DE69226066T2

DE69226066T2 - Steuervorrichtung für Lautsprecher

Info

Publication number: DE69226066T2
Application number: DE69226066T
Authority: DE
Inventors: Toru Higashihiroshima-Shi Hiroshima 729-15 Hayase; Kunihiko Higashihiroshima-Shi Hiroshima 724 Ohbayashi; Ryutaro Higashihiroshima-Shi Hiroshima 739-01 Takahashi
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-11-20
Filing date: 1992-11-04
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: EP0543224A2; US5347587A; EP0543224B1; DE69226066D1; EP0543224A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für Lautsprecher, die einen Lautsprecher durch die Steuerung einer konstanten Spannung entsprechend eines digitalen Audiosignals treibt.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Bei der Wiedergabe eines digitalen Audiosignals in einem herkömmlichen Wiedergabesystem wird das digitale Audiovideosignal in ein analoges Audiosignal gewandelt, auf einen veränderbaren Ausgangspegel verstärkt und anschließend an den Lautsprecher übertragen. Jedoch wurden in den vergangenen Jahren mit der Ausbreitung der digitalen Audiotechnologie Verfahren zum Treiben eines Lautsprechers ohne die Wandlung eines digitalen Audiosignals in ein analoges Signal entwickelt.
Zum Beispiel verwendet eine dieser Techniken ein sogenanntes pulsdichtemoduliertes binäres digitales Ein-Bit Signal, das durch eine Hochgeschwindigkeitsabtastung erzeugt wurde, wie z. B. durch die ΔΣ Modulation. Bei diesem Verfahren wird der Fluß eines Treiberstroms zu einem Lautsprecher entsprechend einer Binärzahl (1 oder 0) des digitalen Ein-Bit Signals gestartet oder gestoppt oder die Flußrichtung des Treiberstroms wird umgeschaltet.
Die Frequenz, mit der ein binäres Signal einen Wert 0 oder 1 aufweist, verändert sich abhängig von der Amplitude eines originalen Audiosignals. Dieses Merkmal wird nachfolgend in bezug auf die Fig. 10 detailliert erörtert.
a) Wenn der Pegel des originalen Audiosignals Null überschreitet, tendiert das Binärsignal dazu, einen Wert 1 anzunehmen.
b) Wenn der Pegel des originalen Audiosignals Null ist, hat das Binärsignal einen Wert 0 mit der gleichen Frequenz, mit der es einen Wert 1 hat.
c) Wenn der Pegel des originalen Audiosignals unterhalb von Null liegt, tendiert das Binärsignal dazu, einen Wert 0 anzunehmen.
Bei der Wiedergabe eines analogen Audiosignals, dessen Signalpegel Null überschreitet und unter Null abfällt, wird bei einer Anordnung der Steuervorrichtung für Lautsprecher, die den Fluß eines Treiberstroms anhält, wenn das Binärsignal Null ist und den Fluß des Treiberstroms startet, wenn das Binärsignal 1 ist, nur eine antreibende Kraft erzeugt, die den Lautsprecher in eine Richtung treiben kann, wodurch eine schlechte Treibereffizienz entsteht. Um einen solchen Nachteil zu überwinden, muß der Lautsprecher in Richtungen angetrieben werden, die zu den positiven und negativen Pegeln des originalen Audiosignals korrespondieren, indem ein Treiberstrom mit einer Vorspannung erzeugt wird.
Zwischenzeitlich kann die Steuervorrichtung für Lautsprecher, die einen Lautsprecher durch das Umschalten der Flußrichtung eines Treiberstroms antreibt, den Lautsprecher in eine Mehrzahl von Richtungen antreiben. Jedoch wird eine komplizierte Schaltung zum Umschalten benötigt, um den Fluß eines Treiberstroms an eine herkömmliche Schwingspule durch das Umschalten seiner Flußrichtung zu initiieren.
Weiter beeinflußen Schwankungen und Rauschanteile in einem System, bei dem eine Leistung zum Antreiben eines Lautsprechers auf Grundlage eines digitalen Ein-Bit Audiosignals erzeugt wird, direkt die den Lautsprecher treibende Kraft, wenn eine an die Schwingspule anzulegende Spannung schwankt und Rauschkomponenten enthält. Hierdurch können in den wiedergegebenen Tönen Störungen und ein Rauschen enthalten sein.
Weiter besteht bei der Steuervorrichtung für Lautsprecher, die den Fluß eines Treiberstroms entsprechend eines binären Signals beendet oder startet, aufgrund des in b) angegebenen Merkmals des binären Signals bei einem Pegel des originalen Analogsignals von 0 die Möglichkeit, daß der zu einem Lautsprecher fließende Treiberstrom nur etwa 50% beträgt, wodurch eine schlechte Leistungseffizienz hervorgerufen wird.
Ähnlich weist die Steuervorrichtung für Lautsprecher, die einen Lautsprecher durch das Umschalten der Flußrichtung eines Treiberstroms antreibt, aufgrund der Merkmale eines binären Signals die folgenden Probleme auf. Zum Beispiel fließt der Treiberstrom immer in den beiden Richtungen an den Lautsprecher, wenn der Pegel des originalen Analogsignales 0 ist, wenn der Treiberstrom so ausgelegt ist, daß er bei einem Wert von 1 des binären Signals in eine bestimmte Rich tung fließt und bei einem Wert von 0 des binären Signals in die entgegengesetzte Richtung fließt. Durch diese Anordnung wird die Leistungseffizienz beträchtlich abgesenkt.
In der GB-A-2 089 171 ist ein pulsgetriebenes Wandlersystem beschrieben, das zwei von verstärkten gepulsten Signalen angesprochene Schwingspulen aufweist. Die zwei gepulsten Signale werden von einem zweigeteilten Netzwerk auf Grundlage eines analogen Eingangssignals erzeugt, welches ein Spannungs (Analog) zu Pulsweiten (Digital) Modulator ist. Der dynamische Ausgleich der Spulen wird durch getrennte Erregung der Spulen erreicht, wodurch die Membran in beide axiale Antreibrichtungen positiv ausgelenkt werden kann und durch den Ausgleich der jeweiligen Spulen in einer Gleichgewichtsposition angeordnet wird. Deshalb benötigt der Lautsprecher keine mechanischen Rückstellmittel.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für Lautsprecher, um einen Lautsprecher entsprechend eines digitalen Ein-Bit Audiosignals anzutreiben und ihr liegen die folgenden Aufgaben zugrunde.
Eine dieser Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine Steuervorrichtung für Lautsprecher anzugeben, die einen vereinfachten Aufbau aufweist, aber einen Lautsprecher effektiv antreibt. Eine weitere Aufgabe ist es, eine Steuervorrichtung für Lautsprecher anzugeben, die einen Einfluß von Schwankungen in einer an eine Schwingspule angelegten Spannung verhindert, um Störungen und Rauschen bei der Wiedergabe von Tönen zu vermeiden. Eine andere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, eine Steuervorrichtung für Lautsprecher anzugeben, die leistungseffizient arbeitet.
Um diese Aufgabe zu lösen, enthält eine Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Erfindung: ein Paar Schwingspulen, die so um den Antriebsbereich eines Lautsprechers gewunden sind, daß an dem Antriebsbereich eine bidirektionale Antriebskraft erzeugt wird, wenn durch sie ein Strom in entgegengesetzten Richtungen fließt; eine Konstantspannungsquelle zur Erzeugung einer konstanten Spannung; ein Mittel zur ΔΣ Modulation, um ein binäres digitales Ein-Bit Audiosignal durch ΔΣ Modulation mit Hochgeschwindigkeitsabtastung zu erzeugen; und eine Schaltvorrichtung zum Anlegen der konstanten Spannung an eine der Schwingspulen, um den Strom durch das Umschalten der konstanten Spannung auf Grundlage des einfachen digitalen Ein-Bit Audiosignals in einer Richtung durch eine der Schwingspulen fließen zu lassen oder in der entgegengesetzten Richtung durch die andere der Schwingspulen.
Das Mittel zur ΔΣ Modulation ist ein ΔΣ Modulator zur M Modulation eines digitalen PCM (Pulse Code Modulated = pulsweitenmodulierten) Audiosignals oder ein Ein-Bit A/D-Wandler zur Wandlung eines analogen Audiosignals in ein digitales Audiosignal mittels des M Modulationsverfahrens.
