DE3536306A1 - Electronic current stabilizing amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Strom-Konstant-Verstärker nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a constant current amplifier according to the preamble of claim 1.
Der Elektronische Strom-Konstant-Verstärker soll einerseits die akustische Wiedergabe eines gegebenen Lautsprechers verbessern, andererseits von einem technischen Laien bedienbar sein um sicherzustellen, daß bei falscher Bedienung weder Verstärker noch Lautsprecher zerstört werden.The electronic current constant amplifier should on the one hand the acoustic reproduction of a given loudspeaker improve, on the other hand by a technical Laymen can be operated to ensure that the wrong one Operation neither amplifier nor loudspeaker destroyed will.
Desweiteren schützt sich der Strom-Konstant-Verstärker selbst gegen elektrische Kurzschlüsse an seinem Ausgang. (Übertragungsleitungen zum Lautsprecher, gegen einen defekten Lautsprecher selbst, sowie gegen die bisher bekannte Schwingneigung, welche entsteht bei dem Versuch zur Verbesserung der Lautsprecherwiedergabe den Lautsprecher durch Mitkopplung in das Verstärkungssystem mit einzubeziehen.The constant current amplifier also protects itself even against electrical short circuits at its output. (Transmission lines to the loudspeaker, against a defective one Speakers themselves, as well as against the previously known Swing tendency, which arises during the test the speaker to improve speaker reproduction by coupling into the amplification system to include.
Es ist bekannt, daß zur Erfüllung einer befriedigenden Lautsprecherwiedergabe einem gegebenen Lautsprecher eingebaut in ein Gehäuse, diesem Gehäuse ein vom Lautsprecherhersteller vorgegebener Wert zum Volumen des Gehäuses zuzuordnen ist. It is known to be satisfactory Speaker playback built into a given speaker in a housing, this housing one from the speaker manufacturer Assign the specified value to the volume of the housing is.
Damit es bei wesentlich kleineren Gehäusen bei gleichem Lautsprechertyp zu gleicher Wiedergabequalität kommt, reichen mechanische Maßnahmen nicht aus. Um insbesondere bei tiefsten abzustrahlenden Frequenzen ausreichende Qualität zu erreichen, ist es ferner bekannt, mit elektronischen Mitteln eine ausreichende Tieftonwiedergabe zu erreichen.So that it is the same with much smaller housings Speaker type comes to the same playback quality, mechanical measures are not sufficient. To in particular sufficient at the lowest frequencies to be emitted To achieve quality, it is also known to use electronic Adequate bass reproduction to reach.
(Zeitschrift Elektor Sept. '73, Heft 9/73 Seiten 16-21)
(Zeitschrift Elektor Dez. '72, Heft 12/72 Seiten 1224-1227)
(Zeitschrift Elektor März '73, Heft 3/73 Seiten 44-48)
(Prof. H. H. Klinger RPB electronik Taschenbuch 105,
Seiten 29-30/Seite 100/Seiten 126-127.
Als Kopien diesem Antrag beigefügt.(Elektor magazine Sept. '73, issue 9/73 pages 16-21)
(Elektor magazine Dec. '72, issue 12/72 pages 1224-1227)
(Elektor March 1973, issue 3/73, pages 44-48)
(Prof. HH Klinger RPB electronik Taschenbuch 105, pages 29-30 / page 100 / pages 126-127.
Attached as copies to this application.
Bekannt ist, daß die Lautsprecherimpedanz über den hörbaren Frequenzbereich nicht linear ist. Elektronische Verstärker werden auf hervorragende elektrische Eigenschaften hin gezüchtet. Dem angeschlossenen Lautsprecher wird ein äußerst sauberes Signal eingespeist. Das bei diesem Vorgang frequenzabhängige Impedanzverhalten der Lautsprecherspule wird von herkömmlichen Verstärkern nicht berücksichtigt. Die Abfrage des Verstärkers bezüglich der richtigen Signalform erfolgt vom Ausgang des Verstärkers über Rückkopplung zu den davorliegenden vergleichenden Stufen. Der Lautsprecher selbst ist an dieser Rückkopplung oder Rückmeldung nicht beteiligt. Als geschlossener Regelkreis ist der Verstärker anzusehen, nicht aber Verstärker und Lautsprecher. It is known that the speaker impedance is above the audible Frequency range is not linear. Electronic amplifiers are bred for excellent electrical properties. The connected speaker becomes an extreme clean signal fed. The frequency-dependent in this process Impedance behavior of the loudspeaker coil is determined by conventional amplifiers are not taken into account. The query of the amplifier with respect to the correct waveform from the output of the amplifier via feedback to the preceding ones comparative levels. The speaker itself is not involved in this feedback or feedback. As closed loop, the amplifier can be seen, not but amplifiers and speakers.
