JP2726654B2 - Headphone equipment - Google Patents
Headphone equipmentInfo
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- JP2726654B2 JP2726654B2 JP59075668A JP7566884A JP2726654B2 JP 2726654 B2 JP2726654 B2 JP 2726654B2 JP 59075668 A JP59075668 A JP 59075668A JP 7566884 A JP7566884 A JP 7566884A JP 2726654 B2 JP2726654 B2 JP 2726654B2
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- Japan
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- frequency
- signal
- slope
- input
- per octave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Headphones And Earphones (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は、一般には頭にカップを押しつける力によっ
て頭に過度の圧力を与えずに快適に装着できる比較的コ
ンパクトなヘッドホーンに使用され、歪を減少させると
共に利用者によって感知するものが変わらない比較的一
定の周波数応答を供給しながら雑音を減少させる新規な
装置及び技術に関する。本発明は、更に詳細には、発振
を回避しながら、所望の周波数範囲で高ゲインを達成す
るフィードバック制御システムに関する。
(背景技術)
雑音を減衰させる従来の典型的方法は、高い質量、大
きい容積で、頭に大きい圧力を及ぼすばね支持装置を有
するヘツドホーンを使用する。高質量は、加速度に抵抗
しヘツドホーン壁の剛性構造に寄与する慣性を増加させ
る。高圧力は空気の漏れなしに密閉した低周波数の減衰
を増大させる効果がある。大きい容積のコンプライアン
ス性空気空洞は高周波ロールオフを与える。しかし、こ
れらの技術の殆んどは利用者に対する不快を増大させ
る。
従来の能動的雑音消去技術はヘツドホーンの外部のマ
イクロホーンを利用して外部雑音を変換する方法を含
む。次に電気装置が、雑音信号に対してヘツドホーンに
より生じさせられる減衰と同様に変換された雑音信号を
処理してヘツドホーン・ドライバに逆の位相にされた信
号を供給して外部雑音をキヤンセルする。この方法は異
なつた利用者には適用できないオープン・ループ・シス
テムで、ヘツドホーン内部の雑音レベルを実際増大させ
る可能性がある。別の方法は、閉ループ又はサーボ機構
を使用するもので、例えば、National Technical Infor
mation Serviceにより頒布されたレポートAB-A009 274
に記載される、1975年4月のPatrick Michael Dallosta
による「A STUDY OF PROPOSED EAR PROTECTION DEVICES
FOR LOW FREQUENCY NOISE ATTENUATION」がある。米国
特許第3,009,991号はフイードバツク・ループ内のスピ
ーカのダイヤフラムのすぐ近くに設けられる速度感知マ
イクロホンを開示する。米国特許第3,562,429号は可動
フイードバツク、遠隔音響フイードバツク及びヘツドホ
ーンの周囲のフイードバツクを開示する。
(目的)
従って、本発明の目的は、改良されたフィードバック
制御システムを提供することである。
(発明の概要)
本発明によれば、入力及び出力を有し該入力に加えら
れる信号を増幅する増幅手段であって、出力を入力に結
合するフィードバック手段による閉ループ内に配置され
る増幅手段を含み、該増幅手段が前記入力と出力との間
のフィードバック路が遮断されたときその間のオープン
・ループ・ゲイン及び位相マージンによって特徴づけら
れ、入力信号に応答して制御された出力信号を供給する
フィードバック制御システムにおいて、少なくとも一端
を折点周波数によって実質上境界付られる所定の周波数
範囲において、増幅手段のオープン・ループ・ゲインを
高レベルに実質上一様に確立する手段が設けられる。増
幅手段は、所定の周波数範囲外の領域において、折点周
波数から、オープン・ループ・ゲインが実質上1の臨界
周波数までの応答が低下する周波数特性を確立するよう
に構成された回路を含み、その領域の相当の部分で、安
定度を保つのに十分な位相マージンを維持しながら、周
波数応答特性の傾斜がオクターブ当たり12デシベルより
も大きく、それによって、所定の周波数範囲で高ゲイン
を与えるとともに、発振を回避し、制御された出力信号
と入力信号によって指示される所望の制御出力信号との
誤差を最小限にする。
位相マージンは、望ましくは少なくともπ/6である。
増幅手段は、折点周波数から折点周波数と臨界周波数と
の間の第1周波数までのオープン・ループ・ゲインの傾
斜がオクターブ当たり6デシベルよりも相当大きく、第
1周波数から前記臨界周波数よりも高い第2周波数まで
の傾斜がオクターブ当たり12デシベル以下であり、第2
周波数よりも高い周波数の傾斜がオクターブ当たり実質
上零デシベルとなるように、周波数応答の変化を設定す
る手段を含む。また、折点周波数と第1周波数との間の
傾斜がオクターブ当たり少なくとも12デシベルであり、
第1及び第2周波数間の傾斜が実質上オクターブ当たり
6デシベルである。
(実施例)
本発明を実施例に従つて詳細に説明する。
まず、第1図を参照して、本発明によるフィードバッ
ク制御システムを有効に使用することができるヘッドホ
ーンについて説明する。マイクロホン11は空洞12内にヘ
ツドホーン・ハウジング13、ドライバ17及びドライバ・
ダイヤフラム14と同軸上に配置され、外耳16とヘツドホ
ーンのクツシヨン支持部21との間の領域はクツシヨン15
が封止する。マイクロホン11は外耳道18の入口に近接し
て、マイクロホン11における圧力波の振幅が外耳道18の
入口とほぼ同一となるように配置される。空洞12は、圧
力がその空洞全体に亘つて実質的に一定となるように小
さくされる。この目的を達成するため、クツシヨン15は
機械的コンプライアンスが高く、また高流動抵抗、高密
度を有し、軸方向断面積はダイヤフラム14とほぼ等し
く、そして空洞12の周囲のクツシヨン15の軸方向環状断
面積よりも小さい。ヘツドホーン・ハウジング13は、第
1図に示すように、摩擦性ボール・ジヨイント22によつ
て周知の態様で弾力性ヘツドバンド23に結合される。
ヘツドホーン・クツシヨン15の代表的材料は復元する
のが遅い連続気ほうウレタンフオームである。クツシヨ
ン15は、比較的大きな面積に亘つて外耳16を押え、充分
に大きい面積について良好な封止を維持するのに必要な
力を分散して有効に密閉し、耳への圧力を充分低くして
利用者を不快にさせないようにしている。連続気ほう高
流動抵抗材料は、耳の不規則形に適合する連続気ほう材
料の機械的長所を示すと同時に、ミドル・レンジの所定
