DE69032523T2

DE69032523T2 - Akustisches Gerät und dazugehörendes Steuerungsgerät

Info

Publication number: DE69032523T2
Application number: DE1990632523
Authority: DE
Inventors: Masao C/O Yamaha Corporation Hamamatsu-Shi Shizuoka-Ken Noro; Kenji C/O Yamaha Corporation Hamamatsu-Shi Shizuoka-Ken Yokoyama
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1989-12-26
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2010-12-28
Also published as: EP0435304A3; EP0435304A2; JP3035943B2; JPH03196798A; EP0435304B1; DE69032523D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Akustikvorrichtung, die mit einem Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke oder einem gewöhnlichem Leistungsverstärker verbunden ist zum normalen Ansteuern oder Treiben eines Lautsprechers und zum Verbessern der elektroakustischen Wiedergabe (Transduktion)-Charakteristiken eines Lautsprechers, der die Akustikvorrichtung aufweist und eine Treibervorrichtung zum Treiben des Lautsprechers, um seine elektroakustischen Wiedergabecharakteristiken im Zusammenwirken mit dem Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke zu verbessern.

2. Stand der Technik

Ein herkömmlicher Leistungsverstärker zum Treiben eines Lautsprechers (Lautsprechereinheit (Vibrator oder Schwinger) oder ein Lautsprechersystem) hat normalerweise eine im wesentlichen Null-Ausgangsimpedanz und eine konstante Spannung treibt den Lautsprecher.
Im Gegensatz dazu sind vor kurzem akustische Systeme vorgeschlagen worden, welche die akustischen Wiedergabecharakteristiken von Lautsprechern verbessern oder ein Lautsprecherschwingungssystem kompakt machen, ohne die akustischen Wiedergabecharakteristiken durch sogenanntes negatives Impedanztreiben (eine negative Impedanzkomponente ist in einer Ausgangsimpedanz eingeschlossen) oder sogenanntes Treiben mit Bewegungsrückkopplung (MFB) zu beeinträchtigen (ein Lautsprecherausgang wird durch ein gewisses Verfahren ermittelt) (europäische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 322 686, Nr. 0 322 679, Nr. 0 332 053, US-Patent Nr. 4 118 600 und ähnliches).
Diese akustischen Systeme benötigen jedoch Treibervorrichtungen für spezielle Zwecke (Leistungsverstäker) entsprechend den zu nutzenden Lautsprechern. Aus diesem Grund, kann wenn ein Nutzer, der einen Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke besitzt und regelmäßig nutzt, das System konstituieren will, er oder sie seinen Leistungsverstärker überhaupt nicht nutzen.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Gazette Nr. Sho 58-29295 offenbart ein Verfahren, das ein Lautsprecher mit einer negativen Widerstandsschaltung in Serie geschaltet ist, die einen negativen Widerstand bei einer vorbestimmten Frequenz oder kleiner hat, und die Serienschaltung des Lautsprechers und der negative Widerstand wird durch einen Verstärker für allgemeine Zwecke getrieben, um die Basstonbereichscharakteristiken des Lautsprechers zu verbessern. Wie jedoch in Fig. 9 gezeigt ist die negative Widerstandsschaltung, die einzigartig in der Ausführungsform der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 58-29295 offenbart ist, ein einzelner Transistorverstärker der Klasse A (transistor class-A single amplifier), der einen Widerstand als eine Last hat. Solch ein einzelner Transistorverstärker der Klasse A wird nicht zum Liefern der Leistung an eine Last mit niedriger Impedanz verwendet, wie zum Beispiel ein Lautsprecher bezüglich der Spannungsausnutzungseffizienz, dem Leistungsverlust, den Kosten und ähnlichem außer für den Fall, in dem er für eine sehr kleine Leistung verwendet wird, wie zum Beispiel ein Ohrhörer oder ein Kopfhörer oder für einen sehr speziellen Fall, wie zum Beispiel für eine Verwendung in einem Hobby. Spezieller, gehört der einzelne Transistorverstärker der Klasse A nicht zu einer Kategorie von Leistungsverstärkern zum Treiben eines Lautsprechers im allgemeinen Sinne. Weiterhin ist, in dieser negativen Widerstandsschaltung, eine Impedanz Z, welche ein Detaktionswiderstand entsprechend eines Detaktionswiderstands Rs zur Sprecherstromdetektion gemäß der vorliegenden Erfindung, in Serie geschaltet mit einer Lautsprechereinheit durch einen Transistor, und ein Emitterwiderstand ist mit einem Ende an einem Punkt verbunden, wo der Emitter des Transistors und die Lautsprechereinheit 2 miteinander verbunden sind, und ebenfalls mit seinem anderen Ende an einer Erdung verbunden ist. Mit dieser Anordnung fließt ein Strom, der durch den Lautsprecher (Sprecherstrom) fließt, ebenfalls durch den Emitterwiderstand zu einer Zeit, wenn der Lautsprecher getrieben wird, wobei es unmöglich gemacht wurde, den Strom (Sprecherstrom) genau zu detektieren, der durch die Lautsprechereinheit fließt. Da diese negative Widerstandsschaltung nicht aus einer Druck-Zieh-(push-pull)-Schaltung besteht und die negative Widerstandsschaltung unter Verstärkern der A Klasse in seiner Anwendbarkeit begrenzt ist, kann sie nicht einfach durch eine Leistungsverstärkerschaltung ersetzt werden, die den Sprecherstrom genau detektiert und sie dadurch in die Lage versetzt, den optimalen negativen Widerstand auszugeben, und sie ist im allgemeinen für das Treiben des Sprechers oder Lautsprechers geeignet.
Spezieller, obwohl das offengelegte japanische Patent Nr. Sho 58-29295 theoretisch vorschlägt, daß ein Lautsprecher mit negativem Widerstand getrieben werden kann unter Ver wendung eines Leistungsverstärkers für allgemeine Zwecke durch Reihenschaltung des Lautsprechers mit einer negativen Widerstandsschaltung, offenbart oder schlägt es nicht eine Anordnung einer praktischen negativen Widerstandsschaltung vor, welche einen Lautsprecher ohne irgendwelche Probleme treiben kann.
Die EP-A- 0 293 806 offenbart eine dynamische Lautsprechertreibervorrichtung, welche einen Verstärker umfaßt, in dessen einen Eingang die Bewegungsspannung des Lautsprechers negativ zurückgekoppelt wird. Diese Lautsprechertreibervorrichtung entspricht der Vorrichtung die in der oben erwähnten EP-A-0 322 686, 0 322 679 und 0 332 053 offenbart ist, da ebenfalls das sogenannte Treiben mit Bewegungsrückkopplung (MFB-Treiben) angewendet wird. Wie oben offenbart benötigt die in der EP-A-0 293 806 offenbarte Lautsprechertreibervorrichtung einen speziellen Leistungsverstärker entsprechend dem zu nutzenden Lautsprecher. Deshalb kann der Leistungsverstärker in diesem Fall ebenfalls nicht genutzt werden, wenn der Nutzer, der einen Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke besitzt und regelmäßig nutzt, das MFB-System konstituieren möchte.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum Treiben einer Lautsprechereinheit im Zusammenwirken mit einem externen Leistungsverstärker zum Konstantspannungs-Treiben eines Lautsprechers vorgesehen, wie in Anspruch 1 dargelegt. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Gemäß der Erfindung wird eine dynamische Lautsprechertreibervorrichtung vorgesehen, in welcher, zusätzlich zum herkömmlichen externen Leistungsverstärker, eine zusätzliche Leistungsverstärkereinheit vorgesehen wird zum Treiben eines Lautsprechers im Zusammenwirken mit dem herkömmlichen Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke, um die elektroakustischen Wiedergabecharakteristiken des Lautsprechers zu verbessern, und zum Erzeugen einer elektrischen Energie entsprechend eines Energieanstiegs, gegenüber eines normalen oder herkömmlichen Treiberbetriebs während des Treiberbetriebs zum Verbessern der Charakteristiken. Eine normale Treiberenergie wird als eine weitere Energie vom Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke geliefert.
Mit dieser Anordnung kann, da die normale Treiberenergie vom Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke als ein konventioneller oder herkömmlicher Leistungsverstärker geliefert wird, ein Nutzer, der den Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke regelmäßige oder regulär nutzt, ihn dazu verwenden, um ein Treiben mit negativer Impedanz oder MFB-Treiben zu verwirklichen, wodurch dabei die elektroakustischen Wiedergabecharakteristiken seines oder ihres oder kommerziell verfügbaren Lautsprechers verbessert werden. Weiterhin kann eine kompakte Akustikvorrichtung (Lautsprechersystem), die automatisch ein Treiben mit negativer Impedanz oder MFB-Treiben erreichen kann, wenn sie durch einen Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke getrieben wird, und die gute elektroakustische Wiedergabecharakteristiken hat, verwirklicht werden.
In der Treibervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann, da eine elektrische Energie entsprechend einem En ergieanstieg, der durch das Treiben mit negativer Impedanz oder MFB-Treiben verursacht wird, vom zweiten Leistungsverstärker geliefert wird, ein Ausgangssignal vom Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke, der mit dem zweiten Leistungsverstärker zusammenwirkt effizient genutzt werden. Weiterhin kann, da der zweite Leistungsverstärker nur eine elektrische Energiequelle entsprechend einem Energieanstieg braucht, der durch das Treiben mit negativer Impedanz oder MFB-Treiben verursacht wird kompakt und billig im Vergleich zu einer herkömmlichen Treibervorrichtung gemacht werden, die ausschließlich für das Treiben mit negativer Impedanz oder MFB-Treiben verwendet wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Anordnung einer Akustikvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schaltungsdiagramm einer Anordnung einer Akustikvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3A bis 3C sind ein äquivalentes Schaltungsdiagramm der in Fig. 2 gezeigten Akustikvorrichtung bzw. Schaltungsdiagramme der Akustikanordnungen gemäß des ersten und zweiten Standes der Technik;
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm einer Akustikvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der in Fig. 4 gezeigten Akustikvorrichtung;
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm einer Akustikvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Akustikvorrichtung, die in Fig. 6 gezeigt ist; und
Fig. 8 ist ein Schaltungsdiagramm einer Akustikvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Anordnung einer Akustikvorrichtung gemäß eines Standes der Technik zeigt (japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. Sho 58-29295).

DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Gleiche Bezugszeichen oder solche mit gleichen Suffixen bezeichnen gleiche oder entsprechende Teile in den Figuren.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung einer Akustikvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Akustikvorrichtung führt das Treiben mit negativer Impedanz aus, um Lautsprechercharakteristiken zu verbessern. In dieser Vorrichtung sind eine Lautsprechereinheit 2 und eine Verstärkereinheit 3, die als eine Treibervorrichtung mit negativer Impedanz als das charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung dienen, in einem Gehäuse 1 mit einer Resonanzkanalöffnung 11 angeordnet. Die Vorrichtung hat ebenfalls ein Paar externer Eingangsanschlüsse P1 und P2 zum Verbinden dieser Akustikvorrichtung mit Ausgangsanschlüssen eines Leistungsverstärkers 5 als ein Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke. Die Verstärkereinheit 3 umfaßt eine Leistungsverstärkerschaltung 31, eine Schaltung 32 mit positiver Rückkopplung und eine Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33. Die Schaltung 32 mit positiver Rückkopplung umfaßt einen Rückkopplungsverstärker A1, der mit einer vorbestimmten Übertragungsfunktion β durch ein Impedanzelement Zs gegeben ist, und zwar zum Ermitteln eines Lautsprecherstroms, Impedanzelemente Za und Zb und ähnliches. Der Impedanzwert des Impedanzelementes Zs hat eine vernachlässigbare Größe im Vergleich zu dem der Lautsprechereinheit 2.
In der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist ein externer Eingangsanschluß P1 mit einem Eingangsanschluß P3 der Lautsprechereinheit 2 über das Impedanzelement Zs verbunden, und zwar zum Ermitteln des Lautsprecherstroms, und der andere Eingangsanschluß P4 der Lautsprechereinheit 2 ist mit einem Betriebsspannungsbezugspunkt der Verstärkereinheit 3 verbunden. Weiterhin wird ein Detektionsausgang, der durch das Ermitteln eines Stroms erhalten wird, der durch die Lautsprechereinheit 2 durch das Impedanzelement Zs fließt, positiv zum Eingang der Leistungsverstärkerschaltung 31 über den Rückkopplungsverstärker A1 positiv zurückgekoppelt. Zusätzlich wird ein Eingangssignal, das zum externen Eingangsanschluß P1 geliefert wird, ebenfalls zum Eingang der Leistungsverstärkerschaltung 31 über die Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33 mit einer vorbestimmten Übertragungsfunktion geliefert.
Verschiedene Charakteristiken der Verstärkereinheit 3 sind wie folgt. D. h., wenn eine interne Impedanz der Lautsprechereinheit 2 durch ZL dargestellt wird, eine Übertragungsfunktion (Gewinn) der Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33 durch T(s) dargestellt wird, ein Übertragungsgewinn der Schaltung 33 mit positiver Rückkopplung durch die Gleichung β = Zb/Za gegeben ist, ein Übertragungsgewinn der Leistungsverstärkerschaltung 31 bezüglich einer Ausgangsspannung der Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33 durch die Gleichung α = Zf/Zc gegeben ist und ein Übertragungsgewinn der Leistungsverstärkerschaltung 31 bezüglich der Ausgangsspannung der Schaltung 32 mit positiver Rückkopplung durch A = Zf/Zd gegeben ist, so werden
(a) Übertragungscharakteristiken G(s) ausgedrückt durch:
(b) Eine Treiberimpedanz Zo, wenn von der Lautsprechereinheit 2 aus gesehen, ist gegeben durch:
wobei GZL = ∞ und GZL = ZL Übertragungscharakteristikwerte sind, die erhalten werden, wenn ZL = ∞ und ZL = ZL in Gleichung (1) ausgetauscht werden. Eine Ausgangsimpedanz AZ des Leistungsverstärkers 5 ist auf 0 Ω gesetzt.
(c) Eine Lastimpedanz Zi, wenn vom Leistungsverstärker 5 aus gesehen, ist gegeben durch
Aus diesen Gleichungen ist
(d) T(s) durch folgende Gleichung gegeben, um die Übertragungscharakteristiken zu (1) zu machen, d. h., um den Ausgangs-Tondruck des Lautsprechers dahingehend zu verändern, daß er die selben Frequenzcharakteristiken wie diejenigen in einem üblichen Konstanz-Spannungs-Treiber- Modus haben:
(e) T(s) ist, um eine Amplitude einer Spannung (Vs) bei einem negativen Impedanz-Ausgangsanschluß (Ausgangsanschluß der Leistungsverstärkerschaltung 31) Null zu machen, d. h., um Vs Null zu machen, wenn ein Lautsprecher getrieben wird, ohne veranlaßt zu werden, eine Gegenwir kung aus der Umgebung zu bewirken, während ein Effekt eines perfekten Dämpfungszustands beibehalten wird (Q eines Lautsprechertreibersystems ist 0), gegeben durch:
In der Praxis kann jedoch vs nicht 0 sein, selbst wenn T(s) wie in Gleichung (5) gesetzt wird, da eine Gegenwirkung aus der Umgebung zum Lautsprecher auftritt.
Der Betrieb der Variablen der in Fig. 1 gezeigten Akustikvorrichtung wurde geprüft. Die Prüfungsergebnisse sind wie folgt.
(a) Wenn α · β = 1 gesetzt wird, wird, da Zo = 0 aus Gleichung (2), die Vorrichtung in einen Konstantspannungs-Treiberzustand gesetzt. Zusätzlich können, da die Übertragungscharakteristiken durch 1 + A · T(s) aus Gleichung (1) gegeben sind, die Frequenzcharakteristiken durch Steuern von T(s) gesteuert bzw. geregelt werden.
(b) Aus Gleichung (2) wird die Ausgangsimpedanz Zo in einer Region von α · β > 1 negativ.
(c) Wenn T(s) = 0, so kann die Vorrichtung als eine Schaltung mit negativer Impedanz betrieben werden, was das Ziel der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 58-29295 ist.
(d) Aus Gleichung (S) kann der Betrag oder die Größe des negativen Impedanzgenerators, d. h., des Leistungsverstärkers 33 der Verstärkereinheit 3 reduziert werden, und der Leistungsverbrauch kann reduziert werden.
(e) Optimale Bedingungen können gesetzt werden, indem α, β, A und T(s) gesetzt werden. In diesem Fall dient T(s) als ein Übertragungssystem für ein Phaseninversionssystem oder Phasenumkehrsystem (- T(s) ).
In Fig. 1 treibt die Verstärkereinheit 3 die Lautsprechereinheit 2 mit negativer Impedanz im Zusammenwirken mit dem Leistungsverstärker 5. Dieses Treiben mit negativer Impedanz wird auf die selbe Weise ausgeführt wie in der Akustikvorrichtung, die in der europäischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 322 686 offenbart ist. Demgemäß wird in der in Fig. 1 beispielsweise in einem kleine Frequenzbereich gezeigten Schaltung solch ein Treiben mit negativen Widerstand, wie in der europäischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 322 686 offenbart, ausgeführt, wodurch die Sprechereinheit 2 gedämpft wird und extrem stark getrieben wird, und die Wiedergabecharakteristiken, besonders deren Niedrigfrequenzbereich- Charakteristiken werden verbessert oder wodurch ein Gehäuse klein gemacht werden kann, oder ein Sprechersystem als Ganzes klein gemacht werden kann, ohne die Wiedergabecharakteristiken zu beeinträchtigen.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Akustikvorrichtung wird ein dynamischer Lautsprecher als die Lautsprechereinheit 2 verwendet, um die Gesamtschaltung detaillierter darzustellen im Vergleich zur in Fig. 1 gezeigten Schaltung, und ein Lautsprecherstromermittlungsbetrieb wird auf der Grundseite ausgeführt. Eine interne Impedanz des dynamischen Lautsprechers besteht hauptsächlich aus einem Widerstand (Rv) einer Sprecherspule, und sie schließt eine Induktionskomponente etwas ein. In dieser Ausführungsform wird ein Widerstand Rs als das Lautsprecherstrom-Ermittlungsimpedanzelement Zs verwendet, so daß die Ausgangimpedanz Zo, die durch Gleichung (2) ausgedrückt wird, als ein negativer Widerstand (-Rv) zum Ausgleichen des internen Widerstands Rv dient. Zusätzlich können Widerstände auch als Impedanzelemente zum Bestimmen des positiven Rückkopplungsgewinns α · β und des Verstärkergewinns A genutzt werden.
Weiterhin dient in der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung ein Verstärker A3, der die Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33 konstituiert, auch als ein Gleichstrom- Servoverstärker. Spezieller wird ein zum externen Eingangsanschluß P1 geliefertes Signal ohne Invertierung verstärkt, und zwar durch den Verstärker A3 der Übertragungsfunktionsschaltung 33, und das verstärkte Signal wird in den nicht-invertierenden Eingangsanschluß eines Verstärkers (interner Leistungsverstärker A2) eingegeben, der die Leistungsverstärkerschaltung konstituiert. Zusätzlich wird durch Nutzen des inverten Eingangsanschlußes des Verstärkers A3 eine Gleichstromschwankung des internen Leistungsverstärkers A2 durch die Schaltung mit negativer Rückkopplung (Verstärker A2 und ein Kondensator) kompensiert.
Wie in dem äquivalenten Schaltungsdiagramm der Fig. 3A gezeigt, erzeugt die in Fig. 2 gezeigte Akustikvorrich tung einen negativen Widerstand (-Rv) zum Ausgleichen der internen Impedanz Rv der Lautsprechereinheit 2, und zwar unabhängig von der Lautsprechereinheit 2. Aus diesem Grund ist die Lautsprechereinheit 2 äquivalent zu einer Schaltung, in der eine Bewegungsimpedanz ZM direkt mit Spannungsquellen 5 und 31 verbunden ist, ohne durch eine Impedanz hindurchzugehen, wie zum Beispiel die interne Impedanz Rv oder ähnliches. Da die Spannungsquellen eine interne Impedanz von 0 haben, ist die Bewegungsimpedanz ZM der Lautsprechereinheit 2 an ihren beiden Enden kurzgeschlossen, so daß ihre Resonanzfrequenz Q Null wird. Im Ergebnis wird der Lautsprecher in einen perfekten Ruhezustand gesetzt, und er wird sehr stark getrieben und gedämpft. In dieser Akustikvorrichtung wird die Übertragungsfunktion T(s) der Übertragungsfunktionssteuer- bzw. -regelschaltung 33 geeignet gesetzt, so daß die Ausgangsspannung der Leistungsverstärkerschaltung 31 zum Erzeugen eines negativen Widerstands gesenkt wird, so daß somit die Leistungsquelle oder Leistungslieferung vom Leistungsverstärker 5 erhöht werden kann und eine gewünschte Frequenzkompensation in einem Treibermodus mit negativer Impedanz ausgeführt werden kann.
Diese Akustikvorrichtung hat einen Vorzug, indem ein herkömmlicher Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke direkt genutzt werden kann und Charakteristiken, die einzigartig für den Leistungsverstärker sind können direkt genutzt werden, und Charakteristiken, die einzigartig für den Leistungsverstärker sind können ausreichend reflektiert oder widergespiegelt werden, wenn der Lautsprecher getrieben wird.
Im Gegensatz dazu, wie im äquivalenten Schaltungsdiagramm der Fig. 3B gezeigt, muß, da eine Treibervorrichtung mit negativer Impedanz, die in der europäischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 322 686 offenbart ist bewirkt, daß eine Verstärker-5-Strichseite (linke Seite der Strichpunktlinie in Fig. 3B) eine negative Impedanz hat, ein Verstärker für spezielle Zwecke, welcher eine negative Impedanz in seiner Ausgangsimpedanz einschließt als Verstärker 5', und der Verstärker und der Lautsprecher müssen gepaart sein, was in geringer Anpassbarkeit oder Vielseitigkeit (oder Allgemeinheit) resultiert.
In einer Lautsprechertreibervorrichtung, die im offengelegten japanischen Patent Sho Nr. 58-29295 offenbart ist, wie im äquivalenten Schaltungsdiagramm der Fig. 3C wird eine negative Impedanz (-Rv) mit einem Lautsprecher 1" in Reihe geschaltet. Wenn der negative Widerstand auf diese Weise geschaltet wird, so ist eine Ausgleichsschaltung, wie zum Beispiel die Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33 erforderlich, um die Ausgangscharakteristiken des Lautsprechers anzupassen. Die Ausgleichsschaltung kann in Reihe geschaltet sein mit der Lautsprechereinheit 2", wie durch ZEQ in Fig. 3C gezeigt. In diesem Fall wird der Effekt des negativen Widerstands -Rv reduziert, und die Dämpfkraft der Bewegungsimpedanz ZM der Lautsprechereinheit 2 wird verringert. Weiterhin wie in Fig. 9 gezeigt, treibt, da die negative Widerstandsschaltung (-Rv) aus einem einzelnen Transistorverstärker der Klasse A einschließlich eines Emitterwiderstands als eine Widerstandslast besteht, dieser Transistor äquivalenterweise eine parallele Schaltung des Lautsprechers 2 und des Emitterwiderstands. Deshalb wird, wenn dieser Emitterwid erstand ausreichend kleiner als die Impedanz der Lautsprechereinheit 2 gesetzt wird, der Leistungsverbrauch des negativen Widerstandstransistors über einen praktischen Pegel hinweg erhöht. Auf der anderen Seite wird, wenn der Emitterwiderstand erhöht wird, da der Emitterwiderstand in Reihe geschaltet ist mit der Lautsprechereinheit 2 bezüglich des Verstärkers 5, der Ausgang vom Verstärker 5 verbraucht und durch den Emitterwiderstand gesenkt. In jedem Fall ist die negative Widerstandsschaltung, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 58-29295 offenbart ist, nicht praktisch bezüglich des Zusammenwirkens mit einem Verstärker für allgemeine Zwecke.
Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat nicht solche Nachteile wie jene in der herkömmlichen Vorrichtung, die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. Sho 58-29295 offenbart ist, da die erstere ein Element (Widerstand) zum Ermitteln eines Stroms hat, der durch den Sprecher bzw. Lautsprecher fließt, und zwar zwischen der Lautsprechereinheit und der negativen Widerstandschaltung. Zusätzlich kann die herkömmliche Vorrichtung, in der ein Element zum Ermitteln eines Stroms durch einen Lautsprecher zwischen einer Leistungsquelle B+ und einer negativen Widerstandsschaltung angeordnet ist, nicht eine Druck-Zug-(push-pull)-Schaltung konstituieren (da + und - berücksichtigt werden müssen).
Fig. 4 zeigt die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der in Fig. 4 gezeigten Akustikvorrichtung wird ein Ausgang aus der Übertragunssteuerfunktionssteuerschaltung 33 durch eine Spannung über dem Lautsprecherstromermittlungswiderstand Rs verändert und durch die Verstärkerschaltung 31 bezüglich einer Spannung an der rechten Anschlußseite (Fig. 4) des Widerstands Rs verstärkt.
Fig. 5 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Akustikvorrichtung, die in Fig. 4 gezeigt ist. In der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung besteht die Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33 nur aus passiven Elementen.
Fig. 6 zeigt die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die in Fig. 6 gezeigte Akustikvorrichtung treibt einen Tieftonlautsprecher WF eines Zweiweglautsprechersystems durch eine negative Impedanzschaltung bzw. Schaltung mit negativer Impedanz als das charakteristische Merkmal der vorliegenden Erfindung. In Fig. 6 erzeugt eine Leistungsquelle 7 Gleichsttromleistungs-Versorgungsspannungen +B&sub1; und -B&sub1; für den Leistungsverstärker A2 und Gleichstromleistungs-Versorgungsspannungen +B&sub2; und -B&sub2; für den Stromermittelungsverstärker A1, den Verstärker A3 in der Übertragungsfunktionsschaltung 33 und für eine Schutzschaltung auf der Basis einer Wechselstromleistungsquelle, zum Beispiel eine kommerzielle Leistungsquelle von 100V. Die Schutzschaltung 8 wird verwendet, um Zerstörung oder Schwächung der Schaltungen und der Lautsprechereinheiten zu verhindern, die durch eine Überlastung, Einschwingung oder abnormalen Betrieb verursacht werden. Die Schutzschaltung 8 hat eine Gleichstromschutzfunktion durch Ausschalten eines Relaiskontakts ry1, wenn ein Gleichstrom, der einen vorbestimmten Wert überschreitet, durch die Lautsprechereinheit hindurchfließt, eine Überstromschutzfunktion durch Ausschalten des Relaiskontakts ry1, wenn ein Überstrom durch die Lautsprechereinheit hindurchfließt, eine Wärmestrahlungsplattentemperaturschutzfunktion durch Ausschalten des Relaiskontakts ry1, wenn die Temperatur einer Wärmestrahlungsplatte einen vorbestimmten Wert überschreitet und eine Einschalt-Abschwächfunktion durch Einschalten des Relaiskontakts ry1 nach dem Ablauf einer vorbestimmten Verzögerungszeit, wenn ein Einschalter eingeschaltet wird. Diese Vorrichtung hat ebenfalls Schutzmittel, z. B. für eine primäre Sicherung, eine Temperatursicherung in einem Transformator (und ähnliches (nicht gezeigt).
Fig. 7 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der Akustikeinrichtung, die in Fig. 6 gezeigt ist. In Fig. 7 ist ein IC (STK4040V) 30, ein Hybrid-IC, der durch Integration der Verstärker A1, A2 und A3 gebildet ist und durch einige ihrer peripheren Schaltungen, wie in Fig. 6 gezeigt. Eine Gleichstromleistungsquelle 7 umfaßt einen Leistungsquellentransformator 71 mit einem zentralen Abgreiftyp einer sekundären Wickelspannung und einer Vollwellengleichrichtungsschaltung 72 und erzeugt zwei Gleichspannungen +B&sub1; und -B&sub1;. Diese Spannungen werden direkt zum Verstärker A2 im IC 30 geliefert und werden ebenfalls zu einer Schaltung, die die Verstärker A1 und A3 einschließt und ähnliches geliefert, und zwar als Spannungen +B&sub2; und -B&sub2; über die Endkopplungsschaltung 73. Der Lautsprecherstromermittlungswiderstand Rs hat einen Widerstand von 0,2 Ω.
