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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine
Lautsprechervorrichtung, wie auf eine elektromagnetisch gekoppelte
Lautsprechervorrichtung.
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Als Schallwiedergabe-Lautsprecher ist eine elektromagnetisch
gekoppelte Lautsprechervorrichtung bekannt und praktisch
ausgeführt, bei der ein Magnet zwischen einem mittleren Polteil
und einer Platte eingefügt ist, die an einem Joch vorgesehen
ist, wodurch ein magnetischer Kreis gebildet ist, der
zwischen dem mittleren Polteil und der Platte einen Luftspalt
aufweist. Eine Primärwicklung bzw. -spule, die eine
Treiberwicklung bzw. -spule darstellt, ist an dem mittleren Polteil
oder der Platte in dem Luftspalt des magnetischen Kreises
befestigt, und eine Sekundärwicklung bzw. -spule, die eine
kurze Wicklung bzw. Spule darstellt, ist in dem Luftspalt des
magnetischen Kreises dadurch angeordnet, dass die betreffende
Sekundärwicklung bzw. -spule an einer Schwingplatte derart
befestigt ist, dass die betreffende Sekundärwicklung bzw.
-spule der Primärwicklung bzw. -spule gegenüber liegt.
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Entsprechend dem elektromagnetisch gekoppelten Lautsprecher
wird in der eine kurze Spule darstellenden Sekundärspule ein
sekundärer Strom durch einen Signalstrom induziert, der in
der Primärspule fließt, das heißt in einer Treiberspule, und
entsprechend dem sekundären Strom wird in der sekundären
Spule eine Antriebskraft durch eine Wechselwirkung des
sekundären Stroms in bezug auf magnetische Flüsse hervorgerufen, die
in dem Luftspaltteil des magnetischen Kreises aufgrund der
linken Flemming-Handregel verursacht werden, wodurch die an
der Sekundärspule befestigte Schwingplatte verschoben wird.
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Schall wird durch die Bewegung der Schwingplatte in einer
solchen Weise erzeugt.
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Gemäß dem elektromagnetisch gekoppelten Lautsprecher ist die
Primärspule, in der der Signalstrom fließt, in vorteilhafter
Weise dort vorgesehen, wo sie hinsichtlich
Wärmeabstrahlungsleistung ausgezeichnet und hinsichtlich eines großen
Eingangssignals haltbar bzw. beständig ist, da sie an dem
mittleren Polteil oder an der Platte befestigt ist, wobei dieses
Polteil und die betreffende Platte aus einem magnetischen
Material, wie Eisen, gebildet sind. Ferner kann eine Verzerrung
dadurch minimiert werden, dass die Sekundärspule, die eine
kurze Spule durch einen zylindrischen Körper mit einer
Windung darstellt, aus einem nichtmagnetischen elektrisch
leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium, aufgebaut ist.
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Nebenbei sei angemerkt, dass als Lautsprecher ein dynamischer
Lautsprecher oder dergleichen praktisch ausgeführt ist, bei
dem ein Schwingspulenkörper so angeordnet ist, dass er an
einer Schwingplatte in einem Luftspalt eines magnetischen
Kreises befestigt ist und dass eine Schwingspule, die die
Antriebsspule darstellt, um den Schwingspulenkörper gewickelt
ist.
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Gemäß einem Lautsprecher, wie einem elektromagnetisch
gekoppelten Lautsprecher oder einem dynamischen Lautsprecher, wie
er oben beschrieben ist, ist es vorstellbar, Schall dadurch
wiederzugeben, dass beispielsweise Spulen mehrerer Bits
digitaler Schallsignale als Steuer- bzw. Treiberspulen vorgesehen
werden und dass die betreffenden Spulen durch die
betreffenden Bits der Signale in Übereinstimmung mit den betreffenden
Bits der digitalen Schallsignale gesteuert werden.
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Wenn beispielsweise eingangsseitige digitale Schallsignale
linear quantisierte 16-Bits-Signale in einem
elektromagnetisch gekoppelten Lautsprecher sind, besteht die Primärspule
des elektromagnetisch gekoppelten Lautsprechers aus 16 Spulenteilen,
wobei die Windungszahlen der betreffenden Spulen
so getroffen sind, dass sie den Gewichten der betreffenden
Bits der eingangsseitigen digitalen Sprachsignale
entsprechen. Die Windungszahl jeder Spule ist dabei zweimal so groß
wie jene einer benachbarten Spule entsprechend einem Bit an
einer um 1 niedrigeren Rangstelle als der Rangstelle der
jeweiligen Spule. Wenn die Bits der eingangsseitigen digitalen
Sprachsignale entsprechend den betreffenden Spulen aktiv
werden, werden ferner Ströme mit einem konstanten Stromwert
veranlaßt, zu fließen.
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Die Antriebskraft F eines Schwingsystems in einem
elektromagnetische gekoppelten Lautsprecher wird durch F=BLi
ausgedrückt, das ist ein Produkt aus dem Sekundärstrom i, der in
der Sekundärspule induziert wird bzw. ist, der Dichte der
magnetischen Flüsse B, die in dem Luftspalt eines magnetischen
Kreises erzeugt werden bzw. sind, und einer Länge L der in
dem Luftspalt des magnetischen Kreises angeordneten
Sekundärspule, wobei die magnetische Flußdichte B und die Länge L
konstant sind. Demgemäß ist die Antriebskraft F des
Schwingsystems dem in der Sekundärspule induzierten Sekundärstrom i
proportional. Der in der Sekundärspule induzierte
Sekundärstrom i ist proportional einem Produkt eines in der
Primärspule fließenden Signalstroms und der Windungszahl (Impedanz)
der Primärspule.