周波数、例えば2KHz以上のスペクトル成分を著しく減衰
させる点で独立気ほう材料の音響的長所を有する。ま
た、空洞内の圧力をこの周波数範囲で実質的に一定に維
持する。流動体を満したクツシヨンも、また、これらの
特性を有している。このような本発明の構成は、従来の
ような低周波信号をごくわずか減衰させる耳の周囲の密
閉又は連続気ほう低流動抵抗クツシヨンを保持するのに
必要な力に応答して発生される頭上の高圧力を伴なう大
きな空洞を設けるものとは相違する。このような従来の
空洞は大きな圧力場における発散によつて特徴づけら
れ、一定の音圧レベルを発生するのに本発明による小さ
な空洞よりも大きなダイヤフラムの偏倚運動が必要とな
る。このように、本発明は利用者により快適さを与える
小さなセツトでより良い音響効率を達成することができ
る。
第2図を参照すると、本発明による装置の論理構成を
示すブロツク図が示される。信号結合器30は入力端子24
のヘツドホーンによつて再生されるのに望ましい信号を
マイクロホン・プリアンプ35によつて与えられるフイー
ドバツク信号と代数的に結合する。信号結合器30はその
結合された信号を圧縮器31に供給し、この圧縮器は高レ
ベル信号のレベルを制限する。そしてこの圧縮器はその
圧縮された信号を補償器31Aに送出する。補償回路31Aは
オーブン・ループ・ゲインをナイキストの安定判別法に
適合させ、ループが閉じたとき発振しないようにする。
図示の装置は左及び右の耳に対し同様に作られる。
電力増幅器32はヘツドホーン・ドライバ17を付勢して
空洞12内に音響信号を発生し、その信号は音響入力端子
25の領域から空洞に入る外部雑音信号と円36で示す部分
で結合され、その結合された音圧信号はマイクロホン11
に加えられそこで変換される。マイクロホン・プリアン
プ35は変換された信号を増幅しそれを信号結合器30に伝
送する。
補償回路31Aは、ループ・ゲインT(s)が第4図の曲線2
0で示すように40〜2000Hzで最大となる(オープン・ル
ープ)ように設計される。このループ・ゲインはP(s)=
(CBDEMA)で表され、ここでDMはドライバ17への電気入
力に対するマイクロホン11の電気信号出力の伝達関数で
あり、A、B、C、E、D及びMは夫々、マイクロホン
・プリアンプ35、電力増幅器32、圧縮器回路31、補償回
路31A、ドライバ17及びマイクロホン11の伝達特性であ
る。このループ・ゲインは、利用者の頭の相異及び頭か
らはずすことを含め、異なつた条件で安定性を確保する
のに充分な位相マージン及び振幅マージンを考慮して最
大にされている。
電気入力から圧力出力への閉ループ伝達関数P0は、外
耳道への入口において
P0/VI=Tu=CBDE/(1+CBDEMA)
である。周波数の関数としてのこの閉ループ伝達関数の
振幅は第4図の曲線21に対応する。PIが音響的雑音入力
に対応する場合の能動雑音減少量は
(P0/PI)=NR=1+CBDEMA=1+T(s)
である。
第3図を参照すると、中耳をシユミレートしたマイク
ロホンによつて測定した実際の雑音減少を表わす曲線23
がオープン・ループ・ゲインに1を加えて得られる理論
値の曲線24と比較して示される。
第5図を参照すると、本発明の好適実施例の論理構成
を示すブロツク図が示される。便宜上、1〜6の数字で
示す6個のブロツクで表わし、補償回路ブロツク2を更
にサブブロツク2a、2b、2cに分け、電力増幅器ブロツク
3をサブブロツク3a、3bに分け、圧縮器ブロツク5を更
に5個のサブブロツク5a、5b、5c、5d及び5eに分ける。
第5図のブロツクを形成する回路部は第6図に破線の境
界で示される。当業者は第6図の回路を組立てることに
よつて本発明で実施することができるので、あまりに詳
細な説明は不要であろう。次に第5図及び第6図を参照
して本発明の一実施例を説明する。
加算器/マルチプライヤ1は入力端子24からの入力オ
ーデイオ信号と増幅器35から与えられるフイードバツク
信号とを受ける加算器30を有する。加算器30は、第6図
に示すように、通常の反転加算増幅器の形態に接続され
る演算増幅器で実現される。一対の類似の入力抵抗の接
続点とシステム・グランドとの間に接続されるコンデン
サは高周波信号成分をシステム・グランドにシヤントす
る。アナログ・スイツチU304の半分は残つた低周波数成
分を集積回路U102の入力の仮想グランドに伝送する。圧
縮器ブロツク5からのMODライン上の変調信号はスイツ
チを50KHzの速度でON-OFFさせる。各サイクルにおける
スイツチの閉じる時間を制御して乗算を行う。50KHzよ
りも非常に小さい帯域幅のスペクトル成分によつて特徴
づけられる信号に対しては、スイツチは変調信号波形の
デユテイ・サイクルに比例した大きさのインピーダンス
として考えることができる。通常の動作においては、ス
イツチは殆んどの時間閉じられる。圧縮器5が非常に大
きい入力振幅を検出すると、デユテイ・サイクルは低下
しその入力信号の低周波スペクトル成分を減衰させる。
直列接続された抵抗及びコンデンサは高周波信号成分
をU102の入力に直接伝送し乗算動作によつて影響を受け
ないようにしている。
加算器/マルチプライヤブロツク1の出力は補償ブロ
ツク2に送られ、該補償ブロツクは全体のループ・ゲイ
ンをそれ程低下させずにフイードバツク・ループの安定
性を保証する振幅及び位相特性によつて特徴付けられる
アクテイブ・フイルタから構成される。区分2cは高周波
で適当なロールオフを有するゲインを与える。区分2a及
び2bは夫々低周波及び高周波のクロスオーバ点でのルー
プ・ゲインの位相応答を補償する(具体的には、位相を
進めたり、遅れさせる)。この補償の好ましい形態の原
理は後述するが、発振を防止する安定性を維持すると同
時に殆んどの声のスペクトル成分を含む周波数帯におけ
る高ゲインをもたらす。
電力増幅器ブロツク3は補償ブロツク2からの出力信
号を受ける。区分3bは個別の出力電流バツフアを有する
周知の非反転増幅器である。区分3aは、簡単なダイオー
ド・リミツタで、破壊的電力消費レベルがトライバにか
からないように保護する。発光ダイオードはリミツタ動
作が生じているとき発光する。好適には入力はAC結合で
前段からDCオフセツトを除去する。
ドライバ/マイクロホン/耳システム・ブロツク6は
第6図には示していない。ドライバ17は電力増幅器ブロ
ツク3から増幅された信号を受け、耳16によつて感知さ
れそしてマイクロホン11によつて変換される音響信号を
発生する。クツシヨン15の不完全な密閉は低周波ロール
オフを生じさせる。数KHzを越す周波数での複数の共振
を生じさせる複合構造が、また、ブロツク6の特徴であ
る。更に、ドライバ17からマイクロホン11への伝搬遅延
及びドライバ17の分散された源特性によつて過度の位相
シフトが生じる。しかし、システムの構成要素が共動し
て、これらの不均一な特性を補償し、入力端子24と外耳
道18との間にほぼ一様な閉ループ周波数応答を生じさせ
る。
マイクロホン・プリアンプ・ブロツク4は、マイクロ
ホン11から変換された信号を受ける、非反転ゲインとな
るように接続された低ノイズ演算増幅器である。増幅器
及びゲインはマイクロホンの自己雑音が優勢となるよう
に選ばれ、それによつてシステムのエレクトロニクスが
