DE3326494C2

DE3326494C2 -

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Publication number: DE3326494C2
Application number: DE3326494A
Authority: DE
Inventors: Paul Dr.-Ing. 5100 Aachen Scherer, (Gestorben), De; Dick Dipl.-Ing. 2000 Hamburg De Burkhard
Original assignee: Individual
Current assignee: Dick Burkhard Dipl-Ing 2000 Hamburg De Scher
Priority date: 1983-07-22
Filing date: 1983-07-22
Publication date: 1991-02-14
Also published as: DE3326494A1; ATE46600T1; EP0133948A1; DE3479855D1; EP0133948B1

Abstract

1. Method for negative feedback of movement induced voltage of a moving-coil loudspeaker with respect to the signal voltage with the aid of a network, in which the movement induced voltage is obtained by subtraction between the loudspeaker terminal voltage and an offset voltage, characterized in that the electric signal to be reproduced is supplied to the loudspeaker (3) as an impressed current, that the input of a network (4, A'F , A'M ) comprising capacitors (CK1 etc.) resistors (R02 etc.) and operators and simulating at its output the voltage drop at the impedance of the firmly braked loudspeaker (3) is supplied with a voltage proportional to the impressed current and the output voltage of the network (4, A'F , A'M ) is used as the offset voltage for subtraction purposes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gegenkopplung der Bewegungsspannung eines dynamischen Lautsprechers nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for negative feedback of the Movement tension of a dynamic speaker according to the generic term of claim 1.

Besonders im Bereich der Grundresonanz des dynamischen Lautsprechers und tiefer Gehäuseresonanzen folgt die Lautsprechermembran nicht genau der angelegten Signalspannung, weil die mehr oder weniger fest an die Membran angekoppelten mechanischen Schwingkreise bei impulsartiger Anregung zu Eigenschwingungen neigen, die selbst dann noch stören, wenn sie infolge von Dämpfung erheblich kleiner als das eigentliche Signal sind. Außerdem hat die massebehaftete Lautsprechermembran Schwierigkeiten, z. B. impulsförmigen Signalspannungen zu folgen. Die Durchsichtigkeit der Wiedergabe hängt aber zumindest im Mitteltonbereich (200 Hz bis 1 kHz) ganz wesentlich vom richtigen Phasenverhalten ab, d. h. ein Lautsprecher sollte in der Lage sein, in diesem Frequenzbereich rechteckförmige Schalldruckverläufe einigermaßen richtig wiedergeben zu können. Dies bedeutet, daß die Lautsprecher des Tief- und Mitteltonteils zur Vermeidung von Laufzeitunterschieden eng benachbart eingebaut werden müssen, was im allgemeinen zu kleinen Lautsprechergehäusen führt. Wegen der erforderlichen Volumenschnelle des Tieftonlautsprechers wird daher die Kontrolle der Membranbewegung noch dringlicher.Especially in the area of the basic resonance of the dynamic loudspeaker and deeper cabinet resonances follow the speaker diaphragm not exactly the applied signal voltage, because the more or less mechanical resonant circuits firmly coupled to the membrane with pulsed excitation tend to natural vibrations that even interfere if they are significantly dampened are smaller than the actual signal. It also has the mass Speaker diaphragm difficulties, e.g. B. pulse-shaped Signal voltages to follow. The transparency of the reproduction but hangs at least in the mid-range (200 Hz to 1 kHz) very much depends on the correct phase behavior, d. H. a Speakers should be able to operate in this frequency range Rectangular sound pressure curves reproduce reasonably correctly to be able to. This means that the speakers of the low and midrange part to avoid delay differences must be installed adjacent, which is generally too small Loudspeaker housings leads. Because of the volume required the woofer will therefore control the Membrane movement even more urgent.