In der Schutzschaltung 8 erlaubt ein Widerstand R81 und ein Kondensator C81 nur einer Gleichspannungskomponente eines Signals, das am externen Eingangsanschluß P1 auftritt, hindurchzulaufen. Wenn diese Gleichspannung gleich ist oder höher als +0,6V so wird ein Transistor Q&sub8;&sub1; eingeschaltet, und die Transistoren Q&sub8;&sub2; und Q&sub8;&sub3; werden ausgeschaltet. Somit wird eine Relais-Zylinderspule (solenid) ry1 abgeschaltet, und der Relaiskontakt ry1 wird ausgeschaltet. Wenn die Gleichspannungskomponente gleich oder kleiner als -0,6V ist, so wird ein Basisstrom des Transistors Q&sub8;&sub2; durch die Dioden Q&sub8;&sub1; und Q&sub8;&sub2; vorbei geleitet, und die Transistoren Q&sub8;&sub2; und Q&sub8;&sub3; werden ausgeschaltet, um die Relais-Zylinderspule Ry1 auszuschalten. Die Schutzschaltung 8 verwirklicht die Gleichsstromschutzfunktion mit diesen Operationen. Wenn ein Überstrom durch die Lautsprechereinheit (Tieftonlautsprecher WF) 2 fließt, so wird eine Wechselspannung über dem Stromermittlungswiderstand Rs erhöht. Diese Wechselspannung wird an die Basis des Transistors Q&sub8;&sub1; über die Diode D&sub8;&sub3; geliefert. Deshalb wird, wenn die Spannung gleich oder größer als 0,6V ist, der Transistor Q&sub8;&sub1; eingeschaltet und die Transistoren Q&sub8;&sub2; und Q&sub8;&sub3; werden ausgeschaltet, um die Relais-Zylinderspule Ry1 auszuschalten, wie oben beschrieben. Im Ergebnis wird der Relaiskontakt ry1 ausgeschaltet. D. h., die Überstromschutzfunktion wird verwirklicht. Wenn die Temperatur der Wärmestrahlungsplatte erhöht wird, so wird der Widerstand eines Thermistors PTH mit positiver Charakteristik, der an der selben Wärmestrahlungsplatte (nicht gezeigt) wie die, an die der IC 30 angebracht ist, erhöht. Wenn die Temperatur der Wärmestrahlungsplatte einen vorbestimmten Wert überschreitet, so überschreitet ein spannungsgeteilter Wert des Widerstands R&sub8;&sub2; und des Thermistors PTH mit positiver Charakteristik 1,2V. Somit wird der Transistor Q&sub8;&sub1; mit dem Basisstrom durch eine Diode D&sub8;&sub4; versorgt, und er wird ein geschaltet. Die Transistoren Q&sub8;&sub2; und Q&sub8;&sub3; sind ausgeschaltet, um die Relais-Zylinderspule RY1 auszuschalten bzw. stromlos zumachen, und der Relaiskontakt ry1 wird ausgeschaltet. D. h., die Wärmestrahlungsplattentemperaturschutzfunktion kann verwirklicht werden. Wenn der Einschalter 9 eingeschaltet ist, so wird ein Kondensator C&sub8;&sub2; durch einen Widerstand R&sub8;&sub3; aufgeladen, und die Transistoren Q&sub8;&sub2; und Q&sub8;&sub3; werden ausgeschaltet gelassen, bis die Endspannung über dem Kondensator C&sub8;&sub2; 0,6V überschreitet. Deshalb wird der Relaiskontakt ry1 während dieses Intervalls ausgeschaltet gelassen und ein Signal zum Tieftonlautsprecher WF und eine Schaltung entsprechend der Verstärkereinheit 3 wird abgeschnitten. D. h., die Einschaltabschwächfunktion kann verwirklicht werden.
Wie diese Schutzmittel für diese Vorrichtung ist auch eine primäre Sicherung FS angeordnet. Zusätzlich ist auch eine Temperatursicherung (nicht gezeigt) im Leistungsquellentransformator 71 angeordnet.
Fig. 8 zeigt die fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Akustikvorrichtung kann das selbe MSB- Treiben (Bewegungsrückkopplung, motional feedback) ausführen wie in der Akustikvorrichtung die in der europäischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 332 053 offenbart ist, und zwar durch Verwendung des Leistungsverstärkers für allgemeine Zwecke 5. In dieser Vorrichtung sind eine Lautsprechereinheit 2 mit einem Schwingungssensor 21 und einer Verstärkereinheit 3, die als eine MFB- Treibervorrichtung als das charakteristische Merkmal der Ausführungsform dient, in einem Gehäuse 1 angeordnet mit einer Resonanzkanalöffnung 11. Weiterhin hat diese Vorrichtung auch ein Paar externer Eingangsanschlüsse P1 und P2 zum Verbinden dieser Akustikvorrichtung mit den Ausgangsanschlüssen des Leistungsverstärkers 5 als ein Leistungsverstärker für allgemeine Zwecke. In dieser Ausführungsform ist ein externer Eingangsanschluß P1 mit einem Eingangsanschluß P3 der Lautsprechereinheit 2 verbunden, und der andere Eingangsanschluß P4 der Lautsprechereinheit 2 ist mit einem Betriebsspannungsbezugspunkt der Verstärkereinheit 3 verbunden. Ein Detektionsausgang eines Schwingungszustands der Lautsprechereinheit 2 durch den Schwingungssensor 21 wird negativ zum Eingang einer Leistungsverstärkerschaltung 31 der Verstärkereinheit 3 zurückgekoppelt und ein Signal, das zum externen Eingangsanschluß P1 geliefert wird, wird zum Eingang der Leistungsverstärkerschaltung 31 geliefert, und zwar über eine Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33 mit einer vorbestimmten Übertragungsfunktion.
Der Schwingungssensor 31 detektiert einen Vibrationszustand einer Membran 22 durch ein beliebiges Verfahren und umfaßt z. B. einen Geschwindigkeitssensor, einen Verschiebungssensor, Beschleunigungssensor oder ähnliches. Es sei bemerkt, daß anstatt eines Schwingungssensors 21 ein Schwingungszustand detektiert werden kann durch Verwendung einer Brückenschaltung, wie in der europäischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 332 053 beschrieben. Die Verstärkereinheit 3 umfaßt die Leistungsverstärkerschaltung 31, eine negative Rückkopplungsschaltung 32' und die Übertragungsfunktionssteuerschaltung 33. Die negative Rückkopplungsschaltung 32' verstärkt den Detektionsausgang des Schwingungssensors 21 oder die Vibrationszustandsdektektionsbrückenschaltung mit einer vorbestimmten Übertragungsfunktion β und gibt das verstärkte Ausgangssignal in den invertierenden Eingangsanschluß der Leistungsverstärkerschaltung ein.
In der in Fig. 8 gezeigten Akustikvorrichtung wirkt die Verstärkereinheit 3 mit dem Leistungsverstärker 5 für allgemeine Zwecke zusammen, und das selbe MFB-Treiben wie in der Akustikvorrichtung, die in der europäischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 0 332 053 offenbart ist, wird als ganzes ausgeführt.

Claims

1. Akkustikvorrichtung zum Treiben einer Lautsprechereinheit (2) mit zwei Eingangsanschlüssen (P3, P4), wobei ein Zusammenwirken mit einem externen Leistungsverstärker mit zwei Ausgangsanschlüssen (P1, P2) vorgesehen ist, welche für ein Konstantspannungs-Treiben eines Lautsprechers ausgelegt ist und folgendes aufweist:

eine Leistungsverstärkereinheit (3), um eine elektrische Energie entsprechend eines Anstiegs der Energie im Vergleich zu der Energie eines Konstantspannungs- Treiber-Zustands zu erzeugen, welche eine Leistungsverstärkerschaltung (31) zum Empfang eines Signals vom einen Ausgangsanschluß (P1) des externen Leistungsverstärkers (5) über eine Übertragungsfunktionsschaltung (33) aufweist und um den anderen Ausgangsanschluß (P2) des externen Leistungsverstärkers als ein Betriebsspannungsbezugspunkt zu verwenden, wobei das empfangene Signal mit einer vorbestimmten Übertragungsfunktion verstärkt wird, und um einen Eingangsanschluß (P4) der Lautsprechereinheit (2) zu treiben, wobei die Vorrichtung ferner eine Verbindungsschaltung aufweist, um den einen Ausgangsanschluß (P1) des externen Leistungsverstärkers mit dem anderen Eingangsanschluß (P3) der Lautsprechereinheit (2) zu verbinden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Charakteristik verbessernde Treiberbetrieb ein Treiberbetrieb mit negativer Impedanz ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Charakteristik verbessernde Treiberbetrieb ein Treiberbetrieb mit Bewegungsrückkopplung ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Rückkopplungsschaltung (32, 32') zur Ermittlung eines Treiber- oder Betriebszustands der Lautsprechereinheit (2) und zur Rückkopplung eines Detektionsausgangssignals an eine Eingangsseite der Leistungsverstärkerschaltung (31).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung (32) einen Strom ermittelt, der durch die Lautsprechereinheit (2) fließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung (32) den von der Lautsprechereinheit (2) ermittelten Strom positiv rückkoppelt und in Zusammenwirkung mit der Leistungsverstärkungsschaltung (31) mit negativer Impedanz antreibt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lautsprechereinheit (2) einen Schwingungskörper und Mittel zur Ermittlung eines Schwingungszustandes des Schwingungskörpers aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsschaltung (32') einen Schwingungszustand der Lautsprechereinheit (2) ermittelt, ein Detektionssignal negativ rückkoppelt und in Zusammenwirkung mit der Leistungsverstärkerschaltung (31) mit Bewegungsrückkopplung antreibt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4, 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine Negativ-Rückkopplungsschaltung (32') zur negativen Rückkopplung eines Detektionsausgangssignals des Schwingungszustands des Schwingungskörpers an eine Eingangsseite der Leistungsverstärkerschaltung (31).

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1) zur Aufnahme der Lautsprechereinheit (2) und der Leistungsverstärkereinheit (3).

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsverstärkereinheit (3) die Leistungsverstärkerschaltung (31), die Positiv- Rückkopplungsschaltung (32) und/oder die Transferfunktionsschaltung (33) umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine Resonatorstruktur aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine Resonanzkanalöffnung (11) aufweist.