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Wenn der elektromagnetisch gekoppelte Lautsprecher so
aufgebaut ist, wie dies oben erwähnt ist, wird demgemäß die
Schwingplatte, an der die Sekundärspule befestigt ist, in
eine Richtung um einen Betrag im Verhältnis zu den Gewichten
der betreffenden Bits der eingangsseitigen digitalen
Schallsignale verschoben, und ein Ton wird wirklich entsprechend
den eingangsseitigen digitalen Schallsignalen wiedergegeben.
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Unterdessen ist es für eine Lautsprechervorrichtung
erforderlich, die Schalllautstärke zu ändern. Dies heißt, dass es in
dem Fall, dass die Treiberspule eines Lautsprechers, wie eines
elektromagnetisch gekoppelten Lautsprechers oder eines
dynamischen Lautsprechers, direkt durch digitale
Schallsignale, wie dies oben beschrieben ist, angesteuert wird, als
System zur Steuerung der Schalllautstärke vorstellbar ist, dass
die Treiberspule des Lautsprechers durch Spulen in einer
Anzahl gebildet ist, die größer ist als die Anzahl der Bits der
eingangsseitigen digitalen Schallsignale, und dass die
Treiberspulen durch die eingangsseitigen digitalen Schallsignale
entsprechend einer gewünschten Schalllautstärke umgeschaltet
werden.
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Wenn beispielsweise im Hinblick auf einen elektromagnetisch
gekoppelten Lautsprecher die eingangsseitigen digitalen
Schallsignale durch 16 Bits gebildet sind, sind die
Primärspulen des elektromagnetisch gekoppelten Lautsprechers durch
24 Spulenteile gebildet, wobei die Windungszahlen der
betreffenden Spulen in einer geometrischen Reihe, wie oben
beschrieben, verändert sind; um eine maximale Schalllautstärke
zu erzielen, werden 16 Spulenteile auf der Seite der größeren
Windungszahlen durch die digitalen Schallsignale von 16 Bits
angesteuert, und um eine minimale Schalllautstärke zu
erreichen, werden 16 Spulenteile auf der Seite der geringeren
Windungszahlen durch 16 Bits der eingangsseitigen digitalen
Schallsignale angesteuert.
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Gemäß diesem System sind indessen Treiberspulen in einer
Anzahl erforderlich, die größer ist als die Anzahl der Bits der
eingangsseitigen digitalen Schallsignale; die Gesamtanzahl
der Windungszahlen der Treiberspulen ist erheblich erhöht,
der Aufbau des Lautsprechers ist kompliziert und die
Herstellkosten sind erhöht. Ferner zeichnet sich das System
durch eine Unzulänglichkeit insofern aus, als die Stufen der
Schalllautstärkesteuerung durch die Anzahl der Treiberspulen,
wie auf acht Stufen gemäß dem oben beschriebenen Beispiel,
beschränkt sind.
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Im Stand der Technik, den japanischen Abstracts von JP
56 131 294, JP 57 185 793, JP 61 206 397 und JP 57 138 293,
auf die die Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 2 basieren, ist
jeweils ein Lautsprecher-Treibersystem angegeben, welches
eine dem jeweiligen Bit eines PCM-Signals zugewiesene
gesonderte Spule verwendet. In der US-PS 5 347 587 ist ein Weg zur
Steuerung eines Lautsprechers angegeben, indem ein oder zwei
Spulen bei Anschluß an einer festen Spannung in Abhängigkeit
von einem binären oder ternären digitalen
Pulsdauermodulations-(PDM)-Signal ein- oder ausgeschaltet werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher die
Schalllautstärke eines Lautsprechers durch einen Lautsprecheraufbau
fein gesteuert werden, der einfach ist und der unter geringen
Kosten in dem Fall hergestellt wird, dass die Treiberspulen
eines Lautsprechers, wie eines elektromagnetisch gekoppelten
Lautsprechers, durch digitale Schallsignale angesteuert
werden.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine
Lautsprechervorrichtung mit einer Lautsprechereinheit und
einer Lautsprechertreiberschaltung vorgesehen, die ferner eine
Vielzahl von Treiberquellen zur Abgabe von Treiberströmen für
den Antrieb bzw. die Ansteuerung von Spulen der betreffenden
Lautsprechereinheit in Übereinstimmung mit entsprechenden
Bits ausschließlich eines höchsten Bits von eingangsseitigen
digitalen Schallsignalen, die an die betreffende
Lautsprecher-Treiberschaltung abgegeben werden, oder der betreffenden
Bits einschließlich des höchsten Bits umfaßt. Ferner ist eine
Lautstärke-Einstelleinheit vorgesehen zur Einstellung einer
Lautstärke eines durch die betreffende Lautsprechereinheit
wiedergegebenen Schalls durch gemeinsame Steuerung der
Treiberströme, die von der Vielzahl der Treiberquellen an die
Treiberspulen abgegeben werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
eine Lautsprechervorrichtung mit einer Lautsprechereinheit und
einer Lautsprecher-Treiberschaltung bereitgestellt, die eine
Vielzahl von Treiberquellen aufweist für die Abgabe von
Treiberströmen für den Antrieb bzw. die Ansteuerung von Spulen
der betreffenden Lautsprechereinheit in Übereinstimmung mit
entsprechenden Bits ausschließlich eines höchsten Bits von
eingangsseitigen digitalen Schallsignalen, die an die
betreffende Lautsprecher-Treiberschaltung abgegeben werden, oder
der entsprechenden Bits einschließlich des höchsten Bits.
Ferner ist eine Lautstärke-Einstelleinheit vorgesehen zur
Einstellung einer Lautstärke eines durch die betreffende
Lautsprechereinheit wiedergegebenen Schalls durch gemeinsame
Steuerung der Verhältnisse von Zeitspannen, während der die
Treiberströme von der Vielzahl der Treiberquellen an die
Treiberspulen abgegeben werden, zu Zeitspannen, während der
die Treiberstörme von der Vielzahl der Treiberquellen an die
betreffende Treiberspulen in einer Abtastperiode der
eingangsseitigen digitalen Schallsignale nicht abgegeben werden.