耳16における雑音レベルに与える影響を最小限にする。
ツエナーダイオードはエレクトレツト・マイクロホン11
に対するバイアス電圧VCCを供給する。加算器/マルチ
プライヤブロツク1の増幅器35はマイクロホン・プリア
ンプ4によつて与えられる増幅された信号を受ける。
圧縮器ブロツク5は、入力端子24における信号とマイ
クロホン・プリアンプ4の出力におけるフイードバツク
信号との両方をモニタし、加算器/マルチプライヤブロ
ツク1の低周波ゲインを変調する変調信号をMODライン
に供給する。区分5aは左及び右チヤンネルの両方のフイ
ードバツク信号と入力信号を加算する。折点周波数(典
型的には400Hz)を有するローパス・フイルタはその結
合した信号を全波整流のため選択的に伝達する。区分5b
は整流された信号を高速アタツク時間及び遅い低下時間
で平均化し、左及び右ループの両方の低周波スペクトル
・エネルギに比例する出力信号を供給する。区分5cは後
者の信号をオフセツトを有する比例電流に変換し、その
ゲイン及びオフセツトはポテンシヨメータで制御され
る。
区分5dは区分5cから出力電流信号を受け、MODライン
に50KHzの変調信号を与える。第6の集積回路U305は、
集積回路U306をトリガしその出力を20マイクロ秒毎にグ
ランドにリセツトする50KHzクロツク・パルス源から成
る。集積回路U306のピン2のコンデンサ電圧は区分5cに
よつて与えられる出力電流に比例する速度で閾値レベル
に達する迄リニアに低下し、集積回路U306の出力スイツ
チを高レベルに切換え、端子2のコンデンサ電圧をリセ
ツトして再びトリガされる迄正電源電圧にする。加算器
/マルチプライヤブロツク1のアナログ・スイツチは制
御ピン1及び8のグランド電位に対して閉じられるの
で、低周波数に対する加算器/マルチプライヤゲインは
区分5cによつて与えられる電流レベルに反比例する。大
きな電流は集積回路U306のピン2のコンデンサ電位を閾
値レベルに高速で到達させ、アナログ・スイツチU304は
それに対応して短時間で閉じられる。区分5eは圧縮量を
表示するLEDバー・グラフ・デイスプレイを駆動する。
低周波スペクトル成分は典型的入力信号の大部分を伝達
させるので、低周波を感知しそれにのみ従つて動作すれ
ば充分である。
要約すれば、本システムは2つの入力信号を有するサ
ーボシステムとして考えることができる。第1の入力は
再生されるべきオーデイオ電気信号である。第2の入力
は耳の周囲の音響雑音信号である。本システムの出力は
耳に発生される音響信号である。フイードバツク信号は
外耳道への入口における瞬時的音圧に比例する電圧であ
る。この音圧はドライバによつて供給される音と周囲の
音響雑音との組合せである。小さいエレクトレツト・マ
イクロホン11はこの信号を変換し、プリアンプ・ブロツ
ク1がこれを増幅し、加算器/マルチプライヤブロツク
1がこのフイードバツク信号を入力オーデイオ信号と加
算して、耳への実際の音圧と所望の音圧との差を表わす
誤差信号を供給する。所望の音圧は入力オーデイオ信号
に比例する。補償ブロツク2は誤差信号のスペクトル成
分を選択的に伝送しループの安定性を確保する。増幅器
ブロツク3はその補償された信号を増幅し、その信号を
ドライバ17に送り所望のオーデイオ入力信号に対応する
音圧を耳のところで発生する。こうして、フイードバツ
ク・ループが能動である周波数範囲に亘つて、ループが
ドライバ/マイクロホン/耳システムのスペクトル分布
に対する補正を行ない周囲雑音をキヤンセルする。補正
量はループが供給することができる安定したゲインの大
きさに関係する。圧縮器ブロツク5は加算器/マルチプ
ライヤブロツク1のマルチプライヤ部分と共動して入力
オーデイオ又は音響信号がループを駆動し過ぎてクリツ
プすることを防止する。
以上システム全体について説明したが、次にサブシス
テムとその特徴について説明する。圧縮器ブロツク5は
圧縮時の生成物(アーティファクト)を減少させ非線形
発振を回避する特別の利益ある形態で実施される。従来
の圧縮器は典型的には基本的形式、n対1圧縮及び閾値
圧縮に分類される。n対1圧縮器は各ndBの入力レベル
に対して出力レベル1dBの変化を生じる。閾値圧縮はあ
る閾値以下の入力信号に対してリニアで、この閾値を越
えるとn対1圧縮比となり、この比が閾値レベル以上で
無限となることがあり平均出力レベルを制限してしま
う。
N対1圧縮器は、雑音の多い通信チヤンネルを通して
伝送する信号又は雑音の多い媒体に記録する信号を圧縮
し、次に検波後に圧縮された信号を伸長して、記録又は
通信チヤンネル雑音が伸長後に著しく減衰した状態で最
初のダイナミツク・レンジに復原する圧伸器に、広く使
用される。閾値圧縮器は、適切に設計される場合n対1
圧縮器よりも出力信号における不所望な生成物が少ない
ため信号が後で伸長されないようなシステムに一般に使
用される。
閾値以上で無限の圧縮比を有する閾値圧縮器は、典型
的にはフイードバツク・ループを設けて作成される。も
し圧縮器ゲイン及び圧縮器のアタツク及び低下時間定数
が注意深く選択されないと、著しく不所望な可聴音が特
に閾値のすぐ上の入力レベルに対して生成され、システ
ムは発振を起こす場合があり、それによつて不快な可聴
音が発生される。
本発明は、閾値以上で無限の圧縮比を有する従来の閾
値圧縮器に改良を加えるものである。第7図はブロツク
5に実施される装置の論理構成を示すブロツク図であ
る。この装置は端子51の入力信号Xに応答し、端子52に
圧縮された信号Yを供給する。除算器53の被除数入力は
入力端子51に接続される。入力端子51は、また、全波整
流器54の入力にも接続される。全波整流器54の出力は平
均化ローパス・フイルタ55の入力に接続され、このフイ
ルタはアタツク応答時定数よりも非常に大きい低下応答
時定数によつて特徴づけられる。平均化ローパス・フイ
ルタ55の出力(X)は圧縮器ゲインKを有する増幅器56
の入力に接続される。加算器57はその一方の入力に信号
K0を受けて除算器53の除数入力に除数信号を与える。除
算器53は、圧縮された出力信号Yを供給する出力増幅器
58の入力に商信号x/aを与える。
スタテイツク信号、例えば正弦波に対しては入力−出
力ゲインはY/X=1/(K0+K(X))となることがわか
る。第8図はこの圧縮特性を示すグラフである。この特
性は、小さい信号に対してはY/X=1/K0=一定で、大き
い信号に対してはY/X=1/KX又はY=1/Kとなる、閾値以
上で無限圧縮比を有する閾値圧縮器の特性に類似してい
る。しかし、本発明による圧縮器は従来の圧縮器と比較
して少なくとも2つの利点がある。圧縮しない状態から
完全な圧縮への移行がスムーズに行なわれるので、複雑
な入力信号、例えば音楽に対して可聴圧縮生成音が少な
い。更に、フイードバツクがないので非線形な発振が生
じ得ない。
ここで好適な圧縮形態について説明する。ゲインA
(ω)の減衰が周波数範囲全体について知られている場
合には、最小位相回路網に対する位相φ(ω)は一義的
に決定され、同様に、φ(ω)が周波数範囲全体につい
て知られているときは、A(ω)はs又はp平面の右半
分において極及び零点がない「最小位相」関数について
一義的に決められる。既に知られているこの特性は、M.