Es sind in letzter Zeit Schaltungen (Fig. 1: 1 Addierer, 2 Endverstärker, 3 Lautsprecher, 4 Rückmeldeverstärker) zur Rückkopplung einer Bewegungsgröße (z. B. der Schnelle) /1/ bekannt geworden, bei denen zur Abtastung der Membranbewegung zusätzlich ein spezieller Wandler (z. B. Beschleunigungsaufnehmer) verwendet wurde. Dies hat den Nachteil, daß der Lautsprecher durch eine zusätzliche Wandlermasse zunächst verschlechtert wird und kein serienmäßiges Lautsprechersystem verwendet werden kann. Naheliegend ist daher, die Bewegungsspannung des Lautsprechers selbst zur Rückkopplung zu verwenden. Dies bedingt, daß die Lautsprecherklemmenspannung von den Anteilen, die von der Signalspannung herrühren, befreit werden muß. Seit geraumer Zeit ist vorgeschlagen worden /2/, zur Auskopplung der Bewegungsspannung eine Brückenschaltung zu verwenden, die im wesentlichen aus den Impedanzen des bewegten und fest gebremsten Lautsprechers besteht. Diese Schaltung hat - so bestechend einfach sie auf den ersten Blick aussieht - den Nachteil, daß aufgrund der Niederohmigkeit ihre Verlustleistung relativ hoch ist und sich deshalb die Genauigkeit der Nachbildung bei hoher Belastung verschlechtert, weil sich das festgebremste System thermisch anders verhält. Andererseits aber ist die richtige Phasenlage der Rückmeldespannung Voraussetzung für ein stabiles Verhalten bei den erforderlichen Gegenkopplungsgraden. Hier bereitet die Brückenschaltung Schwierigkeiten, weshalb sie bislang kaum Anwendung fand.Circuits ( Fig. 1: 1 adder, 2 power amplifiers, 3 loudspeakers, 4 feedback amplifiers) for the feedback of a movement quantity (e.g. the fast one) / 1 / have become known recently, in which a special one is additionally used for scanning the membrane movement Converter (e.g. accelerometer) was used. This has the disadvantage that the loudspeaker is initially deteriorated by an additional transducer mass and no standard loudspeaker system can be used. It is therefore obvious to use the movement voltage of the speaker itself for feedback. This means that the loudspeaker terminal voltage has to be freed from the parts resulting from the signal voltage. It has been proposed for some time / 2 / to use a bridge circuit for decoupling the kinetic voltage, which essentially consists of the impedances of the moving and braked loudspeaker. This circuit has - as impressively simple as it looks at first glance - the disadvantage that its power dissipation is relatively high due to the low impedance and therefore the accuracy of the simulation deteriorates under high load because the braked system behaves differently thermally. On the other hand, the correct phase position of the feedback voltage is a prerequisite for stable behavior with the required degrees of negative feedback. The bridge circuit is difficult here, which is why it has so far hardly been used.

Es ist auch vorgeschlagen worden, mit Begrenzung der Signalrückführung auf einen engen Frequenzbereich um die Lautsprechergrundresonanz durch Tiefpaßfilterung /3/ die Stabilität ohne besondere Abgleichmaßnahmen zu garantieren. Wegen der durch die Filterung bedingten Phasendrehungen werden die Stabilitätsprobleme jedoch nicht geringer. Bei Benutzung von Mitkopplung /3/ im Bereich der Lautsprechergrundresonanz steigen darüber hinaus die dort ohnehin großen Verzerrungen beträchtlich.It has also been proposed to limit signal feedback to a narrow frequency range around the basic speaker resonance through low-pass filtering / 3 / the stability without special Guarantee matching measures. Because of the filtering However, the stability problems become conditional phase shifts not less. When using feedforward / 3 / in the area the basic speaker resonance also increase there anyway large distortions considerably.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Maßnahmen zu erarbeiten, durch die das bekannte Verfahren der Bewegungsgegenkopplung mit der erforderlichen Stabilität während des Betriebs benutzt werden kann. Große Stabilitätsanforderungen sind sowohl hinsichtlich der Genauigkeit der Impedanznachbildung der festgebremsten Schwingspule bis zu hohen Frequenzen (50 kHz) als auch hinsichtlich der Änderung ihrer Werte infolge der Erwärmung während des Betriebs zu stellen. Außerdem ist durch zusätzliche Maßnahmen dafür zu sorgen, daß die akustische Größe - z. B. die Schnelle - besser durch den Lautsprecherstrom kontrolliert wird, als es üblicherweise bei Ansteuerung mit eingeprägter Spannung geschieht, wobei jedoch das durch übliche Stromprägung bedingte schlechte Einschwingverhalten bei der Lautsprechergrundresonanz unbedingt vermieden werden muß.The object of the present invention is therefore to take measures work out through the well-known method of negative feedback with the required stability during operation can be used. Great stability requirements are both regarding the accuracy of the impedance simulation of the braked Voice coil up to high frequencies (50 kHz) as well regarding the change in their values due to warming during of the company. It is also through additional measures to ensure that the acoustic size - z. B. the Fast - better controlled by the speaker current, than is usually the case with control with impressed voltage happens, however, that caused by usual current stamping poor transient response to the basic speaker resonance must be avoided at all costs.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 wiedergegebene Erfindung gelöst. Ausführungsarten der Erfindung sowie eine Lautsprecheranordnung mit Anwendung der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.This object is achieved by the one set out in claim 1 Invention solved. Embodiments of the invention and a Loudspeaker arrangement using the invention result from claims 2 to 4.