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Gemäß der Lautsprechervorrichtung entsprechend dem ersten
Aspekt oder dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung
werden die von der Vielzahl der Treiberquellen der
Lautsprechertreiberschaltung an die Treiberspulen der
Lautsprechereinheit abgegebenen Treiberströme gemeinsam gesteuert,
oder die Verhältnisse der Zeitspannen, während der die
Treiberströme von der Vielzahl der Treiberquellen der
Lautsprechertreiberschaltung an die Treiberspulen der
Lautsprechereinheit abgegeben werden, zu den Zeitspannen, während der
die Treiberströme von den Treiberquellen an die Treiberspulen
der Lautsprechereinheit in einer Abtastperiode der
eingangsseitigen digitalen Schallsignale nicht abgegeben werden,
werden gemeinsam gesteuert, wodurch die Lautstärke des von der
Lautsprechereinheit wiedergegebenen Schalls eingestellt wird.
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Demgemäß ist eine Anzahl von Treiberspulen, deren Anzahl
zahlenmäßig größer ist als die Bitanzahl der eingangsseitigen
digitalen Schallsignale, nicht nötig; die Gesamtanzahl der
Windungszahlen der Treiberspulen kann bei einer kleinen Zahl
bleiben, und die Lautstärke kann fein und kontinuierlich
gesteuert werden.
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Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird die
Erfindung beispielsweise näher beschrieben. In den Zeichnungen
zeigen
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Fig. 1 einen Schaltungsplan, welcher ein Beispiel einer
Lautsprechervorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung veranschaulicht,
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Fig. 2 einen Schaltungsplan, welcher ein weiteres
Beispiel einer Lautsprechervorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung veranschaulicht,
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Fig. 3 einen Schaltungsplan, welcher ein Beispiel einer
Steuerschaltung der Lautsprechervorrichtung gemäß
Fig. 2 veranschaulicht,
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Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der
Steuerschaltung gemäß Fig. 3,
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Fig. 5 ein Diagramm, welches eine Beziehung zwischen
eingangsseitigen digitalen Schallsignalen und
Primärspulen der Lautsprechervorrichtung gemäß Fig. 1
oder Fig. 2 veranschaulicht,
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Fig. 6 eine Schnittansicht, die ein Beispiel einer
Lautsprechereinheit der Lautsprechervorrichtung gemäß
Fig. 1 oder Fig. 2 veranschaulicht, und
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Fig. 7 ein Diagramm, welches den Spulenaufbau der
Lautsprechereinheit in der Lautsprechervorrichtung
gemäß Fig. 1 oder gemäß Fig. 2 veranschaulicht.
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Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer Lautsprechervorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung, bei der in einem Serien-Parallel-
Wandler 220 digitale Schallsignale Ds serieller Daten, die
mit einer Abtastfrequenz von beispielsweise 44,1 kHz oder
48 kHz in 16 Bits digitalisiert sind, in digitale
Schallsignale Dp paralleler Daten umgesetzt werden.
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Nebenbei sei angemerkt, dass gemäß diesem Beispiel die
digitalen Schallsignale Ds und Dp von 16 Bits durch Zweier-
Komplementcodes, wie durch Fig. 5 veranschaulicht, und in
einer linearen Weise digitalisiert sind.
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Eine Lautsprechereinheit 10 ist als elektromagnetisch
gekoppelter Lautsprecher aufgebaut. Fig. 6 zeigt ein Beispiel der
Lautsprechereinheit 10, in der eine Ausnehmung 13 in einer
Umgebung eines vorderen Endteiles eines zentralen Polteiles
12 in einem Joch 11 gebildet ist, wobei der zentrale Polteil
12 und ein bodenseitiger Flanschteil 14 zusammenhängend
gebildet sind und wobei eine Primärspule 1, die die Steuer-
bzw. Treiberspule ist, an dem mittleren Spulenteil 12 dadurch
angebracht ist, dass sie in der Ausnehmung 13 befestigt ist.
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Die Primärspule 1 ist an dem mittleren Polteil 12 dadurch
angebracht, dass sie in einer zylindrischen Form gewickelt und
in die Ausnehmung 13 im Preßsitz eingebracht ist und an
dieser haftet. Die betreffende Binärspule kann aber auch, obwohl
nicht dargestellt, an dem mittleren Polteil 12 angebracht,
wenn sie in bzw. um einen magnetischen Spulenkörper gewickelt
ist und der betreffende magnetische Spulenkörper in die
Ausnehmung 13 im Preßsitz eingebracht ist und an dieser haftet.
Die betreffende Primärspule kann aber auch an dem mittleren
Polteil 12 dadurch angebracht sein, dass sie direkt in der
Ausnehmung 13 gewickelt ist.
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In dem bodenseitigen Flanschteil 14 des Joches 11 ist an
einer Position nahe des mittleren Polteiles 12 eine Öffnung 15
gebildet, und eine Abschlußplatte 16 ist an der Rückseite des
bodenseitigen Flanschteiles 14 angebracht. Ferner sind
Spulenwegführleitungen 17, die beispielsweise mit Baumwolle
überzogene Leitungen einer Primärspule 1 umfassen, an der
Umfangsseite des mittleren Polteiles 12 festgemacht, in die
Öffnung 15 eingeführt und mit Eingangsanschlüssen 18 an der
Abschlußplatte 16 durch Anlöten verbunden.
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Die Spulenwegführleitungen 17 sind in einem Bereich der
Primärspule 1 für den Wicklungsanfang und in einem Bereich der
betreffenden Spule für das Wicklungsende vorgesehen und mit
gesonderten Anschlüssen der Eingangsanschlüsse verbunden.
