DE719499C - Schaltungsanordnung zur Erfassung oder Beeinflussung der Bewegungsvorgaenge in dynamischen Lautsprechern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erfassung oder Beeinflussung der Bewegungsvorgänge in dynamischen Lautsprechern unter Anwendung einer S durch die Bewegung der Schwingspule im Felde in dieser erzeugten Spannung (Bewegungsspannung).

Es ist bereits bekannt, eine der Bewegung des schwingenden Elements eines Tonauf-Zeichners oder eines Lautsprechers entsprechende Spannung zu erzeugen und zu Meßoder Kompensierungszwecken zu benutzen. Beispielsweise ist bekannt," der Membran eines Telephons ein Ililfsmikrophon zuzuordnen, dessen erzeugte Impulse nach Verstärkung wieder in den Eingangskreis zum Zweck der Berichtigung der Membranbewegung zurückgeführt werden. Der Aufwand bei dieser Schaltung ist verhältnismäßig groß, wobei noch

ao sehr zweifelhaft ist, ob:in,der Tatbei dieser komplizierten, unter Benutzung eines quasi selbständigen Mikrophons arbeitenden Anordnung die erwünschte phasenrichtige Kompensation wirksam herbeizuführen ist.

Die weiter bekannte Anordnung, bei der mit «5 dem schwingenden Element eines Tonaufzeichners ein schwingendes System verbunden ist, wirkt hinsichtlich der Kompensationsbedingungen schon besser als die vorbesehriebene bekannte Anordnung. Sie hat jedoch noch den Nachteil, daß die schädliche Masse des schwingenden Systems vergrößert wird. Da weiterhin die Nutzspule und die Kompensationsspule dicht beieinander angeordnet sind, erfolgt bereits auch schon im Ruhezustand; also z. B. bei festgebremster Schwingspule, eine Übertragung der Spannungen in der Nutzspule auf die Kompensationsspule. Da erfahrungsgemäß der Anteil der Bewegungsspannung an der gesamten Spannung sehr

gering ist, läßt sich nicht einwandfrei die Kompensationsspannung ableiten.

Ferner ist' bekannt, bei einer Verstärkerschaltung die durch nichtlineare Elemente im Übertragungsweg im Ausgangskreis auftretenden höheren Harmonischen gegenzukoppeln, während die Grundharmonische auskompen siert wird. Diese Schaltung bringt insofern gewisse Schwierigkeiten mit sich, als der Verstärker leicht unstabil wird. Die am Lautsprecher entstehenden nichtlinearen Verzerrungen werden bei dieser Schaltung nicht mitkompensiert.

Die Erfindung ermöglicht bei sehr einfächer Schaltung und Leitungsführung die Nachteile der bekannten Schaltungsanordnungen dadurch zu überwinden, daß zum Zweck, die Schwingspulengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der jeweilig angelegten Freao quenz zu erhalten, zur angenäherten Feststellung der abgestrahlten Schallenergie unter Berücksichtigung des Strahlungswiderstandes des Lautsprechers oder zur Erzeugung einer Gegenkopplungsspannung, aus der Spannung an der Schwingspule eine ihrer Bewegungsspannung proportionale Teilspannung durch Kompensation der übrigen Spannungskomponenten in der Weise gewonnen wird, daß die von der Schwingspulenbewegung unabhängigen Komponenten, insbesondere die Ohmschen und induktiven Spannungsabfälle in der Schwingspule, durch eine aus einer Nachbildung der Wirk- und Scheinwiderstände der Schwingspule und einem vorzugsweise Ohmschen Spannungsteiler bestehende Brükkenschaltung kompensiert werden.

Bei der neuen Schaltung ist man nicht mehr gezwungen, dem schwingenden Element ein weiteres die Kompensationsspannung erzeugendes schwingendes Element benachbart zuzuordnen. Durch geeignete Wahl der Brükkenwiderstände lassen sich beliebige Kompensationsspannungen erzeugen.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung besteht darin, je ein x-tel des Ohmschen Widerstandes R und der Selbstinduktion L der Schwingspule zu dieser in Serie zu schalten und die zugeführte Spannung durch Ohmsche Widerstände im Verhältnis 1: χ zu teilen.