I.T.RADIATION LABORATORY SERIESのvol.25「Theory of
Servomechanisms」の§4.9「ATTENUATION-PHASE RELAT
IONSHIPS FOR SERVO TRANSFER FUNCTIONS」に記載され
ている。この関係は、最初、Journal of Mathematics a
nd Physics,1932年6月におけるY.W.Leeの論文で報告さ
れ、Bodeによる「NETWORK ANALYSIS AND FEEDBACK AMPL
IFIER DESIGN」(D.Van Nostr and Co.ニユーヨーク,19
45)のXIV章の「Relations between Real and Imaginar
y Components of Network Functions」において検討さ
れた。前述の「Theory of Servome chanisms」の§4.8
には、「減衰−位相」形の分析が、サーボ設計問題に対
する最も満足のいくアプローチとして記載され、フイー
ドバツク・カツトオフ周波数における位相マージンの判
定基準が、システム安定性の良好な実際的基準は少なく
とも30°望ましくは45°以上にすべきであるとして述べ
られている。カツトオフ以上ではオクターブ当り6dbに
対して、この節には、ゲインAが1(log A=0)であ
る周波数はカツトオフ周波数よりも少なくとも21/2オ
クターブにして充分な位相マージンをとるべきであると
説明されている。
位相マージンを設ける目的は、不所望な発振を続けさ
せ得る状況を回避し、外部雑音を増幅するピーキングを
除去することである。ゲインが1の周波数cと折点周
波数との間にそのような広い領域を設ける欠点は、その
周波数範囲内のスペクトル成分に対する負帰還の望まし
い効果が著しく低下してしまうことである。本発明は、
この欠点を、関連の周波数帯において安定性を維持しな
がら高いオープン・ループ・ゲインを与える状態で回路
網を結合することによつて、単位ゲインの周波数cに
おいて適切な位相マージンを与えるようにして減衰又は
ゲイン特性と位相特性との両方を確立する。
本発明は、周波数cにおける安定した位相マージン
を確立すると同時に、ゲインが零に落ちるところの通過
帯の端部又は複数の端部における任意の傾斜を有するオ
ープン・ループ・ゲイン又は減衰周波数応答によつて特
徴づけられる。これらの原理は後述する例示によつて更
に理解される。
第9A図及び第9B図を参照すると、通常の一次特性を有
する演算増幅器のゲイン又は減衰及び位相特性のグラフ
が示される。ゲインは半電力又は折点周波数ω0までは
一定で、その後オクターブ当り6dbでリニアに低下す
る。第10A図及び第10B図を参照すると、第9A及び9B図に
示す減衰及び位相特性を、本発明の原理を適用して修正
し、ほぼ同じ位相マージンを維持しながら0以上でよ
り大きいループ・ゲインを達成するグラフが示される。
これは、0を越える1での折点に破線で示す部分を加
え、オクターブ当り6dbのゆるやかな傾斜が始まる周波
数2までオクターブ当り12dbの傾斜を設けることによ
つて達成される。第10B図の破線で示す修正された位相
特性はほぼπ/2の位相マージンを有している。
第11図を参照すると、伝送帯域の両側にオクターブ当
り6dbの傾斜を有するより慣用的なアプローチに対する
ゲイン又は減衰の修正を表わす破線を示した修正された
バンドパス応答が示される。これらの補償回路は、適当
な位相マージンを有しながら、ゲインが1の臨界周波数
cに近い周波数での傾斜よりも大きな振幅の折点周波
数に近い傾斜を有する。
第5図及び第6図のブロツク2の補償回路はこれらの
原理を実施したものである。そのループ補償はオープン
・ループ・ゲイン曲線からの指針に従つていることがわ
かる。第4図において、折点周波数(500Hz)以後の傾
斜は18db/オクターブである。区分2aの回路網は80Hzで
零点を有し、92Hzで極を有し、夫々0.56及び1.1の減衰
定数を有する。区分2bの高周波回路は、3.1KHzで零点を
7.3KHzで極を有し、夫々0.49及び1の減衰定数を有す
る。区分2cの回路及びローパス・フイルタは1.6KHz及び
3.4KHzで零点を160Hz、320Hz、800Hz及び34KHzで極を有
する。
以上本発明を実施例に従つて説明したが、本発明の範
囲内で多くの変更及び修正が可能であることは当業者に
は明らかである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention is used in a relatively compact headphone that can be comfortably worn without excessive pressure on the head, typically by the force of pressing a cup against the head, reducing distortion. A novel device and technique for reducing noise while providing a relatively constant frequency response that is unchanged by the user. The invention more particularly relates to a feedback control system that achieves high gain in a desired frequency range while avoiding oscillation. BACKGROUND OF THE INVENTION A typical prior art method of attenuating noise uses a head horn with a high mass, a large volume and a spring support that exerts a large pressure on the head. The high mass increases the inertia that resists acceleration and contributes to the rigid structure of the head horn wall. High pressure has the effect of increasing the damping of closed low frequencies without air leakage. Large volume compliant air cavities provide high frequency roll-off. However, most of these techniques increase user discomfort. Conventional active noise cancellation techniques include a method of converting external noise using a micro horn outside the head horn. The electrical device then processes the converted noise signal in a manner similar to the attenuation caused by the headphone for the noise signal and provides the headphone driver with an inverted signal to cancel external noise. This method may actually increase the noise level inside the headphone in an open loop system that is not applicable to different users. Other methods use closed loops or servo mechanisms, such as the National Technical Infor
Report AB-A009 274 distributed by mation Service
Patrick Michael Dallosta, April 1975, listed in
"A STUDY OF PROPOSED EAR PROTECTION DEVICES
FOR LOW FREQUENCY NOISE ATTENUATION ". U.S. Pat. No. 3,009,991 discloses a speed sensitive microphone located in the feedback loop immediately adjacent to the loudspeaker diaphragm. U.S. Pat. No. 3,562,429 discloses a movable feedback, a remote acoustic feedback and a feedback around a head horn. OBJECTS It is therefore an object of the present invention to provide an improved feedback control system. According to the present invention, there is provided an amplifying means having an input and an output and amplifying a signal applied to the input, wherein the amplifying means is arranged in a closed loop by feedback means coupling the output to the input. The amplifying means providing a controlled output signal responsive to the input signal, characterized by an open loop gain and phase margin therebetween when the feedback path between the input and the output is interrupted In the feedback control system, means are provided for establishing the open loop gain of the amplifying means to a high level substantially uniformly in a predetermined frequency range substantially bounded at least by one end by the break frequency. The amplifying means includes a circuit configured to establish a frequency characteristic in which a response from a corner frequency to a critical frequency having an open loop gain of substantially 1 is reduced in a region outside the predetermined frequency range, For a significant portion of that area, the slope of the frequency response is greater than 12 dB per octave, while maintaining sufficient phase margin to maintain stability, thereby providing high gain over a given frequency range. Avoid oscillations and minimize the error between the controlled output signal and the desired control output signal indicated by the input signal. The phase margin is desirably at least π / 6.