Wenn die Primärspule 1 durch eine Vielzahl von Spulen
gebildet ist, wie dies später erwähnt wird, dann haften die
Spulenwegführleitungen 17 der betreffenden Spulen ferner an der
Umfangsseite des mittleren Polteiles 12, sind in die Öffnung
15 eingeführt und mit Eingangsanschlüssen 18 der
Abschlußplatte 16 verbunden.
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Ein Magnet 21 ist an der Frontseite des bodenseitigen
Flanschteiles 14 des Joches 11 angebracht, eine Platte 22 ist
an der Frontseite des Magneten 21 angebracht und ein
magnetischer Kreis 20, der einen Luftspalt 23 aufweist, ist zwischen
der äußeren Umfangsseite des vorderen Endteiles des mittleren
Polteiles 12 und der inneren Umfangsseite der Platte 22
gebildet.
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Eine Sekundärspule 2 ist durch eine in den Luftspalt 23 des
magnetischen Kreises 20 eingeführte kurze Spule gebildet. Die
Sekundärspule 2 ist durch einen zylindrischen Körper von
einer Windung gebildet, die aus einem nichtmagnetischen
elektrisch leitenden Material, wie beispielsweise Aluminium,
besteht, durch das auf einen Spulenkörper, um den die
Sekundärspule 2 herumgewickelt ist, verzichtet werden kann.
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Der innere Umfangsteil eines Kegels 32, der mit einem Rand 31
an seinem äußeren Umfangsbereich festgemacht ist, innere
Umfangsbereiche einer mittleren Kappe 33 und ein Dämpfer 34
sind beispielsweise mittels eines Klebmittels an der
Sekundärspule 2 angebracht. Ein Lautsprecherrahmen 35 ist an der
Platte 22 angebracht; der Rand 31 des äußeren
Umfangsbereiches bzw. -teiles des Kegels 32 und eine Dichtung 36 sind an
dem Lautsprecherrahmen 35 angebracht, und der äußere
Umfangsteil des Dämpfers 34 ist an dem Lautsprecherrahmen 35
angebracht.
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Obwohl nicht dargestellt, können Teile der Spulen bzw.
Wicklungen der Primärspule an der Außenseite des vorderen
Endteiles des mittleren Polteiles 12 angebracht sein, und die
übrigen Spulen bzw. Wicklungen können an der inneren Umfangsseite
der Platte 22 angebracht sein. In diesem Falle sind die
Spulen Wegführleitungen der Spulen bzw. Wicklungen an der Platte
22 angebracht, beispielsweise zwischen der Platte 22 und dem
Magneten 21 eingeführt und mit Eingangsanschlüssen an der
Anschlußplatte verbunden, die an der äußeren Umfangsseite der
Platte 22 angebracht ist. Ferner können sämtliche der
Primärspulen an der inneren Umfangsseite der Platte 22 angebracht
sein.
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Wenn die digitalen 16-Bits-Sprachsignale Dp von dem Serien-
Parallel-Wandler 220 gemäß Fig. 1 durch die
Zweierkomplementcodes, wie in Fig. 5 dargestellt, und in einer linearen
Weise, wie oben beschrieben, quantisiert werden, wobei das
höchstwertige Bit MSB als Vorzeichenbit dient, wie dies durch
Fig. 5 und Fig. 7 veranschaulicht ist, besteht die
Primärspule 1 aus 15 Spulen bzw. Wicklungen 1A, 1B, ... 1N, 1P, wobei
die Spule bzw. Wicklung 1A dazu herangezogen wird, dem
niederwertigsten Bit LSB der digitalen Sprachsignale Dp zu
entsprechen; die Spule bzw. Wicklung 1A weist beispielsweise
zwei Windungen auf. In bezug auf die übrigen Teile sind die
Spulen 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, 1I, 1J, 1K, 1L, 1M, 1N und
1P dazu herangezogen, 15SB, 14SB, 13SB, 12SB, 11SB, 10SB,
9SB, 8SB, 7SB, 6SB, 5SB, 4SB, 3SB und 2SB zu entsprechen, und
die betreffenden Spulen sind mit vier Windungen, acht
Windungen, 16 Windungen ... versehen, wobei die Windungsanzahl
einer Spule doppelt so hoch ist wie die Windungsanzahl einer
anderen Spule entsprechend einem Bit, welches in bezug auf
die Reihenfolge um 1 niedriger ist als ein Bit der
vorhergehenden Spule.
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Wie in Fig. 1 veranschaulicht, sind Spulentreiberschaltungen
40A bis 40N, 40P für die Spulen 1A bis 1N, 1P als
Lautsprechertreiberschaltung 40 vorgesehen. Entsprechend den Spulentreiberschaltungen
40A bis 40N, 40P sind Konstantstromquellen
41A bis 41N, 41P und vier Feldeffekttransistoren (FET) 51 bis
54, deren jeder als Schaltelement dient, und entsprechende
Spulen der Spulen 1A bis 1N, 1P jeweils in einer
Brückenschaltung angeschlossen. Wenn die Feldeffekttransistoren 51
und 53 eingeschaltet und die Feldeffekttransistoren 52 und 54
ausgeschaltet sind, wird ein Strom Ia einer entsprechenden
Konstantstromquelle der Konstantstromquellen veranlaßt, zu
einer entsprechenden Spule der Spulen in der positiven
Richtung bzw. Plus-Richtung zu fließen. Wenn die
Feldeffekttransistoren 51 und 53 ausgeschaltet und die
Feldeffekttransistoren 52 und 54 eingeschaltet sind, wird der Strom Ia der
entsprechenden einen Konstantstromquelle der
Konstantstromquellen veranlaßt, zu der entsprechenden einen Spule der Spulen
in der negativen Richtung bzw. in der Minus-Richtung zu
fließen.
