DE4303360C1

DE4303360C1 - Method for reducing quality losses

Info

Publication number: DE4303360C1
Application number: DE19934303360
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Klein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2013-02-06

Abstract

The invention relates to a method for avoiding quality losses on lines between an audio-frequency power amplifier and at least one connected loudspeaker. The object to be solved is to avoid quality losses with little expenditure, using conventional lines. It is proposed that an equivalent circuit (14) of the line impedance is inserted between the power amplifier (2) and the loudspeaker (8) and that signals are picked up before and after this equivalent circuit (14) and an error signal is formed which, in particular, is multiplied by a predetermined or predeterminable factor (K1) and is added to the input signal of the power amplifier (2) in an opposite phase. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verminderung von Qualitäts verlusten gemäß den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merk malen.The invention relates to a method for reducing quality losses according to the note specified in the preamble of claim 1 to paint.

Aus der DE 31 07 799 A1 ist ein derartiges Verfahren bekannt, welches eine zusätzliche an den Lautsprecher angeschlossene Rückkopplungsleitung erfordert. Das am Lautsprechereingang auftretende Signal wird über diese Rückkopplungs leitung auf einen Verstärker und als positives Rückkopplungssignal auf den Eingang des Leistungsverstärkers gegeben. Hierdurch soll eine Kompensation der Gegen-EMK des Lautsprechers erfolgen. Die Signalrückführung vom Lautspre chereingang über die Rückkopplungsleitung erfordert einen zusätzlichen Auf wand, zumal in professionellen Anlagen für Musik- oder Theaterbühnen erhebli che Leitungslängen benötigt werden. Um aufgrund der Rückkopplungsleitung zusätzliche Fehler zu vermeiden, muß jene als Spezialkabel ausgebildet sein. Ferner kann auch nicht außer acht gelassen werden, daß aufgrund der Impedanz der Leitungen zwischen dem Leistungsverstärker und dem Lautsprecher Ver zerrungen des Audiosignals bedingt sind, so daß zur Vermeidung weiterer Fehler diese Leitungen als Spezialkabel von hoher Qualität ausgebildet werden müssen.Such a method is known from DE 31 07 799 A1, which a additional feedback line connected to the speaker required. The signal occurring at the speaker input is via this feedback line to an amplifier and as a positive feedback signal to the Input of the power amplifier given. This is intended to compensate for the Back emf of the speaker. The signal feedback from the loudspeaker chere input via the feedback line requires an additional open wall, especially in professional systems for music or theater stages surface lengths are required. To due to the feedback line To avoid additional errors, those must be designed as special cables. Furthermore, it cannot be ignored that due to the impedance the lines between the power amplifier and the speaker Ver distortions of the audio signal are conditional, so that to avoid further errors these lines must be designed as special cables of high quality.