Die auf diese Weise erhaltene Spannung läßt sich besonders gut für folgende Zwecke verwenden:

1. Zur Untersuchung der Bewegungsvorgänge von Schwingspulen dynamischer Latitsprecher,

2. zur angenäherten Feststellung der abgestrahlten Schallenergie,

3. zur angenäherten Erzielung einer in Abhängigkeit von der Frequenz gewünschten Schallenergieabstrahlung durch Rückführung einer Spannung, die zweckmäßigerweise in einem Verhältnis steht zur gewonnenen Spannung, zur abzustrahlenden Schallenergie und zum Strahlungswiderstand der verwendeten I.autsprechertype,

4. zur Verringerung nichtlinearer Verzerrungen durch Rückführung in Gegenphase einer der gewonnenen Spannung proportionalen auf ein Vorrohr des verwendeten Verstärkers.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 2 zeigt das Ersatzschema und Fig. 3 gibt in vektorieller Darstellung das Spannungsdiagramm der Anordnung nach Fig. ι und 2.

An den Punkten .4 und G liegt die Ausgangsspannung eines Verstärkers S_verst. Die Schwingspule des Lautsprechers hat einen Ohmschen Widerstand /? und eine Selbstinduktion L, die bei ruhender Schwingspule gemessen wird. In Serie mit der Schwingspule wird ein Widerstand -- z.B.— und eine

A" IO

Selbstinduktion -—- z.B. —gelegt und parallel zu den Eingangsklemmen A₃ G ein Spannungsteiler S, der im Verhältnis -^, also im vorerwähnten Beispiel , die Ausgangsspannung

des Verstärkers teilt. An den Punkten D und F wird nun eine Spannung, die gleich ist der

Bewegunesspannung , - .., ——^! — oder im vorerwähnten

A-+ I

τ, . . . Bewegunessnannung ,

Beispiel °_5_-c p~_t abgenommen.

Durch die Serienschaltung von -^- · , und

Schwingspule fließt ein Strom I. An der Schwingspule entsteht ein Spannungsabfall, der sich aus folgenden Teilspannungen zusammensetzt: aus dem Spannungsabfall des Ohmschen Widerstandes der Schwingspule S_A>, der in Phase ist mit dem Strom I, dargestellt durch den Vektor B, E, dem induktivenSpannungsabfall <£_L, der um 90⁰ in der Phase verschoben ist, dargestellt durch den Vektor Zf, D sowie der Bewegungsspannung Sg, dargestellt durch den Vektor A, B. An den Spannungsabfall der Schwingspule schließt sich der der Nachbildung an; am Ohmschen Widerstand—entsteht ein SpannungsabfallS—, '⁵

der durch den Vektor D, C dargestellt wird. An diesen schließt sich der Spannungsabfall

von ~ · (S — an, dargestellt durch den Vektor C, G. Die an der Serienschaltung liegende Spannung ergibt sich nun als Vek-

tor A, G. Diese Spannung wird durch den Spannungsteiler im Verhältnis ι: χ geteilt, und es stellt der Vektor:/¹', G₁ ein x-tel der Spannung ./4, F dar. Verbindet man nun den Punkt D mit F₁ so ergibt sich eine Spannung, die in der Phase mit der Bewegungsspannung A, B übereinstimmt und in der Größe der χ -j-1 -te Teil der Bewegungsspannung ist, die an den Punkten D und F

ίο abgenommen oder gemessen werden kann. Dies ergibt sich daraus, daß die Dreiecke F₃ G und D sowie A, G und B ähnlich sind, weshalb sich F, D-.A₁ B so wie G₁ F-.G₁ A verhalten, das ist so wie ι: ι -f- x.

Die an den Punkten D und F gewonnene Spannung ist daher in der Größe proportional der jeweiligen Geschwindigkeit der Schwingspule im Felde und kann erfindungsgemäß zu folgendem Verwendung finden :

i. Zur Untersuchung der Bewegungsvorgänge von Schwingspulen dynamischer Lautsprecher. Legt man an die Punktet, und G eine Tonfrequenzspännung derart, daß die Spannung an den Punkten/) und A konstant ist, die Frequenz aber variiert wird, so gibt die an den Punkten D und F gemessene Spannung ein Maß der Schwingspulengeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Frequenz.

Drückt man der Schwingspule eine Spannung einer bestimmten Frequenz auf, dann wird die Schwingspule nicht nur mit der zugeführten Frequenz, sondern auch mit deren Harmonischen schwingen. Die Größe dieser unerwünschten Schwingungen läßt sich durch Messung der Oberwellen, der an den Punkten D und F gemessenen Spannung feststellen, z. B. durch Verwendung einer Klirrfaktormeßbrücke.

