DE3246336C1

DE3246336C1 - Schaltungsanordnung fuer einen piezoelektrischen Hochton-Wandler

Info

Publication number: DE3246336C1
Application number: DE19823246336
Authority: DE
Inventors: Peter 7730 Villingen-Schwenningen Schinnerling
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1982-12-15
Filing date: 1982-12-15
Publication date: 1983-12-29
Also published as: EP0111773A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff der beiden ersten Ansprüche.

Piezoelektrische Elemente als Wandler für Hochton-Lautsprecher sind bekannt. Sie entsprechen elektrisch einem verlustbehafteten Kondensator. Ihre Impedanz Z ist sehr hochohmig, im k Ohm-Bereich, bis herauf zum eigentlichen Arbeitsbereich. Dieser liegt abhängig von Bauart und Größe zwischen 5 und 5OkHz. Die Impedanz Z hat hier noch einen Wert in der Größenordnung von 100 Ohm. Die Kapazität ist je nach Bauform und Konstruktion zwischen etwa 0,1 und · 0,5 μΚ Piezo-Hochtöner (PHT)* im. amerikanischen Sprachgebrauch auch als »piezo ceramic speakers (tweeters)« bezeichnet, benötigen deshalb im allgemeinen keine Frequenzweiche zum Betrieb mit einem Tiefton- oder Tiefmittelton-Lautsprecher bzw. beim Einsatz mit einer Lautsprecherkombination, die niederohmig (4/8/16 ... Ohm) ausgeführt ist. Er wird direkt parallel angeschlossen. Wie aus dem »Journal of the Audio Engineering Society, December 1975, Volume 23, Numer 10«, Seiten 796 bis 801 zu entnehmen ist, verwendet man unter Umständen dennoch Vorschaltglieder: Ein Reihenwiderstand begrenzt den Ultrahochtonbereich, d. h. er kann so dimensioniert werden, daß die obere Grenzfrequenz festgelegt wird. Das kann notwendig sein, wenn der verwendete Verstärker zu Schwingungen in diesem Bereich neigt. Ein Reihen-Kondensator bewirkt eine Pegelabschwächung und erlaubt eine erforderliche Anpassung an die Pegel von Kombinationslautsprechern.

In dem Buch von Klinger, Lautsprecher und Lautsprechergehäuse für HiFi, 1981, Francis-Verlag München, Figur 116 auf Seite 147 wird die Parallelschaltung eines Widerstandes zu einem elektrodynamischen Hochtonlautsprecher in Verbindung mit einer 12 dB-Weich'e gezeigt

Bislang war die Verwendung von Induktivitäten in Verbindung mit einem PHT nicht üblich: =

■Meist werden' Piezo-Elemente zum Antrieb einer Membran verwendet, die ihrerseits' mit einem Horn oder Trichter zur Verbesserung von Wirkungsgrad und Abstrahl-Verhalten versehen sind. Die Steilheit der Überlappungsflanke (in dB/Oktave) eifles PHT ist direkt vom Wandlermechänismus abhängig, nicht aber von elektrischen Vorschaltgliedern. . '

Meistens ist es aus klanglichen Gründen ratsam, wenn zum Beispiel ein yerfärbungsfreies Klangbild angestrebt wird, den unieren Arbeitsbereich des PHT' nicht zu nutzen, vielmehr ihn zu unterdrücken. Ein Grund dafür kann beispielsweise eine unerwünschte Trichterresonanz sein. Um das zu erreichen ist ein LC-Weichenzweig erforderlich. Das ist dem Buch von Klinger auf den Seiten 68—71 zu entnehmen. ■ '

Ist zur" Erzielung eines gewünschten Klangbildes einer Kombination von Lautsprechern, die einen PHT einschließt, eine Empfindlichkeitserhöhung zur Hervorhebung des Formantbereiches erforderlich, dann kommt man ebenfalls ohne einen LC-Weichenzweig nicht aus.

Diese beiden alternativen Ziele lagen der Erfindung zugrunde, um den Entwickler in die Lage zu versetzen, bei Verwendung eines PHT, der parallel zu einer Mehrwege-Lautsprecherkombination betrieben werden soll, je nach den Bedingungen des Anwendungsfalles mit geringstmöglichem Bauteileäufwand durch passende Dimensionierung eine notwendige Anpassung vornehmen zu können.

Eine Lösung für beide Forderungen ist dem Kennzeichen des Anspruchs 1 zu entnehmen.

Weitere Einzelheiten enthält ein Unteranspruch sowie die folgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen.

Es ergeben sich zwei alternative Lösungen je nach Dimensionierung von drei Bauteilen:
Erfindungsgemäß einerseits macht ein Parallelwiderstand von wenigen Ohm den PHT niederohmiger. Es trifft ein Pegelverlust ein. Dann ist sein Einsatz mit einem normalen 12 dB-Netzwerk' innerhalb einer Komination möglich. Der resultierende Schalldruckpegel im Arbeitsbereich des PHT ist gleich oder kleiner als der ohne jedes Weichenelement. Andererseits kontrolliert erfindungsgemäß ein-sehr kleiner Serien-Widerstand zum L-Glied der LC-Weiche den Betrag der Resonanzaufschaukelung des Kreises, der aus dem PHT und der parallel angeschlossenen Reihenschaltung des Widerstandes und der Induktivität besteht. Vorteilhafterweise wird so der Schaltdruckpegel im gewünschten Frequenzgebiet größer als der des unbeschalteten PHT.

Zw.ei Ausführungsbeispiele von LC-Weichenzweigen für. den Betrieb von PHT zeigen die Fig. 1 und 3, die dazugehörigen typischen Schalldruckkurven sind in den F i g. 2 und 4 dargestellt.

Gemäß F i g. 1 ist über einen Kondensator C1 eine Parallelschaltung bestehend aus einem PHT, einem Widerstand R1 und einer Induktivität L1 an den Eingangsklemmen 1 und 2 angeschlossen, an welchen der oder die übrigen Lautsprecher der Kombination parallel liegen. Der Widerstand R1 ist z. B. mit 10 Ohm dimensioniert. Dadurch wird der resultierende Widerstand aus der Impedanz der PHT und dieses Widerstandes R 1 kleiner. Es tritt ein Pegelverlust ein und die untere Grenzfrequenz des Arbeitsbereiches des PHT wird heraufgesetzt. Die entsprechenden Kurven sind gestrichelt bzw. ausgezogen in Fig.2 eingezeichnet.

In F i g. 3 liegt ein PHT. über einen: Kondensator C 2 an den ,Eingangsklemmen 1 und 2. Parallel zu diesen sind der oder die nicht eingetragenen übrigen Lautsprecher zudenken.

Eine Reihenschaltung eines Widerstandes R 2 von etwa 1,5 Ohm und einer Induktivität L 2 liegt parallel zum PHT und bildet mit dem Kondensatorwert desselben einen Resonanzkreis, der auf den Arbeitsbereich des PHT abgestimmt ist. Der Widerstand R 2 bedämpft die Resonanzaufschaukelung des Kreises auf die gewünschte Empfindlichkeitserhöhung. F i g. 4 zeigt die entsprechenden Schalldruckpegel gestrichelt resp.

ausgezogen.

Selbstverständlich korrespondiert jede der beiden Schaltungsanordnungen dual, d. h. der Parallel-Widerstand kann in einen Serien-Widerstand überführt werden und umgekehrt. Daraus folgt weiterhin, daß es innerhalb der Erfindung durchaus fließende Übergänge zwischen den beiden Lösungen (Fi g. 1 und 2 resp. 3 und 4) gibt. Der Serien-Widerstand stellt gleichzeitig den Verlustwiderstand der Induktivität dar, somit, ist es vorteilhaft zusammenfassend eine »verlustbehaftete Spule« zu verwenden.

Hierzu Γ Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen piezoelektrischen Hochton-Wandler (PHT), der in einer Mehrwege-Lautsprecherkombination arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß der PHT an einem an sich üblichen 12 dB-Netzwerk, bestehend aus einem Serienkondensätor (Ci resp. C2) und einer Parallelinduktivität (Li resp. L2) betrieben wird, die so dimensioniert werden, daß je nach der Erfordernis des Anwendungsfalles entweder mittels eines Parallelwiderstandes (R 1) zum PHT in der Größenordnung von 10 Ohm seine untere .Grenzfrequenz erhöht und gleichzeitig eine Empfindlichkeitsabsenkung im Arbeitsfrequenzbereich zur er- wünschten Pegelanpassung vorgenommen wird oder mittels eines Reihenwiderstandes (R 2) zur Parallelinduktivität (L 2) eine gewollte, kontrollierte Dämpfung der Resonanzüberhöhung in diesem Ärbeitsfrequenzbereich gewählt wird, die sich durch Wirkung des Parallelresonanzkreises bestehend aus dem. C-Wert des PHT und dem L-Wert der Induktivität (Ϊ. 2) ergibt, · :

2. Schaltungsanordnung' gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität/L 2) eine sogenannte verlustbehaftete Spule ist uiid somit ein Serienwiderstand (R 2) in ihr enthalten ist.