Grundsätzlich sei festgehalten, daß Lautsprecher oder Mehrweglautsprecherkom binationen, welche über Leitungen mit Niederfrequenz-Leistungsverstärkern verbunden sind, komplexe und dynamisch veränderliche Abschlußwiderstände darstellen. Ihre Übertragungseigenschaften sind auf "O-Ohm" Quellimpedanzen bezogen, welche mit modernen heute üblichen Leistungsverstärkern hinreichend genau dargestellt werden. Somit hat eine Leitung, welche zwischen den Verstär ker und den oder die Lautsprecher eingefügt wird und einen eigenen komplexen Widerstand aufweist, regelmäßig eine Verschlechterung des Übertragungsverhal tens zur Folge. Aufgrund der hohen Qualitätsansprüche im Hifi-Bereich ebenso wie bei professionellen Beschallungsaufgaben gelangten daher Spezialkabel hoher Qualität zum Einsatz, welche aus wertvollen Werkstoffen, wie Kupfer, Silber oder Gold hergestellt werden, einen großen Querschnitt aufweisen und insgesamt einen nicht unerheblichen Material- und Investitionsaufwand erfordern. Weitere Schwierigkeiten resultieren aus der Tatsache, daß vor allem im professionellen mobilen Einsatz für Musik- oder Theaterbühnen die Leitungslängen zwischen Leistungsverstärker und dem jeweiligen Aufstellungsort der Lautsprecher erheb lich variieren und somit von Fall zu Fall unterschiedlich lange Leitungen benötigt werden, wobei oftmals besondere und teuere Spezialkabel nicht zur Verfügung stehen.Basically, it should be noted that loudspeakers or reusable loudspeakers binations, which over lines with low frequency power amplifiers are connected, complex and dynamically variable terminating resistors represent. Their transmission properties are on "ohm" source impedances related, which is sufficient with modern power amplifiers common today be represented exactly. Thus, a line that runs between the amplifiers ker and the speaker or speakers is inserted and its own complex Resistance, deterioration in transmission behavior regularly least result. Because of the high quality standards in the hi-fi area as well As with professional sound reinforcement tasks, special cables therefore came higher Quality to use, which are made of valuable materials such as copper, silver or Gold are made, have a large cross section and total require a considerable amount of material and investment. Further Difficulties arise from the fact that especially in the professional mobile use for music or theater stages the line lengths between Power amplifier and the respective location of the speakers raise Vary and therefore lines of different lengths are required from case to case often special and expensive special cables are not available stand.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, welches mit geringem Aufwand Qualitätsverluste auf den Leitun gen zwischen Niederfrequenz-Leistungsverstärkern und Lautsprechern reduziert. Das Verfahren soll ohne besondere Spezialkabel realisierbar sein und auch bei Einsatz üblicher Leitungen eine Verschlechterung des Übertragungsverhaltens vermeiden.Proceeding from this, the object of the invention is a method to propose which loss of quality on the line with little effort reduced between low-frequency power amplifiers and speakers. The process should be feasible without special cables and also for Use of conventional cables deteriorates the transmission behavior avoid.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.This problem is solved according to the characterizing features of Claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht mit geringem Aufwand die durch die Übertragungsleitungen bedingten Signalverzerrungen zu eliminieren. Das Signalübertragungsverhalten ist nicht nur von der angeschlossenen Leitung, sondern auch von dem angeschlossenen Lautsprecher oder Mehrweglautsprecher kombinationen und darüberhinaus der Signalamplitude unabhängig. Durch die Nachbildung der Leitungsimpedanz wird ein entsprechendes Fehlersignal nach Invertierung dem Eingang des Leistungsverstärkers zugeführt, wobei ferner die Länge der zwischen dem Leistungsverstärker und dem Lautsprecher vorhandenen Leitung mit einem Leitungslängenfaktor berücksichtigt wird. Spezialkabel zwi schen dem Leistungsverstärker und dem Lautsprecher werden vermieden und es gelangen preiswerte elektronische Bauteile sowie Standardleitungen zum Einsatz. Durch die Rückführung des auf die Leitungsimpedanz sowie deren Länge bezoge nen Fehlersignals und gegenphasiger Addition zum NF-Eingangssignal werden die durch die Leitungen ursächlich bedingten Qualitätsverluste verringert. The method according to the invention enables the through with little effort to eliminate signal distortion caused by the transmission lines. The Signal transmission behavior is not only from the connected line, but also from the connected speaker or reusable speaker combinations and also independent of the signal amplitude. Through the A corresponding error signal is simulated to simulate the line impedance Inversion fed to the input of the power amplifier, the further Length of the existing between the power amplifier and the speaker Line with a line length factor is taken into account. Special cable between and the power amplifier and speaker are avoided inexpensive electronic components and standard cables are used. By tracing back to the line impedance and its length NEN error signal and phase addition to the LF input signal the quality losses caused by the cables are reduced.

Weiterbildungen und besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschrei bung von Ausführungsbeispielen zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens angegeben.Further developments and special refinements of the invention are in the subclaims and the following description Exercise of exemplary embodiments for carrying out the inventions specified method.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail. It demonstrate:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild zur Erläuterung der Funk tionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 1 is a schematic diagram for explaining the radio tion example of the inventive method,

Fig. 2 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens mit vorgebbarem Längenfaktor, Fig. 2 shows a circuit arrangement for performing the method with a predeterminable length factor

Fig. 3 eine Ausführungsform mit einem Pegelübertrager für eine vorgegebene Leitungslänge. Fig. 3 shows an embodiment with a level transmitter for a predetermined line length.

Gemäß Fig. 1 ist ein Leistungsverstärker 2 vorgesehen, an dessen Ausgang 4 über eine Leitung 6 ein Lautsprecher 8 angeschlossen ist. Anstelle des Lautsprechers kann selbstver ständlich auch eine Lautsprecherkombination aus mehreren Lautsprechern oder Mehrwegelautsprechern angeordnet sein. Dem Eingang 10 des Leistungsverstärkers 2 wird ein Niederfre quenzsignal zugeführt, welches am Punkt 12 in gewohnter Weise bereitgestellt wird.Referring to FIG. 1, a power amplifier 2 is provided, at the output 4 via a conduit 6, a speaker 8 is connected. Instead of the speaker can of course be arranged a speaker combination of several speakers or multi-way speakers. The input 10 of the power amplifier 2 is supplied with a low frequency signal, which is provided at point 12 in the usual manner.

