DE3740358C2 - Lautsprecher-Lautstärkesteuerschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lautsprecher- Lautstärkesteuerschaltung insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, die mit einer Lautstärke-Balanceeinstelleinrichtung versehen ist, mit der die Signalpegel, die mehreren an vorderen und hinteren Stellen im Fahrzeug installierten Lautsprechern zuzuführen sind, eingestellt werden können.

Aus Kühne, Tetzner: "Kleines Stereo-Praktikum", Franzis- Verlag, München, 1960, S. 61 bis 65, ist eine Lautsprecherlautstärke- Einstellschaltung für die Wiedergabe von Schall im Tonfrequenzbereich für eine Lautsprecheranordnung bekannt, die wenigstens einen ersten Lautsprecher und wenigstens einen zweiten Lautsprecher und zu diesen hinführende erste und zweite Signalleitungen umfaßt. Die Einstellschaltung enthält eine Überblendeinrichtung zur Einstellung der Amplituden, der den ersten und zweiten Lautsprechern über die Signalleitungen zugeführten Signale. Mit den Signalleitungen sind RC-Glieder als Tieftonfrequenzanhebungseinrichtung verbunden, um die Tieftonfrequenzkomponenten der den Lautsprechern zugeführten Schaltsignale in Abhängigkeit von der eingestellten Lautstärke zu beeinflussen.

Aus Richter: "Elektroakustik für alle", Frank'sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1954, S. 57f, sind ebenfalls bereits Schaltungen zur Überblendung von Tonsignalen und zur lautstärkeeinstellungsabhängigen Veränderung der Tieftonfrequenzkomponenten bekannt.

Die DE 29 37 011 C2 zeigt eine Schaltungsanordnung für eine Gruppe von Lautsprechereinheiten, die von einer einzigen NF-Endstufe gespeist sind und bei der jeder Lautsprechereinheit ein am Lautsprecherort vorgesehener einstellbarer Ohm'scher Widerstand zugeordnet ist, mit dem die Lautstärke an der betreffenden Lautsprechereinheit individuell eingestellt werden kann, ohne dabei die Lautstärke an den anderen Lautsprechereinheiten zu beeinflussen. Dieser einstellbare Widerstand ist als Überblendregler mit zwei Schleiferkontakten ausgebildet, deren gemeinsamer Anschluß mit der NF-Endstufe verbunden ist. Die beiden Enden des Überblendreglers sind mit der Lautsprechereinheit bzw. einem Lastwiderstand verbunden. Die Verstellung der Schleiferkontakte hat bei geeigneter Dimensionierung der Widerstände keine Änderung der Gesamtimpedanz der Schaltung zur Folge.

Es ist weit verbreitet, in einem Kraftfahrzeug vier Lautsprecher anzuordnen, und zwar zwei Lautsprecher an den beiden Seiten des Armaturenbretts des Fahrzeugs oder in den Türverkleidungen der vorderen Türen, und zwei weitere Lautsprecher im hinteren Bereich des Kraftfahrzeugs zu beiden Seiten der Rücksitzbank in oder auf der Hutablage oder in den Türverkleidungen der hinteren Türen. Ein solches Vier-Lautsprecher-System ist mit einer Überblendsteuerschaltung versehen, die die Balance der den vorderen und hinteren Lautsprechergruppen zugeführten Signalpegel einstellt.