Vereinzelt werden Systeme diskutiert (siehe Fundstellen), welche den Lautsprecher selbst in die Rückkopplung mit einbeziehen, jedoch damit nicht alleinig den Rückkopplungsfaktor und damit die Gesamtverstärkung bestimmen. Diese elektronischen Verfahren haben darüberhinaus den weiteren großen Nachteil der Instabilität bedingt durch äußerste Schwingfreudigkeit. Bei Einsatz der Schwingungen werden im ungünstigsten Fall Verstärker oder Lautsprecher zerstört, oder sogar beides. Als weiterer Nachteil muß der äußerst genaue Abgleich dieser Systeme angesehen werden. An ein abgeglichenes System dürfen keine zusätzlichen Lautsprecher angeschlossen werden. (Erhöhung der Schwingneigung). Selbst ein Verkürzen oder Verlängern der Lautsprecherleitungen erfordert einen erneuten Abgleich des Systems, welcher von einem Laien nicht durchzuführen ist.Systems are discussed occasionally (see sites), which using the speaker itself in the feedback include, but not solely the feedback factor and thus determine the overall gain. These electronic processes also have the other great disadvantage of instability due to extreme Vibes. When using the vibrations in worst case amplifier or speaker destroyed, or even both. Another disadvantage is the extreme exact matching of these systems can be considered. On a balanced system may not have additional speakers be connected. (Increase in the tendency to vibrate). Self shortening or lengthening the speaker cables a new adjustment of the system, which of is not to be carried out by a layperson.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schwingspule des Lautsprechers als alleinige Größe für die Rückkopplung und damit Gesamtverstärkung heranzuziehen. Weiterhin sind alle Störeinflüsse wie Schwingneigung, bedingt durch Fehlbedienung, Hinzuschalten mehrerer Lautsprecher als Störeinfluß zu erhöhter Schwingneigung, sowie Zerstörung des Verstärkers und/oder Lautsprechers bedingt durch eingetretene Schwingneigung oder Kurzschlüsse an Lautsprecher Kabel oder Lautsprecher selbst zu verhindern. The invention has for its object the voice coil of the speaker as the sole size for the feedback and to use overall gain. Furthermore are all disturbing influences such as tendency to vibrate, caused by incorrect operation, Switching on several loudspeakers as interference to increased tendency to vibrate and destruction of the Amplifier and / or loudspeaker due to entered Vibration tendency or short circuits on speaker cables or to prevent speakers themselves.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen elektronischen Strom-Konstant-Verstärker gelöst. Nachfolgende Abbildung sollen das deutlich machen. (Abb.1a/1b) The object is achieved by an electronic current constant amplifier. The following illustration should make this clear. ( Fig. 1a / 1b)
Rückkopplung erfolgt hier vom Ausgang über R 2 zum Invertierenden Eingang. Ausschließlich R 1 und R 2 bestimmen den Verstärkungsfaktor. Die Verstärkung errechnet sich für Abb. 1a Feedback takes place here from the output via R 2 to the inverting input. Only R 1 and R 2 determine the gain factor. The gain is calculated for Fig. 1a
Impedanzänderung des Lautsprechers Z hat keinen Einfluß auf die Gesamtverstärkung. Bei Kurzschluß der Lautsprecherleitungen oder Kurzschluß der Lautsprecherimpedanz Z zerstört sich der Verstärker A selbst.Change in impedance of the loudspeaker Z has no influence on the overall amplification. If the loudspeaker lines are short-circuited or the loudspeaker impedance Z is short- circuited , amplifier A destroys itself.