Bei dieser Steuervorrichtung für Lautsprecher wandelt das Mittel zur ΔΣ Modulation ein digitales PCM Audiosignal oder ein analoges Audiosignal in ein binäres digitales Ein-Bit Audiosignal, wonach die erste Schaltvorrichtung auf Grundlage des digitalen Ein-Bit Audiosignals arbeitet.
Wird zum Beispiel die konstante Spannung an eine der Schwingspulen angelegt, wenn das digitale Ein-Bit Audiosignal 1 ist, so fließt ein Treiberstrom durch die Schwingspule. Wird andererseits die konstante Spannung an die andere Schwingspule angelegt, wenn das digitale Ein-Bit Audiosignal 0 ist, so fließt der Treiberstrom in der entgegengesetzten Richtung durch die Schwingspule.
Im Ergebnis wird der Antriebsbereich des Lautsprechers in Richtungen angetrieben, die zu den positiven und negativen Pegeln des originalen Audiosignals korrespondieren. Diese Anordnung erreicht so im Vergleich mit der Treibereffizienz einer Steuervorrichtung für Lautsprecher, die ihren Antriebsbereich nur in eine Richtung antreiben kann, eine verbesserte Treibereffizienz. Zusätzlich wird die erste Schaltvorrichtung durch einen einfachen Schalter gebildet, der die Verbindungen zwischen der Konstantspannungsquelle und den Schwingspulen umschalten kann, da die Schwingspulen so um den Antriebsbereich des Lautsprechers befestigt sind, daß der Treiberstrom durch jede Spule in der entgegengesetzten Richtung fließt.
Um eine andere Aufgabe zu lösen, enthält eine Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Erfindung: ein Paar Schwingspulen, die so um den Antriebsbereich eines Lautsprechers befestigt sind, daß an dem Antriebsbereich eine bidirektionale Antriebskraft erzeugt wird, wenn ein Strom in zwei entgegengesetzten Richtungen fließt; eine Konstantspannungsquelle zur Erzeugung einer konstanten Spannung; eine Gleichstromsperre zur Sperrung des Gleichstromanteils der konstanten Spannung; ein Mittel zur ΔΣ Modulation, um ein binäres digitales Ein-Bit Audiosignal durch ΔΣ Modulation mit Hochgeschwindigkeitsabtastung zu erzeugen; und eine Schaltvorrichtung, um abhängig von dem digitalen Ein-Bit Audiosignal entweder die konstante Spannung an eine der Schwingspulen oder die Ausgangsspannung der Gleichstomsperre an die andere Schwingspule anzulegen, um den Strom in den entgegengesetzten Richtungen durch die Schwingspulen fließen zu lassen.
Ähnlich zu der zuvor aufgeführten Steuervorrichtung für Lautsprecher wird in dieser Steuervorrichtung für Lautsprecher ein binäres digitales Ein-Bit Audiosignal durch das Mittel zur ΔΣ Modulation erzeugt und die zweite Schaltvorrichtung arbeitet auf Grundlage des digitalen Ein-Bit Audiosignals.
Werden das Paar Schwingspulen als erste und zweite Schwingspule bezeichnet, so fließt ein Treiberstrom an die erste Schwingspule, wenn die konstante Spannung an die erste Schwingspule angelegt wird und das digitale Ein-Bit Audiosignal z. B. 1 ist. Der Lautsprecher wird angetrieben, wenn eine durch den Treiberstrom erzeugte Treiberkraft auf den Antriebsbereich des Lautsprechers wirkt.
Zu dieser Zeit sperrt die Gleichstromsperre den Gleichstromanteil der konstanten Spannung, während die Wechselstromkomponente, die sich ändert und Rauschkomponenten enthält, hindurchgelassen wird. Wird der Wechselstromanteil an die zweite Schwingspule angelegt, so fließt durch die zweite Schwingspule ein Strom, der nachfolgend als Rauschstrom bezeichnet wird. Wirkt eine durch den Rauschstrom erzeugte Treiberkraft auf den Antriebsbereich des Lautsprechers, so wird der Lautsprecher in eine Richtung angetrieben, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in die die oben erwähnte Treiberkraft den Lautsprecher antreibt. Demzufolge wird die durch den Rauschstrom erzeugte Treiberkraft ausgeglichen, wodurch ein Einfluß der Schwankungen und Rauschanteile in der konstanten Spannung auf den Antrieb des Lautsprechers verhindert wird.
Wird im Gegensatz dazu die konstante Spannung an die zweite Schwingspule angelegt und das digitale Ein-Bit Audiosignal ist 0, so fließt der Treiberstrom durch die zweite Schwingspule. Dann wirkt eine durch den Treiberstrom erzeugte Treiberkraft auf den Antriebsbereich des Lautsprechers, um den Lautsprecher anzutreiben. Die Gleichstromsperre sperrt den Gleichstromanteil der konstanten Spannung, während der Wechselstromanteil so durch die erste Schwingspule laufen darf, wie es zuvor beschrieben wurde. Im Ergebnis fließt der Rauschstrom durch die erste Schwingspule. Eine durch den Rauschstrom erzeugte Treiberkraft wirkt auf den Antriebsbereich des Lautsprechers. So wird die durch den Rauschstrom erzeugte Treiberkraft ausgeglichen, wodurch ein Einfluß der Schwankungen und Rauschanteile in der konstanten Spannung auf das Antreiben des Lautsprechers verhindert wird.
Um eine weitere Aufgabe zu lösen, enthält eine Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Erfindung: eine Konstantspannungsquelle zur Erzeugung einer konstanten Spannung, die an eine in einem Lautsprecher enthaltene Schwingspule angelegt werden soll; ein Mittel zur ΔΣ Modulation, um ein binäres digitales Ein-Bit Audiosignal durch eine ΔΣ Modulation mit Hochgeschwindigkeitsabtastung zu erzeugen, einen Ternärsignalgenerator, um das digitale Ein-Bit Audiosignal in ein ternäres Signal zu wandeln; und eine Schaltvorrichtung, um die Polarität der konstanten Spannung abhängig davon zu schalten, ob das ternäre Signal +1 oder -1 ist, und um das Beaufschlagen der Schwingspule mit der konstanten Spannung durch das EIN- und AUS-Schalten der Konstantspannungsquelle entsprechend eines Absolutwerts, 0 oder 1, des ternären Signals zu steuern.
Bei dieser Steuervorrichtung für Lautsprecher wandelt der Ternärsignalgenerator das durch das Mittel zur ΔΣ Modulation erzeugte binäre digitale Ein-Bit Audiosignal in ein ternäres Signal und die Schaltvorrichtung arbeitet entsprechend des ternären Signals.
Weist das ternäre Signal z. B. einen Wert von +1 auf, so wird eine positive konstante Spannung an die Schwingspule so angelegt, daß ein Treiberstrom in der positiven Richtung an die Schwingspule fließt. Weist das ternäre Signal andererseits einen Wert -1 auf, so wird eine negative konstante Spannung so an die Schwingspule angelegt, daß der Treiberstrom in der negativen Richtung an die Schwingspule fließt. In beiden Fällen ist der Absolutwert des ternären Signals 1 und das Ausgangssignal der Konstantspannungsquelle ist angeschaltet. Weist das ternäre Signal dahingegen einen Wert 0 auf, so ist sein absoluter Wert 0 und das Ausgangssignal der Konstantspannungsquelle ist ausgeschaltet. Demzufolge fließt kein Treiberstrom durch die Schwingspule.
Bei dieser Anordnung wird die Membran des Lautsprechers im Verhältnis zu einem analogen Audiosignal angetrieben. Da die Membran hier als akustischer Tiefpaß filter arbeitet, wird der Lautsprecher entsprechend des ternären Signals angetrieben. Zusätzlich wird nach dieser Anordnung die Leistungseffizienz verbessert, indem der Fluß des Treiberstroms an die Schwingspule angehalten wird, wenn das ternäre Signal einen Wert 0 aufweist. Weiterhin wird der Lautsprecher effektiver angetrieben, da eine in zwei Richtungen gerichtete Treiberkraft erzeugt wird, die zu + 1 und -1 des ternären Signals korrespondiert.
Für ein besseres Veständnis der grundlegenden Zusammenhänge und Vorteile dieser Erfindung sollte auf die folgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der ersten und der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung schematisch darstellt.
Fig. 2 zeigt einen Schaltplan, der den Aufbau einer Umschaltschaltung und die Verbindungen zwischen der Umschaltschaltung und der Schwingspule in der Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der ersten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
