpedanz einen negativen Widerstand enthält oder einem negativen Widerstand äquivalent ist, der in Serie mit einem Parallelschwingkreis liegt; Über diesen parallelen Schwingkreis wird der Betrieb des Lautsprechers mittels eines Stromgenerators erreicht. Der negative Widerstand hat praktisch den gleichen Wert wie der Widerstand der Schwingspule des Lautsprechers. Durch den Betrieb eines Lautsprechers mit einem derartigen Verstärker läßt sich die Änderung der Baßcharakteristik des Lautsprechers, die äquivalent ist zu der Änderung der mechanischen Parameter des Lautsprecherelements sowie dessen Bewegungsmasse, Dämpfung und Aussteuerung, erreichen.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Lautsprechers,

Fig. 2a bis Fig. 2c Zweipol-Schaltungen zur Darstellung des Lautsprechers,

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Fig. 3α bis 3d Äquivalenz-Schaltungen fUr die Schaltungen

nach Fig. 3, von der elektrischen Seite und der mechanischen Seite her gesehen,

Fig. 4a, 4b Ersatzschaltungen des Verstärkers oder der Verstärkerkombination, die bei der Erfindung anwendbar ist,

Fig. 5a, 5b und 6 Schaltungsdiagramme einer Ausführungsform einer Verstärkerkombination, die bei der Erfindung anwendbar ist,

Fig. 7 eine abgewandelte Ausfuhrungsform eines Verstärkers,

Fig. 8a, 8b Ersatzschaltungen fUr das aus dem Verstärkerund dem Lautsprecher bestehende System gemäß der Erfindung,

Fig. 8c eine Ersatzschaltung einer bekannten Schaltung mit konstanter Spannungsverstärkung und einer aus reinen ohmschen Widerständen bestehenden Ausgangsimpedanz, und

Fig. 9 bis 11 graphische Darstellungen und Kennlinien zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lautsprechers.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Lautsprecher, dessen Baßcharakteristik verbessert ist; solche Teile, die nicht für die Erfindung relevant sind, sind nicht dargestellt. Der Lautsprecher ist ein elektrodynamischer Lautsprecher, d.h. die Schwingspule ist in einem Luftspalt zwischen den Polen eines Magneten beweglich. Mit A ist das Produkt aus der Magnetfeldstärke und der Länge des Schwingspulenleiters im Luftspalt bezeichnet. Bei

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-B-

niedrigeren Frequenzen kann die Impedanz l_f der Schwingspule näherungsweise als reiner ohmscher Widerstand mit dem Wert R_p betrachtet werden. Die Bewegung der Schwingspule wird auf eine Membran übertragen, welche die Bewegungsmasse M_M/ die Dämpfung R_M und die Aussteuerung bzw. reziproke Steifigkeit (λ. für die Tonerzeugung aufweist.

Zur Beschreibung der mechanischen Bewegung in dem Lautsprecher kann eine mechanisch-elektrische Analogie verwendet werden, bei der die mechanische Kraft als elektrische Spannung, die Geschwindigkeit als Strom, die Masse als Induktanz, die Dämpfung als Widerstand und die relative Steifigkeit als Kapazität behandelt werden. Das Verhältnis zwischen der elektrischen und der mechanischen Seite des Lautsprechers kann somit durch einen Zweipol gemäß Fig. 2a beschrieben werden, der bezüglich der elektrischen Seite eine Spannung U und einen Strom I und bezüglich der mechanischen Seite eine Kraft F, eine Geschwindigkeit V aufweist.

Durch Verwendung der Bezeichnungen und Voraussetzungen gemäß Fig. und 2a, läßt sich der Lautsprecher unter Bezugnahme auf Fig. 2b dahingehend beschreiben, daß Z_M die mechanische Impedanz des Lautsprechers ist, welche sich aus der bewegenden Masse M_M, der Dämpfung

R,. und der relativen Steifigkeit Q₁ zusammensetzt. Der Gyrator

/ O -A \ läßt sich durch die Ketten-Matrix (K) = ( i/_A "nj beschreiben und hat die Eigenschaften, daß das an die eine Seite angeschlossene Netzwerk in doppelter Form von der anderen Seite her gesehen wird. Fig. 2b läßt sich durch die Gleichungen U = Z_· I + AV und