Fig. 4 zeigt ein Verdrahtungsbeispiel einer solchen Lautsprecheranordnung. Man erkennt Eingangsanschlüsse 1R und 1L für den rechten und den linken Audiokanal, einstellbare Widerstände 2 und 3 mit Schleifern 2′ und 3′, die miteinander mechanisch gekoppelt sind, Leistungsverstärker 4, 5, 6 und 7, einen linken vorderen Lautsprecher 8L, einen rechten vorderen Lautsprecher 8R, einen linken hinteren Lautsprecher 9L, einen rechten hinteren Lautsprecher 9R und Widerstände R1, R2, R3 und R 4, die zwischen den Eingangsanschlüssen 1R bzw. 1L und den Widerständen 2 und 3 angeordnet sind. Der Eingangsanschluß 1L des linken Audiokanals ist mit den Lautsprechern 8L und 9L über die Widerstände R1 und R2 und die Leistungsverstärker 4 und 6 verbunden und über den einstellbaren Widerstand 2 geerdet. Der Eingangsanschluß 1R für den rechten Kanal ist mit den Lautsprechern 8R und 9R über die Widerstände R3 und R4 und die Leistungsverstärker 5 und 7 verbunden und ist über den einstellbaren Widerstand 3 geerdet.

Die einstellbaren Widerstände 2 und 3, die gemeinsam beeinflußt werden, bilden eine Balancesteuereinrichtung zur Verteilung der Eingangssignalpegel auf die vorderen und hinteren Lautsprecher. Die beweglichen Anschlüsse 2′ und 3′ der Widerstände 2 und 3 werden bewegt, um die Balance zwischen den vorderen und hinteren Lautsprechern 8 und 9 zu verstellen. Wenn die Anschlüsse 2′ und 3′ in Richtung des Pfeiles R in Fig. 4 bewegt werden, dann werden die Pegel an den hinteren Lautsprechern 9 gesteigert und jene an den vorderen Lautsprechern 8 vermindert. Wenn die Anschlüsse 2′ und 3′ in die andere Richtung bewegt werden, wie in Fig. 4 durch den Pfeil F gezeigt, dann werden die Pegel an den vorderen Lautsprechern 8 angehoben und an den hinteren Lautsprechern vermindert.

Wenn die hinteren Lautsprecher in der Hutablage installiert sind, steht für sie ein relativ großer Installationsraum zur Verfügung, so daß der Durchmesser der Lautsprecher relativ groß gemacht werden kann. Er kann beispielsweise zwischen 16 und 20 cm betragen. Der Kofferraum des Fahrzeugs kann als ein akustischer Raum hinter den hinteren Lautsprechern ausgenutzt werden, so daß Klang auch im niedrigen Frequenzbereich mit gutem Wirkungsgrad wiedergegeben werden kann.

Andererseits kann der Durchmesser der vorderen Lautsprecher 8L und 8R im allgemeinen nicht größer als etwa 10 cm gemacht werden, weil der Platz zur Installation derselben beschränkt ist. Auch ist die Schallwandwirkung des Armaturenbretts oder der betreffenden Installationsfläche für die vorderen Lautsprecher häufig unzureichend. Aus diesem Grunde ist es häufig schwierig, mit den vorderen Lautsprechern 8L und 8R eine befriedigende Schallabstrahlung im tiefen Frequenzbereich zu erhalten.

Da die Signalpegelzuführung zu den vorderen und hinteren Lautsprechern durch die übliche Lautstärkesteuereinrichtung ohne Berücksichtigung der unterschiedlichen Frequenzgänge der vorderen und hinteren Lautsprecher erfolgt, ergibt sich hieraus das Problem, daß die Frequenzbalance des wiedergegebenen Schalls sich sehr leicht ändern kann, wenn die Lautstärkeverteilung zwischen den vorderen und hinteren Lautsprechern geändert wird. Wenn die Anschlüsse 2′ und 3′ an den Widerständen 2 und 3 in der durch den Pfeil F in Fig. 4 dargestellten Richtung bewegt werden, dann werden den hinteren Lautsprechern 9L und 9R, die in der Lage sind, auch tiefe Frequenzen zufriedenstellend wiederzugeben, nur kleine Signalpegel zugeführt, so daß der Gesamtschall, der von allen Lautsprechern wiedergegeben wird, unbefriedigend wird, da ihm die Tiefen fehlen.