Es wurde eine Nachbildung der festgebremsten Schwingspule entwickelt, die lediglich aus Kondensatoren und Widerständen besteht und mit einer von der üblichen Technik abweichenden Art Stromprägeschaltung (Fig. 2: 1 Addierer, 2 spannungsgesteuerte Stromquellen mit Endverstärkern, 3 Lautsprecher, 4 Netzwerke zur Nachbildung des Spannungsabfalls an der Impedanz des fest gebremsten Lautsprechers, 5 Rückmeldeverstärker) - d. h. an einem Endverstärker mit sehr hohem Innenwiderstand - betrieben wird. Dadurch wird einerseits die Rückwirkung der Schwingspulenverzerrungen /4/ auf den Strom gering gehalten und andererseits läßt sich bei Zeitmultiplexbetrieb - wie später erläutert - die induzierte Bewegungsspannung unbelastet abgreifen. Eine Spannung, die dem vom Lautsprecher aufgenommenen Strom I_L proportional ist, wird über das Nachbildungsnetzwerk A′_F geführt und von der separat abgegriffenen Lautsprecherklemmenspannung U_L subtrahiert (Fig. 2, Fig. 3A). Man erhält so auf recht einfache Weise die "innere" Induktionsspannung U_M der bewegten Membran, die auf andere Weise nicht zu erhalten ist. Aufbau und Dimensionierung des Nachbildungsnetzwerkes ergeben sich aus den folgenden Überlegungen.A replica of the braked voice coil was developed, which only consists of capacitors and resistors and with a type of current stamping circuit that deviates from the usual technology ( Fig. 2: 1 adder, 2 voltage-controlled current sources with power amplifiers, 3 loudspeakers, 4 networks to simulate the voltage drop the impedance of the braked loudspeaker, 5 feedback amplifiers) - ie on a power amplifier with very high internal resistance. As a result, on the one hand, the reaction of voice coil distortions / 4 / to the current is kept low and, on the other hand, in time-division multiplex operation - as explained later - the induced kinetic voltage can be tapped unloaded. A voltage that is proportional to the current I _L picked up by the loudspeaker is passed through the replica network A ' _F and subtracted from the separately tapped loudspeaker terminal voltage U _L ( FIG. 2, FIG. 3A). The "inner" induction voltage U _{M of} the moving membrane is obtained in a very simple manner and cannot be obtained in any other way. The structure and dimensioning of the simulation network result from the following considerations.

Fig. 4A zeigt die typische Ortskurve eines festgebremsten Lautsprechers. Ihr charakteristischer Verlauf ist im wesentlichen auf die Existenz von Wirbelströmen im leitenden Kern- und Magnetmaterial bei wechselstromdurchflossener Spule zurückzuführen. Fig. 4A shows the typical locus of a stalled speaker. Their characteristic course is essentially due to the existence of eddy currents in the conductive core and magnet material in the case of an AC-current-carrying coil.

Gemäß der Lenzschen Regel schwächen sie das Originalfeld zunehmend mit wachsender Frequenz, wobei die elektrische Energie zusammen mit den Hystereseverlusten im leitenden Material in Wärmeenergie umgesetzt wird /4/. Dieser Sachverhalt kann in einem Ersatzschaltbild nach Fig. 4B dargestellt werden.According to Lenz's rule, they weaken the original field with increasing frequency, whereby the electrical energy is converted into thermal energy together with the hysteresis losses in the conductive material / 4 /. This state of affairs can be represented in an equivalent circuit diagram according to FIG. 4B.

