IT202000030449A1 - HIGH VOLTAGE AMPLIFIER AND ELECTROSTATIC SPEAKER INCLUDING THE AMPLIFIER - Google Patents
HIGH VOLTAGE AMPLIFIER AND ELECTROSTATIC SPEAKER INCLUDING THE AMPLIFIER Download PDFInfo
- Publication number
- IT202000030449A1 IT202000030449A1 IT102020000030449A IT202000030449A IT202000030449A1 IT 202000030449 A1 IT202000030449 A1 IT 202000030449A1 IT 102020000030449 A IT102020000030449 A IT 102020000030449A IT 202000030449 A IT202000030449 A IT 202000030449A IT 202000030449 A1 IT202000030449 A1 IT 202000030449A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- current
- resistance
- voltage
- branch
- driving circuit
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 19
- 101150060825 SRPP gene Proteins 0.000 claims description 18
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 2
- 101100427503 Human herpesvirus 6A (strain GS) U30 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 244000045947 parasite Species 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/50—Amplifiers in which input is applied to, or output is derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower
- H03F3/505—Amplifiers in which input is applied to, or output is derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower with field-effect devices
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/32—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion
- H03F1/3205—Modifications of amplifiers to reduce non-linear distortion in field-effect transistor amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/181—Low frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/26—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor
- H03F3/265—Push-pull amplifiers; Phase-splitters therefor with field-effect transistors only
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
- H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R19/00—Electrostatic transducers
- H04R19/01—Electrostatic transducers characterised by the use of electrets
- H04R19/013—Electrostatic transducers characterised by the use of electrets for loudspeakers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R19/00—Electrostatic transducers
- H04R19/02—Loudspeakers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/03—Indexing scheme relating to amplifiers the amplifier being designed for audio applications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
- H03F2203/50—Indexing scheme relating to amplifiers in which input being applied to, or output being derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower
- H03F2203/5031—Indexing scheme relating to amplifiers in which input being applied to, or output being derived from, an impedance common to input and output circuits of the amplifying element, e.g. cathode follower the source circuit of the follower being a current source
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
AMPLIFICATORE IN ALTA TENSIONE E DIFFUSORE ELETTROSTATICO COMPRENDENTE L?AMPLIFICATORE HIGH VOLTAGE AMPLIFIER AND ELECTROSTATIC SPEAKER INCLUDING THE AMPLIFIER
Descrizione Description
Campo di applicazione Field of application
La presente invenzione si colloca nel settore tecnico dei dispositivi elettrici, preferibilmente ma non esclusivamente per uso all?interno di dispositivi acustici, nonch? un diffusore elettrostatico comprendente l?amplificatore. The present invention belongs to the technical sector of electrical devices, preferably but not exclusively for use within acoustic devices, as well as an electrostatic speaker including the amplifier.
Stato della tecnica State of the art
Come ? noto, i diffusori acustici di tipo elettrostatico sono particolari diffusori caratterizzati dalla presenza di una membrana vibrante posta all?interno di un telaio di supporto che ne garantisce la giusta tensione e la mantiene in posizione. How ? It is well known that electrostatic loudspeakers are particular loudspeakers characterized by the presence of a vibrating membrane placed inside a support frame which guarantees the correct tension and keeps it in position.
In particolare, la membrana vibrante ? solitamente composta da un film di materiale isolante opportunamente trattato in modo da ridurre la resistivit? superficiale e favorire la diffusione di una carica elettrica superficiale. In particular, the vibrating membrane ? usually composed of a film of insulating material suitably treated in order to reduce the resistivity? surface and favor the diffusion of a surface electric charge.
Come schematizzato nella Fig. 1, la membrana ? inserita tra due statori, definiti generalmente ognuno da un pannello perforato associato a rispettivi elementi conduttivi, ad esempio cavi elettrici opportunamente isolati oppure strati di materiale conduttivo, cos? da costituire ognuno una cella elettrostatica e in cui sar? inserita la membrana. As schematized in Fig. 1, the membrane ? inserted between two stators, each generally defined by a perforated panel associated with respective conductive elements, for example suitably insulated electric cables or layers of conductive material, so? to constitute each one an electrostatic cell and in which sar? inserted the membrane.
La struttura essenziale del diffusore ? completata da un generatore di tensione che provvede a generare una tensione di polarizzazione Vp, continua e dell?ordine di qualche kV, applicata alla membrana vibrante conduttiva per distribuire su di essa una carica elettrica. The essential structure of the speaker ? completed by a voltage generator which generates a continuous polarization voltage Vp of the order of a few kV, applied to the vibrating conductive membrane to distribute an electric charge over it.
Il generatore ? inoltre configurato per produrre una coppia di tensioni Vs alternate e in opposizione di fase, e anch?esse dell?ordine di kV, da applicare agli statori per generare un campo elettrico nello spazio definito fra gli stessi statori ed in cui ? posizionata la membrana. The generator ? moreover configured to produce a pair of alternating voltages Vs and in phase opposition, and also of the order of kV, to be applied to the stators to generate an electric field in the space defined between the same stators and in which ? membrane placed.
L?azione combinata della carica di polarizzazione distribuita sulla membrana e del campo elettrico in cui la stessa ? immersa crea una forza che fa muovere la membrana stessa. The combined action of the polarization charge distributed on the membrane and of the electric field in which the same? immersed creates a force that moves the membrane itself.
Poich? le tensioni che pilotano gli statori sono sostanzialmente un segnale audio opportunamente amplificato, la membrana ? sollecitata a muoversi secondo il segnale audio stesso, per cui il movimento della membrana genera nell?aria le onde di pressione responsabili della generazione del suono. because voltages that drive the stators are substantially an audio signal suitably amplified, the membrane? stimulated to move according to the audio signal itself, so that the movement of the membrane generates the pressure waves responsible for the generation of sound in the air.
Storicamente le tensioni per gli statori vengono realizzate con un sistema basato su trasformatori, schematizzato nella Fig. 2. Historically, the voltages for the stators are created with a system based on transformers, schematized in Fig. 2.
L?audio di ingresso viene applicato ad un amplificatore che provvede a pilotare il trasformatore elevatore caratterizzato da un rapporto spire dell?ordine di 1:100+100, in quanto gli amplificatori audio, siano essi a stato solido o a tubi, sono pensati per pilotare gli altoparlanti dinamici, che richiedono tensioni dell?ordine delle decine di volt. The input audio is applied to an amplifier which drives the step-up transformer characterized by a turns ratio of the order of 1:100+100, as audio amplifiers, whether solid state or tube, are designed to drive dynamic loudspeakers, which require voltages in the order of tens of volts.
Per molto tempo il trasformatore elevatore ? stato l?unico metodo per ottenere le elevate tensioni richieste dal pannello elettrostatico e, almeno in linea di principio, l?unico limite alla tensione erogabile ? dato dall?isolamento del filo. For a long time the step-up transformer ? Was it the only method to obtain the high voltages required by the electrostatic panel and, at least in principle, the only limit to the voltage that can be supplied? given by the insulation of the wire.
Infatti, i dispositivi elettronici moderni, quali MOSFET o transistori bipolari, sopportano tensioni massime dell?ordine delle centinaia di volt, massimo un migliaio e non sarebbero adatti a tali scopi. Solo in tempi relativamente recenti sono stati resi disponibili MOSFET e IGBT con tensioni massime di qualche kV. In fact, modern electronic devices, such as MOSFETs or bipolar transistors, support maximum voltages of the order of hundreds of volts, a maximum of a thousand and would not be suitable for such purposes. Only relatively recently have MOSFETs and IGBTs with maximum voltages of a few kV been made available.
Tuttavia, il trasformatore, pur essendo utilizzato per molto tempo, non rappresenta la soluzione ottimale poich? ? caratterizzato da almeno due parametri in contrasto fra loro: il flusso magnetico massimo ammissibile dal nucleo e la frequenza di risonanza. Il flusso magnetico ? dato da However, the transformer, despite being used for a long time, is not the optimal solution since it is ? characterized by at least two contrasting parameters: the maximum permissible magnetic flux from the nucleus and the resonance frequency. The magnetic flux ? given by
in cui V1 ? la tensione applicata al primario, f ? la frequenza, N1 ? il numero spire del primario. in which V1 ? the voltage applied to the primary, f ? the frequency, N1 ? the number of coils of the primary.
Il nucleo magnetico che compone il trasformatore ? caratterizzato da un flusso massimo ammissibile oltre il quale si ha la saturazione del nucleo stesso. The magnetic core that makes up the transformer? characterized by a maximum admissible flow beyond which saturation of the core occurs.
Il trasformatore deve per? funzionare con un flusso inferiore al valore di saturazione: ne consegue che al diminuire della frequenza si riduce anche la tensione applicabile al primario del trasformatore e questo determina, ai fini pratici, un limite alla minima frequenza trattabile dal driver. The transformer must for? operate with a flux lower than the saturation value: it follows that as the frequency decreases, the voltage applicable to the transformer primary also decreases and this determines, for practical purposes, a limit to the minimum frequency that can be handled by the driver.
In linea di principio, per ridurre la frequenza minima si pu? aumentare il numero di spire degli avvolgimenti, ma in questo modo si incrementa la capacit? parassita che a sua volta determina l?abbassamento della frequenza di risonanza del trasformatore che limita, di fatto, la frequenza massima che pu? essere correttamente applicata al trasformatore. In principle, to reduce the minimum frequency you can? increase the number of turns of the windings, but in this way you increase the capacity? parasite which in turn determines the lowering of the resonant frequency of the transformer which limits, in fact, the maximum frequency that can? be correctly applied to the transformer.
? evidente che il trasformatore di accoppiamento limita la larghezza della banda che pu? essere riprodotta dall?intero sistema di altoparlante elettrostatico. ? evident that the coupling transformer limits the bandwidth that can? be reproduced by the entire electrostatic loudspeaker system.
Presentazione dell?invenzione Presentation of the invention
Scopo della presente invenzione ? quello di superare gli inconvenienti sopra indicati, realizzando un amplificatore in alta tensione che sia particolarmente efficace e che permetta di ovviare ai suddetti limiti delle soluzioni adoperanti un trasformatore. Uno scopo particolare ? quello di realizzare un amplificatore in alta tensione, idoneo ad essere utilizzato per diffusori acustici elettrostatici. Purpose of the present invention? that of overcoming the drawbacks indicated above, by realizing a high voltage amplifier which is particularly effective and which allows the aforementioned limitations of the solutions using a transformer to be overcome. A particular purpose? that of realizing a high voltage amplifier, suitable to be used for electrostatic loudspeakers.
Ancora altro scopo ? quello di realizzare un tale amplificatore in alta tensione che sia caratterizzato da elevata estensione della banda passante, diversamente dai trasformatori. Yet another purpose? that of realizing such a high voltage amplifier which is characterized by a high extension of the pass band, unlike the transformers.
Ancora altro scopo ? quello di realizzare un tale amplificatore in alta tensione che sia compatto, efficiente e leggero e che sia replicabile in serie anche usando eventualmente componenti di commercio. Yet another purpose? that of realizing such a high voltage amplifier which is compact, efficient and light and which can be replicated in series also possibly using commercially available components.
Ancora altro scopo ? quello di realizzare un amplificatore in alta tensione adatto per diffusori acustici elettrostatici che abbia assorbimento ridotto e dimensioni compatte per poter essere inserito all?interno del telaio del diffusore cos? da avere un assieme snello e gradevole alla vista, evitando quindi telai e dissipatori ingombranti. Yet another purpose? that of realizing a high voltage amplifier suitable for electrostatic loudspeakers which has reduced absorption and compact dimensions to be able to be inserted inside the loudspeaker frame so to have a streamlined and pleasing to the eye assembly, thus avoiding bulky frames and heat sinks.
Tali scopi, nonch? altri che appariranno pi? chiari in seguito, sono raggiunti da un amplificatore in alta tensione che, in accordo alla rivendicazione 1, comprende mezzi per la generazione di tensione atti ad essere applicati ad almeno un carico ed aventi un circuito di pilotaggio di tipo SRPP realizzato con dispositivi a stato solido, in cui detto circuito di pilotaggio comprende un ramo di ingresso provvisto di un primo componente attivo a stato solido e di una prima resistenza per il passaggio di una prima corrente ed un ramo di uscita posto in serie a detto ramo di ingresso e provvisto di un secondo componente attivo a stato solido e di una seconda resistenza per il passaggio di una seconda corrente. These purposes, as well as others that will appear more? explained below, are achieved by a high voltage amplifier which, according to claim 1, comprises means for generating voltage suitable for being applied to at least one load and having a driving circuit of the SRPP type made with solid state devices , wherein said driving circuit comprises an input branch provided with a first solid-state active component and with a first resistance for the passage of a first current and an output branch placed in series with said input branch and provided with a second solid-state active component and a second resistance for the passage of a second current.
Secondo una caratteristica peculiare dell?invenzione, detto circuito di pilotaggio SRPP ? di tipo modificato e presenta un terzo ramo posto in parallelo alla porzione di detto primo circuito comprendente detta prima resistenza ed ? configurato per introdurre una non linearit? atta a produrre un incremento di detta prima corrente e consentire al tratto di uscita di detto ramo di uscita di erogare tutta la corrente richiesta dal carico. According to a peculiar characteristic of the invention, said driving circuit SRPP ? of the modified type and has a third branch placed in parallel with the portion of said first circuit comprising said first resistance and ? configured to introduce a non-linearity? adapted to produce an increase in said first current and allow the output portion of said output branch to deliver all the current required by the load.
Forme vantaggiose di esecuzione dell?invenzione sono ottenute in accordo alle rivendicazioni dipendenti. Advantageous embodiments of the invention are obtained according to the dependent claims.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno maggiormente evidenti grazie all?ausilio delle allegate figure in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident thanks to the aid of the attached figures in which:
la FIG. 1 ? una rappresentazione schematica di un diffusore acustico elettrostatico; la FIG. 2 ? una rappresentazione schematica di un circuito di pilotaggio a trasformatore secondo la tecnica nota; FIG. 1 ? a schematic representation of an electrostatic loudspeaker; FIG. 2 ? a schematic representation of a transformer driving circuit according to the prior art;
la FIG. 3 ? una rappresentazione schematica di un circuito di pilotaggio secondo la presente invenzione; FIG. 3 ? a schematic representation of a driver circuit according to the present invention;
la FIG. 4 ? un grafico che raffigura l?andamento della tensione e della corrente all?interno di un circuito SRPP di tipo noto; FIG. 4 ? a graph showing the trend of voltage and current inside a known type SRPP circuit;
la FIG. 5 ? un grafico che raffigura l?andamento della tensione e della corrente all?interno di un circuito SRPP secondo la presente invenzione. FIG. 5 ? a graph showing the trend of voltage and current inside a SRPP circuit according to the present invention.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Nel seguito si descrive una particolare configurazione di un amplificatore in alta tensione secondo la presente invenzione destinato ad essere applicato ad un diffusore acustico elettrostatico, ossia un diffusore provvisto di uno o pi? altoparlanti comprendenti ognuno una coppia di statori collegati all?amplificatore in alta tensione per la generazione di un campo elettrico ed una membrana conduttiva vibrante posta nell?intercapedine tra i due statori ed anch?essa alimentata mediante una tensione di polarizzazione per essere posta in vibrazione e generare il suono. Detailed description of a preferred embodiment In the following, a particular configuration of a high voltage amplifier according to the present invention is described, intended to be applied to an electrostatic loudspeaker, i.e. a loudspeaker provided with one or more? loudspeakers each comprising a pair of stators connected to the high voltage amplifier for the generation of an electric field and a vibrating conductive membrane placed in the gap between the two stators and also powered by means of a polarization voltage to be set in vibration and generate sound.
Resta tuttavia inteso che l?amplificatore secondo la presente invenzione potr? trovare applicazione vantaggiosa in qualsiasi componente elettrico o elettronico che preveda l?uso dell?amplificatore, come, in maniera esemplificativa ma non limitativa, una cella TEM da usare nelle misure di compatibilit? elettromagnetica. However, it is understood that the amplifier according to the present invention can find advantageous application in any electrical or electronic component that requires the use of the amplifier, such as, by way of example but not limited to, a TEM cell to be used in compatibility measurements? electromagnetic.
In linea generale, un diffusore acustico elettrostatico, indicato genericamente con 1, presenter? una struttura di base sostanzialmente simile ai noti diffusori elettrostatici, ossia, come schematizzato in Fig.1, comprender? una coppia di statori reciprocamente affacciati e distanziati per definire una intercapedine, una membrana conduttiva posta nell?intercapedine e mezzi per la generazione di tensione atti a fornire alla membrana conduttiva una tensione di polarizzazione continua Vp e ad applicare agli statori una coppia di tensioni Vs in opposizione di fase per generare una differenza di potenziale atta ad instaurare un campo elettrico nella intercapedine e portare la membrana conduttiva in vibrazione per la generazione del suono. In general, an electrostatic loudspeaker, generically indicated with 1, will present? a basic structure substantially similar to the known electrostatic speakers, that is, as schematized in Fig.1, it will include? a pair of stators facing each other and spaced apart to define an interspace, a conductive membrane placed in the interspace and means for generating voltage suitable for supplying the conductive membrane with a continuous bias voltage Vp and for applying to the stators a pair of voltages Vs in phase opposition to generate a potential difference suitable for establishing an electric field in the interspace and bringing the conductive membrane into vibration for the generation of sound.
La struttura dei due statori potr? essere scelta tra quelle note dallo stato della tecnica, senza particolari limitazioni, ed ognuno di essi avr? tipicamente una struttura di supporto atta a definire un ancoraggio per la membrana ed avente una superficie anteriore atta ad essere rivolta, in uso, verso l?esterno, ed una superficie posteriore atta ad essere rivolta, in uso, verso la membrana. The structure of the two stators can be chosen among those known from the state of the art, without particular limitations, and each of them will have? typically a support structure suitable for defining an anchorage for the membrane and having a front surface suitable for facing, in use, towards the outside, and a rear surface suitable for facing, in use, towards the membrane.
La struttura di supporto sar? anche provvista di mezzi per la conduzione di energia elettrica collegati ai mezzi di generazione della tensione. The support structure will be also equipped with means for the conduction of electrical energy connected to the voltage generation means.
Tuttavia, in maniera particolarmente preferita, i mezzi di conduzione della energia elettrica comprendono almeno un conduttore elettrico provvisto di guaina isolante e solidale alla faccia posteriore della struttura di supporto degli statori. However, in a particularly preferred manner, the electric energy conduction means comprise at least one electric conductor provided with an insulating sheath and integral with the rear face of the support structure of the stators.
In maniera peculiare, il conduttore elettrico sar? costampato per tutta la sua estensione sulla superficie posteriore della struttura di supporto per risultare solidale alla stessa per tutta la sua estensione longitudinale e senza possibilit? di scostamenti. In a peculiar way, the electric conductor will be? co-molded throughout its extension on the rear surface of the support structure to be integral with the same throughout its longitudinal extension and without the possibility? of deviations.
Opportunamente, l?accoppiamento tra conduttore elettrico e struttura di supporto potr? essere ottenuto predisponendo uno stampo avente forma in negativo della struttura di supporto, la quale dovr? essere provvista di appositi alloggiamenti del conduttore elettrico. Conveniently, the coupling between the electric conductor and the support structure could be obtained by preparing a mold having the negative shape of the support structure, which must be be provided with suitable housings for the electrical conductor.
Pertanto, lo stampo presenter? analoghi alloggiamenti di forma complementare a quelli della struttura di supporto ed in cui verr? disposto il conduttore elettrico. Therefore, the presenter mold? similar housings of complementary shape to those of the support structure and in which it will come? arranged the electrical conductor.
In questo modo, una volta posizionato il conduttore elettrico nello stampo secondo la configurazione che dovr? avere a lavorazione finita, si potr? procedere al costampaggio, preferibilmente un costampaggio ad iniezione, del materiale da cui sar? formata la struttura di supporto e che sar? preferibilmente un materiale polimerico termoplastico. In this way, once the electrical conductor has been positioned in the mold according to the configuration that it will have to have a finished processing, you can? proceed with the co-moulding, preferably an injection co-moulding, of the material from which it will be? formed the support structure and that will be? preferably a thermoplastic polymeric material.
Questa particolare configurazione permetter? di avere un campo elettrico all?interno dell?intercapedine altamente stabile ed uniforme. This particular configuration will allow? to have a highly stable and uniform electric field inside the cavity.
A prescindere dalla struttura degli statori e dei rispettivi mezzi di conduzione dell?energia elettrica, i mezzi di generazione dell?alta tensione, definiti dall?amplificatore in alta tensione secondo la presente invenzione, sono caratterizzati dal fatto di non prevedere l?uso di trasformatori, in luogo dei quali saranno invece presenti, per ognuno degli statori, circuiti di pilotaggio di tipo SRPP opportunamente modificati atti ad incrementare la corrente in uscita ed il guadagno di tensione. Regardless of the structure of the stators and the respective electrical energy conduction means, the high voltage generation means, defined by the high voltage amplifier according to the present invention, are characterized by the fact that they do not require the use of transformers instead of which there will be, for each of the stators, driving circuits of the SRPP type suitably modified to increase the output current and the voltage gain.
In particolare, i suddetti circuiti di pilotaggio, illustrati pi? chiaramente in Fig.3, sono modificati per funzionare in classe AB. In particular, the aforesaid driving circuits, illustrated more? clearly in Fig.3, they are modified to operate in class AB.
A tal fine, i circuiti di pilotaggio comprendono ognuno un ramo di ingresso provvisto di un primo componente attivo a stato solido e di una prima resistenza per il passaggio di una prima corrente ed un ramo di uscita, posto in serie al ramo di ingresso, e provvisto di un secondo componente attivo e di una seconda resistenza per il passaggio di una seconda corrente. To this end, the driving circuits each comprise an input branch provided with a first solid-state active component and a first resistance for the passage of a first current and an output branch, placed in series with the input branch, and provided with a second active component and a second resistance for the passage of a second current.
In maniera peculiare, il circuito di pilotaggio SRPP ? di tipo modificato e presenta un terzo ramo posto in parallelo alla porzione del primo circuito comprendente la prima resistenza ed ? configurato per introdurre una non linearit? atta a produrre un incremento della prima corrente e consentire al tratto di uscita del ramo di uscita di erogare tutta la corrente richiesta dal carico. In a peculiar way, the SRPP driver circuit ? of the modified type and has a third branch placed in parallel with the portion of the first circuit comprising the first resistor and ? configured to introduce a non-linearity? adapted to produce an increase in the first current and allow the output section of the output branch to deliver all the current required by the load.
In questo modo il circuito SRPP si caratterizza per il fatto che la massima corrente erogabile ? pari alla corrente di riposo. In this way the SRPP circuit is characterized by the fact that the maximum current that can be supplied ? equal to the quiescent current.
Pertanto, nel caso in cui il carico richieda una corrente elevata, sar? necessario prevedere una corrente di riposo opportunamente elevata, che a sua volta determina una forte dissipazione di potenza e la necessit? di abbondanti mezzi per la dissipazione del calore. Therefore, in the event that the load requires a high current, sar? It is necessary to provide a suitably high quiescent current, which in turn determines a strong power dissipation and the need? of abundant means for heat dissipation.
L?aggiunta del terzo ramo consente al ramo di ingresso di aumentare la corrente di riposo in maniera da adattarsi automaticamente alle richieste del carico. La potenza assorbita a riposo si manterr? bassa e crescer? solo nel caso che sia richiesto dalle esigenze di pilotaggio. Questo consente di pilotare alla perfezione il carico, pur mantenendo relativamente bassa la dissipazione a risposo. The addition of the third branch allows the input branch to increase the quiescent current so as to automatically adapt to the demands of the load. Will the power absorbed at rest be maintained? low and grow? only if required by piloting requirements. This allows the load to be driven perfectly, while keeping the dissipation at rest relatively low.
In maniera preferita, il terzo ramo comprende una terza resistenza posta in parallelo alla prima resistenza ed avente valore minore della stessa. Preferably, the third branch comprises a third resistance placed in parallel with the first resistance and having a lower value than the same.
Inoltre, il terzo ramo comprende un diodo posto in serie alla terza resistenza ed un riferimento di tensione atto a fornire una tensione fissa o variabile superiore alla tensione a riposo sulla prima resistenza e preferibilmente pari ad un valore pari sostanzialmente ad una volta e mezzo il valore di tale tensione. Furthermore, the third branch comprises a diode placed in series with the third resistance and a voltage reference capable of supplying a fixed or variable voltage higher than the rest voltage on the first resistance and preferably equal to a value substantially equal to one and a half times the value of that tension.
Ad esempio, il riferimento di tensione potr? essere un generatore di tensione posto a valle della terza resistenza. For example, the voltage reference can? be a voltage generator located downstream of the third resistor.
I componenti attivi saranno scelti nel gruppo comprendente transistori bipolari, IGBT, MOSFET e similari. The active components will be selected from the group comprising bipolar transistors, IGBTs, MOSFETs and the like.
Secondo un ulteriore aspetto particolarmente vantaggioso, che apparir? pi? chiaro nel prosieguo, tali componenti saranno alimentati dal source (se mosfet) oppure dall?emettitore (se igbt o transistori bipolari) anzich? dal gate, creando una struttura che si pu? definire CASCODE-SRPP. According to a further particularly advantageous aspect, which will appear? more clear in the following, these components will be powered by the source (if mosfet) or by the emitter (if igbt or bipolar transistors) instead? from the gate, creating a structure that you can? define CASCODE-SRPP.
Nel dimensionamento del circuito di pilotaggio occorre anche considerare che la corrente I1 sviluppa sulla pima resistenza R1 la tensione R1 * I1When sizing the driving circuit, it is also necessary to consider that the current I1 develops the voltage R1 * I1 on the first resistance R1
D1 inizia a condurre quando la corrente I1 che circola nel primo componente X1 determina su R1 una caduta di tensione superiore alla E1. D1 begins to conduct when the current I1 which circulates in the first component X1 causes a voltage drop higher than E1 on R1.
Dal momento che D1 inizia a condurre, la resistenza equivalente vista dal primo componente X1 sar? data dal parallelo fra R1 e R3. Questo comporta la possibilit? di far crescere la corrente in X1 molto pi? velocemente che con la sola prima resistenza R1. Since D1 begins to conduct, the equivalent resistance seen by the first component X1 will be? given by the parallel between R1 and R3. This entails the possibility to grow the current in X1 much more? faster than with only the first resistor R1.
L?aggiunta del terzo ramo consente un forte aumento della corrente impulsiva nel primo componente attivo, che si traduce, di fatto, nel temporaneo aumento della corrente a riposo che, a sua volta, consente al circuito di erogare una corrente molto maggiore della corrente di riposo statica. The addition of the third branch allows a strong increase in the impulsive current in the first active component, which translates, in fact, into the temporary increase in the current at rest which, in turn, allows the circuit to deliver a much higher current than the current of static rest.
A dimostrazione di quanto riportato sopra, si consideri un ipotetico SRPP classico polarizzato con 7.5mA a riposo, chiamato ad erogare tensione sinusoidale su un condensatore da 2nF. As a demonstration of the above, consider a hypothetical classic SRPP biased with 7.5mA at rest, called to deliver sinusoidal voltage on a 2nF capacitor.
Con riferimento al grafico della Fig. 4, in cui la traccia verde rappresenta la tensione erogata al carico e la traccia blu rappresenta la corrente I1 nel Mosfet inferiore X1 e la traccia rossa ? la corrente I2 nel MOSFET superiore X2, si osserva che la tensione erogata ? fortemente distorta rispetto alla sinusoide di riferimento e che la corrente erogata ? fortemente asimmetrica, conseguenza della diversa capacit? di erogare corrente dei due MOSFET che compongono l?SRPP. With reference to the graph of Fig. 4, in which the green trace represents the voltage supplied to the load and the blue trace represents the current I1 in the lower Mosfet X1 and the red trace ? the current I2 in the upper MOSFET X2, it is observed that the voltage supplied ? strongly distorted with respect to the sinusoid of reference and that the current supplied ? strongly asymmetrical, a consequence of the different capacity? to deliver current to the two MOSFETs that make up the SRPP.
? altres? evidente che il MOSFET inferiore X1, a causa del funzionamento in classe A, lavora una corrente sinusoidale con ampiezza pari alla corrente di riposo (7,5mA di picco). ? otherwise? it is clear that the lower MOSFET X1, due to its class A operation, works a sinusoidal current with an amplitude equal to the quiescent current (7.5mA peak).
Invece il MOSFET superiore X2, che sostanzialmente funziona da inseguitore della tensione sviluppata sulla sua resistenza di source a causa della corrente modulata dal MOSFET inferiore X1, riesce ad erogare tutta la corrente richiesta dal carico. Instead, the upper MOSFET X2, which substantially functions as a follower of the voltage developed on its source resistance due to the current modulated by the lower MOSFET X1, is able to deliver all the current required by the load.
Il risultato ? una corrente di uscita fortemente distorta e, di conseguenza, una tensione erogata allo statore molto distorta ed una tensione erogabile limitata dallo ?slew rate? imposto dalla massima corrente erogabile (pari alla corrente a riposo) divisa per la capacit? dello statore da pilotare. The result ? a highly distorted output current and, consequently, a highly distorted voltage supplied to the stator and a voltage supplied limited by the ?slew rate? imposed by the maximum current that can be delivered (equal to the current at rest) divided by the capacity? of the stator to drive.
Aggiungendo al SRPP classico la rete formata dal diodo D1, resistenza R3 di valore molto inferiore alla R1 e tensione E3 pari all?incirca a una volta e mezzo della tensione a riposo su R1, nelle medesime condizioni operative del precedente circuito (quindi stesso carico e stessa tensione di ingresso), si ottiene il grafico della Fig. 5 in cui la traccia verde rappresenta la tensione erogata al carico, la traccia rossa rappresenta la corrente I2 nel MOSFET superiore X2 e la traccia blu rappresenta la corrente I1 nel MOSFET inferiore X1. Adding to the classic SRPP the network formed by the diode D1, resistance R3 of much lower value than R1 and voltage E3 equal to approximately one and a half times of the voltage at rest on R1, in the same operating conditions of the previous circuit (therefore same load and same input voltage), the graph of Fig. 5 is obtained in which the green trace represents the voltage supplied to the load, the red trace represents the current I2 in the upper MOSFET X2 and the blue trace represents the current I1 in the lower MOSFET X1.
Da tale grafico si osserva che la corrente nel MOSFET inferiore X1 ha un andamento ?simil sinusoidale? soltanto al di sotto della corrente a riposo. From this graph it can be observed that the current in the lower MOSFET X1 has a ?sinusoidal-like? only below quiescent current.
Per correnti superiori alla corrente a riposo, la corrente nel MOSFET inferiore riesce a crescere molto velocemente, mentre il mosfet superiore continua a lavorare come nel caso precedente. For currents higher than the quiescent current, the current in the lower MOSFET can grow very fast, while the upper mosfet continues to work as in the previous case.
Il risultato ? che ora lo stadio SRPP ? in grado di erogare tutta la corrente richiesta dal carico. The result ? what time is the SRPP stadium ? capable of delivering all the current required by the load.
Considerando che il MOSFET inferiore X1 non arriva mai all?interdizione completa, perch? la corrente non deve comunque azzerarsi completamente, pena la saturazione dell?uscita), si pu? affermare che il nuovo SRPP lavora sostanzialmente in classe AB. Il circuito SRPP cos? modificato ? tuttavia caratterizzato da un forte non linearit?, dovuta proprio alla presenza del terzo ramo, che introduce una forte distorsione che di fatto ne impedisce l?uso ad anello aperto. Considering that the lower MOSFET X1 never reaches the complete interdiction, why? the current must not, however, be completely reset, otherwise the saturation of the? output), you can? to state that the new SRPP essentially works in class AB. The SRPP circuit cos? modified ? nevertheless characterized by a strong non-linearity, due precisely to the presence of the third branch, which introduces a strong distortion which in fact prevents its use in open loop.
Occorre pertanto chiudere un anello di reazione che tenga sotto controllo il guadagno dell?intero stadio garantendo la linearit? del sistema. A titolo di esempio non limitativo, si propone di alimentare il ramo di ingresso dal source tramite un amplificatore operazionale. It is therefore necessary to close a feedback loop that keeps the gain of the entire stage under control, guaranteeing linearity? of the system. As a non-limiting example, it is proposed to feed the input branch from the source through an operational amplifier.
Il circuito ora si configura come un CASCODE caricato dal nuovo SRPP, in cui l?amplificatore operazionale fissa il guadagno, definito come al solito come rapporto fra le resistenze di reazione RF1/RF2, compensa la non linearit? e spiana la risposta in frequenza. The circuit is now configured as a CASCODE loaded by the new SRPP, in which the operational amplifier sets the gain, defined as usual as the ratio between the RF1/RF2 reaction resistances, compensates for the non-linearity? and smoothes out the frequency response.
Il risultato finale ? un driver che eroga migliaia di Volt al pannello elettrostatico, con tutta la corrente richiesta dal pannello e mantenendo molto bassa la potenza dissipata a riposo. The final result ? a driver that delivers thousands of Volts to the electrostatic panel, with all the current required by the panel and keeping the power dissipated at rest very low.