Fig. 3 zeigt einen Schaltplan, der den Aufbau einer Umschaltschaltung und die Verbindungen zwischen der Umschaltschaltung und der Schwingspule in der Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der zweiten Ausführungsform dieser Erfindung darstellt.
Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht, die darstellt, wie die Schwingspulen in der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Steuervorrichtung für Lautsprecher gewunden sind.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der dritten Ausführungsform dieser Erfindung schematisch darstellt.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der vierten Ausführungsform dieser Erfindung schematisch darstellt.
Fig. 7 stellt die Wellenformen eines originalen Audiosignals und eines ternären PDM (Pulse Density Modulated = pulsdichtemodulierten) Signals dar, das von den in den Fig. 5 und 6 dargestellten Steuervorrichtungen für Lautsprecher erzeugt wurde.
Fig. 8 zeigt einen Schaltplan, der den Aufbau der Umschaltschaltungen in den in den Fig. 5 und 6 gezeigten Steuervorrichtungen für Lautsprecher darstellt.
Fig. 9 zeigt die Wellenformen eines originalen analogen Audiosignals und dem positiv und dem negativ gleichgerichteten Signal des originalen Audiosignals, das mittels der in der Fig. 6 gezeigten Steuervorrichtung für Lautsprecher in ein binäres Signal gewandelt werden soll.
Fig. 10 zeigt die Wellenformen des originalen Audiosignals und eines binären PDM Signals.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nachfolgend wird die erste Ausführungsform dieser Erfindung in bezug auf die Fig. 1, 2 und 4 beschrieben.
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, enthält eine Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform einen digitalen Tiefpaßfilter (TPF) 1, einen ΔΣ Modulator 2, eine Konstantspannungsquelle 3, eine Umschaltschaltung 4 und eine Schwingspule 5.
Der digitale Tiefpaßfilter 1 ist z. B. durch einen nichtzyklischen digitalen Filter höherer Ordnung (mit endlicher Impulsantwort) aufgebaut und führt eine Überabtastung durch, indem außerhalb des Durchlaßbereichs liegende Komponenten gedämpft werden. Abtastwerte werden durch eine Überabtastung mit einer hohen Frequenz erzeugt.
Der ΔΣ Modulator 2 als Mittel zur ΔΣ Modulation erzeugt auf Grundlage der Abtastwerte ein binäres PDM (Pulse Density Modulated = pulsdichtemoduliertes) Signal, d. h., ein digitales Ein-Bit Audiosignal. Der ΔΣ Modulator 2 wandelt ein digitales 16-Bit PCM (Pulse Code Modulated = pulsweitenmoduliertes) Audiosignal in ein digitales Ein-Bit Audiosignal und komprimiert Daten.
Die Umschaltschaltung 4 als Schaltvorrichtung schaltet die Richtung des Beaufschlagens einer konstanten Spannung, die von der Konstantspannungsquelle 3 ausgegeben wird, auf Grundlage des binären PDM Signals um. Durch das Umschalten der Richtung des Beaufschlagens der konstanten Spannung wird der Fluß eines Stroms durch die Schwingspule 5 in einem Lautsprecher 6 gesteuert und eine Membran 7 in dem Lautsprecher 6 wird angetrieben. In einer tatsächlich aufgebauten Schaltung wird die Umschaltschaltung 4 mittels eines elektronischen Hochgeschwindigkeitsschalters gebildet, der einen FET (Field Effect Transistor = Feldeffekttransistor) und einen Thyristor einsetzt.
Wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, setzt sich die Schwingspule 5 aus einem Paar einer ersten und einer zweiten Schwingspule 5a und 5b zusammen, die so angeordnet sind, daß sie in dem Lautsprecher 6 durch ein Gleichstrommagnetfeld laufen, das von einer nichtgezeigten Magnetschaltung erzeugt wird. Der erste und die zweite Schwingspule 5a und 5b sind in dem Lautsprecher 6 parallel um einen Spulenwickelkörper 8 befestigt. Indessen weist die Umschaltschaltung 4 einen festen Anschluß 4a und Kontakte 4b und 4c auf.
Der feste Anschluß 4a ist an den positiven Anschluß der Konstantspannungsquelle 3 angeschlossen. Der Kontakt 4b als der erste Kontakt ist an das erste Ende der ersten Schwingspule 5a angeschlossen, das von einer Kante des Spulenwickelkörpers 8 hervorsteht, die sich neben der Membran 7 befindet. Der Kontakt 4c als der zweite Kontakt ist an das zweite Ende der zweiten Schwingspule 5b angeschlossen, das von der anderen Kante des Spulenwickelkörpers 8 hervorsteht, die von der Membran 7 entfernt ist. Das zweite Ende der ersten Schwingspule 5a, das an der gleichen Seite wie das zweite Ende der zweiten Schwingspule 5b angeordnet ist, und das erste Ende der zweiten Schwingspule 5b, das an der gleichen Seite wie das erste Ende der ersten Schwingspule 5a angeordnet ist, sind jeweils an den negativen Anschluß der Konstantspannungsquelle 3 angeschlossen.
Die so aufgebaute Umschaltschaltung 4 kann den festen Anschluß 4a entsprechend eines binären PDM Signals so steuern, daß er mit dem Kontakt 4a oder dem Kontakt 4b verbunden ist. Im speziellen ist der Kontakt 4b mit dem festen Anschluß 4a verbunden, wenn das binäre PDM Signal 1 ist. Indessen ist der Kontakt 4c mit dem festen Anschluß 4a verbunden, wenn das binäre PDM Signal 0 ist.
In dieser Anordnung wird das digitale Audiosignal zur Rauschformgebung durch den digitalen Tiefpaßfilter 1 überabgetastet und durch den AZ Modulator 2 ΔΣ- moduliert. Im Ergebnis wird das digitale PCM Audiosignal ein binäres PDM Signal, dessen Pulsdichte zu der Amplitude des originalen Audiosignals korrespondiert.
Wenn das binäre PDM Signal 1 ist, ist der Kontakt 4b in der Umschaltschaltung 4 mit dem festen Anschluß 4a verbunden. Dann wird die konstante Spannung von der Konstantspannungsquelle 3 an die erste Schwingspule 5a angelegt und demzufolge fließt durch die erste Schwingspule 5a ein Strom. Als Konsequenz wird eine in eine Richtung wirkende Treiberkraft entsprechend der Linke-Hand-Regel von Fleming erzeugt und der Spulenwickelkörper 8 wird durch die Treiberkraft angetrieben.
Wenn das binäre PDM Signal 0 ist, ist der Kontakt 4c in der Umschaltschaltung 4 mit dem festen Anschluß 4a verbunden. Dann wird die konstante Spannung an die zweite Schwingspule 5b angelegt und der Strom fließt durch die zweite Schwingspule 5b in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in die der Strom durch die erste Schwingspule 5a fließt. Im Ergebnis wird eine Treiberkraft erzeugt, die in die entgegengesetzte Richtung wirkt, und der Spulenwickelkörper 8 wird durch die Treiberkraft angetrieben.
Der Lautsprecher 6 wird proportional zu dem originalen Audiosignal angetrieben, da die Membran 7 als ein akustisches Tiefpaßfilter wirkt. So werden durch das einfache Anlegen der konstanten Spannung an die Schwingspule 5a oder 5b auf Grundlage des binären PDM Signals Töne wiedergegeben.
Wie zuvor beschrieben, enthält die Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform das Paar der ersten und der zweiten Schwingspule 5a und 5b und sie treibt den Spulenwickelkörper 8 in zwei zueinander entgegengesetzte Richtungen, indem sie den Treiberstrom in den Schwingspulen 5a und 5b in die entgegengesetzten Richtungen fließen läßt. Diese Anordnung ermöglicht es, daß der Lautsprecher entsprechend eines binären PDM Signals eine stärkere Treiberkraft erzeugt, als eine herkömmliche Steuervorrichtung für Lautsprecher, die eine nur in eine Richtung wirkende Treiberkraft erzeugt. Der Lautsprecher 6 wird so effektiver angetrieben.
Zusätzlich ist es bei diesem Lautsprecher möglich, den Aufbau der Umschaltschaltung 4 zu vereinfachen, da die Antriebsrichtung durch eine einfache Änderung der Richtung des Anlegens der konstanten Spannung zwischen der esten Schwingspule 5a und der zweiten Schwingspule 5b umgeschaltet wird.