Am Ausgang des Leistungsverstärkers ist eine Nachbildung 14 der Leitungsimpedanz vorgesehen. Diese Nachbildung ist in zweckmäßiger Weise auf eine normierte Leitungslänge, bei spielsweise von 10 oder 15 m der üblichen Lautsprecherlei tungen bezogen. Von der Nachbildung 14 wird über die An schlüsse 16, 18 ein Signal abgegriffen, welches unter Berück sichtigung der Länge der angeschlossenen Leitung gegenphasig zum NF-Eingangssignal addiert wird. Dies wird zweckmäßig mittels eines Differenzverstärkers 20 bewirkt, an dessen Ausgang 22 eine Fehlerspannung ansteht, welche über ein Potentiometer 24 über eine Additionsstelle 26 gegenphasig zum NF-Eingangssignal addiert und mit diesem auf den Leistungs verstärker 2 gegeben wird. Mittels des Potentiometers 24 erfolgt eine Multiplikation mit einem vorgebbaren Leitungs längenfaktor K1. Mittels strichpunktierten Linien 28 ist die erfindungsgemäße zusätzliche Schaltungsanordnung angegeben, wobei ersichtlich preiswerte elektronische Bauteile zum Einsatz gelangen und gleichwohl eine perfekte Kompensation von leitungsbedingten Fehlern erreicht wird.A simulation 14 of the line impedance is provided at the output of the power amplifier. This replica is conveniently based on a standardized line length, for example 10 or 15 m of the usual loudspeaker lines. From the replica 14 , a signal is tapped via the connections 16 , 18 , which is added in phase opposition to the LF input signal, taking into account the length of the connected line. This is expediently effected by means of a differential amplifier 20 , at the output 22 of which an error voltage is present, which is added in phase opposition via a potentiometer 24 via an addition point 26 to the LF input signal and is given to the power amplifier 2 with this. By means of the potentiometer 24 , multiplication by a predeterminable line length factor K1 takes place. The additional circuit arrangement according to the invention is indicated by dash-dotted lines 28 , in which case inexpensive electronic components are used and nevertheless perfect compensation of line-related errors is achieved.

Die Leitungsnachbildung 14 kann entsprechend den bekannten Ersatzschaltbildern für Leitungen unter Einsatz diskreter Kondensatoren, Widerstände und Induktivitäten aufgebaut sein, wobei die entsprechenden Werte der angeschlossenen Leitung 6 in bekannter Weise berücksichtigt werden. Des weiteren kann die Nachbildung auch direkt durch ein kurzes Leitungsstück, beispielsweise von 10 oder 20 cm, gebildet sein. Wichtig ist, daß die Nachbildung der Leitungsimpedanz auf eine normierte Leitungslänge von beispielsweise 10 m bezogen wird. Muß der Lautsprecher in einem größeren Abstand zum Leistungsverstär ker aufgestellt werden und gelangt beispielsweise eine zweite Leitung gleichfalls mit 10 m Länge zum Einsatz, so wird entsprechend der Längenfaktor K1 zur Kompensation der gesam ten Leitungslänge verdoppelt.The line simulation 14 can be constructed in accordance with the known equivalent circuit diagrams for lines using discrete capacitors, resistors and inductors, the corresponding values of the connected line 6 being taken into account in a known manner. Furthermore, the replica can also be formed directly by a short line piece, for example of 10 or 20 cm. It is important that the simulation of the line impedance is based on a standardized line length of, for example, 10 m. If the loudspeaker has to be placed at a greater distance from the power amplifier and if, for example, a second line with a length of 10 m is used, then the length factor K1 is doubled to compensate for the total line length.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Leitungskompensation für TIII-Verstärker. Die normierte Leitungsnachbildung 14 ist entsprechend dem Ersatzschaltbild für Leitungen aus diskreten Bauteilen aufgebaut und enthält Kondensatoren C1, C2 sowie im Längszweig einen Widerstand R1 und eine Induktivität L. Die Werte der diskreten Bauteile dieser normierten Leitungsnach bildung sind auf die Kapazität, die Induktivität sowie den Widerstand der bei 18 angeschlossenen Leitung bezogen auf deren Länge vorgegeben. Im Rahmen der Erfindung kann anstelle der aus diskreten Bauteilen aufgebauten Leitungsnachbildung unmittelbar ein Teilstück vorgegebener Länge der Lautspre cherleitung vorgesehen sein. Der Normierung wird einerseits die Länge der bei 18 angesprochenen Lautsprecherleitung und andererseits die Länge des zur Nachbildung dazwischengeschal teten Leitungsstückes zugrunde gelegt. Entsprechend dem Verhältnis der Leitungslängen wird ferner der für die Rück führung maßgebliche Längenfaktor vorgegeben. Fig. 2 shows an embodiment of the line compensation for TIII amplifier. The standardized line simulation 14 is constructed in accordance with the equivalent circuit diagram for lines from discrete components and contains capacitors C1, C2 and in the series branch a resistor R1 and an inductance L. The values of the discrete components of this standardized line simulation are based on the capacitance, the inductance and the resistance of the line connected at 18 given the length. Within the scope of the invention, instead of the line simulation constructed from discrete components, a section of predetermined length of the loudspeaker line can be provided directly. The standardization is based on the one hand the length of the speaker line addressed at 18 and on the other hand the length of the line section interposed for simulation. The length factor relevant for the return is also specified in accordance with the ratio of the cable lengths.