Um das oben erwähnte Problem zu lösen, ist die in Fig. 5 dargestellte Schaltung vorgeschlagen worden. Diese unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 4 dadurch, daß Kondensatoren C1 und C2 zwischen die Anschlüsse 2′ und 3′ der einstellbaren Widerstände 2 und 3 und Masse geschaltet sind, so daß die tiefen Frequenzkomponenten der Audiosignale, die an den Eingangsanschlüssen 1L und 1R anliegen, den vorderen und hinteren Lautsprechern 8L und 8R bzw. 9L und 9R stets zugeführt werden. Die tiefen Frequenzkomponenten, deren Herkunftsrichtung bekanntlich weniger gut geortet werden kann, werden sowohl von den vorderen als auch von den hinteren Lautsprechern stets wiedergegeben, so daß verhindert wird, daß diese im Gesamtklang, der von allen Lautsprechern wiedergegeben wird, fehlen.

Die Schaltung nach Fig. 5 weist jedoch den Nachteil auf, daß, wenn die Anschlüsse 2′ und 3′ an den einstellbaren Widerständen 2 und 3 in die Richtung bewegt werden, die durch den Pfeil R in Fig. 5 dargestellt ist, nur die tiefen Frequenzkomponenten der Audiosignale den vorderen Lautsprechern 8L und 8R zugeführt werden, die für die Wiedergabe dieser Frequenzkomponenten weniger gut geeignet sind, so daß von diesen Lautsprechern Verzerrungen erzeugt werden können, die hörbar und störend sind. Da die vorderen Lautsprecher 8L und 8R im allgemeinen dem Zuhörer relativ naheliegen, muß die Grenzfrequenz, die durch die Kondensatoren C1 und C2 bestimmt wird, ausreichend tief gelegt werden, um zu verhindern, daß solche Verzerrungen hörbar werden, wenn die Anschlüsse 2′ und 3′ in Richtung des Pfeils R bewegt werden. Wenn jedoch diese Grenzfrequenz ziemlich tief liegt, dann wird es schwierig, daß die hinteren Lautsprecher 9L und 9R die unzureichende Wiedergabe tiefer Frequenzen durch die vorderen Lautsprecher 8L und 8R kompensieren, wenn die beweglichen Anschlüsse 2′ und 3′ in Richtung des Pfeiles F eingestellt sind.

Die Erfindung möchte die oben erwähnten Probleme überwinden.

Ihr liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lautsprecher-Lautstärkeeinstelleinrichtung anzugeben, bei der im Falle, daß die Einstellung am Überblendregler derart ist, daß den Lautsprechern schlechterer Tieftonwiedergabe höhere Signalpegel zugeführt werden, der tiefere Frequenzbereich von Lautsprechern besserer Tieftonwiedergabe wiedergegeben wird ohne Rücksicht auf die Einstellung am Überblendregler, so daß der Tieftonanteil des Gesamtschalls, der von allen Lautsprechern wiedergegeben wird, ausreichend groß ist. Wenn hingegen der Überblendregler so eingestellt ist, daß den Lautsprechern besserer Tieftonwiedergabe höhere Signalpegel zugeführt werden, dann sollen den Lautsprechern besserer Tieftonwiedergabe Signale zugeführt werden, die eine nahezu flache Frequenzcharakteristik vom unteren Frequenzband bis zum oberen Frequenzband aufweisen, um eine Überbetonung von Tiefen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 eine Schaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wiedergabefrequenzcharakteristik von Signalen, die vorderen und hinteren Lautsprechern zugeführt sind, und