Weiter ist das Antriebssystem bei der Steuervorrichtung für Lautsprecher, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, durch das einfache Winden der ersten und der zweiten Schwingspule 5a und 5b in derselben Richtung um den Spulenwickelkörper 8 aufgebaut, wobei das erste Ende der zweiten Schwingspule 5b mit der Kontantspannungsquelle 3 verbunden wird, während es zu dem zweiten Ende der ersten Schwingspule 5a gezogen wird, und wobei das zweite Ende der zweiten Schwingspule 5b mit der Umschaltschaltung 4 verbunden wird, während es zum ersten Ende der ersten Schwingspule 5a gezogen wird. Demzufolge ist der Herstellungsvorgang nicht kompliziert. Zusätzlich ist es auch möglich, die Enden der ersten Schwingspule 5a herauszuziehen und jeweils an die Konstantspannungsquelle 3 und die Umschaltschaltung 4 anzuschließen, wie es zuvor beschrieben wurde.
Als nächstes wird nachfolgend die zweite Ausführungsform dieser Erfindung in bezug auf die Fig. 1, 3 und 4 dargestellt. Die Elemente mit denselben Funktionen wie in der zuvor aufgeführten Ausführungsform sind mit denselben Referenzzeichen bezeichnet und sie werden nicht mehr beschrieben.
Wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, enthält eine Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform anstelle der Umschaltschaltung 4 eine Umschaltschaltung 11.
Die Umschaltschaltung 11 als Schaltvorrichtung ist ein doppelpoliger doppelt schaltender Schalter, wie er in der Fig. 3 dargestellt ist, und er wird durch einen elektronischen Hochgeschwindigkeitsschalter aufgebaut, wie die Umschaltschaltung 4 der zuvor erörterten Ausführungsform. Die Umschaltschaltung 11 enthält Kontakte 11a bis 11c, feste Anschlüsse 11d und 11e und einen Konden sator 12.
Der Kontakt 11a als ein erster Kontakt und der Kontakt 11c als ein zweiter Kontakt sind an den positiven Anschluß der Konstantspannungsquelle 3 angeschlossen und der Kontakt 11b als ein dritter Kontakt ist über den Kondensator 12 als Gleichstromsperre an dessen positiven Anschluß angeschlossen. Der feste Anschluß 11d als ein erster fester Anschluß ist an das erste Ende der ersten Schwingspule 5a angeschlossen, während der feste Anschluß 11e als ein zweiter fester Anschluß an das zweite Ende der zweiten Schwingspule 5b angeschlossen ist. Das zweite Ende der ersten Schwingspule 5a und das erste Ende der zweiten Schwingspule 5b sind jeweils an den negativen Anschluß der Konstantspannungsquelle 3 angeschlossen.
Die so aufgebaute Umschaltschaltung 11 schaltet die Verbindungen zwischen den Kontakten 11a bis 11c und den festen Anschlüssen 11d und 11e durch das binäre PDM Signal um. Im speziellen ist der Kontakt 11a an den festen Anschluß 11d angeschlossen und der Kontakt 11b ist an den festen Anschluß 11e angeschlossen, wenn das binäre PDM Signal 1 ist. Indessen ist der Kontakt 11b an den festen Anschluß 11d angeschlossen und der Kontakt 11c ist an den festen Anschluß 11e angeschlossen, wenn das binäre PDM Signal 0 ist.
Bei diesem Aufbau wird die konstante Spannung von der Konstantspannungsquelle 3 an die erste Schwingspule 5a angelegt und ein Strom fließt durch die erste Schwingspule 5a, wenn das von dem ΔΣ Modulator 2 erzeugte binäre PDM Signal 1 ist. Andererseits wird die konstante Spannung an die zweite Schwingspule 5b angelegt und der Strom fließt durch die zweite Schwingspule 5b in eine Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in die der Strom durch die erste Schwingspule 5a fließt, wenn das binäre PDM Signal 0 ist. Demzufolge wird der Spulenwickelkörper 8 in eine Richtung getrieben, die zu 0 oder 1 des binären PDM Signals korrespondiert, und es werden Töne wiedergegeben.
Aufgrund des Effekts von Wechselstromkomponenten, wie z. B. Rauschkomponenten, in der konstanten Spannung von der Konstantspannungsquelle 3 wird zu dieser Zeit ein Rauschstrom auf einen durch eine der ersten und der zweiten Schwingspulen 5a und 5b fließenden Strom überlagert, wenn die konstante Spannung an die Schwingspule angelegt wird. So schwankt die Treiberkraft zum Antrieb des Spulenwickelkörpers 8 aufgrund des Wechselanteils. Jedoch ist es durch den Fluß eines Stroms, der die Schwankung in der Treiberkraft ausgleicht, durch die andere Schwingspule 5a oder 5b möglich, den Einfluß der Wechselstromkomponenten zu verhindern.
Ist z. B. das binäre PDM Signal 1 und wird die konstante Spannung an die erste Schwingspule 5a angelegt, so werden Wechselstromanteile, die Rauschanteile enthalten und durch das Entfernen von Gleichstromanteilen aus der konstanten Spannung mittels des Kondensators 12 erzeugt werden, an die zweite Schwingspule 5b angelegt. Im Ergebnis fließt ein Rauschstrom durch die zweite Schwingspule 5b in eine Richtung, die entgegengesetzt zu der Richtung ist, in die der Strom durch die erste Schwingspule 5a fließt, wodurch eine Treiberkraft einer Polarität erzeugt wird, die entgegengesetzt zu der Polarität der Haupttreiberkraft ist, die durch die erste Schwingspule 5a erzeugt wird.
Andererseits fließt der Rauschstrom durch die erste Schwingspule 5a, wenn das binäre PDM Signal 0 ist, wodurch eine Treiberkraft einer Polarität erzeugt wird, die entgegengesetzt zu der Polarität der Haupttreiberkraft ist, die von der zweiten Schwingspule 5b erzeugt wird. In der Konsequenz wird die durch die Wechselstromanteile erzeugte Treiberkraft aus der Haupttreiberkraft entfernt und der Spulenwickelkörper 8 wird so von einer Treiberkraft angetrieben, die durch die Gleichstromanteile der konstanten Spannung erzeugt wird.
Wie zuvor beschrieben, wird der Spulenwickelkörper 8 bei der Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform ähnlich zu der ersten Ausführungsform in zwei entgegengesetzte Richtungen angetrieben, indem der Treiberstrom in entgegengesetzten Richtung durch die erste und die zweite Schwingspule 5a und 5b fließengelassen wird, wodurch die Treibereffizienz verbessert wird.
Zusätzlich sind die erste und die zweite Schwingspule 5a und 5b einfach um den Spulenwickelkörper 8 befestigt, wie es in der Fig. 4 dargestellt ist, wodurch einer Verkomplizierung des Herstellungsvorgangs vorgebeugt wird.
Weiter wird in dieser Steuervorrichtung für Lautsprecher der Effekt der Rauschanteile in der konstanten Spannung auf die Haupttreiberkraft eliminiert, indem der Rauschstrom durch eine der ersten und der zweiten Schwingspule 5a und 5b fließengelassen wird, an die keine konstante Spannung angelegt wird. Es ist so möglich, zu verhindern, daß die Rauschanteile Rauschen und Störungen bei der Wiedergabe von Tönen erzeugen.
In der Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der ersten und der zweiten Ausführungsform wird der Lautsprecher 6 durch eine Treiberkraft angetrieben, die proportional zu der konstanten Spannung ist. Demzufolge wird die Lautstärke der wiedergegebenen Töne durch die Veränderung des Werts der Spannung der Konstantspannungsquelle 3 eingestellt.
Die folgende Beschreibung erörtert in bezug auf die Fig. 5, 7 und 8 die dritte Ausführungsform nach dieser Erfindung.
Wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, enthält eine Steuervorrichtung für Lautsprecher entsprechend dieser Ausführungsform eine analoge Audiosignalquelle 21, einen A/D-Wandler 22 (der in der Zeichnung mit A/D bzeichnet ist), einen digitalen Tiefpaßfilter (TPF) 23, eine digitale Verarbeitungsschaltung 24, einen digitalen Tiefpaßfilter (TPF) 25, einen ΔΣ Modulator 26, einen Ternärsignalgenerator 27, eine Konstantspannungsquelle 28 und eine Umschaltschaltung (SW) 29.