The amplifying means may have a slope of the open loop gain from the corner frequency to a first frequency between the corner frequency and the critical frequency that is substantially greater than 6 dB per octave and higher than the first frequency to the critical frequency. The slope to the second frequency is less than 12 dB per octave,
Means for setting the change in frequency response such that the slope of the frequency above the frequency is substantially zero decibels per octave. And the slope between the corner frequency and the first frequency is at least 12 dB per octave;
The slope between the first and second frequencies is substantially 6 dB per octave. (Example) The present invention will be described in detail with reference to examples. First, with reference to FIG. 1, a headphone that can effectively use the feedback control system according to the present invention will be described. A microphone 11 has a headphone housing 13, a driver 17 and a driver
The area between the outer ear 16 and the cushion support 21 of the head horn is arranged coaxially with the diaphragm 14 and the cushion 15
Seals. The microphone 11 is arranged near the entrance of the ear canal 18 so that the amplitude of the pressure wave in the microphone 11 is substantially the same as the entrance of the ear canal 18. The cavity 12 is reduced so that the pressure is substantially constant throughout the cavity. To this end, the cushion 15 has a high mechanical compliance, a high flow resistance, a high density, an axial cross-sectional area approximately equal to the diaphragm 14 and an axial ring of the cushion 15 around the cavity 12. Smaller than the cross-sectional area. The head horn housing 13 is coupled to a resilient head band 23 in a known manner by a friction ball joint 22, as shown in FIG. A typical material of the headhorn cushion 15 is a continuous foam urethane foam that is slow to recover. The cushion 15 holds the outer ear 16 over a relatively large area, disperses the force necessary to maintain a good seal over a sufficiently large area, effectively seals, and reduces the pressure on the ear sufficiently. To make the user uncomfortable. Continuous bubble high flow resistance materials are independent in that they exhibit the mechanical advantages of a continuous bubble material that conforms to the irregular shape of the ear, while significantly attenuating spectral components above a certain frequency in the middle range, e.g., 2 KHz. It has the acoustic advantages of bubble material. It also keeps the pressure in the cavity substantially constant in this frequency range. Fluid filled cushions also have these properties. Such an arrangement of the present invention provides for the overhead generated in response to the force required to maintain a closed or continuous bubble low flow resistance cushion around the ear that negligibly attenuates low frequency signals as in the prior art. And a large cavity with high pressure. Such conventional cavities are characterized by divergence in large pressure fields, requiring a larger diaphragm deflection to produce a constant sound pressure level than the small cavities according to the present invention. Thus, the present invention can achieve better acoustic efficiency with a smaller set that gives the user more comfort. Referring to FIG. 2, there is shown a block diagram showing the logical configuration of the device according to the present invention. Signal combiner 30 is input terminal 24
The signal desired to be reproduced by the head horn is algebraically combined with the feedback signal provided by the microphone preamplifier 35. The signal combiner 30 supplies the combined signal to a compressor 31, which limits the level of the high level signal. Then, the compressor sends the compressed signal to the compensator 31A. Compensation circuit 31A adapts the oven loop gain to the Nyquist stability criterion to prevent oscillation when the loop is closed.
The illustrated device is similarly made for the left and right ears. Power amplifier 32 energizes head horn driver 17 to generate an acoustic signal in cavity 12, which signal is
An external noise signal entering the cavity from the region 25 is combined with a portion indicated by a circle 36, and the combined sound pressure signal is input to the microphone 11
And converted there. The microphone preamplifier 35 amplifies the converted signal and transmits it to the signal combiner 30. The compensation circuit 31A has a loop gain T (s) corresponding to the curve 2 in FIG.
It is designed to be maximum (open loop) between 40 and 2000 Hz as indicated by 0. This loop gain is P (s) =
(CBDEMA), where DM is the transfer function of the electrical signal output of microphone 11 to the electrical input to driver 17, and A, B, C, E, D and M are microphone preamplifier 35, power 9 shows transfer characteristics of the amplifier 32, the compressor circuit 31, the compensation circuit 31A, the driver 17, and the microphone 11. This loop gain is maximized in consideration of the phase margin and amplitude margin sufficient to ensure stability under different conditions, including differences in the user's head and removal from the head. The closed loop transfer function P 0 from electrical input to pressure output is P 0 / V I = T u = CBDE / (1 + CBDEMA) at the entrance to the ear canal. The amplitude of this closed loop transfer function as a function of frequency corresponds to curve 21 in FIG. The active noise reduction amount when P I corresponds to the acoustic noise input is (P 0 / P I ) = N R = 1 + CBDEMA = 1 + T (s) . Referring to FIG. 3, a curve 23 representing the actual noise reduction measured by the microphone simulated in the middle ear.
Is shown in comparison to a theoretical curve 24 obtained by adding one to the open loop gain. Referring to FIG. 5, there is shown a block diagram illustrating the logic configuration of the preferred embodiment of the present invention. For convenience, it is represented by six blocks indicated by numerals 1 to 6, the compensating circuit block 2 is further divided into sub-blocks 2a, 2b and 2c, the power amplifier block 3 is divided into sub-blocks 3a and 3b, and the compressor block 5 is further divided into 5 blocks. Into five sub-blocks 5a, 5b, 5c, 5d and 5e.