Zur Linearisierung der Wiedergabe des Lautsprechers müssen fest eingestellte Entzerrglieder eingesetzt werden, welche Unzulänglichkeiten des Lautsprechers ausgleichen sollen. Durch Anhebung der benachteiligt abgestrahlten Frequenzen durch fest eingestellte Entzerrglieder erhöht sich damit auch der abgestrahlte Rauschanteil!To linearize the reproduction of the speaker you need fixed equalizers are used, which Should compensate for inadequacies of the speaker. By Increase in the disadvantaged radiated frequencies by fixed set equalizer also increases the radiated Noise component!
Bei dieser neuartigen Schaltung ist der Lautsprecher mit der Impedanz Z als bestimmendes Glied für die Rückkopplung geschaltet. Der Lautsprecher selbst steuert somit den Verstärkungsfaktor V des Verstärkers A. Die Verstärkung errechnet sich für Abb. 1b In this new type of circuit, the loudspeaker with the impedance Z is connected as the determining element for the feedback. The loudspeaker itself thus controls the amplification factor V of the amplifier A. The gain is calculated for Fig. 1b
Wird Z oder Lautsprecherleitung durch Kurzschluß 0 geht die Verstärkung V schlagartig auf 1 zurück. Analog dazu führt jede frequenzabhängige Veränderung der Impedanz Z zu einer Erhöhung bzw. Verringerung der Verstärkung V, wodurch eine automatische frequenzabhängige Entzerrung für beliebige Lautsprecher erfolgt. Da Widerstand R 1 sich im Wert nicht verändert, ist die Spannung über R 1 konstant. Damit bestimmt die Lautsprecher-Impedanz Z den Gesamtverstärkungsfaktor des Verstärkers A und rauscherhöhende festeingestellte Entzerrglieder entfallen gänzlich!If Z or loudspeaker line due to short circuit 0, the gain V suddenly drops back to 1. Similarly, each frequency-dependent change in the impedance Z leads to an increase or decrease in the gain V , as a result of which an automatic frequency-dependent equalization takes place for any loudspeaker. Since resistance R 1 does not change in value, the voltage across R 1 is constant. The loudspeaker impedance Z thus determines the overall amplification factor of the amplifier A and noise-increasing fixed equalizer elements are completely eliminated!
Zusätzlich läßt sich nun zum Schwingspulenimpedanz berücksichtigenden Strom-Konstant-Verstärker die Mitkopplung anwenden. Das ohnehin schon verbesserte Abstrahlverhalten des Lautsprechers bei Berücksichtigung der Schwingspulenimpedanz wird durch Mitkopplung über das gesamte System nochmals verbessert. Der Lautsprecher arbeitet dann selbst in extrem kleinen Gehäusen zufriedenstellend. Siehe Abb. 2a und Abb. 2b.In addition, the positive feedback can now be applied to the current constant amplifier taking voice coil impedance into account. The already improved radiation behavior of the loudspeaker, taking into account the voice coil impedance, is further improved by positive feedback across the entire system. The speaker then works satisfactorily even in extremely small housings. See Fig. 2a and Fig. 2b.
Bedingt durch die Frequenzabhängigkeit der Impedanz Z ergibt sich über R 3 keine konstante Mitkopplungsspannung. Da sich für Z frequenzabhängig bei verschiedenen Lautsprechertypen unterschiedliche Werte ergeben, muß mit P 1 auch jeweils neu justiert werden. Bei Parallel-Schaltungen von mehreren Lautsprechern gilt gleiches. (Instabil, Schwingneigung).Due to the frequency dependence of the impedance Z , there is no constant positive feedback voltage via R 3 . Since there are different values for Z depending on the frequency of different loudspeaker types, P 1 must also be readjusted. The same applies to parallel connections of several speakers. (Unstable, tendency to oscillate).