Der A/D-Wandler 22 wandelt ein von der analogen Audioquelle 21 übertragenes analoges Audiosignal durch eine 16-Bit Quantisierung bei einer Abtastfrequenz von 48 kHz in ein digitales PCM Audiosignal. In der digitalen Verarbeitungsschaltung 24 wird das über den digitalen Tiefpaßfilter 23 von dem A/D-Wandler 22 gesendete digitale PCM Audiosignal verarbeitet, indem Verarbeitungsschritte der Übertragung, des Speicherns und der digitalen Entzerrung durchgeführt werden.
Um gefaltete Rauschkomponenten in höhere Frequenzbereiche zu verschieben, wird das digitale PCM Audiosignal von dem digitalen Tiefpaßfilter 25 mit einer hohen Abtastfrequenz überabgetastet. Der ~ Modulator 26 als Mittel zur ~Z Modulation erzeugt auf Grundlage von mittels Überabtastung erzeugten Abtastwerten ein binäres PDM Signal (ein digitales Ein-Bit Audiosignal).
Der Ternärsignalgenerator 27 als Mittel zur Erzeugung eines ternären Signals erzeugt auf Grundlage des binären PDM Signals (nachfolgend lediglich als binäres Signal bezeichnet) ein ternäres (+1, 0 oder -1) PDM Signal (nachfolgend lediglich als ternäres Signal bezeichnet), indem die folgende Gleichung (1) berechnet wird.
D&sub3;(T) = D&sub2;(T - ΔT) + D&sub2;(T) - 1..... (1)
wobei D&sub2;(T) ein binäres Signal zu einer Zeit T darstellt, D&sub3;(T) ein ternäres Signal zu einer Zeit T darstellt, und ΔT eine Abtastperiode bei der Überabtastung ist.
Die folgende Beschreibung erörtert die Erzeugung eines ternären Signals entsprechend der Gleichung (1).
Wenn der Signalpegel des originalen Audiosignals positiv ist, sind aufgrund des zuvor erwähnten Merkmals eines binären Signals (siehe Fig. 10) zwei aufeinanderfolgende binäre Signale D&sub2;(T - ΔT) und D&sub2;(T) 1 und 0, 0 und 1 oder 1 und 1, während D&sub3;(T) entsprechend der Gleichung (1) entweder 0 oder +1 ist.
Wenn der Signalpegel des originalen analogen Audiosignals 0 ist, sind zwei aufeinanderfolgende binäre Signale 1 und 0 oder 0 und 1, während D&sub3;(T) entsprechend der Gleichung (1) 0 ist.
Im Gegensatz dazu sind zwei aufeinanderfolgende binäre Signale 1 und 0, 0 und 1 oder 0 und 0, während D&sub3;(T) entsprechend der Gleichung (1) entweder 0 oder -1 ist, wenn der Signalpegel des originalen analogen Audiosignals negativ ist.
Das so erhaltene ternäre Signal hat qualitativ die folgende Kennlinie (siehe Fig. 7).
(1) Für den Fall, daß der Pegel des originalen analogen Audiosignals positiv ist, erhöht sich die Frequenz, mit der das ternäre PDM Signal +1 ist, mit der Erhöhung des Pegels.
(2) Wenn der Pegel des originalen analogen Audiosignals 0 ist, wird das ternäre Signal 0.
(3) Für den Fall, daß der Pegel des originalen analogen Audiosignals negativ ist, erhöht sich die Frequenz, mit der das ternäre PDM Signal -1 wird, mit der Verringerung des Pegels.
Die Umschaltschaltung 29 als Schaltvorrichtung ist so aufgebaut, daß sie das Anlegen der konstanten Spannung von der Konstantspannungsquelle 28 auf Grundlage des ternären Signals steuert und die konstante Spannung intermittierend an eine Schwingspule 31 in einem Lautsprecher 30 anlegt. In einer tatsächlich aufgebauten Schaltung ist die Umschaltschaltung 29 mittels eines elektroni schen Hochgeschwindigkeitsschalters aufgebaut, für den FETs und Thyristoren verwendet werden.
Wie es in der Fig. 8 dargestellt ist, ist die Umschaltschaltung 29 ein doppelt-poliger doppelt-schaltender Schalter und weist Kontakte 29a bis 29f und feste Anschlüsse 29g und 29h auf. Die Kontakte 29a und 29f als erste Kontakte sind an den positiven Anschluß der Konstantspannungsquelle 28 angeschlossen, während die Kontakte 29c und 29d als zweite Kontakte an den negativen Anschluß der Konstantspannungsquelle 28 angeschlossen sind. Die Kontakte 29b und 29e als dritte Kontakte laufen frei. Der feste Anschluß 29g als ein erster fester Anschluß und der feste Anschluß 29h als ein zweiter fester Anschluß sind jeweils an die Enden der Schwingspule 31 angeschlossen.
Die so aufgebaute Umschaltschaltung 29 schaltet die Verbindungen zwischen den festen Anschlüssen 29g und 29h und den Kontakt 29a bis 29f entsprechend des ternären Signals um. Im speziellen sind die Kontakte 29a und 29d jeweils mit den festen Anschlüssen 29g und 29h verbunden, wenn das ternäre Signal +1 ist. Wenn das ternäre Signal 0 ist, sind die Kontakte 29b und 29e jeweils mit den festen Anschlüssen 29g und 29h verbunden. Indessen sind die Kontakte 29c und 29f jeweils mit den festen Anschlüssen 29g und 29h verbunden, wenn das ternäre Signal -1 ist.
Bei diesem Aufbau wird ein mittels des digitalen Tiefpaßfilters 25 überabgetastetes digitales Audiosignal durch einen ΔΣ Modulator 26 zur Rauschformgebung ΔΣ- moduliert. Im Ergebnis wird ein binäres Signal erhalten. Der Ternärsignalgenerator 27 wandelt das binäre Signal in ein ternäres Signal mit einer Pulsdichte, die zu der Amplitude des originalen analogen Audiosignals korrespondiert, wie es in der Fig. 7 dargestellt ist. Die Umschaltschaltung 29 steuert die Verbindungen zwischen der Konstantspannungsquelle 28 und der Schwingspule 31 entsprechend des ternären Signals.
Wenn das ternäre Signal +1 ist, sind die Kontakte 29a und 29d jeweils mit dem festen Anschluß 29g und 29h verbunden und die konstante Spannung wird so an die Schwingspule 31 angelegt, daß das elektrische Potential an dem festen Anschluß 29g höher wird, als das an dem festen Anschluß 29h. Im Ergebnis fließt ein Strom und eine in eine Richtung wirkende Treiberkraft wird erzeugt. Das vibrierende System des Lautsprechers 30 wird durch die Treiberkraft angetrieben.
Wenn das ternäre Signal 0 ist, sind die Kontakte 29b und 29e jeweils mit den festen Anschlüssen 29g und 29h verbunden. Demzufolge wird die konstante Spannung nicht an die Schwingspule 31 angelegt und es fließt kein Strom. In der Konsequenz wird das vibrierende System des Lautspreches 30 nicht angetrieben und es werden keine Töne wiedergegeben.
Wenn das ternäre Signal -1 ist, sind die Kontakte 29c und 29f jeweils mit dem festen Anschluß 29g und 29h verbunden und die konstante Spannung wird so an die Schwingspule 31 angelegt, daß das elektrische Potential an dem festen Anschluß 29h höher als das an dem festen Anschluß 29g ist. Im Ergebnis fließt ein Strom in eine Richtung, die entegegengesetzt zu der Richtung ist, in die der Strom fließt, wenn das ternäre Signal +1 ist, und eine Treiberkraft zum Antreiben des vibrierenden Systems in die entgegengesetzte Richtung wird erzeugt.
Da die Treiberkraft proportional zu dem originalen analogen Audiosignal erzeugt wird, gibt der Lautsprecher 30 Töne wieder. Bestimmt das vibrierende System des Lautsprechers 30 die obere Grenze des Wiedergabebands unterhalb des hörbaren Bands, so funktioniert das vibrierende System zu dieser Zeit als ein Tiefpaßfilter, der in einer Steuervorrichtung für Lautsprecher, durch die ein digitales Audiosignal in ein analoges Audiosignal gewandelt wird, hinter einem D/A-Wandler angeordnet ist. Demzufolge ist es möglich, das analoge Audiosignal durch das einfache Anlegen des durch das ternäre Signal gesteuerten Stroms an den Lautsprecher 30 wiederzugeben, ohne solch einen analogen Tiefpaßfilter in eine elektrische Schaltung einzubauen.
Weiter ist das ternäre Signal aufgrund der Charakteristiken eines ternären Signals 0, wenn das originale analoge Audiosignal 0 ist. So verbraucht der Lautsprecher 30 keine Leistung, wenn kein Signal angelegt wird. Im Ergebnis führt die Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform im Vergleich mit einer herkömmlichen Steuervorrichtung für Lautsprecher, die den Lautsprecher 30 entsprechend eines binären Signals antreibt, ein leistungseffizienteres Antreiben durch. Weiter wird der Lautsprecher 30 im Vergleich mit einer herkömmlichen Steuervorrichtung für Lautsprecher, die entsprechend eines binären Signals eine Treiberkraft nur in eine Richtung erzeugt, effizienter angetrieben, da der Lautsprecher dieser Ausführungsform abhängig von +1 und -1 des ternären Signals eine in zwei zueinander entgegengesetzt wirkende Richtungen wirkende Treiberkraft erzeugt.
Weiter wird bei der Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform die Lautstärke der wiedergegebenen Töne durch die Veränderung der an die Schwingspule 31 angelegten konstanten Spannung an der Konstantspannungsquelle 28 eingestellt. Die Lautstärke wird ebenfalls durch die Veränderung des Zeitintervalls τ innerhalb des Bereichs 0 < τ < ΔΣ eingestellt, innerhalb dessen die konstante Spannung an die Schwingspule 31 angelegt wird.
Im speziellen wird das Zeitintervall τ verändert, indem der ΔΣ Demodulator 26 so aufgebaut wird, daß das Verhältnis der Einschaltdauer von Pulsen variabel ist, welches steuert, ob die konstante Spannung angelegt werden soll. Bei dieser Anordnung wird die Lautstärke der Töne angehoben, da die an den Lautsprecher 30 anzulegende elektrische Leistung mit der Zunahme des Zeitintervalls τ größer wird.
Als nächstes wird nachfolgend die vierte Ausführungsform nach dieser Erfindung in bezug auf die Fig. 6 bis 9 beschrieben. Die Elemente mit denselben Funktionen wie in der zuvor erörterten Ausführungsform werden mit denselben Referenzzeichen bezeichnet und sie werden nicht mehr beschrieben.
Wie in der Fig. 6 dargestellt ist, enthält eine Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform eine analoge Audiosignalquelle 21, Gleichrichter 41 und 42, ΔΣ Modulations-A/D-Wandler 43 und 44 (in der Zeichnung als ΔΣ A/D bezeichnet), einen Ternärsignalgenerator 45, eine Konstantspannungsquelle 28 und eine Umschaltschaltung 29.
Die Gleichrichter 41 und 42 sind Schaltungen zur Gleichrichtung eines analogen Audiosignals, das von der analogen Audiosignalquelle 21 ausgegeben wurde, und sie trennen positive und negative Bereiche des analogen Audiosignals.
Die ΔΣ Modulations-A/D-Wandler 43 und 44 als Mittel zur ΔΣ Modulation sind Ein-Bit A/D-Wandler und wandeln separat das positive und das negative analoge Audiosignal, das von den Verstärkern 41 und 42 ausgegeben wurde, jeweils in ein binäres Signal (digitales Ein-Bit Audiosignal), indem sie eine ΔΣ Modulation mit Hochgeschwindigkeitsabtastung durchführen.
Der Ternärsignalgenerator 45 als Mittel zur Erzeugung eines ternären Signals erzeugt aus den von den ΔΣ Modulations-A/D-Wandlern 43 und 44 ausgegebenen bi nären Signalen ein ternäres Signal, indem die Gleichung (2) berechnet wird.
D&sub3;(T) = Dp(T) + DM(T) - 1..... (2)
wobei Dp(T) und DM(T) die von den ΔΣ Modulations-A/D-Wandlern 43 und 44 zu einem Zeitpunkt T erzeugten binären Signale sind und D&sub3;(T) ein von dem Ternärsignalgenerator 45 zu dem Zeitpunkt T erzeugtes ternäres Signal ist.
Die folgende Beschreibung erörtert die Erzeugung eines ternären Signals entsprechend der Gleichung (2).
Dp(T) ist ein binäres Signal, das von dem ΔΣ Modulations-A/D-Wandler 43 aus einem positiv gleichgerichteten Signal der Fig. 9(b) erzeugt wurde, die einen positiven Bereich des originalen analogen Audiosignals der Fig. 9(a) darstellt. Indessen ist DM(T) ein durch den ΔΣ Modulations-A/D-Wandler 44 aus einem negativ gleichgerichteten Signal der Fig. 9(c), die einen negativen Bereich des originalen analogen Audiosignals darstellt, erzeugtes binäres Signal.
Das positiv gleichgerichtete Signal hat einen höheren Wert als ein minimaler Wert des Dynamikbereichs, da der Nullpegel des originalen analogen Audiosignals der minimale Pegel wird, z. B. 0, wenn der ΔΣ Modulations-A/D-Wandler 43 eine A/D- Wandlung durchführt. Andererseits weist das negativ gleichgerichtete Signal einen unterhalb eines maximalen Werts des Dynamikbereichs liegenden Wert auf, da der Nullpegel des originalen analogen Audiosignals der maximale Pegel wird, wenn der ΔΣ Modulations-A/D-Wandler 44 eine A/D-Wandlung durchführt.
Demzufolge nimmt die Frequenz, mit der DM(T) 1 wird, signifikant zu, wenn der Signalpegel des originalen analogen Audiosignals positiv ist, und D&sub3;(T) hat entsprechend der Gleichung (2) denselben Wert wie Dp(T), nämlich 0 oder +1. Zum Beispiel wird die Frequenz, mit der D&sub3;(T) +1 wird, ebenfalls hoch, wenn die Frequenz das Dp(T) + 1 wird, in der Nähe des Zeitpunkts TO hoch ist, an dem die Amplitude des originalen analogen Audiosignals im wesentlichen maximal wird.
Wenn der Signalpegel des originalen analogen Audiosignals 0 ist, nehmen die Frequenzen, daß Dp(T) 0 wird und daß DM(T) 1 wird, jeweils zu. Als ein Ergebnis wird D&sub3;(T) ensprechend der Gleichung (2) 0.
Im Gegensatz dazu wird die Frequenz, daß Dp(T) 0 wird, höher, wenn der Signalpegel des originalen analogen Audiosignals negativ ist, und D&sub3;(T) hat entsprechend der Gleichung (2) denselben Wert wie DM(T), nämlich 0 oder -1.
Das so erhaltene ternäre Signal wird an die Umschaltschaltung 29 angelegt, wie es in der Fig. 8 gezeigt ist, und dient als ein Steuersignal, welches die Verbindungen zwischen der Konstantspannungsquelle 28 und der Schwingspule 31 in derselben Weise ändert, wie in der Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der dritten Ausführungsform.
Bei dieser Anordnung richten die Gleichrichter 41 und 42 das von der analogen Audiosignalquelle 21 ausgegebene analoge Audiosignal so gleich, daß dessen positiver und negativer Anteil getrennt werden. Die gleichgerichteten Signale werden jeweils durch ΔΣ Modulations-A/D-Wandler 43 und 44 in binäre Signale gewandelt. Der Ternärsignalgenerator 45 erzeugt aus den zwei von den ΔΣ Modulations- A/D-Wandlern 43 und 44 ausgegebenen zwei binären Signalen ein ternäres Signal. Anschließend ändert die Umschaltschaltung 29 die Verbindungen zwischen der Konstantspannungsquelle 28 und der Schwingspule 31 entsprechend des ternären Signals.
Wenn das ternäre Signal + 1 ist, wird eine konstante Spannung an die Schwingspule 31 so angelegt, daß das elektrische Potential an dem festen Anschluß 29g höher als das an dem festen Anschluß 29h ist, und ein Strom fließt in eine Richtung durch die Schwingspule 31. Wenn das ternäre Signal 0 ist, wird die konstante Spannung nicht an die Schwingspule 31 angelegt und demzufolge fließt kein Strom durch die Schwingspule 31. Wenn das ternäre Signal -1 ist, wird die konstante Spannung an die Schwingspule 31 so angelegt, daß das elektrische Potential an dem festen Anschluß 29h höher als das an dem festen Anchluß 29g ist und der Strom fließt in der entegegengesetzten Richtung durch die Schwingspule 31. Indem der Strom so durch die Schwingspule 31 fließengelassen wird, erzeugt der Lautsprecher 30 eine Treiberkraft, die proportional zu dem originalen analogen Audiosignal ist, und gibt Töne wieder.
Wie zuvor beschrieben erreicht die Steuervorrichtung für Lautsprecher nach dieser Ausführungsform durch die Kennwerte eines ternären Signals ebenso wie die Steuervorrichtung für Lautsprecher nach der dritten Ausführungsform eine verbesserte Leistungseffizienz und treibt den Lautsprecher 30 effektiver an. Zusätzlich kann diese Steuervorrichtung für Lautsprecher die Lautstärke von ausgegebenen Tönen durch die Veränderung der konstanten Spannung an der Konstantspannungsquelle 28 oder die Veränderung des zuvor erwähnten Zeitintervalls τ einstellen. Das Zeitintervall τ wird durch die Anordnung der ΔΣ Modulations-A/D- Wandler 43 und 44 verändert, indem das Verhältnis der Einschaltdauer der Pulse variabel wird, die steuern, ob die konstante Spannung angelegt werden soll.
Es ist offensichtlich, daß die so beschriebene Erfindung vielfältig verändert werden kann. Solche Veränderungen werden nicht als Abweichung vom Umfang der Ansprüche angesehen.