The circuit sections forming the block of FIG. 5 are indicated by the dashed boundaries in FIG. One of ordinary skill in the art will be able to practice the present invention by assembling the circuit of FIG. 6 and will not require too much detail. Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The adder / multiplier 1 has an adder 30 which receives an input audio signal from an input terminal 24 and a feedback signal supplied from an amplifier 35. The adder 30 is realized by an operational amplifier connected in the form of a usual inverting and adding amplifier, as shown in FIG. A capacitor connected between the connection point of a pair of similar input resistors and system ground shunts high frequency signal components to system ground. Half of the analog switch U304 transmits the remaining low frequency components to a virtual ground at the input of the integrated circuit U102. The modulation signal on the MOD line from the compressor block 5 turns the switch on and off at a rate of 50 KHz. Multiplication is performed by controlling the switch closing time in each cycle. For signals characterized by spectral components of bandwidth much less than 50 KHz, the switch can be thought of as an impedance whose magnitude is proportional to the duty cycle of the modulated signal waveform. In normal operation, the switch is closed most of the time. When the compressor 5 detects a very large input amplitude, the duty cycle is reduced, attenuating the low frequency spectral components of the input signal. The series connected resistors and capacitors transmit the high frequency signal components directly to the input of U102 so that they are not affected by the multiplication operation. The output of the adder / multiplier block 1 is sent to a compensation block 2, which is characterized by amplitude and phase characteristics which ensure the stability of the feedback loop without significantly reducing the overall loop gain. Active filters. Section 2c provides gain with adequate roll-off at high frequencies. Sections 2a and 2b compensate for the phase response of the loop gain at the low and high frequency crossover points, respectively (specifically, advance or delay the phase). The principle of this preferred form of compensation will be described later, while maintaining stability to prevent oscillations while providing high gain in the frequency band containing most voice spectral components. Power amplifier block 3 receives the output signal from compensation block 2. Section 3b is a well-known non-inverting amplifier with a separate output current buffer. Section 3a is a simple diode limiter that protects the catastrophic power consumption level from being tripped. The light emitting diode emits light when a limiter operation is occurring. Preferably the input is AC coupled to remove the DC offset from the previous stage. The driver / microphone / ear system block 6 is not shown in FIG. Driver 17 receives the amplified signal from power amplifier block 3 and generates an acoustic signal that is sensed by ear 16 and converted by microphone 11. Incomplete sealing of cushion 15 causes a low frequency roll-off. A composite structure that produces multiple resonances at frequencies above a few KHz is also a feature of block 6. In addition, excessive phase shift occurs due to the propagation delay from driver 17 to microphone 11 and the distributed source characteristics of driver 17. However, the components of the system work together to compensate for these non-uniform characteristics, resulting in a substantially uniform closed loop frequency response between input 24 and ear canal 18. The microphone preamplifier block 4 is a low noise operational amplifier that receives the converted signal from the microphone 11 and is connected to have a non-inverting gain. The amplifier and gain are chosen so that the microphone's self-noise predominates, thereby minimizing the effect of the system electronics on the noise level at the ear 16.
The Zener diode is an electret microphone 11
Is supplied with a bias voltage V CC . Amplifier 35 of adder / multiplier block 1 receives the amplified signal provided by microphone preamplifier 4. Compressor block 5 monitors both the signal at input terminal 24 and the feedback signal at the output of microphone preamplifier 4, and provides a modulating signal on the MOD line which modulates the low frequency gain of adder / multiplier block 1. . Section 5a sums the input signal with both the left and right channel feedback signals. A low-pass filter having a corner frequency (typically 400 Hz) selectively transmits the combined signal for full-wave rectification. Category 5b
Averages the rectified signal with a fast attack time and a slow fall time and provides an output signal proportional to the low frequency spectral energy of both the left and right loops. Section 5c converts the latter signal into a proportional current having an offset, the gain and offset of which are controlled by potentiometers. Section 5d receives the output current signal from section 5c and provides a 50 KHz modulation signal on the MOD line. The sixth integrated circuit U305 includes:
It consists of a 50 KHz clock pulse source that triggers the integrated circuit U306 and resets its output to ground every 20 microseconds. The capacitor voltage on pin 2 of integrated circuit U306 drops linearly until a threshold level is reached at a rate proportional to the output current provided by section 5c, switching the output switch of integrated circuit U306 high and the capacitor at terminal 2 Reset voltage to positive supply voltage until triggered again. Since the analog switch of adder / multiplier block 1 is closed to the ground potential of control pins 1 and 8, the adder / multiplier gain for low frequencies is inversely proportional to the current level provided by section 5c. The large current causes the capacitor potential on pin 2 of integrated circuit U306 to quickly reach the threshold level, and analog switch U304 is correspondingly closed in a short time. Section 5e drives an LED bar graph display that indicates the amount of compression.
Because the low frequency spectral components carry most of the typical input signal, it is sufficient to sense the low frequencies and act accordingly. In summary, the system can be considered as a servo system with two input signals. The first input is the audio electrical signal to be reproduced. The second input is the acoustic noise signal around the ear. The output of the system is an acoustic signal generated in the ear. The feedback signal is a voltage proportional to the instantaneous sound pressure at the entrance to the ear canal. This sound pressure is a combination of the sound provided by the driver and the surrounding acoustic noise. A small electret microphone 11 converts this signal, a preamplifier block 1 amplifies it, and an adder / multiplier block 1 adds this feedback signal to the input audio signal to provide the actual sound pressure to the ear. And an error signal representing the difference between the signal and the desired sound pressure. The desired sound pressure is proportional to the input audio signal. Compensation block 2 selectively transmits the spectral components of the error signal to ensure loop stability. Amplifier block 3 amplifies the compensated signal and sends the signal to driver 17 to generate a sound pressure at the ear corresponding to the desired audio input signal. Thus, over the frequency range in which the feedback loop is active, the loop corrects for the spectral distribution of the driver / microphone / ear system and cancels out ambient noise. The amount of correction is related to the amount of stable gain that the loop can provide. Compressor block 5 cooperates with the multiplier portion of adder / multiplier block 1 to prevent the input audio or audio signal from driving too much of the loop and clipping. Having described the entire system, the subsystem and its features will now be described. Compressor block 5 is implemented in a specially advantageous manner to reduce artifacts during compression and to avoid non-linear oscillations. Conventional compressors are typically categorized into basic types, n-to-1 compression and threshold compression. The n-to-1 compressor produces a 1 dB change in output level for each ndB input level. Threshold compression is linear for input signals below a certain threshold, and above this threshold results in an n-to-1 compression ratio, which may be infinite above the threshold level, limiting the average output level. The N-to-1 compressor compresses a signal transmitted through a noisy communication channel or a signal to be recorded on a noisy medium, then expands the compressed signal after detection to reduce the recording or communication channel noise after expansion. It is widely used in companders that return to the first dynamic range with significant attenuation. The threshold compressor is n to 1 if properly designed
It is commonly used in systems where the signal is not later decompressed because there are less unwanted products in the output signal than the compressor. Threshold compressors having an infinite compression ratio above the threshold are typically created with a feedback loop. If the compressor gain and compressor attack and decay time constants are not carefully selected, significantly unwanted audible sounds can be generated, especially for input levels just above the threshold, and the system can oscillate, This produces an unpleasant audible sound. The present invention improves upon a conventional threshold compressor that has an infinite compression ratio above the threshold. FIG. 7 is a block diagram showing the logical configuration of the device implemented in block 5. This device is responsive to an input signal X at terminal 51 and provides a compressed signal Y at terminal 52. The dividend input of the divider 53 is connected to the input terminal 51. Input terminal 51 is also connected to the input of full wave rectifier 54. The output of full wave rectifier 54 is connected to the input of averaging low pass filter 55, which is characterized by a drop response time constant that is much larger than the attack response time constant. The output (X) of the averaging low-pass filter 55 is an amplifier 56 having a compressor gain K.