Bei dieser Anordnung ist die Spannung über R 1 über den Gesamtfrequenzbereich konstant, da der Verstärker A jegliche Impedanzänderng Z ausregelt. Problemlos lassen sich nun mehrere Lautsprecher parallel schalten, andere Typen einsetzen, Leitungen verkürzen oder verlängern, ohne daß ein erneuter Abgleich erforderlich wird. Das System ist in sich geregelt und stabil, daher keine Schwingneigung!With this arrangement, the voltage across R 1 is constant over the entire frequency range, since amplifier A compensates for any change in impedance Z. Several loudspeakers can now be connected in parallel without any problems, other types used, lines shortened or lengthened without the need for a new adjustment. The system is self-contained and stable, so there is no tendency to oscillate!
wird an den Ausgang des Strom-Konstant-Verstärkers kein Lautsprecher, sondern ein Schwingkreis bestehend aus Spule und Kondensator als Parallelkreis angeschlossen, entsteht ein in seiner Güte über den Verstärkungsfaktor des Strom- Konstant-Verstärkers einstellbares elektronisches Filter. Siehe Abb. 3aIf no loudspeaker is connected to the output of the current constant amplifier, but an oscillating circuit consisting of a coil and capacitor as a parallel circuit, the quality of the electronic filter is adjustable via the gain factor of the current constant amplifier. See Fig. 3a
Wird dem Strom-Konstant-Verstärker eine Frequenz Δ f zugeführt, welche sich der Resonanzfrequenz fo nähert, so wird die Resonanzspannung über L/C größer. Gleichzeitig erhöht sich aber auch der Resonanzwiderstand des Schwingkreises L/C, sodaß sich ein großer Verstärkungsfaktor des Verstärkers A einstellt. Die höchste Verstärkung und Filterwirkung ist gegeben, wenn der Schwingkreis genau auf seiner Resonanzfrequenz arbeitet. In diesem Fall ist auch der Resonanzwiderstand maximal. Über P 1 läßt sich die Güte des Schwingkreises stufenlos einstellen. Die Verstärkung V errechnet sich für Schaltung 3 a zu If the current-constant amplifier a frequency Δ f supplied, which approaches the resonant frequency fo, the resonant voltage across L / C becomes larger. At the same time, however, the resonance resistance of the resonant circuit L / C also increases , so that a large gain factor of the amplifier A is established. The highest gain and filter effect is given when the resonant circuit works exactly at its resonance frequency. In this case, the resonance resistance is also maximum. The quality of the resonant circuit can be infinitely adjusted via P 1 . The gain V is calculated for circuit 3 a
Ein angeschlossener Serienresonanzkreis anstelle des Parallelkreises kehrt die Filterwirkung um. Durch den gestrichelt eingezeichneten Steller P 2 läßt sich die Empfindlichkeit des Filters nochmals verbessern. A connected series resonance circuit instead of the parallel circuit reverses the filter effect. The actuator P 2 shown in broken lines can further improve the sensitivity of the filter.
Die mit der Erfindung des Strom-Konstant-Verstärkers erzielten
Vorteile bestehen insbesondere zu den vorher aufgeführten
Nachteilen darin, daß
1. Verstärker und Lautsprecher bilden einen geschlossenen
Regelkreis, sodaß der Verstärker seine Verstärkung durch
die frequenzabhängige Schwingspulenimpedanz des Lautsprechers
ohne Verzögerung selbständig einstellt.
(Automatische, rauschfreie Entzerrung)
2. Das System ist ohne besondere Schutzmaßnahmen kurzschlußfest.
3. Das System liefert eine frequenzunabhängige konstante
Mitkopplungsspannung, sodaß mehrere Lautsprechersysteme
angeschlossen werden können ohne Gefahr auftretender
Schwingneigung. Qualitätsabstrahlung wird ermöglicht
durch den Einsatz der Mitkopplung auch in Kraftfahrzeugen,
in denen aus räumlichen Gründen nur kleine
Lautsprecher und Gehäuse zur Verfügung stehen können.
4. Einsatz als elektronisches Filter mit über den Verstärkungsfaktor
steuerbare Güte.
5. Einsatz als Telefonverstärker mit von der Übertragungslänge
der Leitungen unabhängigem Schalldruck beim Hörer.The advantages achieved with the invention of the constant current amplifier consist in particular in addition to the disadvantages listed above in that
1. The amplifier and loudspeaker form a closed control loop, so that the amplifier independently adjusts its amplification through the frequency-dependent voice coil impedance of the loudspeaker without delay. (Automatic, noise-free equalization)
2. The system is short-circuit proof without special protective measures.
3. The system provides a frequency-independent constant positive feedback voltage, so that several loudspeaker systems can be connected without the risk of oscillation. Quality radiation is made possible by the use of positive feedback even in motor vehicles in which, for spatial reasons, only small loudspeakers and housings can be available.