Fig. 4 und 5 bekannte Schaltungen.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. Der Unterschied zwischen der Schaltung nach der vorliegenden Erfindung und den bekannten Schaltungen nach den Fig. 4 und 5 besteht darin, daß jeweils Serienschaltungen vorgesehen sind, bestehend aus Kondensatoren C3 und C4 und einstellbaren Widerständen 10 und 11, die zwischen Signalleitungen 12 und 14 bzw. 13 und 15 angeordnet sind, die die Eingangsanschlüsse für den linken bzw. rechten Kanal mit den beiden linken bzw. rechten Lautsprechern 8L und 9L bzw. 8R und 9R ggf. über Verstärker 4, 5, 6 und 7 verbinden. Von diesen Lautsprechern haben die vorderen Lautsprecher 8L und 8R die schlechteren Tieftoneigenschaften, während die hinteren Lautsprecher 9L und 9R die besseren Tieftonwiedergabeeigenschaften haben. Ein Anschluß eines jeden Kondensators C3 und C4 ist mit derjenigen Signalleitung 12 bzw. 13 verbunden, die zu dem zugehörigen hinteren Lautsprecher 9L bzw. 9R führt. Ein Anschluß eines jeden einstellbaren Widerstands 10 und 11 ist mit der anderen Signalleitung 14 bzw. 15 verbunden, die zu dem zugehörigen vorderen Lautsprecher 8L bzw. 8R führt. Mit Ausnahme dieser Besonderheit stimmt die Schaltung nach Fig. 1 im übrigen mit der nach Fig. 4 überein.

Die Kapazität C eines jeden Kondensators C3 und C4 der Schaltung nach Fig. 1 bestimmt sich wie folgt:

In der Gleichung (1) bezeichnet R die Widerstandsgröße des betreffenden Widerstandes R2 und R4 und f_c gibt eine Frequenz im Bereich zwischen 100 und 300 Hz an.

Die Widerstandsgröße der einstellbaren Widerstände 10 und 11 ist sehr viel größer als die Impedanz der Widerstände R1, R2, R3 und R4 und auch größer als die Impedanz der Kondensatoren C3 und C4 im Tonfrequenzbereich.

Die Folge davon ist, daß, wenn die beweglichen Anschlüsse 10′ und 11′ der einstellbaren Widerstände 10 und 11 in Richtung F bewegt werden, die Kondensatoren C3 und C4 derart wirken, daß die tiefen Frequenzkomponenten in den Audiosignalen, deren Frequenz nicht größer als die Frequenz f_c, wie durch die Gleichung (1) ausgedrückt, ist, den hinteren Lautsprechern 9L und 9R zugeführt werden, um eine unzureichende Tieftonwiedergabe zu kompensieren, und Signale, die eine nahezu flache Frequenzcharakteristik vom tiefen Frequenzband bis zum hohen Frequenzband haben, den vorderen Lautsprechern 8L und 8R zugeführt werden, die eine schlechtere Tieftonwiedergabe haben. Die Tieftonwiedergabe im Gesamtschall, der von allen Lautsprechern wiedergegeben wird, ist daher zufriedenstellend.

Wenn die verstellbaren Anschlüsse 10′ und 11′ der einstellbaren Widerstände 10 und 11 in der umgekehrten Richtung R verstellt werden, dann werden die Widerstandsgrößen zwischen den verstellbaren Anschlüssen und den Verbindungen 16 und 17 der einstellbaren Widerstände mit den Kondensatoren C3 und C4 sehr viel größer als die Impedanzen der Kondensatoren, so daß die Signalanteile, die den vorderen Lautsprechern 8L und 8R zugeführt werden, herabgesetzt werden und Signale mit hohem Pegel und einer nahezu flachen Frequenzcharakteristik vom niedrigen Frequenzband bis zum hohen Frequenzband den hinteren Lautsprechern 9L und 9R zugeführt werden, ähnlich wie bei der Schaltung nach Fig. 5. Daher wird auch der Tieftonbereich im Gesamtklang, der von allen Lautsprechern wiedergegeben wird, zufriedenstellend.