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Sämtliche Ströme der Konstantstromquellen 41A bis 41N, 41P
sind auf einen gleichen Stromwert festgelegt, wie er durch
den Strom Ia bestimmt ist. Wenn sämtliche
Feldeffekttransistoren 51 bis 54 in derselben Spulentreiberschaltung ein-
oder ausgeschaltet sind, fließt kein Strom in der
entsprechenden einen Spule der Spulen.
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Ferner werden die digitalen Sprachsignale Dp von dem Serien-
Parallel-Wandler 220 an einen Decoder 70 abgegeben. In bezug
auf den Decoder 70 sind entsprechend 15 Spulen der Spulen 1A
bis 1N, 1P der Primärspulen 1, das heißt in Übereinstimmung
mit 15 Bits der digitalen Sprachsignale Dp ausschließlich des
höchstwertigen Bits MSB vier der Steuersignale G1 bis G4, die
später erwähnt werden, von dem höchstwertigen Bit und
entsprechend untere Bits (niederwertigstes Bit bis 2SB) der
digitalen Sprachsignale Dp vorgesehen. Die Steuersignale G1 bis
G4 werden an die Gate-Elektroden der Feldeffekttransistoren
51 bis 54 entsprechend den Spulentreiberschaltungen 40A bis
40N, 40P der Lautsprechertreiberschaltung 40 abgegeben.
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In bezug auf vier der Steuersignale G1 bis G4 werden in dem
Fall, dass das höchstwertige Bit MSB der digitalen
Sprachsignale Dp von dem Serien-Parallel-Wandler 220 mit einem Wert
von 0 versehen ist und ein entsprechendes Bit der unteren
Bits mit einem Wert von 1 vorgesehen ist, die Steuersignale
G1 und G3 in einen Pegel geändert, bei dem die
Feldeffekttransistoren 51 und 53 eingeschaltet sind, und die
Steuersignale G2 und G4 werden auf einen Pegel geändert, wodurch die
Feldeffekttransistoren 52 und 54 abgeschaltet sind. Wenn das
höchstwertige Bit MSB mit einem Wert von 0 versehen ist und
wenn ein entsprechendes Bit der unteren Bits mit einem Wert
von 0 versehen ist oder dann, wenn das höchstwertige Bit MSB
mit einem Wert von 1 versehen ist und wenn ein entsprechendes
Bit der unteren Bits mit einem Wert von 1 versehen ist, dann
werden die Steuersignale G1 bis G4 auf einen Pegel geändert,
bei dem die Feldeffekttransistoren 51 bis 54 aus- bzw.
abgeschaltet sind. Wenn das höchstwertige Bit MSB mit einem Wert
von 1 versehen ist und wenn ein entsprechendes Bit der
unteren Bits mit einem Wert von 0 versehen ist, werden die
Steuersignale G1 und G3 auf einen Pegel geändert, durch den die
Feldeffekttransistoren 51 und 53 ausgeschaltet sind, und die
Steuersignale G2 und G4 werden auf einen Pegel geändert,
durch den die Feldeffekttransistoren 52 und 54 eingeschaltet
werden bzw. sind.
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Wenn das höchstwertige Bit MSB der digitalen Sprachsignale Dp
mit einem Wert 0 versehen ist, wird demgemäß der Strom Ia
veranlaßt, zu einer der Primärspulen entsprechend einem
niederen Bit in der positiven Richtung bzw. in der Plus-Richtung
lediglich dann zu fließen, wenn das untere Bit mit einem Wert
1 versehen ist. Wenn demgegenüber das höchstwertige Bit MSB
mit einem Wert 1 versehen ist, wird der Strom Ia veranlaßt,
zu einer der Primärspulen entsprechend einem niederen Bit in
der negativen Richtung bzw. in der Minus-Richtung lediglich
dann zu fließen, wenn das untere Bit mit einem Wert 1
versehen ist.
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Wie oben erwähnt, ist die Antriebskraft F des Schwingsystems
des elektromagnetisch gekoppelten Lautsprechers dem
sekundären Strom i proportional, der in der Sekundärspule induziert
wird, und der Sekundärstrom i ist proportional dem Produkt
aus dem in der Primärspule fließenden Signalstrom und der
Windungsanzahl (Impedanz) der Primärspule.
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Gemäß dem oben beschriebenen Beispiel sind die Windungszahlen
der betreffenden Spulen bzw. Wicklungen 1A bis 1P der
Primärspule 1 ferner auf Windungszahlen im Verhältnis zu den
Gewichten der betreffenden Bits der digitalen Sprachsignale Dp
ausschließlich des höchstwertigen Bits MSB von dem Serien-
Parallel-Wandler 220 her festgelegt, wodurch dann, wenn der
Strom Ia veranlaßt wird, als Signalstrom in einer gewissen
Spule der Primärspule zu fließen, ein Sekundärstrom mit einem
Stromwert im Verhältnis zu dem Gewicht eines Bits
entsprechend der bestimmten Spule der Primärspule in der
Sekundärspule induziert wird, und zwar in einer Richtung entsprechend
einem Wert des höchstwertigen Bits MSB der digitalen
Sprachsignale Dp von dem Serien-Parallel-Wandler 220.
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Daher wird der an der Sekundärspule 2 befestigte Kegel bzw.
Konus 32 um einen Betrag im Verhältnis zum Gewicht des Bits
entsprechend der Primärspule in eine Richtung in
Übereinstimmung mit einem Wert des höchstwertigen Bits MSB der digitalen
Sprachsignale Dp des Serien-Parallel-Wandlers 220 verschoben,
und Sprache wird tatsächlich in Übereinstimmung mit den
digitalen Sprachsignalen Dp von dem Serien-Parallel-Wandler 220
in der Lautsprechereinheit 10 wiedergegeben.