4. Use as an electronic filter with quality controllable via the gain factor.
5. Use as a telephone amplifier with sound pressure at the listener that is independent of the transmission length of the lines.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Abb. 4a die Gesamtschaltung des Strom-Konstant-Verstärkers. Aus Schaltbild Abb. 4a ist ersichtlich, daß die Rückkopplung ausschließlich über den Lautsprecher selbst geführt ist. Das Verhältnis der Schwingspulenimpedanz Z zu dem Widerstand R 1 bestimmt somit den Gesamtverstärkungsfaktor des geschlossenen Regelkreises nach der Beziehung An embodiment is shown in the drawing and will be described in more detail below. Fig. 4a shows the overall circuit of the current constant amplifier. From the circuit diagram Fig. 4a it can be seen that the feedback is carried out exclusively via the loudspeaker itself. The ratio of the voice coil impedance Z to the resistance R 1 thus determines the overall gain of the closed loop according to the relationship
Über den gestrichelt eingezeichneten Steller P 1 läßt sich die frequenzunabhängige Mitkopplungsspannung stufenlos auf den nicht invertierten Eingang des Strom-Konstant-Verstärkers mitkoppeln. Der Abgleich der Gesamtschaltung auf bestmögliche Mitkopplung geschieht einmalig mit P 1.The frequency-independent positive feedback voltage can be steplessly coupled to the non-inverted input of the current constant amplifier via the actuator P 1 shown in broken lines. The adjustment of the overall circuit for the best possible positive feedback occurs once with P 1 .
Wird der Lautsprecher mit der Impedanz Z durch einen elektronischen Schwingkreis bestehend aus Spule und Kondensator ersetzt, erhält man die im Unteranspruch aufgeführten Eigenschaften eines elektronischen Filters. Bedingt durch den geringen Ausgangsstrom eines normalen Operationsverstärkers A bilden die beiden Transistoren T 1 und T 2 mit den dazugehörigen Komponenten eine Stromverstärkungsschaltung, die den hohen Strom durch die Lautsprecherspule Z steuert.If the loudspeaker with the impedance Z is replaced by an electronic resonant circuit consisting of a coil and a capacitor, the properties of an electronic filter listed in the subclaim are obtained. Due to the low output current of a normal operational amplifier A , the two transistors T 1 and T 2 with the associated components form a current amplification circuit which controls the high current through the loudspeaker coil Z.
Claims (4)
1. mit selbständig einstellenden Verstärkungsfaktor abhängig vom angeschlossenen Lastwiderstand insbesondere für Lautsprecher und Schwingkreise. Kennzeichnender Teil Electronic constant current amplifier
1. with an independent gain factor depending on the connected load resistance, especially for loudspeakers and resonant circuits. Characteristic part
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE19853536306 DE3536306A1 (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Electronic current stabilizing amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19853536306 DE3536306A1 (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Electronic current stabilizing amplifier |
Publications (1)
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| DE3536306A1 true DE3536306A1 (en) | 1987-04-16 |
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ID=6283359
Family Applications (1)
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| DE19853536306 Withdrawn DE3536306A1 (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Electronic current stabilizing amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3536306A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011054060A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | D&B Audiotechnik Gmbh | AUDIO AMPLIFIER |
| CN107493080A (en) * | 2017-09-01 | 2017-12-19 | 广州时艺音响科技有限公司 | Low internal resistance Buffer output circuit |
-
1985
- 1985-10-11 DE DE19853536306 patent/DE3536306A1/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011054060A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-04 | D&B Audiotechnik Gmbh | AUDIO AMPLIFIER |
| DE102011054060A8 (en) | 2011-09-29 | 2013-06-06 | D&B Audiotechnik Gmbh | AUDIO AMPLIFIER |
| US9071212B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-06-30 | D&B Audiotechnik Gmbh | Audio amplifier |
| DE102011054060B4 (en) * | 2011-09-29 | 2017-09-21 | D&B Audiotechnik Gmbh | AUDIO AMPLIFIER |
| CN107493080A (en) * | 2017-09-01 | 2017-12-19 | 广州时艺音响科技有限公司 | Low internal resistance Buffer output circuit |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |