DE2828520C2 - Regelung der Membranbewegung von getaktet betriebenen elektrodynamischen Lautsprechern - Google Patents

Regelung der Membranbewegung von getaktet betriebenen elektrodynamischen Lautsprechern

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DE2828520C2
DE2828520C2 DE19782828520 DE2828520A DE2828520C2 DE 2828520 C2 DE2828520 C2 DE 2828520C2 DE 19782828520 DE19782828520 DE 19782828520 DE 2828520 A DE2828520 A DE 2828520A DE 2828520 C2 DE2828520 C2 DE 2828520C2
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electrodynamic
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electrodynamic loudspeakers
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Hermann Dipl.-Ing. 6837 St Leon-Rot Tropf
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TROPF, HERMANN, DIPL.-ING., 6837 ST LEON-ROT, DE
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    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/002—Damping circuit arrangements for transducers, e.g. motional feedback circuits

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Description

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Die Erfindung betrifft die Regelung der Membranbewegung von elektrodynamischen Lautsprechern für hochwertige Musikwiedergabe.
Zwischen der Qualität moderner HiFi-Verstärker und der Wiedergabequalität moderner Lautsprechersysteme klafft noch eine große Lücke. Durch die Regelung der Membranbewegung wird eine deutliche Verbesserung der Wiedergabequalität erreicht, was anhand gehörpsychologischer Tests und durch Messung des Impuls- und Phasenverhaltens nachgewiesen wurde [1,2].
Bei bekannten Verfahren wird auf dem Lautsprecher ein (kapazitiver, induktiver oder piezoelektrischer) Geber angebracht und die so registrierte Membranbewegung geregelt [1,2,3\ Die Verfahren haben den gemeinsamen Nachteil, daß der Lautsprecher mit einem Geber ausgestattet und mechanisch speziell ausgeführt sein muß, was hohe Kosten verursacht. Außerdem treten speziell folgende Nachteile auf:
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a) Piezoelektrische Geber liefern ein Beschleunigungssignal. Die Regelung der Beschleunigung ist mit praktischen Nachteilen behaftet [3].
b) Induktive Geber sind schwer gegen Einstreuungen von der Erregerspule abzuschirmen.
c) Kapazitive Geber benötigen eine stabile Hochspannungsquelle, außerdem ist die Herleitung eines geschwindigkeitsproportionalen Signals (was einem auslenkungsproportionalen Signal vorzuziehen ist) mit Verzerrungen verbunden [3].
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Regelung der Membranbewegung aus dem Signal an den Lautsprecherklemmen ein geschwindigkeitsproportionales Signal herzuleiten ohne speziellen Geber und ohne mechanischen Eingriff in das Lautsprechersystem.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Lautsprecher getaktet (z. B. in Pulsbrt-itenmodulationi betrieben wird, wobei die in den Pulspausen zusätzlich zur Selbstinduktion der Schwingspule auftretende Bewegungsinduktionsspannung detektiert wird.
Die Detektion der Bewegungsinduktionsspannung geschieht vorteilhafterweise durch Vergleich der Geberspannung mit der an einem dem komplexen Widerstand der Geberspule entsprechenden, gleichartig gctakteten Zweipol auftretenden Spannung, z. B. durch eine abgeglichene Brückenschaltung aus Lautsprecher und drei Zweipolen, über deren Querzweig mittels -;ines Differenzverstärkers hoher Gleichtaktunterdrückung der Anteil der Bewegungsinduktion abgegriffen wird. Die Einspeisung der Signalspannung geschieht vorteilhafterweise am Differenzverstärker-Eingang. Bei hoher Schleifenverstärkung tritt am Eingang des Differenzve stärkere eine sehr kleine Spannung auf, wodurch Dynamikprobleme umgangen werden (vgL[3]). Ein verbleibender Gleichtaktanteil am Ausgang des Differenzverstärkers kann vorteilhafterweise durch eine pulssynchrone Mittelwertbildung über ein kurzes Zeitintervall mit definiertem Phasenversatz, verringert werden. Durch den definierten Phasenversatz wird die Schaltung unempfindlich gegen weiterhin verbleibende Gleichtaktfehler. Der Phasenversatz ist etwa ein Viertel der Taktperiode und ist somit bezüglich Übertragungs-Signal vernachlässigbar.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen in der Regelung der Membnsnbewegung über die Membrangeschwindigkeit ohne zusätzliche Geber und sonstige mechanische Manipulationen bei getaktetem Betrieb des Lautsprechers.
Die moderne Technik der VMOS-FET-Transistoren macht die Ansteuerung eines Lautsprechers mit steilen Impulsflanken (geringe Verlustleistung) möglich. Durch die Regelung der Membranbewegung werden nichtlineare Verzerrungen (Intermodulation, Nichtlinearität des Pulsmodulators und der Schaltstufe) verringert oder es gelingt die gleiche Wiedergabequaütät bei niederer Taktfrequenz und bei geringeren Anforderungen an Pulsmodulator und Schaltstufe. (Vgl. die Ausregelung der Nichtlinearität des Pulsmodulators alleine [4]).
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels:
Der in der Meßbrücke 1 liegende Lautsprecher 2 wird über Schaltelemente 3 (z. B. V-MOS-Transistoren) angesteuert Zu der im Brückenzweig liegenden Spannung Uz wird die Signalspannung Us addiert und im Differenzverstärker 4 verstärkt. Ein verbleibender Gleichtaktanteil wird im Synchronfilter 5 beseitigt. Dessen Ausgangsspannung wird nach Filterung in Baugruppe 6 dem pulsbreitenmodulierbaren Gegentaktgenerator 7 zugeführt, der die Schaltelemente 3 ansteuert.
[2] H. J. Nisius
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65 [3] W. C. Backes
F. Müller
Literatur
Sind aktive Boxen mit Gegenkopplung besser als passive Boxen?
HiFi-Stereophonie, Heft 3/77 Geregelte Aktivboxen, Neuartige Technologie erstmals im Hörvergleich Radio, Fernseh, Phono Praxis, Heft9/Sept.76
Aktiver Lautsprecher mit kapazitiver Membrangcgenkopplung Funkschau Heft 22/75
Leistungsverstärker der
Klasse D
Funkschau 4/77 S. J67-169
erzu 1 Blatt Zeichnungen
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Claims (4)

Patentansprüche:
1. Regelung der Membranbewegung vor. getaktet betriebenen elektrodynamischen Lautsprechern, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Pulspausen zusätzlich zur Selbstinduktion auftretende Bewegungsinduktions-Spannung gemessen und als Regelspannung ausgewertet wird.
2. Regelung der Membranbewegung von elektrodynamischen Lautsprechern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsinduktionsspannung durch Vergleich der Geberspannung mit der an einem dem komplexen Widerstand der Erregerspule äquivalenten Zweipol auftretenden Spannung, z. B. über eine Brückenschaltung, gemessen wird.
3. Regelung von elektrodynamischen Gebern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein verbleibender Gleichtaktanteil der Vergleichsspannung durch taicisynchrone Mittelwertbildung unterdrückt wird.
4. Regelung von elektrodynamischen Gebern nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsspannung um ein Zeitintervall in der Größenordnung einer Taktperiode phasenversetzt wird.
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DE3630478C1 (en) * 1986-09-06 1988-01-07 Ultrasonics Schallfeld Messtec Motion sensor for dynamic loudspeakers

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DE3018001C2 (de) * 1978-06-29 1986-07-24 Hermann Dipl.-Ing. 6837 St Leon-Rot Tropf Schallwiedergabesystem
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