Obgleich die Widerstandsgröße eines jeden der einstellbaren Widerstände 10 und 11 so gewählt ist, daß sie sehr viel größer ist, als die der Widerstände R1, R2, R3 und R4 in der beschriebenen Ausführungsform, ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt, sondern sie kann auch mit einstellbaren Widerständen 10 und 11 ausgeführt werden, deren Größe relativ nahe an denen der Widerstände R1, R2, R3 und R4 liegt. Bei einer solchen Anordnung haben die Signale, die den hinteren Lautsprechern 9L und 9R zugeführt werden, eine Frequenzcharakteristik, die durch die Kurve A in Fig. 3 dargestellt ist und die im Pegel von der Frequenzcharakteristik B der vorderen Lautsprecher 8L und 8R im oberen Frequenzband abweicht. Aus diesem Grunde erscheint die Quelle für den wiedergegebenen Gesamtklang bei oder nahe bei den vorderen Lautsprechern angeordnet zu sein. Da niederfrequenter Schall im allgemeinen keine Richtungsortung ermöglicht und dieser sowohl von den vorderen als auch von den hinteren Lautsprechern wiedergegeben wird, ergibt sich ein ausgewogenes Gesamtschallbild mit ausreichenden Tieftonanteilen.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 sind die einstellbaren Widerstände 10 und 11 direkt mit den Signalleitungen verbunden, die den vorderen Lautsprechern bzw. den hinteren Lautsprechern Signale zuführen. Wenn die Differenz in der Tieftonwiedergabefähigkeit zwischen den vorderen und hinteren Lautsprechern jedoch nur klein ist, dann ergibt sich ein starker Unterschied im Klang bei der Verstellung der Lautstärkebalance zwischen den vorderen und hinteren Lautsprechern im Falle, daß die Signale nur wenige Tieftonkomponenten aufweisen. Dieses Problem wird durch die Schaltung nach Fig. 2 überwunden, gemäß welcher Kondensatoren C5 und C6 zwischen die einstellbaren Widerstände 10 und 11 und die Verbindungsleitungen zu den vorderen Lautsprechern geschaltet sind, wobei diese Kondensatoren Zeitkonstanten hervorrufen, die kleiner sind als jene, die von dem Widerstand R2 und dem Kondensator C3 bzw. dem Widerstand R4 und dem Kondensator C4 für die hinteren Lautsprecher definiert sind. Als Folge davon ist es möglich, den unzureichenden Tieftonanteil zu kompensieren, je nach der kleinen Differenz in der Tieftonwiedergabefähigkeit zwischen den vorderen und hinteren Lautsprechern.

Wenn die Pegel der Audiosignale, die ersten Lautsprechern schwächerer Tieftonwiedergabe zugeführt werden, durch einstellbare Widerstände angehoben werden, dann bewirken die Kondensatoren, daß die Tieftonkomponenten der Audiosignale, die zweiten Lautsprechern mittleren Tieftonabstrahlvermögens zuzuführen sind, von diesen ausreichend wiedergegeben werden, wozu die ersten Lautsprecher nicht in der Lage sind. Wenn die Pegel der Audiosignale, die den zweiten Lautsprechern besserer Tieftonwiedergabefähigkeit zugeführt werden, durch Verstellen einstellbarer Widerstände angehoben werden, dann werden die Widerstandsgrößen dieser variablen Widerstände sehr viel größer als die Impedanzen der Kondensatoren, so daß Signale, die einen hohen Pegel und eine nahezu flache Frequenzcharakteristik vom niedrigen Frequenzband bis zum hohen Frequenzband aufweisen, den zweiten Lautsprechern zugeführt werden, um Tieftöne mit ausreichendem Pegel wiederzugeben. Auf diese Weise werden in jedem Falle Tieftöne zufriedenstellend wiedergegeben, ohne Rücksicht darauf, ob der Überblendregler auf die ersten oder zweiten Lautsprecher eingestellt ist.

Claims (8)

1. Lautsprecher-Lautstärkeeinstellschaltung für die Wiedergabe von Schall im Tonfrequenzbereich, enthaltend wenigstens einen ersten Lautsprecher und wenigstens einen zweiten Lautsprecher, der eine bessere Tieftonabstrahlcharakteristik als der erste Lautsprecher hat, erste und zweite Signalleitungen zur Zuführung von Tonsignalen zu den ersten und zweiten Lautsprechern und eine Überblendeinrichtung zur Einstellung der Amplituden der den ersten und zweiten Lautsprechern über die Signalleitungen zugeführten Signale, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Tieftonfrequenzanhebungseinrichtung (C3; C4) mit der zweiten Signalleitung (12; 13) verbunden ist, um die Tieftonfrequenzkomponente der Schallsignale dem zweiten lautsprecher (9L; 9R) zuzuführen, wenn die Überblendeinrichtung (10; 11) so eingestellt ist, daß dem ersten Lautsprecher (8L; 8R) Schallsignale mit höherer Amplitude zugeführt werden, ohne dabei die Frequenzverteilung des Signals auf der ersten Signalleitung (14; 15) wesentlich zu beeinflussen.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Überblendeinrichtung (10; 11) zwischen einer ersten Stellung (F), in der die Signale auf der ersten Signalleitung (14; 15) einer größeren Dämpfung als die Signale auf der zweiten Signalleitung (12; 13) unterworfen sind, und einer zweiten Stellung (R), in der die Signale auf der zweiten Signalleitung (12; 13) einer höheren Dämpfung unterworfen sind, als die Signale auf der ersten Signalleitung (14; 15), verstellbar ist, und daß die erste Tieftonfrequenzanhebeeinrichtung (C3; C4) eine Einrichtung ist, die die Dämpfung der Tieftonfrequenzkomponente auf der zweiten Signalleitung (12; 13) selektiv verhindert, wenn die Überblendeinrichtung (10; 11) sich in der zweiten Position (R) befindet, ohne die relative Dämpfung der Tieftonfrequenzkomponente des Signals auf der ersten Signalleitung (14; 15) wesentlich zu beeinträchtigen, wenn die Überblendeinrichtung (10; 11) sich in der ersten Position (F) befindet.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überblendeinrichtung ein einstellbarer Widerstand, insbesondere ein Potentiometer (10; 11) ist, der zwischen die ersten und zweiten Signalleitungen (14, 12, 15, 13) geschaltet ist, und daß die erste Tieftonfrequenzanhebeeinrichtung ein erster Kondensator (C3; C4) ist, der in Serie mit dem einstellbaren Widerstand (10; 11) zwischen diesen und die zweite Signalleitung (12; 13) geschaltet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Eingangsanschluß (1L; 1R) aufweist zur Aufnahme eines Eingangstonsignals sowie erste und zweite Widerstände (R1, R2; R3, R4) zum Zuführen des Eingangssignals zu den ersten und zweiten Signalleitungen (14, 12; 15, 13), und daß die Überblendeinrichtung einen einstellbaren Widerstand (10; 11) aufweist, der zwischen die ersten und zweiten Signalleitungen (14, 12; 15, 13) geschaltet ist und der einen Widerstandswert hat, der wesentlich größer ist, als die Widerstandswerte der ersten und zweiten Widerstände (R1, R2; R3, R4).

5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Eingangsanschluß (1L; 1R) zur Aufnahme eines Eingangstonsignals und erste und zweite Widerstände (R1, R2; R3, R4) zum Zuleiten des Eingangstonsignals zu den ersten und zweiten Signalleitungen (14, 12; 15, 13) aufweist, und daß die Überblendeinrichtung einen einstellbaren Widerstand (10; 11) enthält, der zwischen die ersten und zweiten Signalleitungen (14, 12; 15, 13) geschaltet ist und einen Widerstandswert hat, der nicht wesentlich größer als die Widerstandswerte der ersten und zweiten Widerstände (R1, R2; R3, R4) ist.

6. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand (10; 11) mit der ersten Signalleitung (14; 15) galvanisch verbunden ist.

7. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Tieftonfrequenzanhebeeinrichtung, bestehend aus einem zweiten Kondensator (C5; C6) enthält, der in Serie mit dem einstellbaren Widerstand (10; 11) zwischen diesen und die erste Signalleitung (14; 15) geschaltet ist.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kondensator (C5; C6) eine Kapazität hat, die kleiner als die des ersten Kondensators (C3; C4) ist.