Wie ersichtlich werden über Widerstände dem positiv und dem negativ bewerteten Eingang des Differenzverstärkers die an den Anschlüssen 16 und 18 anstehenden Signale zugeführt, so daß am Ausgang des Differenzverstärkers 20 die Fehlerspan nung ansteht. Über ein nachgeschaltetes Widerstandsnetzwerk 30 wird der Längenfaktor vorgegeben zur Berücksichtigung der tatsächlichen Länge der Leitung zwischen dem Anschluß 18 und dem Lautsprecher. Die Additionsstelle 26 wird gleichfalls durch einen Differenzverstärker gebildet, wobei das Fehler spannungssignal des Differenzverstärkers 20 unter Berücksich tigung des Längenfaktors gegenphasig zum NF-Eingangssignal geschaltet ist. Es sei nochmals festgehalten, daß Standard leitungen, beispielsweise von jeweils 15 m, zum Einsatz gelangen und in der gewünschten Anzahl zwischen den Ausgang 18 und den Lautsprecher geschaltet werden, wobei lediglich über das Widerstandsnetzwerk 30 der erforderliche Längenfak tor zur Fehlerkompensation eingestellt werden muß.As can be seen, the signals present at the connections 16 and 18 are fed via resistors to the positive and the negative input of the differential amplifier, so that the error voltage is present at the output of the differential amplifier 20 . The length factor is specified via a downstream resistance network 30 to take into account the actual length of the line between the connection 18 and the loudspeaker. The addition point 26 is likewise formed by a differential amplifier, the error voltage signal of the differential amplifier 20 being switched in phase opposition to the LF input signal, taking into account the length factor. It should be noted again that standard lines, for example of 15 m each, come into use and are switched in the desired number between the output 18 and the loudspeaker, the required length factor for error compensation only having to be set via the resistor network 30 .

Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Leitungskompensation unter Einsatz eines Pegelübertragers 32. Mit dem Pegelübertrager 32 wird ein definierter Längenfaktor vorgegeben, wobei einer seits die feste Länge der Leitung und andererseits die Werte der Leitungsnachbildung bei der Dimensionierung berücksich tigt sind. Fig. 3 shows an embodiment of the line compensation using a Pegelübertragers 32nd With the level transmitter 32 , a defined length factor is specified, whereby on the one hand the fixed length of the line and on the other hand the values of the line simulation are taken into account in the dimensioning.

BezugszeichenlisteReference list

2 Leistungsverstärker
4 Ausgang von 2
6 Leitung
8 Lautsprecher
10 Eingang von 2
12 Punkt
14 Leitungsnachbildung
16, 18 Anschluß
20 Differenzverstärker
22 Ausgang von 20
24 Potentiometer
26 Additionsstelle
28 Linie
30 Widerstandsnetzwerk
32 Pegelübertrager 2 power amplifiers
4 output from 2
6 line
8 speakers
10 entrance of 2
12 point
14 Line simulation
16 , 18 connection
20 differential amplifiers
22 exit of 20
24 potentiometers
26 addition point
28 line
30 resistance network
32 level transmitters

Claims

1. A method for reducing quality losses on lines which are connected between the output of a low-frequency power amplifier and at least one connected loudspeaker, a signal being added in phase opposition to the input signal of the power amplifier via a feedback branch, characterized in that between the power amplifier ( 8 ) and the actual connected line ( 6 ) a replica ( 14 ) of the same is inserted, the impedance of the replica ( 14 ) corresponding to a fraction of the connected line ( 6 ), and that the signal tapped over the replica ( 14 ) as an error signal a predeterminable length factor is multiplied, with which the impedance of the actual line ( 6 ) and that of the simulation ( 14 ) is taken into account.

2. The method according to claim 1, characterized in that the impedance of the replica ( 14 ) is based on a standardized length of a line section, the total length of the connected line ( 6 ) being at least as great as that of the line section.

3. The method according to claim 2, characterized in that the length factor can be specified in steps corresponding to the number of line sections used for the entire connected line ( 6 ).

4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the replica ( 14 ) from discrete components, namely capacitors, resistors and inductors, in particular according to a line equivalent circuit, is constructed.

5. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the replica ( 14 ) is formed from a section of the connected line ( 6 ).