2. Zur angenäherten Feststellung der abgestrahlten Schallenergie, Bewegungsspannung X Strom X cos des Phasenwinkels sind gleich der bei der Bewegung der Schwingspule entstehenden Reibungsenergie und der an die Luft abgegebenen Schallenergie. Im allgemeinen ist die durch Reibung vernichtete Energie gering, so daß sie dann vernachlässigt werden kann, weshalb auf diese Weise die abgestrahlte Schallenergie gemessen werden kann. Die Messung kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Spannung zwischen den Punkten C und D und die Spannung zwischen den Punkten D und F zwei verschiedenen Steuergittern einer produktbildenden Einrichtung, wie einer Verstärkerröhre, z. B. einer Hexode, zugeführt wird. Die Änderung des Anodenstromes ist dann ein Maß für die abgestrahlte Schallenergie.

3. Es war bis jetzt bekannt, durch Gegenkopplung das Verhältnis der Verstärkerausgangsspannung zur Verstärkereingangsspan

nung oder das Verhältnis des vom Verstärker abgegebenen Stromes zur Verstärkereingangsspannung bei verschiedenen Frequenzen angenähert konstant zu halten. Diese Methode hat 65 den Nachteil, daß der sich in Abhängigkeit von der Frequenz ändernde Schwingspulenwiderstand bzw. der sich ändernde Strahlungswiderstand der verwendeten Lautsprechertype nicht entsprechend berücksichtigt 7° wurde.

Bei konstantem Strahlungswiderstand ist die abgegebene Schallenergie dem Quadrat der Bewegungsspannung mit ziemlicher Genauigkeit proportional. Hält man daher durch Rückführung einer der Bewegungsspannung proportionalen Spannung das Verhältnis von Bewegungsspannung zur Verstärker eingangsspannung annähernd konstant, so wird bei konstantem Strahlungswiderstand das gewünschte Verhältnis von abgestrahlter Schallenergie zur Verstärkereingangsspannung erzielt. Durch frequenzabhängige Rückführung läßt sich daher der Einfluß der Änderung des Strahlungswiderstandes ausgleichen.

4. Bei der bekannten Gegenkopplung durch Rückführung einer in der Verstärkerausgangsspannung bzw. im Verstärkerausgangsstrom proportionalen Spannung wird die nichtlineare Verzerrung im Verstärker verringert, während die nichtlineare Verzerrung, die im Lautsprecher selbst entsteht, infolge des Ohmschen und induktiven Widerstandes der Schwingspule kaum erfaßt wird. Durch Rückführung einer der Bewegungsspannung proportionalen Spannung läßt sich die nichtlineare Verzerrung sowohl im Verstärker als auch im Lautsprecher entsprechend verkleinern.

Die Erfindung ist selbstverständlich sowohl für permanent- als auch für elektro-dynamische Lautsprecher verwendbar.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung zur Erfassung oder Beeinflussung der Bewegungsvorgänge in dynamischen Lautsprechern unter Anwendung einer durch die Bewegung der Schwingspule im Felde in dieser erzeugten Spannung (Bewegungsspannung), dadurch gekennzeichnet, daß aus der Spannung an der Schwingspule eine ihrer Bewegungsspannung proportionale Teilspannung durch Kompensation der übrigen Spannungskomponenten in der Weise gewonnen wird, daß die von der Schwingspulenbewegung unabhängigen Komponenten, insbesondere die Ohmschen und induktiven Spannungsabfälle in der Schwingspule, durch eine aus einer Nachbildung iao der Wirk- und Scheinwiderstände der Schwingspule und einem Spannungsteiler

   bestehende Brückenschaltung kompensiert werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler für die Brückenschaltung als Ohmscher Spannungsteiler ausgebildet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein x-tel des 0hmschen Widerstandes (R) und der Selbstinduktion (Z.) der Schwingspule zu dieser in Serie geschaltet und die zugeführte Spannung durch Ohmsche Widerstände im Verhältnis i:x geteilt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung an der Nachbildung des Ohmschen Widerstandes des Lautsprechers und eine der Bewegungsspannung proportionale Spannung einer produktbildenden Einrichtung zugeführt wird. ·

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen