JP2005508105A

JP2005508105A - 電気から音響への変換装置

Info

Publication number: JP2005508105A
Application number: JP2002590709A
Authority: JP
Inventors: ニールセン，カールステン
Original assignee: バングアンドオルフセン・アイスパワーエイ／エス
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2005-03-24
Also published as: CN1509583A; CA2445463A1; EP1391137A1; KR20040004607A; SE0101720D0; AU2002302881B2; WO2002093973A1; US20040161122A1

Abstract

本発明は、ソース（２５）からのオーディオ信号をオーディオ波に変換するための装置に関し、そのオーディオ信号を変調するための変調装置（１７）、変調装置から供給された変調オーディオ信号を増幅するための増幅切換段（１５）、及びトランスデューサ（１９）を含む。トランスデューサは、切換段と直接に接続され、切換段からのパルス列をオーディオ波に変換するように配置されている。更に、変調装置、切換段、及び変換手段は、機械的かつ電気的に一体化され、メインの電源（１２）と直接に接続可能な１つの作動ユニットにされる。この電気的一体化により、別個のフィルタリングは必要ないが、パルス列のフィルタリングを達成するために、代わりにトランスデューサの本来の性質が使用される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、変調装置、増幅切換段、及び電気／音響変換手段を含む電気から音響への変換のための装置に関する。本発明は、オーディオ再生における出力変換の改善に有利に使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来のオーディオ出力変換システムは、３つの基本的な要素、すなわち、電源発生ＤＣ電圧、電源により電力供給される増幅器、及び増幅器から増幅オーディオ信号が供給されるスピーカ又はトランスデューサに基づいている。このような従来技術のシステムを図１に示す。従来技術では、線型かつ高効率の切換電力増幅器、及び電力供給の解決法の両方が公知である。
【０００３】
一般に、オーディオ増幅連鎖における要素は、３つの明確に異なる要素として考慮され、そのように別個に設計される。これらの要素は、一般的にケーブルとコネクタで接続され、メインからエネルギを音響出力に転換する完全なシステムを実装する。
【０００４】
一例として、電力増幅器は、一般的にオーディオ増幅器の製造業者による様々なスピーカを駆動するように設計されている。スピーカは、競争力があって有用な増幅器であるために増幅器が対処しなければならない様々な抵抗特性及びリアクタンス・インピーダンス特性がある。このような設計上の判断基準は、増幅器の設計をかなり複雑にする。また、ラウドスピーカのドライバは、一般的に様々な種類の増幅器によって駆動されるように設計される。この柔軟性は、実際に必要なものよりも更に複雑な実装をもたらすことになる。
【０００５】
機械的には、一般のオーディオ出力変換システムは、３つの別個の機械的要素、すなわち、ケーブルとコネクタによって接続された要素により実装される。各機械的要素は、システムの熱の発生に対処するためにその独自の機械構造を有する。従来技術の増幅器設計で一般的なクラスＡ及びＡＢ増幅器の冷却要件は、構成要素を互いに特にトランスデューサから分離することを必要にしている。従って、そのような設計では、高効率のクラスＤ増幅器が好ましい。
【０００６】
米国特許ＵＳ６２４３４７２（完全一体型増幅ラウドスピーカ）では、増幅器及びトランスデューサの物理的一体化が示されている。
【０００７】
クラスＤ増幅器の最も制約的な部分は出力フィルタである。このフィルタは、ラウドスピーカのハンドリングを難しくする出力インピーダンスの増加、１８０度の位相遅延とその結果としての全体システムの潜在的な不安定性による複雑で高価な制御システム、システムの前方経路とフィードバック経路の両方における帯域幅の制約、歪みと混変調をもたらすフィルタの非線型性、大きなサイズで重いフィルタ構成要素による容積と重量の増加、及び、負荷が除去された時の結果として故障の可能性を有する高いＱファクタによるピーキングをもたらし、これらはまた、効率を妥協した「ツォーベル」ネットワークの使用に導くものである。全ての要素は、非効率でコストが高く、かさばって重い非線型かつ不安定なシステムをもたらす。
【０００８】
従来技術のシステムは、そうでなければ高レベルの「ＥＭＩ」（電磁妨害）をもたらすであろう出力端子及びスピーカケーブル上の「ＰＷＭ」高周波数スペクトル成分の減衰を得るために、低域通過出力フィルタを含む。
【０００９】
非常に低出力のシステムだけが、フィルタなしでスピーカケーブルから許容できる「ＥＭＩ」特性を得ることができる。そのようなフィルタのないクラスＤ増幅は、米国特許ＵＳ６２６２６３２に示されている。しかし、この解決法には、複雑な信号処理が必要であり、増幅器とトランスデューサの物理的な一体化は説明されていない。
【００１０】
また、低域通過出力フィルタは、高周波数切換電流によって引き起こされるトランスデューサ内の出力損失を低減できるようにするために導入されてきた。これは、結果として故障を伴うトランスデューサの加熱を潜在的に引き起こすであろう。
【００１１】
従来の電動式トランスデューサのボイスコイルは、切換周波数における電流の進入度(penetration depth)よりもはるかに大きい直径を有する導電体によって製造される。これは、ＤＣ抵抗は低いものの高いＡＣ抵抗をもたらし、切換周波数において損失が大きいことを示唆する。
【００１２】
更に、トランスデューサの磁気構造は、高周波数電流に対して最適化されず、磁気構造において深刻な高周波数損失をもたらす。
【００１３】
いかなる観点からも、一般的なオーディオ増幅は、電気的にも機械的にも最適ではない。基本的に、要素を電子的に使用し、電気的及び機械的な実装に関して新しく考案することにより、所定の用途において得られるべきものは多い。
【００１４】
【特許文献１】
米国特許ＵＳ６２４３４７２
【特許文献２】
米国特許ＵＳ６２６２６３２
【特許文献３】
ＷＯ９８／１９３９１
【特許文献４】
スエーデン特許出願番号０１０４４０１−５
【特許文献５】
米国特許ＵＳ６２９７６９２
【特許文献６】
米国特許ＵＳ６３６２７０２
【特許文献７】
スエーデン特許出願番号０１０４４０３−１
【非特許文献１】
ＤＴＵに提出の博士論文「エネルギ効率のよい出力変換を用いるオーディオ増幅器技術」、１９９８年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
従って、本発明の主目的は、異なる要素の電気的な専用化により、従来の出力増幅及びトランスデューサ技術に関する基本的な問題を克服する効率的な電気から音響への出力変換システムを提供することである。
【００１６】
第２の目的は、優秀な全体的効率、直線性の改善に関して優秀なオーディオ性能特性、及び、非常に低い「電磁妨害」と共に大幅に改善されたダイナミック・レンジとサウンド性能レベルを有するシステムを提供することである。
【００１７】
本発明の第３の目的は、完全なオーディオ出力変換連鎖の機械的実装を大幅に簡略化し、開発コストを低減し、得られるシステムの頑強性を改善するインテリジェントな機械的解決法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記及び他の目的は、導入の意味で説明するパルス変調トランスデューサ（ＰＭＴ）と呼ばれる種類の装置によって達成され、電気／音響変換手段が、その切換段に直接接続されて、切換段からのパルス列をトランスデューサのダイアフラム上のオーディオ波に変換するように配置され、変調装置、切換段、及び変換手段は、機械的かつ電気的に一体化されて１つの作動ユニットになり、メインの電源と直接に又は整流されたメインと直接に接続可能である。
【００１９】
「ＰＭＴ」の設計は、２つの異なるカテゴリーに分けることができる。ＡＣ及びＤＣ「ＰＭＴ」は、それぞれ、ＡＣ電源電圧又はＤＣ電源電圧を有することにより特徴付けられる。ＡＣのカテゴリーは、「ＰＭＴ」構造内に含まれる出力段の数によって特徴付けられた一段及び二段と呼ばれる２つの付加的なサブカテゴリーを有する。ＡＣ及びＤＣ「ＰＭＴ」における「ＰＷＭ」発生装置の全ての可能な具現化は、１つ又は複数のハーフブリッジを含むことができる。
【００２０】
この解決法によれば、「ＰＭＴ」のいくつかのカテゴリーに入る従来の別個の電源は、パルス変調トランスデューサ（ＰＭＴ）の実装によって事実上排除される。この機械的一体化は、ケーブルとコネクタを通じた増幅信号の転送を排除し、従って「ＥＭＩ」の低減を伴うオーディオ変換の改善が得られる。
【００２１】
中程度から高い出力用途での機械的一体化の要件は、低温でコンパクトな出力処理部分を実現するために切換作動を必要とする高効率変換段である。
【００２２】
仮に「ＰＷＭ」又は「ＰＤＭ」のような切換技術が従来の増幅器に含まれるとすれば、スピーカケーブルで転送することができるオーディオ信号を発生させるためにフィルタリングが必要であろう。ラウドスピーカケーブルを通じて切換パルス列を供給することは、許容できないレベルの「ＥＭＩ」がもたらされるために、可能ではないと思われる。従来技術がケーブル伝送だけに注意を向けていたので、非常に低出力の用途及び低域通過出力フィルタデザインを除いて、増幅器におけるフィルタリングを排除する方法はなかった。
【００２３】
本発明によれば、出力は、高電圧パルス列として転送され、切換段からトランスデューサに直接供給される。この電気的一体化により、別個のフィルタリングは必要としないが、その代わりに、パルス列のフィルタリングを達成してより高い効率を得るためにトランスデューサの本来の性質が使用される。電動式トランスデューサは、典型的な切換周波数において部分的に誘電性であり、このトランスデューサは、高周波数損失を最小にするために出力段を用いて最適化することができる。
【００２４】
上述の潜在的な「ＥＭＩ」問題を解決する方法は、電子機器とトランスデューサの機械的一体化により更に実用的にされる。その考えは、高効率の出力部分をシステムと一体化されたモジュールとして電子的及び機械的にトランスデューサの内部に実装するというものである。この機械的な実装は、出力部分及び制御ループ上の両方での放射が発生する区域の低減と共に、「ＥＭＩ」の大きな低減に貢献することになる。
【００２５】
「ＰＭＴ」は、パッケージ化、増幅器の冷却、及び電源のための資材を節約する。また、上述の通り、各要素の配線及び接続が排除される。それに続いて、オーディオ出力変換連鎖の機械的安定性と頑強性を著しく改善することができる。
【００２６】
増幅器部分及びトランスデューサの全体的専用化により性能が改善され、誤差を発生する構成要素が遥かに少なくなる。
【００２７】
専用システムにおいては、完璧な補正技術（ＭＦＢ、マイクロフォンに基づく等化）を実施することができる。例えば、「ＰＭＴ」のコア電子部分において「ＤＳＰ」に基づく補正を実施するのは明らかである。
【００２８】
「ＰＭＴ」内部での出力変換のローカルな実施により、保護システムを簡略化することができる。
【００２９】
「ＰＭＴ」の考え方は、オーディオ再生連鎖における３つの基本的な出力変換要素の間での最終的な専用化の考え方である。出力変換システムは、トランスデューサに電気的かつ機械的に完全に一体化され、それによって新しいシステム、すなわち「パルス変調トランスデューサ」は、ＡＣメインから直接に又は代替的にＤＣ入力電圧によって駆動することができる。別の有利な特徴は、増幅器が整流されたメイン電圧から作動される場合に決してクリップしないことである。
【００３０】
アナログ又はデジタル型とすることができるソース入力は、「ＰＭＴ」ユニットと直接接続される。その概念は、オーディオ出力変換におけるパラダイムであり、当業技術では新しいものである。
【００３１】
クラスＤ又は「ＰＷＭ」の切換技術を使用することにより、仮に従来技術の構成要素の一体化が試行されたとすれば生じるであろう熱に関連する問題を避けることが可能である。
【００３２】
本発明の更に別の有利な実施態様は、搬送波手段によるか、又は例えばＷＯ９８／１９３９１による「制御振動変調装置」によるかのいずれかで発生された三レベル（クラスＢＤ型）「ＰＷＭ」波を使用することである。別の好ましい実施態様は、本明細書において引用により組み込まれる本出願人のスエーデン特許出願番号０１０４４０１−５に説明されているように、「同期制御振動変調装置」を用いて三レベル「ＰＷＭ」信号を変調することである。「エネルギ効率のよい出力変換を用いるオーディオ増幅器技術」という名称のＤＴＵにおける１９９８年の博士論文で説明されたように、ＮＢＤＤ又はＮＢＤＳ型は、トランスデューサを直接駆動する場合に有利になる非常に魅力的な高周波数特性を有する。両方の方法は、アイドル時にゼロ「ＨＦ」成分を有し、これは、搬送波成分に関連する損失がゼロ変調時にゼロになることを意味する。更に、上述の三レベルの変調は、ピーク振幅が変調指数Ｍに比例するリップル電流をもたらすことになり、ここでＭ＜１である。リップル電流は、従って、Ｍ＝１において単に全ピーク振幅を取得することになるだけである。更に、好ましい「ＳＣＯＭ」変調装置は、アイドル時に差動出力信号がゼロであるから、トランスデューサにおいてゼロのアイドル損失を意味することになる。上述の三レベル変調は、従って、「ＰＭＴ」システムにおいて有利である。
【００３３】
出力フィルタの排除はまた、より容易な制御の実現をもたらす。トランスデューサのボイスコイルだけがオーディオ連鎖の前方経路の位相に影響するので、本来の安定したシステムを保持するための多くの位相マージンがある。従って、フィードバック経路においては、本明細書において引用により組み込まれる本出願人の「強化カスケード制御法によるパルス変調電力増幅器」という名称の米国特許ＵＳ６２９７６９２において行われたような位相の先行及び遅延補正はもはや必要としない。
【００３４】
好ましくは、フィードバック経路は、「ＰＷＭ」発生器の出力「ＰＷＭ」信号の電圧分割及び低域通過フィルタリングとして実施することができる。
【００３５】
好ましくは、切換電子機器は、冷却のためにトランスデューサ自体を利用する基板上に、例えばダイ・ワイヤ結合技術を用いて実装される。顕著な熱容量を有するのは、特に、そのトランスデューサの磁気構造である。この構成は、出力処理要素の低温作動と、得られる「ＰＭＴ」の容積を最小にするような最小容積とを確実にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本発明の好ましい実施形態は、以下に添付図面を参照して更に説明される。
本発明の実施形態による「パルス変調トランスデューサ」１の概略図が図４に示されている。出力変換は、整流されたメイン３から直接切り換える単一の変換段２で実施することができる。
【００３７】
全ての好ましい実施形態に一般的なことは、変調装置がアナログ又はデジタルで、かつ一般に「ＰＷＭ」又は「ＰＤＭ」型としてもよいことである。「制御振動変調装置」は、好ましくは、本出願人の米国特許ＵＳ６３６２７０２に説明されたようなパルス波形を生成することができ、又は、同期式「制御振動変調装置」は、好ましくは、三レベル（クラスＢＤ型）「ＰＷＭ」パルス波形を生成し、又は、デジタル「ＰＷＭ」変調装置は、一般的にそのような信号を生成する。この実施により、電動式トランスデューサのボイスコイル及び磁気構造における損失がより低くなる。変調信号は、ソース入力４（アナログ又はデジタル）と、おそらく処理されたフィードバック情報にも基づくことになる。「ＰＭＴ」トポロジーにおいて多くのフィードバック方式が実行可能であり、その例としては、電圧、電流、トランスデューサからの運動フィードバック、及びマイクロフォンのフィードバックがある。トランスデューサ補正の当業者は、多くの方法を「ＰＭＴ」トポロジーに失敗なく応用できることを見出すであろう。出力フィルタが既に排除されて、「ＰＷＭ」発生器の出力に対する得られる位相遅延がほぼ０度になるので、クラスＡ、Ｂ、及びＡＢに使用されるものに基づく制御システムでさえも実行可能である。これは、広い帯域幅、及びその結果得られる広い帯域のノイズ抑制を伴う制御システムを設計に含むことができるので、非常に重要なことである。
【００３８】
一段ＡＣ「ＰＭＴ」が本発明の実施形態として図５に示されている。ＡＣメインからトランスデューサ５を駆動する高品質パルス変調出力信号への変換のために、単一パルス変調切換出力変換段が使用される。誘導的負荷は、切換出力段によって直接駆動され、従って「パルス変調トランスデューサ（ＰＭＴ）」の呼び名がある。出力段は、２つのハーフブリッジとして示されているが、１つのハーフブリッジ、又は複数のハーフブリッジとして実現することができる。「ＰＭＴ」インタフェースは、ガルバニック絶縁を含むことができる。
【００３９】
好ましい実施形態は、「ＰＭＴ」を１つの一体化ユニット１１として示す図５に更に詳細に説明されている。ＡＣ入力１２は、ダイオードブリッジ１３によって整流され、コンデンサ１４がバッファとして働く。得られる整流されたメイン信号は、変調装置１７によってインテリジェントに制御される電源スイッチ１６を用いて、Ｈ−ブリッジ１５を直接に駆動する。切換技術は、「ＰＷＭ」型のものであり、もたらされる熱の発生が非常に少ない。切換段によって生成されたパルス変調出力信号１７は、電動式トランスデューサ１９を駆動する。
【００４０】
トランスデューサ１９は、電気的同等形で概略で示されており、この技巧を表わす付加的なリアクタンス部分２３と共にインダクタンス２１及び抵抗２２を含む。
【００４１】
変調装置１７は、デジタル又はアナログとすることができる低電圧オーディオソース２５に接続され、Ｈ−ブリッジ切換段１５を制御するためにこのソース信号を変調する。変調装置１７は、好ましくは、完全な制御システムを含み、トランスデューサから電圧、電流、及びオーディオ再生信号などの複数のフィードバック信号２６がもたらされる。
【００４２】
図示の例では、ソース２５は、光学手段２７によって変調装置１７から隔離され、システムのガルバニック絶縁を確実にする。これにより、完全なオーディオ出力変換連鎖のガルバニック絶縁が上手く確保される。
【００４３】
切換段１５は、ダイ・ワイヤ結合によりアルミニウム基板上に実装することができ、この基板は、冷却のためにトランスデューサの磁気構造を使用する。
【００４４】
図５の例示的なシステムは、電子的及び機械的なハードウエアの複雑性に関して、一般的なオーディオ出力変換連鎖を劇的に簡略化する。完全なオーディオ出力変換連鎖は、磁気的なものを全く使用しないで実施されることになる。
【００４５】
ＡＣ「ＰＭＴ」の別の実施形態は、電源が「ＰＭＴ」構造に一体化される二段ＡＣ「ＰＭＴ」として図６に示されている。電源は、単一又は二重電源として実現することができる。更に、「ＰＭＴ・ＰＷＭ」発生器出力段は、好ましくは２つのハーフブリッジとして実施することができるが、単一のハーフブリッジとして、又は複数のハーフブリッジとしても実施することができる。ガルバニック絶縁は、電源において、又は「ＰＭＴ」のインタフェース内で得ることができる。
【００４６】
ＤＣ「ＰＭＴ」は、「ＰＭＴ」に対して外部に配置されたＤＣ電源によって電力供給されたシングルエンドバージョンとして図７に示されている。この電源は、１つ又は複数の「ＰＭＴ」に電力供給することができる。「ＰＭＴ」出力段は、１つ又は複数のハーフブリッジ含むことができる。リップル要件を満たすために、出力段の電源端子に亘って小さなコンデンサを挿入することができる。ガルバニック絶縁は、電源か又は「ＰＭＴ」のインタフェースに設けることができる。
【００４７】
ＤＣ「ＰＭＴ」の別の実施形態は、上述のように２つのハーフブリッジで構成された「ＰＭＴ」出力段を含む図９に示されている。電源は、好ましくは、シングルエンドとすることができ、１つ又は複数の「ＰＭＴ」に電力供給する。また、リップル要件を満たすために、小さなコンデンサを出力段端子に亘って挿入することができる。
【００４８】
ガルバニック絶縁は、電源か又は「ＰＭＴ」のインタフェースに設けることができる。インタフェースのガルバニック絶縁は、好ましくは、光学的手段により、又は単一の変圧器を挿入することにより導入することができる。これにより、完全なオーディオ出力変換連鎖のガルバニック絶縁が上手く確保される。
【００４９】
電源のガルバニック絶縁は、好ましくは、光学的手段により、又は絶縁された変圧器を使用して得ることができる。
【００５０】
電動式トランスデューサの高周波数損失を克服するために、ボイスコイルは、好ましくは、ボイスコイルを形成する導電体の厚さが切換周波数での導電体内の電流の進入度の１０倍を超えないように設計することができる。好ましくは、導電体は銅箔から製造することができ、ボイスコイル上の巻回を少なくして同時にボイスコイルのインピーダンスを下げる。これは、同じ出力電力を得るのに出力段に対する供給電圧が低いことを意味する。従って、「ＰＭＴ」はまた、ブースト段を含むことなく、バッテリ電源式システムのような低電圧用途に使用することができる。低い供給電圧は、出力段、トランスデューサのボイスコイル、及び磁気構造内の損失が更に少ないことを意味することになる。
【００５１】
更に、底板、磁石、上板、及び中心極を含む電磁トランスデューサの磁気構造体、又は磁気構造体の各部分は、この磁気構造体に外側層が追加されるように実装することができる。この層は、磁気構造体内の損失が切換周波数において減少するように、切換周波数で磁気構造体よりも低い抵抗を有することができる。
【００５２】
更に、この磁気構造体は、磁気システム内の高周波数損失を減少させるためにフェライト材料を含むことができる。
【００５３】
出力フィルタが排除されるので、結果的に致命的な故障を伴うピーキングによる問題が排除され、フィルタのピーキングを減衰させることができるようにするためのツォーベル・ネットワークの必要性はもはや存在しない。これは、より効率的で安定なシステムをもたらす。
【００５４】
更に、「ＰＷＭ」発生器の出力インピーダンスは、出力フィルタが排除されているために、同等なクラスＤ増幅器の出力インピーダンスよりも低い。これは、出力フィルタを含むクラスＤ増幅器に比べて、「ＰＷＭ」発生器に優れたラウドスピーカのハンドリングをもたらし、混変調、歪み、重量、容積、及び帯域幅の制約を低減することができる。
【００５５】
更に、ＡＣ一段「ＰＭＴ」を除いて、本明細書に示す本発明の全ての実施形態には、出力段に対して多重出力電圧を供給する電源ケーブルによって電力供給することができ、その制御システムは、本明細書において引用により組み込まれる「デジタル出力変換装置の減衰制御」という名称の本出願人のスエーデン特許出願番号０１０４４０３−１に説明されたような効率、ダイナミック・レンジ、及び「ＥＭＩ」に関して改良されたシステムを得るために、利得シフト手段を含むことができる。
【００５６】
「ＰＷＭ」発生器は、好ましくは、更なる電気的一体化のために、図１０に示すような電動式トランスデューサ特性に適合させることができる。トランスデューサは、それを効率的な方法で駆動するために、できるだけ周波数の高いパルス信号で駆動されるべきである。切換周波数に対する上述の制約は、「ＰＷＭ」発生器出力段の効率及び「ＥＭＩ」である。
【００５７】
同業者は、上述の好ましい実施形態を変更することができることは明らかであり、そのような変更は、特許請求の範囲に含まれると考えるべきである。例えば、切換段のデザインやフィードバック制御に関する詳細は、単に例示的であると見なすべきである。
【００５８】
「ＰＭＴ」の概念は一般的であり、用途に無関係である（数百ｍＷから１０ｋＷの高出力トランスデューサまでの任意とすることができる）。従って、「ＰＭＴ」は、家庭用オーディオ、専門家用オーディオ、自動車用ハイファイ装置、移動端末、及び他の携帯用低出力機器としての用途において有利に使用することができる。「ＰＭＴ」は、オーディオ用途に広く応用可能である。
【００５９】
「ＰＭＴ」は、本来、例えばアクティブなスピーカやサブウーファーのシステム設計を容易にする。スリーウェイ・アクティブスピーカシステムは、メインと例えばデジタル入力ソースとによって駆動される低音、中音域、及びツイーター「ＰＭＴ」ユニットを含むであろう。システム内に見える唯一の電子機器は、「ＰＭＴ」とインタフェース機能とを制御する「ＰＣＢ」だけであろう。この信号処理のいくつかは、それ自体の「ＤＳＰ」コアを含むインテリジェント「ＰＭＴ」システムの中に含むことができると考えられる。これにより、アクティブ・ラウドスピーカの設計が事実上自動化される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】３つの別個の要素、すなわち、電源、出力増幅装置、及び電動式トランスデューサを備えた従来技術の出力変換システムを示す図である。
【図２】互いに対するいかなる専用化もない電源、クラスＤ増幅器、及びトランスデューサの物理的一体化を含む従来技術のシステムを示し、更に、他の任意のクラスＤ増幅器が含むであろう出力フィルタを含む図である。
【図３】最適化されていないトランスデューサが「ＰＷＭ」発生器によってスピーカケーブル上で直接に駆動される従来技術システムの概略図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態によるパルス変調トランスデューサの概略図である。
【図５】図４の「ＰＭＴ」の可能な具現化である一段ＡＣ「ＰＭＴ」を示す図である。
【図６】専用シングルエンド電源と、フルブリッジ出力段として実装された専用「ＰＷＭ」発生器と、専用電動式トランスデューサとを含む二段ＡＣ「ＰＭＴ」の可能な実施を示す図である。
【図７】ハーフブリッジ出力段として実装された専用「ＰＷＭ」発生器を含む二段ＡＣ「ＰＭＴ」を示し、更に、専用電動式トランスデューサと「ＰＷＭ」発生器に電力供給する専用シングルエンド電源とを含む図である。
【図８】専用デュアル／バランスドエンド電源と、ハーフブリッジ出力段として実装された専用「ＰＷＭ」発生器と、専用電動式トランスデューサとを含むＤＣ「ＰＭＴ」の可能な実施を示す図である。
【図９】専用シングルエンド電源と、２ハーフブリッジ出力段として実装された専用「ＰＷＭ」発生器と、専用電動式トランスデューサとを含むＤＣ「ＰＭＴ」の別の可能な実施を示す図である。
【図１０】閉じた箱体に置かれた電動式トランスデューサの入力インピーダンスを示す図である。

Claims

ソース（２５）からのオーディオ信号をオーディオ波に変換するための装置であって、
オーディオ信号を変調するための変調装置（１７）と、
該変調装置から供給された変調オーディオ信号を増幅するための増幅切換段（１５）と、
該切換段に接続されて、該切換段からのパルス列（１８）をオーディオ波に変換するように配置された電気／音響変換手段（１９）と、
を含み、
前記電気／音響変換手段は、いかなる別個のフィルタリングもなく前記パルス列によって直接に駆動され、
前記変調装置（１７）、前記切換段（１５）、及び前記変換手段（１９）は、機械的かつ電気的に一体化され、メインの電源（１２）と直接に又はメインと直接に接続可能な１つの作動ユニットにされる、
ことを特徴とする装置。
前記トランスデューサは、高周波数損失を最小にするために前記切換段を用いて最適化されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記切換段（１５）は、「ＰＷＭ」切換技術を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記変換手段からの出力変数のフィードバック（２６）を前記変調装置に供給するフィードバックループを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記パルス列（１８）は、マルチレベルの信号、好ましくは三レベル信号であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記電気／音響変換手段は、第１の外側層が第２の内側層よりも低い電気抵抗と該内側層の厚さよりも遥かに薄い厚さとを有する２層の材料を含む磁気構造体を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記電気／音響変換手段の磁気構造体は、フェライト材料を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の装置。
直径／厚さがパルス変調信号の周波数での導電体を流れる電流の進入度の１０倍よりも小さい導電体を有するボイスコイルを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の装置。
前記導電体は、銅箔で製造されることを特徴とする請求項８に記載の装置。
「ＰＭＴ」の絶縁を確実にするために入力の絶縁部（２７）を含むことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の装置。
出力処理用電子機器が、前記トランスデューサ自体を冷却のために利用する基板上に実装されることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の装置。
前記「ＰＭＴ」の外部又は内部のいずれかに配置されたＡＣ電源（１２）によって駆動されるようになっていることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の装置。
前記「ＰＭＴ」の外部又は内部のいずれかに配置されたＤＣ電源によって駆動されるようになっていることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の装置。