F = -AI + Z_MV zusammenfassen. M

Bei der normalen Verwendung eines Lautsprechers wird der Lautsprecher durch einen Verstärker betrieben, der eine Ausgangsimpedanz Z_u aufweist; an der mechanischen Seite tritt infolge der Umgebungsluft eine mechanische Impedanz Z-. auf, die auf die Membran

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-A-

wirkt. Das aus dem Verstärker

und dem Lautsprecher bestehende System läßt sich entsprechend

Fig. 2c darstellen.

Die Figuren 3a, 3b zeigen Ersatzschaltungen fUr die Schaltung nach Fig. 2c, d.h. einmal fUr die Schaltung nach Fig. 2c von der elektrischen Seite und einmal für die Schaltung nach Fig. 2c von der mechanischen Seite her gesehen. Ein Spannungsgenerator ist in Serie mit einer Impedanz geschaltet und ist äquivalent mit dem Stromgenerator, der parallel zur gleichen Impedanz liegt; die Schaltungen nach Fig. 3c und 3d sind abgewandelte AusfUhrungsformen der Schaltungen nach Fig. 3a, 3b zur Beschreibung des in Fig. 2 gezeigten Systems von der elektrischen und der mechanischen Seite her gesehen.

Fig. 4a, Fig. 4b sind Ersatzschaltungen fUr den Verstärker, der ζ ur Ansteuerung des Lautsprechers verwendet wird. Die effektive Ausgangsimpedanz des Verstärkers besteht aus oder ist äquivalent mit einem negativen Widerstand R , der in Serie mit einem Parallelschwingkreis Z liegt. Der Parallelschwingkreis Z besteht aus einem Kondensator C , einem Widerstand R und einer Induktivität L

P P P

Der Wert des negativen Widerstandes ist gleich oder im wesentlichen gleich dem V/iderstand Rp der Schwingspule. Wenn der Verstärker oder die Verstärkerkombination den Lautsprecher Über elektrische Leiter ansteuert, die aufgrund ihrer Länge oder anderer Umstände einen Widerstandswert haben, der gegenüber dem Widerstandswert der Schwingspule vernachläßigbar ist, dann soll der Wert des negativen Widerstandes R_ im wesentlichen gleich der Summe der Widerstände aus dem Leiter und der Schwingspule sein. In Fig. 4a ist die Energiequelle als Stromgenerator dargestellt, der parallel zum Resonanzkreis liegt. Wenn die Stromquelle als Spannungsquelle angesehen

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wird, wie in Fig. 4b gezeigt ist, ändert sich die Ausgangsspannung dieses Generators mit der Frequenz in gleicher Weise, wie

die Impedanz Z des Parallelschwingkreises. P

Fig. 5a zeigt eine Schaltung einer Verstärkerkombination, die eine effektive Ausgangsimpedanz hat, die wenigstens nahezu gleich dem negativen Widerstand R ist, der in Serie zum Parallelschwingkreis Z , bestehend aus den Elementen C , R , L ist, infolqe-

P P P P'

dessen sich folgende Gleichungen herleiten lassen:

	^URs	¹	^R4	^R6^R8	C P	-%	^RA^R5^R7	^R4^R6^R8
R S						1
	= R. ■ Lp		^R5		G =		W₈
L P	Wl		^R4^R6^R8		^RG	^RA^R5

	^R?	R.R..R-, A 5 7	^R4^R6

Mit G ist die Verstärkung angegeben, die bei den Schaltungen nach Fig. 4a, Fig. 4b konstant ist.

Aus vorstehenden Gleichungen ergibt sich, daß die verschiedenen Parameter R , C , R , L und G unabhängig voneinander dadurch geändert s P P P

werden können, daß die Werte R_D , C- , R_D , R₁ bzw. R-, geändert ' Rs Cp Rp Lp G

werden.

FUr die Schaltung nach Fig. 5a lassen sich fur eine gUnstige Schaltungsdimensionierung folgende Vierte wählen: R₄ = 0,1 Π , R₅ =lki) , R₆ = 10 k/3 .

Die vorstehend angegebene Wahl ergibt, daß die in Volt zu messende Spannung am Ausgang des Funktionsverstärkers 4 gleich dem durch den Lautsprecher fließenden Strom (in Ampere) ist.

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-JS -

ϊ 7 ι 3 ϋ-2 J

R₁=R₂=R₃=IO kQ, R₇=IO kn, R₃= 100 kO, R_A= 100 kO ,

Diese Wahl zeigt, daß es einfach ist, die Vierte R , C ,

s ρ

R . L und G zu berechnen.

P P V/enn der Widerstand in Ohm gemessen wird, die Kapazität

in Farad und die Induktivität in Henry, dann ergibt sich

R = -10⁵/R_D , C = C_ · 10⁴ F, R = R₁, · 10~⁴ s Rs ' ρ Cp ' ρ Rp

L = R_L · 10 ~⁶ . H und G = 10⁵/R_G mhos (θ/Α ).

Die Operationsverstärker 1 bis 4 können vom Typ A 741 sein. Die Leistungsverstärker 5 sind konventioneller Art und zeigen Eigenschaften wie Operations- bzw. Funktionsverstärker.

Fig. 5b zeigt eine einfachere Ausfuhrungsform eines Verstärkers zur Verwendung mit der Erfindung. Im Vergleich zur Schaltung nach Fig. 5a können bei dieser Schaltung verschiedene

der Parameter R , C , R , L und G nicht unabhängig voneinans' p' p' P

der durch nur ein Bauteil verändert werden.

Fig. 6 zeigt ein Schaltbild der Schaltungen der Fig. 5a,5b. Jeder Teil des Blockschaltbildes, d.h. das Addierglied, Filter usw. können auf andere Weise realisiert werden,als es in Fig. 5a und Fig. 5b gezeigt ist. Andere Schaltungen, in welchen Filterfunktionen, die zugelassen sind, in dem Leistungsverstärker ausgeführt werden, sind ebenfalls vorstellbar.

Gemäß Fig. 5a besteht ein Bandpaßfilter aus den Teilen R-,1, ^CCp' ^RRp' ^RLp' ³' ^CT ^RT ²' ^R2' ^R3 ^{und R}G* ^{Die Elemente} \'^λ'

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17 1 3 0-2

Rp und R. bilden ein erstes Summierglied. Die Spannung am Ausgang des Funktionsverstärkers 4, die dem durch den Lautsprecher fließenden Strom proportional ist, wird der Eingangsspannung U. des Summiergliedes hinzuaddiert.

Die Elemente R-,, C, R₀ und 5 bilden einen angeschlossenen / ο

Wechselstrom-Leistungsverstärker. Eine Verlagerungsgleichspannung (Offset-Spannung) wird durch eine große Kapazität beseitigt, die größer als 100 /oF ist, wobei die vorstehend angegebenen V/er te für die Elemente gewählt sind. Ein zweites Summierglied wird durch Elemente R^, R„, 5,R„ gebildet. Die Spannung am Ausgang des Funktionsverstärkers 4 wird der Ausgangsspannung des Bandpaßfilters hinzuaddiert.

Fig. 5b zeigt, daß die Elemente R-, C₁ , der Funktionsverstär-

O Lp

ker 6, R_n und C^ ein Bandpaßfilter bilden. Die Elemente Rp,

C₁ , 6, R_n , C_ und R. bilden ein erstes Summierglied. Ein Lp' ' Rp Cp A

zweites Summierglied wird durch die Elemente R₇, C, R_n, 7,

R_, R₀ und R_D gebildet. Die Zeitkonstante des Schaltungsteils C* Zo Ks

Rg soll bei der Schaltung nach Fig. 5 groß sein.

Eine abgewandelte Ausführungsform eines Verstärkers zur Verwendung bei der Erfindung ist in Fig. 7 dargestellt. Im Vergleich zu den Schaltungen nach Fig. 5a, 5b haben die Impedanzen des Schwingkreises am Ausgang praktisch gesehen ungeeignete Werte; das Bandpaßfilter am Eingang muß auf spezielle Weise an den Schwingkreis am Ausgang angepaßt sein.

In gleicher Weise wie in Fig. 5b muß die Zeitkonstante aus C < ^i" Fig. 7 groß gewählt werden.

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-JO-

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Wenn Verstärker oder Verstärkerkombinationen gemäß der Erfindung entsprechend dem Ersatzschaltbild nach Fig. 4 oder dem Schaltungsdiagramm gemäß den Figuren 5 bis 7 verwendet werden, kann das System Verstärker-Lautsprecher von der elektrischen bzw. mechanischen Seite her gesehen, durch die Ersatzschaltbilder nach Fig. 8a bzw. 8b dargestellt werden. Für den konventionellen Detrieb eines Lautsprechers durch einen Verstärker, der eine im wesentlichen durch einen reinen ohmschen Widerstand gebildete Ausgangsimpedanz hat, läßt sich - bei Betrachtung von der mechanischen Seite - das Ersatzschaltbild nach Fig. 8c geben.

Ein Vergleich der Figuren 8b und 8c zeigt, daß gemäß der Erfindung eine Änderung in der Lautsprechercharakteristik erhalten werden kann, die äquivalent ist mit der Änderung der mechanischen Parameter des Lautsprechers. Im Vergleich mit dem Übrigen Betrieb eines Lautsprechers wird durch die Erfindung eine scheinbare Zunahme der Bewegungsmasse des Lautsprechers, eine scheinbare Änderung der Dämpfung und eine scheinbare Abnahme der Steifigkeit erreicht. Dieses Verhältnis zwischen der Scheinmasse M' , der Scheindämpfung R' und der Scheinsteifigkeit C läßt sich durch folgende Weise darstellen, wobei auf die ursprunglichen Größen bzw. Werte Bezug genommen wird:

2 ο C L /A²

H' = M_M + A^C RV. = R_M + A /R C* =

M M ρ HMp M C., + L /ISr

p M C.,

Durch geeignete Wahl der Impedanzen C , R und L im Parallel-

P' P P

schwingkreis der Ausgangsimpedanz des Verstärkers oder der Verstärkerkombination können die Parameter des Lautsprechers so

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-H-

verändert werden, daß eine Änderung des Frequenzbereiches des Lautsprechers erhalten wird. Dadurch, daß eine oder mehrere der Scheinparameter M'_M, R'_M und C' gegenüber den tatsächlichen Parametern M,., R.. und C. dominieren, läßt sich der Teil der Verzerrung ebenfalls reduzieren, der durch die Nichtlinearität der tatsächlichen Parameter hervorgerufen wird. Das Erfordernis hierzu besteht darin, daß das Produkt A linear ist und daß die Membran steif und fest an der sich bewegenden Spule befestigt ist, so daß die scheinbaren Änderungen im wesentlichen linear sind.

Durch Verwendung vorstehender Gleichungen lassen sich die gewünschten Werte für C , R und L berechnen. Wird ange-

-3^{P p p} 2

nommen, daß C = 5.10 F , R = 1,5 Λ und L = 2 * 10 H

P ^{P P}

gev/ählt werden, und wenn für ein spezielles Lautsprecherelement mit dem Widerstand R = 6 Ohm der Verstärkungsfaktor G gleich 4 gewählt wird, dann lassen sich folgende Werte unter Verwendung der bereits erläuterten Werte der Elemente erreichen:

R_D = 16,7 kn, C_n = 0,5 /uF, R_D = 15 kO, R₁ =20 kCl und

Ks Op Kp Lp

R- = 25 kfl
0

Bisher wurde der Fall diskutiert, in dem C , R und L > 0 sind.

' P P P

Wenn jedoch ideale Bedingungen nicht vorliegen, sollte es zumindest theoretisch möglich sein, einen oder mehrere dieser Werte negativ zu gestalten, wodurch M' und R¹ verkleinert oder C' erhöht werden. Dies würde zu einem Stabilitätsproblem führen, da z.B. Z,- keine reine ohmsche Komponente, sondern auch eine induktive Komponente enthält.

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Außerdem ist es nicht erforderlich, daß der Parallelschwingkreis ein kapazitives und induktives Element enthält. Wenn beispielsweise nur eine Scheinerhöhung der Masse M.. erwünscht ist und eine Änderung der Dämpfung R.. sowie des induktiven Elementes L nicht erforderlich ist, dann wird das Bandpaßfilter gemäß Fig. 5a auf ein Tiefpaßfilter reduziert und die Teile R , 3, C₁, R₁, 2, R₀ und R₀ können weg-

Lp Il £. ο

gelassen werden, \ geschlossen wird.

gelassen werden, während in Fig. 5b der Kondensator C. kurz-

Fig. 9 zeigt eine Tabelle und die in einer schalltoten Kammer in Bezug auf einen 30,5 cm (12 inch)-Lautsprecher, der in einem geschlossenen 37 Liter-Gehäuse untergebracht ist, gemessenen Ton- bzw. Klangkurven. Im Normalbetrieb mit konstanter Spannungsamplitude wird eine untere Grenzfrequenz f_ von etwa 70 Hz und ein Gütefaktor Q von etwa 0,9 erhalten. Die berechnete Abnahme des Gütefaktors Q auf 0,7 und in der unteren Grenzfrequenz auf 40 bzw. 20 Hz wird durch die scheinbare Zunahme der Bewegungsmasse und der Dämpfung entsprechend der Erfindung erreicht, wie dies aus der Tabelle hervorgeht.

Die voll ausgezeichnete Kurve in Fig. 10a wurde beim Betrieb eines 20,3 cm (8,5 inch)-Lautsprechers mit einer konstanten Spannungsamplitude gemessen, der in einem Baßreflexgehäuse mit 43 Liter angeordnet war, wobei die Messung in einem schalltoten Raum ausgeführt wurde. Die voll ausgezeichnete Kurve in Fig. 10b wurde in einem schalltoten Raum für den gleichen Lautsprecher gemessen, bei dem die Masse und die Dämpfung scheinbar erhöht und die reziproke Steifigkeit (Compliance) gemäß der Erfindung reduziert war. Die entsprechende, gestrichelte Kurve ist theoretisch berechnet. Das System ist zusammen mit einem Hochpaßfilter zweiter

Ordnung im Verstärkerteil so dimensioniert, daß es sich wie ein

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Butterworth-Filter (Potenzfilter) sechster Ordnung mit der Grenzfrequenz 20 Hz verhielt. Das System wurde außerdem durch ein Tiefpaß-RC-Glied mit der Grenzfrequenz 100 Hz ergänzt, so daß zusammen mit dem Einfluß der Schwingspuleninduktivitüt es als Frequenzweiche benutzt wurde. Die Verzerrung wird bei niedrigen Frequenzen klar reduziert, wenn der Vergleich mit dem Betrieb bei einer konstanten Spannungsamplitude gezogen wird, jedoch erhöht sich die Verzerrung um 100 Hz, wenn der Lautsprecher gemäß der Erfindung betrieben wird. Die Zunahme bei etwa 100 Hz ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß die Schwingspuleninduktivität nicht linear war.

Das Verzerrungsverhalten des Lautsprechersystems, bei dem die Nichtlinearität der Schwingspuleninduktivität beseitigt ist, ist in Fig. 11 gezeigt. Die voll ausgezeichnete Kurve bezieht sich auf einen Lautsprecher, der gemäß der Erfindung betrieben wurde, während die gestrichelte Linie sich auf einen Lautsprecher bezieht, der über einen Verstärker mit vernachlässigter Ausgangsimpedanz betrieben wurde. Das Signal war in beiden Fällen auf den Lautsprecher abgestimmt, so daß der akustische Ausgangspegel bei jeder Frequenz 90 dB . in einem Abstand von 1 m im freien Raum betrug.

Ersichtlicherweise muß nicht unbedingt der in Fig. 1 gezeigte Lautsprechertyp eingesetzt werden, außerdem muß die Ausgangsimpedanz und die Betriebsart des Verstärkers oder der Verstärkerkombination nicht exakt den in Fig. 4a und Fig. 4b gezeigten Beispielen entsprechen. Vielmehr kann es manchmal geeignet sein, denWert R so einzustellen, daß die Summe aus R +R_F größer als Null

S SE.

(bis zu etwa 0,4 · Rp) ist, um den Wert Q auf die obere Grenzfrequenz einzustellen.

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-K-

Γ.ν.Γ -. si ι er en Information wire s.uf die Exasiensthano uit ^e:a iitol "Steuen.ing eines Lautsprechers nit rnachüiisch-.-r. Pera .V3x~;rn Gurch elektrische !.Iittsl" von Karl Erik otflol, K'JrA licii j'üchniiche Hochschule, Fachbereich Speech Oo'imuiiico-ti O-100 ''Ι 5 toclmolm, Sch'-vodrr.i, s^r:: 137t. verzieren.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

I» A I 1· NTAN WA IT

DIPL.-ING. A. BÄRNREUTHER

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Patentansprüche

£ Elektrodynamischer Lautsprecher mit einem Verstärker oder einer Verstärkerkombination zur Speisung einer Schwingspule, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Verstärker oder der Verstärkerkombination an die Schwingspule eine dem wiederzugebenden Ton entsprechende elektrische Energie angelegt wird, daß die effektive Ausgangsimpedanz des Lautsprechers oder der Lautsprecherkombination, von der Schwingspule her gesehen, einen negativen Viiderstand (R ) aufweist, bzw. einem negativen Viiderstand (R ) äquivalent ist, daß

der negative Widerstand(R ) in Serie mit wenigstens einer Parallel-

schaltung (Z ) geschaltet ist, die einen ohmschen Vüderstand(R ) P P

und eine Induktivität (L ) und/oder eine Kapazität (C ) auf-

P P

weist, daß die zur Tonerzeugung zugeführt Energie im wesentlichen äquivalent dem Strom eines Stromgenerators (i¹) ist, wobei der Stromgenerator parallel zur Parallelschaltung (Z )

geschaltet ist, daß der Wert des negativen Widerstands (R )

derart gewählt ist, daß er praktisch gleich der Größe des Widerstands (R ) der Schwingspule ist und daß wenigstens ein reaktives Element in der Parallelschaltung (Z ) einen solchen Wert

hat, daß es einen wesentlichen Einfluß auf die Verzerrung und/ oder den Frequenzbereich des Lautsprechers ausübt.

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2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein eine Eingangsspannung empfangender Eingangsanschluß vorgesehen ist, wobei die Eingangsspannung dem wiederzugebenden Ton entspricht, daß ein mit dem Lautsprecher verbundener Ausgangsanschluß vorgesehen ist und daß eine Einrichtung zur Lieferung einer Spannung angeordnet ist, die proportional dem durch den Lautsprecher fließenden Strom ist, daß an den Eingangsanschluß ein Summierglied angeschlossen ist, um einen ersten Teilwert der Spannung, die von der die Spannung erzeugenden Einrichtung abgegeben wird, von der ersten Eingangsspannung zu subtrahieren, daß an das Summierglied ein Filter angeschlossen ist und daß ein zweites Summierglied an den Ausgang des Filters angeschaltet ist, um ζυ dem Ausgangssignal des Filters einen zweiten Teilwert der Spannung von der die Spannung erzeugenden Einrichtung zu addieren, und daß ein Leistungsverstärker zwischen den Ausgang der zweiten Summierschaltung und den Ausgangsanschluß geschaltet ist(Fig. 6).
3. Lautsprecher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen ersten in Reihe mit einem ersten Funktionsverstärker (1) geschalteten Widerstand (R^) und eine erste Parallelschaltung aufweist, die einen parallel zum ersten Funktionsverstärker liegenden zweiten Widerstand (R ) enthält.
4. Lautsprecher nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum ersten Funktionsverstärker (l) ein erster Kondensator (C_ ) parallelgeschaltet ist, daß eine zweite Parallelschaltung parallel zur ersten Parallelschaltung vorgesehen ist und einen dritten

Widerstand (R ) aufweist, der in Serie mit dem zweiten Funktions-Lp

verstärker (3) liegt, daß der zweite Funktionsverstärker in Serie mit einem vierten Widerstand (R,)geschaltet ist, der wiederum

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in Serie mit einem dritten Funktionsverstärker (2) liegt, daß der dritte Funktionsverstärker in Reihe mit einem fünften Widerstand (R„) geschaltet ist, daß der zweite Funktionsverstärker (3) einen Nebenschluß Über einen zweiten Kondensator (C₁) aufweist, während der dritte Funktionsverstärker einen Nebenschluß Über einen sechsten Widerstand (R₉) aufweist.
5. Lautsprecher nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Summierglied einen sechsten Widerstand enthält, der an einen Anschluß an den gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen dem ersten und fünften Widerstand (R~, R_r ) angeschlossen ist, während sein anderer Anschluß an die eine Spannung abgebende Einrichtung angeschlossen ist.
6. Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein siebter Widerstand (R₇) in Serie zu einem dritten Kondensator (C) geschaltet ist, der in Serie mit einem vierten Leistungs-Funktionsverstärker (5) geschaltet ist und daß zu dem dritten Leistungsverstärker ein achter Widerstand (R₀)

als Nebenschluß geschaltet ist.
7. Lautsprecher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Summierglied einen neunten Widerstand enthält, dessen einer Anschluß mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen dem siebten Widerstand und dem dritten Kondensator verbunden dessen anderer Anschluß mit der Einrichtung zur Spannungserzeugung verbunden ist.
8. Lautsprecher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Spannungserzeugung einen fünf ten Funktions-

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verstärker enthält, der Über einen zehnten Widerstand an den Ausgangsanschluß angeschlossen ist, mit dem der Lautsprecher verbunden ist, daß der fünfte Verstärker Über einen elften Widerstand nebengeschlossen ist, daß der Ausgang des fünftenVerstärkers an das andere Ende des sechsten bzw. neunten Widerstands angeschlossen ist und daß ein zwölfter Widerstand zwischen dem Ausgangsanschluß für den Lautsprecher und Masse liegt.
9. Lautsprechernach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen ersten Kondensator enthält, dessen Anschluß Über einen gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen den)ersten Widerstand und dem Eingang des ersten Funktionsverstärkers liegt, während dessen anderer Anschluß an den Ausgang des ersten Funktionsverstärkers angeschlossen ist und daß

der zweite Widerstand mit seinem einen Ende an den Eingang und mit seinem anderen Ende an den Ausgang dieses ersten Verstärkers angeschlossen ist.
10. Lautsprecher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter einen zweiten Kondensator enthält, der

in Serie zwischen dem einen Ende des zweiten Widerstands und dem Eingang des ersten Funktionsverstärkers zwischengeschaltet ist.
11. Lautsprecher nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Summierglied einen dritten V/iderstand enthält, das mit einem Ende an den gemeinsamen Verbindungspunktzwischen dem ersten Widerstand und dem ersten Kondensator und mit dem anderen Ende an die Einrichtung zur Spannungserzeugung angeschlossen ist. 7098/17/0673
12. Lautsprecher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsverstärker einen dritten Kondensator enthält, der an einen Eingang eines zweiten Leistungs-Funktionsverstärkers angeschlossen ist, daß ein vierter Widerstand an den gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen dem dritten lüderstand und dem ersten Eingang des zweiten Funktionsverstärkers angeschlossen ist, daß ein fünfter Widerstand zwischen dem Ausgang des zweiten Leistungs-Funktionsverstärkers und einem zweiten Eingang desselben liegt und daß ein sechster Widerstand zwischen dem zweiien Eingang und Masse liegt.
13. Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Summierglied einen siebten Widerstand aufweist, der zwischen den Ausgang des ersten Funktions-Verstärkers und den dritten Kondensator geschaltet ist, und daß ein achter Widerstand mit einem Ende an dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen dem siebten Widerstand und dem dritten Kondensator verbunden ist, während das andere Ende an den Ausgang der Einrichtung zur Spannungserzeugung angeschlossen ist.
14. Lautsprecher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Spannungserzeugung einen neunten V.'iderstand enthält, der zwischen den Anschluß, an welchen der Lautsprecher angeschlossen ist, und Masse geschaltet ist,

so daß das andere Ende des dritten bzw. achten Widerstands an den Ausgangsanschluß fur den Lautsprecher angeschlossen ist.

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