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Gemäß diesem Beispiel sind eine Spannungsversorgungsquelle 91
zur Einstellung der Schalllautstärke und ein veränderbarer
bzw. einstellbarer Widerstand 92 zur Einstellung installiert,
der eine Spannung durch Spannungsteilung der Spannung Vo von
der Spannungsquelle 91 abgreift. Die von dem einstellbaren
Widerstand 92 erhaltene Spannung Vc wird gemeinsam an die
Konstantstromquellen 41A bis 41N, 41P der Spulentreiberschaltungen
40A bis 40N, 40P abgegeben, und der Strom Ia der
Konstantstromquellen 41A bis 41N, 41P wird durch die Spannung Vc
gemeinsam gesteuert.
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In diesem Falle ist die Spannung Vo beispielsweise auf 1V
(Volt) festgelegt; wenn die Spannung Vc auf 1V maximiert
ist, ist der Strom Ia auf 1A (Ampere) maximiert, und durch
Einstellen der Spannung Vc innerhalb eines Bereiches von 1V
oder weniger wird der Strom Ia linear oder unter einer
bestimmten Beziehung in bezug auf die Spannung Vc im Bereich
von 1A oder weniger geändert.
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Durch Steuern der Spannung Vc mittels Einstellung des
einstellbaren Widerstands 92 kann demgemäß der Strom Ia der
Konstantstromquellen 41A bis 41P gemeinsam geändert werden,
wodurch die Schalllautstärke der durch die Lautsprechereinheit
10 wiedergegebenen Sprache gesteuert werden kann. Ferner ist
in diesem Fall eine Anzahl von Primärspulen bzw. Wicklungen,
die zahlenmäßig größer ist als die Bitanzahl des
eingangsseitigen digitalen Sprachsignals Ds oder Dp, nicht erforderlich;
die Gesamtanzahl der Windungszahlen der Primärspulen 1A bis
1P kann bei einer kleinen Zahl verbleiben, und ferner kann
die Schalllautstärke fein und kontinuierlich gesteuert
werden.
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Obwohl generell gesagt ein elektromagnetisch gekoppelter
Lautsprecher hinsichtlich der Wärmeabstrahlungsleistung
ausgezeichnet ist, gegenüber einem großen Eingangssignal
widerstandsfähig ist und eine Verzerrung verringern kann, ist die
durch Induzieren des Sekundärstroms in der Sekundärwicklung
durch den in der Primärwicklung fließenden Signalstrom
gebildete elektromagnetisch gekoppelte Kraft in einem unteren
Bereich von mehreren Kilohertz bis 1 kHz oder darunter
verringert, und eine Wiedergabe bis 20 Hz, die zur Schallwiedergabe
notwendig ist, ist schwierig. Demgemäß wird der
elektromagnetisch gekoppelte Lautsprecher üblicherweise als Lautsprecher
hauptsächlich für die Wiedergabe des hohen Schalls verwendet.
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Die digitalen Sprachsignale Dp von dem Serien-Parallel-
Wandler 220 gemäß Fig. 1 werden jedoch durch eine
Abtastfrequenz von beispielsweise 44,1 kHz oder 48 kHz digitalisiert,
und demgemäß werden die Spulen 1A bis 1P durch digitale
Signale angesteuert, die dieselbe Abtastfrequenz aufweisen;
daher sind Komponenten der Schallsignale des unteren Bereichs
vor der Digitalisierung, wie in einem Bereich von mehreren
Kilohertz bis 1 kHz oder darunter mit hohen Frequenzen über
20 kHz versehen, wenn die Signalströme in den Spulen 1A bis
1P fließen.
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Demgemäß kann die Wiedergabe von Schall bis zu dem unteren
Bereich durch die Lautsprechereinheit 10, das heißt den
elektromagnetisch gekoppelten Lautsprecher, bewirkt werden, und
ein Vollbereichs-Lautsprecher, der einen Schall von niedrigem
Schall bis zum hohen Schall wiedergibt, kann realisiert
werden.
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Nebenbei sei angemerkt, dass es entsprechend einem generellen
bzw. allgemeinen Lautsprecher schwierig ist, dass das
Schwingsystem der Lautsprechereinheit 10 auf den hohen
Schallbereich reagiert und dass speziell nahezu keine
Komponenten der hohen Frequenzen über 20 kHz wiedergegeben werden
können. Sogar dann, wenn die Spulen 1A bis 1P durch die
digitalen Signale mit einer Abtastfrequenz von 44,1 kHz oder
48 kHz angesteuert werden, werden daher nahezu keine
Frequenzkomponenten davon wiedergegeben. Sogar in dem Fall, dass
die Komponenten durch einen sehr geringen Schalldruck
wiedergegeben werden, ist nahezu kein Schall über 20 kHz für das
menschliche Ohr hörbar, weshalb beim Anhören von Musik oder
dergleichen keine Behinderung hervorgerufen wird. Es ist
außerdem leicht, absichtlich ein mechanisches Filter mit einem
Abschneidebandbereich von 20 kHz oder mehr zu bilden und mit
der Lautsprechereinheit 10 zu integrieren.
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Darüber hinaus kann eine Lautsprechervorrichtung realisiert
werden, die keinen Digital-Analog-Wandler und keinen
Leistungsverstärker verwendet, die Schall direkt in
Übereinstimmung mit digitalen Schallsignalen wiedergibt, die keine
Verzerrung aufweist und die ein großes maximales Ausgangssignal
liefert.
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Entsprechend der Lautsprechervorrichtung beim Beispiel gemäß
Fig. 1 kann die Schalllautstärke fein und kontinuierlich
gesteuert werden, eine Anzahl von Treiberspulen, deren Anzahl
numerisch höher ist als die Bitanzahl der digitalen
Schallsignale, ist nicht erforderlich, und die Gesamtanzahl der
Windungszahlen der Treiberspulen kann, wie oben beschrieben,
eine geringe Zahl sein.
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Nebenbei sei in bezug auf das Beispiel gemäß Fig. 1
angemerkt, dass die Ton- bzw. Schalllautstärke durch Ändern der
in den Spulen 1A bis 1P fließenden Ströme durch Verändern der
Impedanz der Feldeffekttransistoren 51 bis 54 gesteuert
werden kann, indem die Gate-Vorspannung der
Feldeffekttransistoren 51 bis 54 der Spulentreiberschaltungen 40A bis 40P ohne
Änderung des Stroms Ia der Konstantstromquellen 41A bis 41P
geändert wird.
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Fig. 2 zeigt ein anderes Beispiel einer
Lautsprechervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Gemäß dem betreffenden
Beispiel wird in bezug auf den Serien-Parallel-Wandler 220
ein Abtasttakt SCLK aus den seriellen Daten der digitalen
Schallsignale Ds extrahiert, und der Abtasttakt SCLK wird
einer Steuerschaltung 80 zur Einstellung der Schalllautstärke
zugeführt. Außerdem sind die Spannungsquelle 91 zur
Einstellung der Schalllautstärke und der einstellbare Widerstand 92
zur Einstellung vorgesehen, der die Spannung durch Teilung
der Spannung Vo von der Spannungsquelle 91 bereitstellt. Die
von dem einstellbaren Widerstand 92 her erhaltene Spannung Vc
wird der Steuerschaltung 80 zugeführt.
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Bezüglich der Steuerschaltung 80 wird ein Steuersignal Sc
erhalten, bei dem eine Impulsbreite des Abtasttakts SCLK durch
die Spannung Vc moduliert ist. Das Steuersignal Sc wird einem
Decoder 70 zugeführt.
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Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Steuerschaltung 80, in der der
Abtasttakt SCLK von dem Serien-Parallel-Wandler 220 und ein
Verzögerungstakt DCLK, der durch eine Verzögerungsschaltung
81 verzögert ist, einer Exklusiv-ODER-Schaltung 82 zugeführt
werden; ein Ausgangssignal EX von der Exklusiv-ODER-Schaltung
und der Abtasttakt SCLK werden einer NAND-Schaltung 83
zugeführt, und das Ausgangssignal von der NAND-Schaltung 83 wird
als das oben beschriebene Steuersignal Sc herangezogen.
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Hierbei kann eine Verzögerungszeit Tx in der
Verzögerungsschaltung 81 im Bereich von 0 bis 1/2 einer Abtastfrequenz Ts
der digitalen Schallsignale Dp von dem Serien-Parallel-
Wandler 220 durch die von dem einstellbaren Widerstand 92 her
erhaltene Spannung Vc geändert werden.
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Wenn die Verzögerungszeit Tx sehr klein gemacht wird, wie
dies auf der linken Seite der Fig. 4 veranschaulicht ist,
dann wird demgemäß das Ausgangssignal EX von der Exklusiv-
ODER-Schaltung 82 einen hohen Pegel lediglich innerhalb einer
Zeitspanne aufweisen, die das Zweifache der sehr kleinen
Verzögerungszeit Tx in der Periode der Abtastfrequenz Ts der
digitalen Schallsignale Dp beträgt; das Steuersignal Sc,
welches das Ausgangssignal von der NAND-Schaltung 83 ist, wird
einen hohen Pegel innerhalb einer Zeitspanne ausschließlich
der Zeitspanne der sehr feinen Verzögerungszeit Tx in der
Periode der Abtastfrequenz Ts der digitalen Schaltsignale Dp
führen.
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Wenn demgegenüber die Verzögerungszeit Tx auf eine maximale
Zeitspanne festgelegt ist, das heißt gleich 1/2 der
Abtastperiode Ts der digitalen Schallsignale Dp ist, wie dies auf der
rechten Seite der Fig. 4 veranschaulicht ist, dann wird das
Ausgangssignal EX von der Exklusiv-ODER-Schaltung 82 stets
den hohen Pegel in der Periode bzw. Zeitspanne der
Abtastperiode Ts der digitalen Schallsignale Dp führen, und die
Steuersignale Sc, das heißt das Ausgangssignal von der NAND-
Schaltung 83 werden bzw. wird den hohen Pegel in der Periode
bzw. Zeitspanne der Abtastperiode Ts der digitalen
Schallsignale Dp lediglich in einer Zeitspanne von 1/2 der
Abtastperiode Ts führen.
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Entsprechend dem Decoder 70 werden die Signale der
entsprechenden Bits ausschließlich des höchstwertigen Bits MSB der
digitalen Schallsignale Dp von dem Serien-Parallel-Wandler
220 als die ursprünglichen Daten per se herangezogen, wenn
das höchstwertige Bit MSB gegeben ist mit 0, und wenn das
höchstwertige Bit MSB gegeben ist mit 1, werden sie als
ursprüngliche Daten herangezogen, die umgekehrt sind. Dies
heißt in bezug auf den Decoder 70, dass die digitalen
Schallsignale Dp, die, wie dies in Fig. 5 veranschaulicht ist,
Zweierkomplementcodes von dem Serien-Parallel-Wandler 220
sind, in reflektierte Binärcodes umgewandelt sind.
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Ferner werden Signale, die durch logische Produkte bzw.
Verknüpfungsprodukte der Signale der entsprechenden Bits
ausschließlich des höchstwertigen Bits MSB der digitalen
Schaltsignale erzeugt werden, die in die reflektierten Binärcodes
umgesetzt worden sind, und das Steuersignal Sc, das von der
Steuerschaltung 80 her erhalten wird, für die entsprechenden
Bits bereitgestellt, und die Steuersignale G1 bis G4 werden
aus den Signalen der logischen Produkte gebildet.
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Wenn ein Signal eines bestimmten Bits ausschließlich des
höchstwertigen Bits MSB der digitalen Schallsignale, die in
die reflektierten Binärcodes umgesetzt worden sind, so
vorliegt, wie dies durch ein Signal Di in Fig. 4 veranschaulicht
ist, dann wird daher ein Signal eines logischen Produkts des
Signals Di und des von der Steuerschaltung 80 erhaltenen
Steuersignals Sc daher ein Signal, wie es durch ein Signal Do
in Fig. 4 veranschaulicht ist.
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Dies heißt, dass dann, wenn die Verzögerungszeit Tx der
Verzögerungsschaltung 81 durch Einstellen der Steuerspannung Vc
durch den einstellbaren Widerstand 92 sehr klein gemacht
wird, wie dies auf der linken Seite der Fig. 4
veranschaulicht ist, in Bezug auf die ursprüngliche aktive Zeitspanne
das Signal Do innerhalb einer Zeitspanne ausschließlich der
Zeitspanne der geringen Verzögerungszeitspanne Ts in der
Zeitspanne der Abtastperiode Ts der digitalen Schallsignale
aktiv wird. Wenn die Verzögerungszeit Tx in der
Verzögerungsschaltung 81 zur maximalen Zeit gemacht ist, die gleich 1/2
der Abtastperiode Ts der digitalen Schallsignale ist, wie
dies auf der rechten Seite der Fig. 4 veranschaulicht ist, in
bezug auf die ursprüngliche aktive Zeitspanne, dann wird das
Signal Do innerhalb der Zeitspanne der Abtastperiode Ts der
digitalen Schallsignale lediglich in den Zeitspannen aktiv,
die gleich 1/2 der Abtastperiode Ts sind.
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Durch Steuern der Spannung Vc per Einstellung des
einstellbaren Widerstands 92 kann demgemäß ein Verhältnis einer
Zeitspanne, in der der Strom Ia von den Konstantstromquellen 41A
bis 41P an die Spulen 1A bis 1P innerhalb der Abtastperiode
Ts der digitalen Schallsignale Dp von dem Serien-Parallel-
Wandler 220 abgegeben wird, zu einer Zeitspanne, in der der
Strom Ia an die betreffenden Spulen nicht abgegeben wird,
gemeinsam geändert werden, wodurch die Schalllautstärke der
durch die Lautsprechereinheit 10 wiedergegebenen Sprache
gesteuert werden kann. Ferner ist eine Anzahl der Primärspulen
bzw. -wicklungen, deren Anzahl numerisch größer ist als eine
Bitanzahl der eingangsseitigen digitalen Schallsignale Ds
oder Dp, nicht nötig; die Gesamtanzahl der Windunglszahlen der
Primärspulen bzw. -wicklungen 1A bis 1P kann bei einer
kleinen Zahl bleiben, und die Schalllautstärke kann fein und
kontinuierlich gesteuert werden.
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Obwohl gemäß dem in Fig. 1 oder in Fig. 2 gezeigten Beispiel
die Windungszahlen der entsprechenden Spulen bzw. Wicklungen
1A bis 1P, welche die Primärspule 1 bilden, durch die
Windungszahlen im Verhältnis zu den Gewichten der entsprechenden
Bits ausschließlich des höchstwertigen Bits MSB der digitalen
Schallsignale Dp von dem Serien-Parallel-Wandler 220 gebildet
sind, wodurch Differenzen in den Gewichten der betreffenden
Bits in den digitalen Schallsignalen Dp wiedergegeben werden,
können die Windungszahlen der betreffenden Spulen bzw.
Wicklungen 1A bis 1P dieselben bleiben, und die Stromwerte der
Konstantstromquellen 41A bis 41P der entsprechenden
Spulentreiberschaltungen 40A bis 40P können geändert werden,
wodurch Differenzen in den Gewichten der betreffenden Bits der
digitalen Schallsignale Dp von dem Serien-Parallel-Wandler
220 wiedergegeben werden können, und ferner kann auch die
Schalllautstärke, wie oben erwähnt, gesteuert werden.
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Wenn die Differenzen in den Gewichten der betreffenden Bits
der digitalen Schallsignale durch Ändern der Stromwerte der
Konstantstromquellen wiedergegeben werden, können Komponenten
der Primärspule 1 zu einer einzelnen Spule vereinigt werden,
indem die Spulentreiberschaltungen 40A bis 40P per se, wie in
Fig. 1 oder in Fig. 2 gezeigt, durch Signale der betreffenden
Bits ausschließlich des höchstwertigen Bits MSB der digitalen
Schallsignale geschaltet werden.
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Darüber hinaus können die Differenzen in den Gewichten der
betreffenden Bits der digitalen Schallsignale auch durch
Kombinieren der Differenzen in den Windungszahlen der Vielzahl
von Primärspulen bzw. -wicklungen und der Differenzen in den
Stromwerten der Vielzahl von Konstantstromquellen
wiedergegeben werden.
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Die vorliegende Erfindung ist außerdem in dem Fall anwendbar,
dass die eingangsseitigen digitalen Schallsignale natürliche
Binärcodes sind. Die vorliegende Erfindung ist außerdem auf
den bzw. in dem Fall anwendbar, in welchem Treiberspulen eines
Lautsprechers, wie eines dynamischen Lautsprechers, durch
digitale Schallsignale angesteuert werden.
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Wie oben beschrieben, kann gemäß der Vorliegenden Erfindung
in dem Fall, dass Treiberspulen eines Lautsprechers, wie
eines elektromagnetisch gekoppelten Lautsprechers, durch
digitale Schallsignale angesteuert werden, die Schalllautstärke
des Lautsprechers durch einen einfachen Lautsprecheraufbau,
der mit geringen Kosten erhalten wird, fein gesteuert werden.