Für steigende Frequenzen werden R_K und L_K zunehmend frequenzabhängig. Bei hohen Frequenzen wird sich aufgrund der Feldverdrängung (Skineffekt) für jede Frequenz f eine andere räumliche Feldverteilung einstellen. Die Flußverkettung mit dem Originalfeld und demzufolge L_K und R_K werden frequenzabhängig.For increasing frequencies, R _K and L _K become increasingly frequency dependent. At high frequencies, a different spatial field distribution will occur for each frequency f due to the field displacement (skin effect). The flux linkage with the original field and consequently L _K and R _K become frequency-dependent.

Die Impedanz Z_F läßt sich mit hinreichender Genauigkeit durch ein Netzwerk nach Fig. 4C beschreiben. Für die bisher benutzten Lautsprecher genügten 3 bis 5 Kettenglieder. Dieses Ersatzschaltbild berücksichtigt selbstverständlich keine Nichtlinearitäten. Dazu gehören vor allem Feldverzerrungen bei großer Aussteuerung durch die Hysterese, die Abhängigkeit von der jeweiligen Lage der Schwingspule durch inhomogenen Feldverlauf und Temperatureinfluß.The impedance Z _F can be described with sufficient accuracy by a network according to FIG. 4C. 3 to 5 chain links were sufficient for the speakers previously used. Of course, this equivalent circuit diagram does not take into account any non-linearities. Above all, this includes field distortions with large modulation through the hysteresis, the dependence on the respective position of the voice coil due to inhomogeneous field behavior and temperature influence.

Die einzelnen Elemente der Nachbildung lassen sich mit geringem mathematischen Aufwand und guter Genauigkeit durch die Antwort des Systems auf ein definiertes "Testsignal" bestimmen. Dazu eignet sich z. B. ein Stromsprung zur Zeit t=0, wobei die abfallende Spannung als Antwort gemessen wird. Aus meßtechnischen Gründen ist es jedoch günstiger, anstelle des einmaligen Sprungs eine Folge von Rechtecksignalen zu verwenden. Die halbe Periodendauer muß dabei so groß gewählt werden, daß die Antwort des Systems in dieser Zeit auf einen vernachlässigbaren Endwert abklingt (Fig. 5A, 5B, 5C). Teilt man nun die Spannungsantwort U_K(t) in n-Zeitbereiche (n = Anzahl der gewünschten Kettenglieder) mit jeweils 2 Stützwerten auf, so läßt sich die Impedanz Z_F durch ein zulässiges Näherungsverfahren einfach berechnen /5/.The individual elements of the simulation can be determined with little mathematical effort and good accuracy by the system's response to a defined "test signal". For this, z. B. a current jump at time t = 0, the falling voltage being measured in response. For technical reasons, however, it is cheaper to use a sequence of square wave signals instead of the one-off jump. Half the period must be chosen so large that the response of the system decays to a negligible final value during this time ( Fig. 5A, 5B, 5C). If the voltage response U _K (t) is now divided into n time ranges (n = number of desired chain links) with 2 base values each, the impedance Z _F can be easily calculated using a permissible approximation method / 5 /.

Der Einsatz von Spulen bei der Nachbildung der Impedanz Z_F bringt Nachteile mit sich, weil technische Spulen keine reinen Induktivitäten darstellen. Sie beinhalten bereits Verlustwiderstände, die die Nachbildung besonders bei hohen Frequenzen beträchtlich erschweren.The use of coils in the simulation of the impedance Z _F has disadvantages because technical coils are not pure inductors. They already contain loss resistances, which make replication considerably more difficult, especially at high frequencies.

Aus Gründen der schnellen praktischen Realisierbarkeit und wegen ihres fast idealen Frequenzverhaltens und ihrer hohen Genauigkeit ist es deshalb besser, Kondensatoren zu verwenden. Prinzipiell ist dies auch in einer Brückenschaltung möglich, wenn man z. B. einen Gyrator benutzt.For reasons of quick practical implementation and because of their almost ideal frequency behavior and their high accuracy it is therefore better to use capacitors. In principle is this also possible in a bridge circuit, if one z. B. used a gyrator.