Connected to the input of The adder 57 outputs a signal to one of its inputs.
Upon receiving K 0 , a divisor signal is given to the divisor input of the divider 53. The divider 53 is an output amplifier that supplies a compressed output signal Y.
Give the quotient signal x / a to 58 inputs. It can be seen that the input-output gain is Y / X = 1 / (K 0 + K (X)) for a static signal, for example, a sine wave. FIG. 8 is a graph showing this compression characteristic. This characteristic is that Y / X = 1 / K 0 = constant for small signals and Y / X = 1 / KX or Y = 1 / K for large signals. Is similar to the characteristics of a threshold compressor having However, the compressor according to the invention has at least two advantages over conventional compressors. Since the transition from non-compression to complete compression is performed smoothly, there is little audible compression generated sound for a complex input signal, for example, music. Further, since there is no feedback, non-linear oscillation cannot occur. Here, a preferred compression mode will be described. Gain A
If the attenuation of (ω) is known for the entire frequency range, the phase φ (ω) for the minimum phase network is uniquely determined, and similarly, φ (ω) is known for the entire frequency range. When A (ω) is present, A (ω) is uniquely determined for a “minimum phase” function with no poles and zeros in the right half of the s or p plane. This property, already known, is
ITRADIATION LABORATORY SERIES vol.25 `` Theory of
Servomechanisms § 4.9 ATTENUATION-PHASE RELAT
IONSHIPS FOR SERVO TRANSFER FUNCTIONS ". This relationship was initially based on the Journal of Mathematics a
nd Physics, reported in YWLee's dissertation in June 1932, using Bode's "NETWORK ANALYSIS AND FEEDBACK AMPL
IFIER DESIGN "(D. Van Nostr and Co. New York, 19
45) “Relations between Real and Imaginar” in Chapter XIV
y Components of Network Functions ". §4.8 of the above “Theory of Servome chanisms”
States that an analysis of the "attenuation-phase" type is described as the most satisfactory approach to the servo design problem, and that the criterion for phase margin at the feedback cutoff frequency is at least 30 for a good practical criterion for system stability. ° desirably should be at least 45 °. Relative octave per 6db at least cut-off, and the this section, the frequency gain A is 1 (log A = 0) should take a sufficient phase margin in the least 2 1/2-octave than cut-off frequency Described. The purpose of providing a phase margin is to avoid situations where undesired oscillation can continue, and to eliminate peaking that amplifies external noise. The disadvantage of providing such a large area between the frequency c with unity gain and the corner frequency is that the desired effect of negative feedback on spectral components within that frequency range is significantly reduced. The present invention
The drawback is to combine the network with a high open loop gain while maintaining stability in the relevant frequency band to provide the proper phase margin at unity gain frequency c . Establish both attenuation or gain characteristics and phase characteristics. The present invention establishes a stable phase margin at frequency c , while simultaneously providing an open loop gain or damped frequency response with any slope at the end or ends of the passband where the gain falls to zero. Are characterized. These principles are better understood with the examples given below. Referring to FIGS. 9A and 9B, there are shown graphs of gain or attenuation and phase characteristics of an operational amplifier having normal primary characteristics. The gain is constant up to half-power or breakpoint frequency ω 0 , and then drops linearly at 6 db per octave. Referring to FIGS.10A and 10B, the attenuation and phase characteristics shown in FIGS.9A and 9B are modified by applying the principles of the present invention to provide a larger loop loop at or above zero while maintaining approximately the same phase margin. A graph for achieving gain is shown.
This is accomplished by adding a dashed line to the break at 1 above 0 and providing a 12db slope per octave to frequency 2 where a gentle slope of 6db per octave begins. The modified phase characteristic shown by the dashed line in FIG. 10B has a phase margin of approximately π / 2 . Referring to FIG. 11, there is shown a modified bandpass response with a dashed line representing a gain or attenuation modification for a more conventional approach having a slope of 6 db per octave on either side of the transmission band. These compensation circuits have an appropriate phase margin and a critical frequency with a gain of 1.
It has a slope closer to the corner frequency with a larger amplitude than the slope at a frequency close to c . The compensation circuit of block 2 in FIGS. 5 and 6 implements these principles. It can be seen that the loop compensation follows the guidelines from the open loop gain curve. In FIG. 4, the slope after the corner frequency (500 Hz) is 18 db / octave. The network of section 2a has a zero at 80 Hz, a pole at 92 Hz, and damping constants of 0.56 and 1.1, respectively. The high frequency circuit of category 2b has a zero point at 3.1KHz.
It has a pole at 7.3 KHz with damping constants of 0.49 and 1, respectively. The circuit and low-pass filter of Category 2c are 1.6KHz and
It has zeros at 3.4 KHz with poles at 160 Hz, 320 Hz, 800 Hz and 34 KHz. Although the present invention has been described with reference to the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made within the scope of the present invention.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるフィードバック制御システムを有
効に使用することができるヘッドホーンを耳に装着した
状態の第1A図の線1−1からの断面図として示す。
第1A図は、そのヘツドホーンを耳の方から見た平面図で
ある。
第2図は本発明によるサーボ・システムの論理構成を示
すブロツク図である。
第3図は本発明により達成される雑音減少測定値を理論
的雑音減少と比較して示すグラフである。
第4図は、サーボ・システムのオープン・ループ・ゲイ
ンと閉ループ・ゲインを共通の周波数目盛で示すグラフ
である。
第5図は本発明の好適実施例の論理構成を示すブロツク
図である。
第6図は、第5図のブロツク図を実行する電気回路の回
路図である。
第7図は圧縮器の好適な論理構成を示すブロツク図であ
る。
第8図は第7図に示す圧縮器の圧縮特性を示す。
第9A図及び第9B図は第1次特性を有する通常の演算増幅
器のゲイン及び位相特性である。
第10A図及び第10B図は、第9A図及び第9B図に示す特性を
本発明に従つて修正した特性を示す。
第11図は本発明に従つて修正したバンドパス応答を示
す。
(符号説明)
11:マイクロホン、12:空洞
13:ハウジング、14:ダイヤフラム
15:クツシヨン、16:外耳
17:ドライバ、30:信号結合器
31:圧縮器、31A:補償回路
32:電力増幅器、35:マイクロホン・プリアンプBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 1A with a headphone attached to the ear, which allows the feedback control system according to the present invention to be used effectively. FIG. 1A is a plan view of the head horn viewed from the ear. FIG. 2 is a block diagram showing a logical configuration of the servo system according to the present invention. FIG. 3 is a graph showing the noise reduction measurements achieved by the present invention as compared to theoretical noise reduction. FIG. 4 is a graph showing the open loop gain and the closed loop gain of the servo system on a common frequency scale. FIG. 5 is a block diagram showing the logical configuration of the preferred embodiment of the present invention. FIG. 6 is a circuit diagram of an electric circuit for executing the block diagram of FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a preferred logical configuration of the compressor. FIG. 8 shows the compression characteristics of the compressor shown in FIG. 9A and 9B show gain and phase characteristics of a normal operational amplifier having a first-order characteristic. 10A and 10B show the characteristics shown in FIGS. 9A and 9B modified according to the present invention. FIG. 11 shows a bandpass response modified in accordance with the present invention. (Description of symbols) 11: microphone, 12: cavity 13: housing, 14: diaphragm 15: cushion, 16: outer ear 17: driver, 30: signal coupler 31: compressor, 31A: compensation circuit 32: power amplifier, 35: Microphone preamplifier
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−39460(JP,A) 実開 昭54−109513(JP,U) 実公 昭44−31054(JP,Y1) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) References JP-A-55-39460 (JP, A) Actual opening 1979-109513 (JP, U) Jikken 44-31054 (JP, Y1)
Claims (1)
増幅する増幅手段であって、前記出力を前記入力に結合
するフィードバック手段による閉ループ内に配置される
増幅手段を含み、該増幅手段が前記入力と出力との間の
フィードバック路が遮断されたときその間のオープン・
ループ・ゲイン及び位相マージンによって特徴づけら
れ、入力信号に応答して制御された出力信号を供給する
フィードバック制御システムにおいて、 少なくとも一端を折点周波数によって実質上境界付けら
れる所定の低周波数範囲の通過帯域を有するフィルタを
含み、前記所定の低周波数範囲において前記増幅手段の
オープン・ループ・ゲインを前記所定の低周波数範囲外
のゲインと比較して実質上一様な高レベルに確立する補
償手段を有し、 前記補償手段が、前記所定の周波数範囲外の領域におい
て、該領域の安定度を保つのに十分な位相マージンを維
持しながら位相応答を補償して、折点周波数に近接する
部分の周波数応答特性の傾斜をオクターブ当たり12デシ
ベル以上とするとともに、前記折点周波数から、前記オ
ープン・ループ・ゲインが実質上1の臨界周波数までの
応答を低下させる周波数特性を確立し、 それによって、前記所定の周波数範囲で高ゲインを与え
るとともに、発振を回避し、前記制御された出力信号と
前記入力信号によって指示される所望の制御された出力
信号との誤差を最小限にすることを特徴とする、システ
ム。 2.前記位相マージンが少なくともπ/6である特許請求
の範囲第1項記載のシステム。 3.前記増幅手段が、前記折点周波数から前記折点周波
数と前記臨界周波数との間の第1周波数までの前記オー
プン・ループ・ゲインの傾斜がオクターブ当たり6デシ
ベルよりも大きく、前記第1周波数から前記臨界周波数
よりも高い第2周波数までの傾斜がオクターブ当たり12
デシベル以下であり、前記第2周波数よりも高い周波数
の傾斜がオクターブ当たり実質上零デシベルとなるよう
に、周波数応答の変化を設定する手段を含む、特許請求
の範囲第1項又は第2項記載のシステム。 4.前記折点周波数と前記第1周波数との間の傾斜がオ
クターブ当たり少なくとも12デシベルである特許請求の
範囲第3項記載のシステム。 5.前記第1周波数と前記第2周波数との間の傾斜がオ
クターブ当たり6デシベルよりも大きくない特許請求の
範囲第3項記載のシステム。 6.前記第1及び第2周波数間の傾斜が実質上オクター
ブ当たり6デシベルである特許請求の範囲第5項記載の
システム。(57) [Claims] Amplifying means having an input and an output for amplifying an input signal applied to the input, wherein the amplifying means is arranged in a closed loop by feedback means coupling the output to the input, wherein the amplifying means comprises When the feedback path between the
A feedback control system for providing a controlled output signal in response to an input signal, characterized by loop gain and phase margin, wherein a passband of a predetermined low frequency range substantially bounded at least at one end by a corner frequency. And compensating means for establishing an open loop gain of the amplifying means in the predetermined low frequency range to a substantially uniform high level as compared to gains outside the predetermined low frequency range. The compensating means compensates the phase response in a region outside the predetermined frequency range while maintaining a phase margin sufficient to maintain the stability of the region, and adjusts the frequency of a portion close to the corner frequency. The slope of the response characteristic is set to 12 dB or more per octave, and the open loop gain is calculated from the corner frequency. Establishes a frequency characteristic that reduces the response to substantially one critical frequency, thereby providing high gain in the predetermined frequency range, avoiding oscillations, and controlling the controlled output signal and the input signal. A system characterized by minimizing an error with a desired controlled output signal dictated by: 2. The system of claim 1, wherein said phase margin is at least π / 6. 3. The amplifying means, wherein the slope of the open loop gain from the corner frequency to a first frequency between the corner frequency and the critical frequency is greater than 6 decibels per octave; The slope up to the second frequency above the critical frequency is 12 per octave.
3. The method of claim 1 or 2, further comprising means for setting a change in frequency response such that the slope of frequencies below decibels and higher than the second frequency is substantially zero decibels per octave. System. 4. 4. The system of claim 3 wherein the slope between the corner frequency and the first frequency is at least 12 dB per octave. 5. 4. The system of claim 3, wherein a slope between the first frequency and the second frequency is not greater than 6 decibels per octave. 6. 6. The system of claim 5, wherein the slope between the first and second frequencies is substantially 6 decibels per octave.
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JP2726654B2 true JP2726654B2 (en) | 1998-03-11 |
Family
ID=13582814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59075668A Expired - Lifetime JP2726654B2 (en) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | Headphone equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2726654B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE69227019T2 (en) * | 1992-03-11 | 1999-03-18 | Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo | Damping device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4431054Y1 (en) * | 1967-08-29 | 1969-12-22 | ||
JPS5932026Y2 (en) * | 1978-01-18 | 1984-09-08 | 松下電器産業株式会社 | Magnetic recording and reproducing device with built-in microphone |
JPS5539460A (en) * | 1978-09-14 | 1980-03-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Headphone |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP59075668A patent/JP2726654B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS60220698A (en) | 1985-11-05 |
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Legal Events
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EXPY | Cancellation because of completion of term |