Da quanto sopra esposto si osserva che l?oggetto della presente invenzione raggiunge gli scopo prefissati. From the foregoing it can be observed that the object of the present invention achieves the intended objects.
Claims (8)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102020000030449A IT202000030449A1 (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | HIGH VOLTAGE AMPLIFIER AND ELECTROSTATIC SPEAKER INCLUDING THE AMPLIFIER |
PCT/IB2021/061562 WO2022123512A2 (en) | 2020-12-10 | 2021-12-10 | Capacitor armature for stators of electrostatic loudspeaker and corresponding high voltage amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT102020000030449A IT202000030449A1 (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | HIGH VOLTAGE AMPLIFIER AND ELECTROSTATIC SPEAKER INCLUDING THE AMPLIFIER |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
IT202000030449A1 true IT202000030449A1 (en) | 2022-06-10 |
Family
ID=74875001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
IT102020000030449A IT202000030449A1 (en) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | HIGH VOLTAGE AMPLIFIER AND ELECTROSTATIC SPEAKER INCLUDING THE AMPLIFIER |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
IT (1) | IT202000030449A1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52142349U (en) * | 1976-04-23 | 1977-10-28 | ||
NL1002892C2 (en) * | 1996-04-18 | 1997-10-21 | Gerardus Petrus Johannes Oyen | Final stage audio amplifier for music reproduction |
JP2003204227A (en) * | 2002-01-07 | 2003-07-18 | Masamichi Kato | Amplifier |
US20140064510A1 (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-06 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Electrostatic Earphone |
CN204697276U (en) * | 2015-05-25 | 2015-10-07 | 深圳市战音科技有限公司 | A kind of sound equipment exports the adjustable control circuit of tone |
-
2020
- 2020-12-10 IT IT102020000030449A patent/IT202000030449A1/en unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52142349U (en) * | 1976-04-23 | 1977-10-28 | ||
NL1002892C2 (en) * | 1996-04-18 | 1997-10-21 | Gerardus Petrus Johannes Oyen | Final stage audio amplifier for music reproduction |
JP2003204227A (en) * | 2002-01-07 | 2003-07-18 | Masamichi Kato | Amplifier |
US20140064510A1 (en) * | 2012-09-06 | 2014-03-06 | Shure Acquisition Holdings, Inc. | Electrostatic Earphone |
CN204697276U (en) * | 2015-05-25 | 2015-10-07 | 深圳市战音科技有限公司 | A kind of sound equipment exports the adjustable control circuit of tone |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ANONYMOUS: "Electrostatic loudspeaker - Wikipedia", 20 October 2015 (2015-10-20), XP055713954, Retrieved from the Internet <URL:https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Electrostatic_loudspeaker&oldid=686591917> [retrieved on 20200713] * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11095264B2 (en) | Configurable modal amplifier system | |
JP3277498B2 (en) | Speaker device | |
JP4822612B2 (en) | Electrical conductor device | |
JP2010273195A (en) | Impedance converter for microphone, and microphone | |
IT202000030449A1 (en) | HIGH VOLTAGE AMPLIFIER AND ELECTROSTATIC SPEAKER INCLUDING THE AMPLIFIER | |
EP3858497A1 (en) | Dielectric elastomer vibration system and power supply device | |
US20050078848A1 (en) | Power amplifier and method for split voice coil transducer or speaker | |
US10993031B2 (en) | Transducer vibrating diaphragm structure, flat panel speaker and earphone therewith | |
WO2022123512A2 (en) | Capacitor armature for stators of electrostatic loudspeaker and corresponding high voltage amplifier | |
Kondo et al. | A stable pulsed power supply for multi-beamline XFEL operations | |
Gao et al. | A novel compact solid-state high power pulse generator based on magnetic switch and square waveform pulse transformer | |
Shirley | The corona wind loudspeaker | |
CN109947167B (en) | Negative pressure linear voltage stabilizer | |
JPS6020431A (en) | Driving method of electron source for picture image diaplay | |
CN207910998U (en) | A kind of more magnetic loudspeaker driving structures and more magnetic loudspeakers | |
US6856193B2 (en) | Electronic circuit for converting a signal and amplifier incorporating same | |
CN108235186A (en) | Feedback output loud speaker and feedback output adjusting method | |
DE10045201C2 (en) | Acoustic playback device | |
JP2004158949A (en) | Vacuum tube circuit | |
DE3716826A1 (en) | Electromagnetic converter | |
CN219577012U (en) | Ultrahigh voltage amplifier circuit based on open-loop transformer | |
WO2022224867A1 (en) | Amplifier device, audio device, and method for controlling amplifier device | |
Huffenus et al. | A comparison of phase-shift self-oscillating and carrier-based PWM modulation for embedded audio amplifiers | |
JP2013121162A (en) | Impedance converter for electrostatic microphone and electrostatic microphone | |
Watkinson | Transducer drive mechanisms |