Die jedoch in vieler Hinsicht günstigere Methode wird in Fig. 2 vorgestellt. Dazu wird ein System A′_F benötigt, das auf die Eingangsspannung U₁=I_LR mit der Ausgangsspannung U′_f=I_LZ_F antwortet. R ist dabei der Widerstand, über den der Lautsprecherstrom gemessen wird.The method, which is more favorable in many respects, is presented in FIG. 2. For this a system A ' _{F is} required, which responds to the input voltage U₁ = I _L R with the output voltage U' _f = I _L Z _F. R is the resistance over which the loudspeaker current is measured.

Da anstelle der Spulen die Verwendung von Kondensatoren gewünscht ist, setzt man eine Dualitätsbeziehung an.Since instead of the coils the use of capacitors is desired is a duality relationship.

Für Z_CF ergibt sich eine Kettenschaltung nach Fig. 4D.A chain connection according to FIG. 4D results for Z _CF.

Die Ersatzgrößen berechnen sich zu:The substitute sizes are calculated as:

Ein Anwendungsbeispiel für einen Lautsprecher mit 13 cm ⌀ - Membran und einer Schwingspule mit 25 mm ⌀ ist Fig. 6 zu entnehmen.An application example for a loudspeaker with a 13 cm ⌀ membrane and a voice coil with a 25 mm ⌀ is shown in FIG. 6.

Die in der Schwingspule induzierte Bewegungsspannung U_M (Fig. 3A) beinhaltet außer den verzerrungsbedingten Abweichungen vor allem den Anteil, der durch das mechanische Resonanzsystem (Membran nebst Schwingspule, Aufhängung) und dem angekoppelten Gehäuse bestimmt wird (Fig. 3B). Dies läßt sich durch einen elektrischen Schwingkreis mit konstantem Verlustwiderstand angeben, solange die frequenzabhängigen Verluste durch Abstrahlung im Bereich der Grundresonanz vernachlässigt werden können. Wenn man daher nur das grundsätzliche Verhalten eines Lautsprechers korrigieren will, bei dem der Einfluß des linearen Masse-Federsystems über die Nichtlinearitäten bei weitem dominiert, genügt es, diesen Anteil durch ein Netzwerk A_M′ (Fig. 7A: 1 Addierer, 2 spannungsgesteuerte Stromquelle mit Endverstärker, 3 Lautsprecher, 4 Netzwerk zur Nachbildung des linearen Anteils der Bewegungsspannung, 5 Rückmeldeverstärker) gleicher Güte und Resonanzfrequenz (Fig. 7B) nachzubilden. Falls die Strahlungsimpedanz Z_S eine Rolle spielt, kann sie gemäß Fig. 7C berücksichtigt werden. Darüber hinaus bringt die elektrische Kompensation des für die Stromeinprägung notwendigen Widerstandes R eine zusätzliche Verbesserung der Wiedergabequalität (Fig. 8). Diese Methode ist besonders für Lautsprecher im Mittel- und Hochtonbereich geeignet, die an sich schon ein gutes Klirrfaktorverhalten zeigen und bei denen das System den Einflüssen des Lautsprechergehäuses durch Abkapselung entzogen ist. Ein Anwendungsbeispiel für eine Mitteltonkalotte zeigt Fig. 8.The movement voltage U _M induced in the voice coil ( FIG. 3A) contains, in addition to the distortion-related deviations, above all the portion that is determined by the mechanical resonance system (membrane together with voice coil, suspension) and the coupled housing ( FIG. 3B). This can be indicated by an electrical resonant circuit with a constant loss resistance, as long as the frequency-dependent losses due to radiation can be neglected in the range of the basic resonance. Therefore, if you only want to correct the basic behavior of a loudspeaker in which the influence of the linear mass-spring system dominates by far over the non-linearities, it is sufficient to do this by a network A _M '( Fig. 7A: 1 adder, 2 voltage-controlled current sources with power amplifier, 3 loudspeakers, 4 network to simulate the linear portion of the motion voltage, 5 feedback amplifiers) of the same quality and resonance frequency ( Fig. 7B). If the radiation impedance Z _S plays a role, it can be taken into account according to FIG. 7C. In addition, the electrical compensation of the resistance R necessary for the current injection brings about an additional improvement in the reproduction quality ( FIG. 8). This method is particularly suitable for loudspeakers in the mid-range and high-frequency range, which already exhibit good distortion factor behavior and in which the system is isolated from the influences of the loudspeaker housing by encapsulation. An application example for a mid-tone dome is shown in FIG. 8.

Eine weitere Möglichkeit, die Bewegungsspannung zu gewinnen, besteht darin, den Lautsprecher im Zeitmultiplex sowohl als Sender und auch als Empfänger zu betreiben /6/. Die Grundidee des Verfahrens besteht darin, daß die Klemmenspannung U_L getastet an den Lautsprecher angelegt wird. Die Tastfrequenz muß mindestens zweifach oberhalb des Hörbereichs liegen, z. B. bei 38 kHz. Das Prinzip sei zunächst an einer Spannungsquelle mit rein ohmschen Innenwiderstand erläutert (Fig. 9: 1 lineare Torschaltung, 2 Endverstärker, 3 Spannungsquelle mit ohmschen Widerstand, 4 Tiefpaß).Another way to gain the movement tension is to operate the loudspeaker in time multiplex as both a transmitter and a receiver / 6 /. The basic idea of the method is that the terminal voltage U _{L is} keyed to the loudspeaker. The pulse frequency must be at least twice above the listening area, e.g. B. at 38 kHz. The principle is first explained using a voltage source with purely ohmic internal resistance ( Fig. 9: 1 linear gate circuit, 2 power amplifiers, 3 voltage sources with ohmic resistance, 4 low-pass filters).

In der Abschaltphase kann dann die innere Induktionsspannung über einen kleinen Meßwiderstand stromproportional abgetastet werden (Fig. 10A). Da die Impedanz des fest gebremsten Lautsprechers jedoch Induktivitäten enthält (Fig. 4C), ergibt sich infolge der gespeicherten induktiven Energie nach Abschalten der Klemmenspannung eine zeitvergrößert abklingende Störspannung, durch deren Wirkung die Messung der Bewegungsspannung gestört wird (Fig. 10B).In the switch-off phase, the internal induction voltage can then be sampled in proportion to the current using a small measuring resistor ( FIG. 10A). However, since the impedance of the braked loudspeaker contains inductances ( Fig. 4C), the stored inductive energy results in a time-increasing decaying interference voltage after switching off the terminal voltage, the effect of which disturbs the measurement of the movement voltage ( Fig. 10B).

Im Prinzip bewirkt die gespeicherte Blindenergie eine Verminderung der Übersprechdämpfung zwischen dem "Sende- und Empfangskanal". Eine Möglichkeit, das "Übersprechen" zu verbessern, besteht darin, während der Abschaltphase den Abtastzeitpunkt so zu wählen, daß der störungsärmste Wert der Bewegungsspannung erfaßt wird (Fig. 10B). Die abgetastete Signalfunktion wird dann durch ein nachgeschaltetes Tiefpaßfilter regeneriert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Maßnahmen zu ergreifen, durch die - trotz der Induktivitäten - der Sendestrom durch "Gegensteuern" möglichst schnell auf den Wert "Null" abfällt. Dies läßt sich z. B. durch ein Differenzierglied erreichen, das dem Endverstärker vorgeschaltet wird. Besser ist es jedoch, den Lautsprecherstrom mit Hilfe einer spannungsgesteuerten Stromquelle direkt einzuprägen. Dadurch wird zusätzlich erreicht, daß sich die Membran während der Meßphase aufgrund des hohen Innenwiderstandes der Stromquelle elektrisch ungedämpft weiter bewegen kann. Der Vorteil der Zeitmultiplexmethode besteht darin, daß sie sich mit der Methode der Nachbildung der festgebremsten Impedanz kombinieren läßt. Ein ausführliches Blockschaltbild, bei dem auf Fig. 2 zurückgegriffen wurde, zeigt Fig. 11: 1 Addierer, 2 lineare Torschaltung, 3 spannungsgesteuerte Stromquelle mit Endverstärker, 4 Lautsprecher, 5 Nachbildungsnetzwerk, 6 idealer Abtaster, 7 Tiefpaß.In principle, the stored reactive energy reduces the crosstalk attenuation between the "send and receive channel". One way to improve "crosstalk" is to select the sampling time during the switch-off phase in such a way that the lowest-interference value of the movement voltage is detected ( FIG. 10B). The sampled signal function is then regenerated by a downstream low-pass filter. Another possibility is to take measures which, despite the inductances, cause the transmission current to drop to "zero" as quickly as possible by "countermeasures". This can be done e.g. B. by a differentiator, which is connected upstream of the power amplifier. However, it is better to impress the loudspeaker current directly using a voltage-controlled current source. This also ensures that the membrane can continue to move electrically undamped during the measurement phase due to the high internal resistance of the power source. The advantage of the time-division multiplex method is that it can be combined with the method of simulating the braked impedance. A detailed block diagram, in which reference was made to FIG. 2, shows FIG. 11: 1 adder, 2 linear gate circuit, 3 voltage-controlled current source with output amplifier, 4 loudspeakers, 5 simulation network, 6 ideal samplers, 7 low-pass filters.

Versuche mit bewegungskontrollierten Lautsprechersystemen, sowohl nach der Zeitmultiplexmethode /6/ als auch mit den Methoden nach Fig. 2 und Fig. 7A zeigten, daß die Lautsprechersysteme bei dreieckförmiger Anregung in der Lage waren, dreieckförmige Schalldruckverläufe zu erzeugen. Eine Gegenkopplung im Bereich der Grundresonanz von ca. 14 dB erwies sich als gut. Dabei sei erwähnt, daß mit den Methoden nach Fig. 2 und 7A stabiler Betrieb bei Gegenkopplungsgraden bis zu 40 dB möglich ist. Die Methode nach Fig. 2 zeigte, daß ein Tieftonlautsprecher in einem 5-l-Gehäuse ausgezeichnet linearisiert wird. Selbst bei Schalldrucken von ca. 90 dB und mehr (1,2 m Entfernung im schalltoten Raum, f=100 Hz) wurden die Signale klar und frei von Eigenschwingungen der Grundresonanz wiedergegeben. Mit der Methode nach Fig. 7A konnte die Wiedergabequalität einer Mitteltonkalotte bezüglich des Übertragungs- und dynamischen Verhaltens erheblich verbessert werden.Experiments with motion-controlled loudspeaker systems, both according to the time-division multiplex method / 6 / and with the methods according to FIG. 2 and FIG. 7A, showed that the loudspeaker systems were able to produce triangular sound pressure curves with triangular excitation. A negative feedback in the range of about 14 dB proved to be good. It should be mentioned that with the methods according to FIGS. 2 and 7A, stable operation at negative feedback levels of up to 40 dB is possible. The method according to FIG. 2 showed that a woofer in a 5 l housing is linearized excellently. Even at sound pressures of approx. 90 dB and more (1.2 m distance in anechoic chamber, f = 100 Hz), the signals were reproduced clearly and free of natural vibrations of the basic resonance. With the method according to FIG. 7A, the reproduction quality of a mid-range dome could be considerably improved with regard to the transmission and dynamic behavior.

Die günstigen Resultate bezüglich der Wiedergabe dreieck- und rechteckförmiger Schalldruckverläufe können bei Lautsprecherboxen mit mehreren Frequenzbereichen naturgemäß nur dann erzielt werden, wenn kleine Lautsprechersysteme verwendet und eng benachbart im kleinen Gehäuse angeordnet werden, um ein für alle Frequenzen einheitliches akustisches Zentrum zu erzielen. Bezüglich des Tieftonlautsprechers kann aber in diesem Fall nur durch Bewegungsgegenkopplung ein befriedigendes Verhalten bezüglich seiner Verzerrungen und seines Ausschwingverhaltens erzielt werden. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 12A. Es handelt sich um ein 5-l-Gehäuse, bei dem das Tieftonsystem in der Gehäuseoberseite angeordnet ist, so daß bei Montage auf der Wand die Spiegelschallquelle mit ausgenutzt wird. Dies bedeutet eine Verdopplung des wirksamen Schalldrucks, wenn der Tieftonlautsprecher einen Abstand von 2 d < λ/4 zur Wand hat. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 12B mit l=6 cm und einer maximalen Betriebsfrequenz von ca. 450 Hz ist diese Forderung hinreichend erfüllt /5/.The favorable results with regard to the reproduction of triangular and rectangular sound pressure profiles can of course only be achieved in loudspeakers with multiple frequency ranges if small loudspeaker systems are used and arranged closely adjacent to one another in the small housing in order to achieve a uniform acoustic center for all frequencies. With regard to the low-frequency loudspeaker, however, satisfactory behavior with regard to its distortions and decay behavior can only be achieved in this case by negative feedback. An exemplary embodiment is shown in FIG. 12A. It is a 5-liter housing, in which the bass system is arranged in the top of the housing, so that the mirror sound source is also used when it is mounted on the wall. This means that the effective sound pressure is doubled if the woofer is at a distance of 2 d <λ / 4 from the wall. In the embodiment according to FIG. 12B with l = 6 cm and a maximum operating frequency of approx. 450 Hz, this requirement is sufficiently fulfilled / 5 /.

Literaturliterature

/1/ Journal Audio Eng. Soc., Vol. 33, Nr. 6, 1985, S. 430-435;
/2/ Holle, W., Gegenkopplung an Lautsprechern, Funktechnik Nr. 18 (1952), S. 490-492;
/3/ Auslegeschrift DE-AS 24 20 689 deutsches Patentamt;
/4/ Feldtkeller, R., Spulen und Übertrager mit Eisenblechkerne, Teil 1, S. Hirzel-Verlag, Stuttgart 1949;
/5/ Scherer, P., Dick, B., Controlling the Sound Pressure by Controlling the Movement of the Diaphragm, 77th AES Convention, 1985, Hamburg;
/6/ Scherer, P., Bewegungsgegenkopplung eines dynamischen Lautsprechers im Zeitmultiplex, ICA-Vortrag, Paris, 20. Juli 1983, S. 117-120./ 1 / Journal Audio Eng. Soc., Vol. 33, No. 6, 1985, pp. 430-435;
/ 2 / Holle, W., negative feedback on loudspeakers, Funktechnik No. 18 (1952), pp. 490-492;
/ 3 / Interpretation DE-AS 24 20 689 German Patent Office;
/ 4 / Feldtkeller, R., coils and transformer with sheet iron cores, part 1, S. Hirzel-Verlag, Stuttgart 1949;
/ 5 / Scherer, P., Dick, B., Controlling the Sound Pressure by Controlling the Movement of the Diaphragm, 77th AES Convention, 1985, Hamburg;
/ 6 / Scherer, P., negative feedback of a dynamic loudspeaker in time multiplex, ICA lecture, Paris, July 20, 1983, pp. 117-120.

Claims

1. A method for negative feedback of the dynamic voltage of a dynamic loudspeaker with respect to the signal voltage, in which the voltage (dynamic voltage) proportional to the movement of the voice coil of the dynamic loudspeaker is obtained with the aid of an electrical network, characterized in that the electrical signal to be reproduced is the loudspeaker as an impressed current is supplied that a voltage proportional to the loudspeaker current is fed to a network which consists of capacitors, resistors and operational amplifiers and supplies a voltage at its output which, for reasons of stability, is proportional to the voltage drop at the fixed loudspeaker impedance even up to high frequencies (50 kHz) that the kinetic voltage is formed by a suitable difference between this voltage and the speaker terminal voltage, which can be used directly for negative feedback.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the generation of the voltage proportional to the impressed current by means of a resistor connected to its circuit takes place, the effect of which by means of current coupling Signal voltage can be compensated and that in addition from the voltage proportional to the loudspeaker current in a network, using capacitors, resistors and an operational amplifier simulates a resonant circuit with regard to its quality and resonance frequency corresponds to the spring mass system of the loudspeaker, a voltage is generated that corresponds to the voltage drop on analog resonant circuit of the spring mass system and the directly in a negative feedback circuit for negative feedback can be used.

3. The method according to claim 1, characterized in that the signal current impressed on the loudspeaker with a frequency is keyed above the listening area and in the switch-off phases the movement tension at suitable times the speaker terminals and scanned by a downstream Low pass is regenerated, being through a replica network it is also ensured that the impedance of the stalled loudspeaker eliminates interference voltage becomes.

4. Loudspeaker arrangement using the method according to Claims 1 and 2, characterized in that through the negative feedback small woofers and midrange speakers can be used with a small mutual distance, to get a small acoustic center through which the faithful Radiation of harmonic sound pressure curves after all Pages up to frequencies of around 3 kHz will be possible through that Arrangement of the woofer on the front of the housing it is ensured that the mirror sound source of the woofer also used for radiation when the housing is mounted on the wall becomes.