Claims

1. Steuervorrichtung für Lautsprecher, mit:

einer Konstantspannungsquelle (3) zur Erzeugung einer konstanten Spannung;

einem Mittel zur ΔΣ Modulation (2), um ein binäres digitales Ein-Bit Audiosignal durch eine ΔΣ Modulation mit Hochgeschwindigkeitsabtastung zu erzeugen; und

eine Schaltvorrichtung (4 und 11) zur Umschaltung der konstanten Spannung und zum Anlegen der konstanten Spannung an eine Schwingspule (5), dadurch gekennzeichnet, daß

die Schwingspule (5) eine erste Schwingspule (5a) und eine zweite Schwingspule (5b) enthält, die um einen Antriebsbereich (8) eines Lautsprechers (6) gewunden sind, um an dem Antriebsbereich (8) eine bidirektionale Antriebskraft zu erzeugen, wenn durch die erste und die zweite Schwingspule (5a und 5b) ein Strom in entgegengesetzte Richtungen fließt und

die Schaltvorrichtung (4 und 11) die konstante Spannung entweder an die erste Schwingspule (5a) oder an die zweite Schwingspule (5b) anlegt, indem die konstante Spannung auf Grundlage des einen digitalen Ein-Bit Audiosignals so umgeschaltet wird, daß der Strom in einer Richtung durch die erste Schwingspule (5a) fließt oder in der entgegengesetzten Richtung durch die zweite Schwingspule (5b) fließt.

2. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die erste und die zweite Schwingspule so parallel um den Antriebsbereich gewunden und an die Schaltvorrichtung angeschlossen sind, daß die konstante Spannung an die erste Schwingspule in eine Richtung angelegt wird, und daß die konstante Spannung an die zweite Schwingspule in der umgekehrten Richtung angelegt wird, und

die Schaltvorrichtung einen elektronischen Schalter enthält, um die Konstantspannungsquelle auf Grundlage einer Binärzahl (1 oder 0) des digitalen Ein-Bit Audiosignals abwechselnd mit einer der ersten und der zweiten Schwingspule zu verbinden.

3. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltvorrichtung enthält:

einen festen Anschluß (4a), der an einen positiven Anschluß der Konstantspannungsquelle angeschlossen ist;

einen ersten Kontakt (4b), der an ein erstes Ende der ersten Schwingspule angeschlossen ist;

einen zweiten Kontakt (4c), der an ein zweites Ende der zweiten Schwingspule angeschlossen ist, das sich an der selben Seite befindet, wie das zweite Ende der ersten Schwingspule, und

die Schaltvorrichtung den festen Anschluß (4a) mit dem ersten Kontakt (4b) verbindet, wenn das digitale Ein-Bit Audiosignal 1 ist und den festen Anschluß (4a) mit dem zweiten Kontakt (4c) verbindet, wenn das digitale Ein-Bit Audiosignal 0 ist, und

das zweite Ende der ersten Schwingspule und ein erstes Ende der zweiten Schwingspule an einen negativen Anschluß der Konstantspannungsquelle angeschlossen sind, wobei sich das erste Ende der zweiten Schwingspule an der gleichen Seite befindet, wie das erste Ende der ersten Schwingspule.

4. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Konstantspannungsquelle ihre Ausgangsspannung verändert, wodurch die Lautstärke der ausgegebenen Töne eingestellt wird.

5. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 1, weiter mit:

einer Gleichstromsperre (12) zur Sperrung eines Gleichstromanteils der konstanten Spannung;

wobei die Schaltvorrichtung (4 und 11) die konstante Spannung und eine Spannung der Gleichstromsperre (12) auf Grundlage des einen digitalen Ein-Bit Audiosignals so umschaltet, daß die Spannungen jeweils an die erste Schwingspule (5a) oder die zweite Schwingspule (5b) angelegt werden.

6. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltvorrichtung einen elektronischen Schalter enthält, um die Verbindungen der ersten und der zweiten Schwingspule, der Konstantspannungsquelle und der Gleichstromsperre durch die alternative Verbindung der Gleichspannungsquelle mit einer der ersten und der zweiten Schwingspule und die Verbindung der Gleichstromsperre mit der anderen Schwingspule auf Grundlage einer Binärzahl des digitalen Ein-Bit Audiosignals zu verbinden.

7. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltvorrichtung enthält:

einen ersten und einen zweiten Kontakt (11a und 11c), die an einen positiven Anschluß der Konstantspannungsquelle angeschlossen sind;

einen dritten Kontakt (11b), der über die Gleichstromsperre an den positiven Anschluß der Konstantspannungsquelle angeschlossen ist;

einen ersten festen Anschluß (11d), der an ein erstes Ende der ersten Schwingspule angeschlossen ist; und

einen zweiten festen Anschluß (11e), der an ein zweites Ende der zweiten Schwingspule angeschlossen ist, das sich an der selben Seite befindet, wie ein zweite Ende der ersten Schwingspule, und

die Schaltvorrichtung den ersten festen Anschluß (11d) mit dem ersten Kontakt (11a) und den zweiten festen Anschluß (11e) mit dem dritten Kontakt (11b) verbindet, wenn das digitale Ein-Bit Audiosignal 1 ist, und den ersten festen Anschluß (11d) mit dem dritten Kontakt (11b) und den zweiten festen Anschluß (11e) mit dem zweiten Kontakt (11c) verbindet, wenn das digitale Ein-Bit Audiosignal 0 ist, und

8. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromsperre einen Kondensator enthält.

9. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

10. Steuervorrichtung für Lautsprecher, mit:

einer Konstantspannungsquelle (28) zur Erzeugung einer konstanten Spannung;

einem Mittel zur ΔΣ Modulation (26, 43 und 44), um ein binäres digitales Ein-Bit Audiosignal durch eine ΔΣ Modulation mit Hochgeschwindigkeitsabtastung zu erzeugen; und

eine Schaltvorrichtung (29) zur Umschaltung der konstanten Spannung und zum Anlegen der konstanten Spannung an eine Schwingspule (31), dadurch gekennzeichnet, daß

sie weiter einen Ternärsignalgenerator (27 und 45) enthält, um aus dem digitalen Ein-Bit Audiosignal ein ternäres Signal zu erzeugen,

die Schaltvorrichtung (29) eine Polarität der konstanten Spannung abhängig davon umschaltet, ob das einfach vorhandene ternäre Signal +1 oder -1 ist, und ein Ausgangssignal der Konstantspannungsquelle (28) entsprechend eines Absolutwerts des einfach vorhandenen ternären Signals ein- oder ausschaltet, der entweder 0 oder 1 ist.

11. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung einen elektronischen Schalter enthält, um die konstante Spannung so zu steuern, daß sie die Schwingspule in einer Richtung beaufschlagt, wenn das ternäre Signal + 1 ist und die Schwingspule in der entgegengesetzten Richtung beaufschlagt, wenn das ternäre Signal -1 ist, und um das Beaufschlagen zu stoppen, wenn das ternäre Signal 0 ist.

12. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltvorrichtung enthält:

einen ersten und einen zweiten festen Anschluß (29g und 29h), die an die Schwingspule angeschlossen sind;

einen ersten Kontakt (29a und 29f), der an einen positiven Anschluß der Konstantspannungsquelle angeschlossen ist;

einen zweiten Kontakt (29c und 29d), der an einen negativen Anschluß der Konstantspannungsquelle angeschlossen ist; und

einen dritten Kontakt (29b und 29e), der leerläuft, und

die Schaltvorrichtung den ersten festen Anschluß (29g) mit dem ersten Kontakt (29a und 291) und den zweiten festen Anschluß (29h) mit dem zweiten Kontakt (29c und 29d) verbindet, wenn das ternäre Signal +1 ist, den ersten festen Anschluß (29g) mit dem zweiten Kontakt (29c und 29d) und den zweiten festen Anschluß (29h) mit dem ersten Kontakt (29a und 29f) verbindet, wenn das ternäre Signal -1 ist, und wenigstens einen des ersten und des zweiten festen Anschlusses (29g und 29h) mit dem dritten Kontakt (29b und 29e) verbindet, wenn das ternäre Signal 0 ist.

13. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

14. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß

das Mittel zur ΔΣ Modulation ein Verhältnis der Einschaltdauer von Pulsen verändert, um einzustellen, ob die konstante Spannung in einem Abtastintervall für die Hochgeschwindigkeitsabtastung angelegt werden soll, wodurch die Lautstärke der ausgegebenen Töne eingestellt wird.

15. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur ΔΣ Modulation (43 und 44) einen positiven Bereich und einen negativen Bereich eines analogen originalen Audiosignals separat in ein digitales Ein-Bit Audiosignal wandelt, und

der Ternärsignalgenerator (45) aus den beiden digitalen Ein-Bit Audiosignalen ein einfach vorhandenes ternäres Signal erzeugt.

16. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung einen elektronischen Schalter enthält, um die konstante Spannung so zu steuern, daß sie die Schwingspule in entgegengesetzten Richtungen beaufschlagt, wenn das ternäre Signal +1 und -1 ist und um das Beaufschlagen der Schwingspule mit der konstanten Spannung zu stoppen, wenn das ternäre Signal 0 ist.

17. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß

die Schaltvorrichtung enthält:

einen dritten Kontakt (29b und 29e), der leerläuft, und

die Schaltvorrichtung den ersten festen Anschluß (29g) mit dem ersten Kontakt (29a und 29f) und den zweiten festen Anschluß (29h) mit dem zweiten Kontakt (29c und 29d) verbindet, wenn das ternäre Signal + 1 ist, den ersten festen Anschluß (29g) mit dem zweiten Kontakt (29c und 29d) und den zweiten festen Anschluß (29h) mit dem ersten Kontakt (29a und 29f) verbindet, wenn das ternäre Signal -1 ist, und wenigstens einen des ersten und des zweiten festen Anschlusses (29g und 29h) mit dem dritten Kontakt (29b und 29e) verbindet, wenn das ternäre Signal 0 ist.

18. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß

19. Steuervorrichtung für Lautsprecher nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß