JPH0221000A - スピーカー駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はスピーカ（拡声器）の低音部にレスポンスを
改善するためのスピーカ駆動装置に関し、駆動によりス
ピーカ素子の振動系の機械パラメータ（機械インピーダ
ンス）を電気的に変更し、例えば、ハイファイ（高忠実
度）再生における低音部音域の周波数範囲の拡大、ひず
みの低減等を実現させることの可能なスピーカ駆動装置
の具体的な回路構成を提供することを目的とする。

［従来の技術］ 最近のスピーカは５０１１ｚ以上の下限周波数を有して
いることがしばしばあるが、再生装置における他の部分
は耳の限界周波数、約２０１１２までの周波数を再生す
ることができるものが多い。スピーカのひずみはしばし
ば低音部領域における再生装置全体のひずみの主要部分
を占めている。

スピーカの低音部レスポンスを一つまたはもう一つの点
で改善することのできる方法は多数知られている。その
ような方法の一つはスピーカを動作させる増幅器の音質
曲線を変化させて低音部領域におけるスピーカの音質曲
線を補償するものである。この方法の一つの欠点は複雑
なフィルタを設ける必要があることであり、またもう一
つの欠点はそのような補償ではスピーカの機械的パラメ
ータは元のままであり、最終的な低音部レスポンスはこ
の機械的パラメータが支配的となるため、その変動に基
づくひずみは何ら低減しない。

すなわち機械的パラメータの変化に敏感なままとなる。

別の既知の方法では、例えばスピーカの振動板に取り付
けられた加速度変換器を用いて、スピーカから増幅器に
帰還を施している。−船釣な制御理論によれば、この方
法は低音部音域におけるひずみを減小させかつ周波数範
囲を増大させるはずである。ところが実際には、ある種
の問題が生じるので、評価できるほどの改善を与えるこ
とは困難である。さらに、この方法は低温部反射形キャ
ビネットとともに使用するのには適しない。その理由は
、そのようなキャビネットにおける振動板の振幅は音圧
に直接関係していないからである。

さらに、必ずしも低音部スピーカであることを必要とし
ないスピーカの音のレスポンスを改善するための既知の
方法は、例えばドイツ国特許第２．０２９．８４１号明
細書に記載されたように、スピーカを並列共振回路と直
列に接続することを必要とする。

ボイスコイル抵抗の影響を変えることによってスピーカ
のレスポンスを改善することができることも知られてい
る。これは、例えばドイツ国特許第２，２３５．６６４
号明細書に従って得られた電流帰還による、適当な出力
抵抗を有する増幅器でスピーカを動作させることによっ
て行われる。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、スピーカの低音部レスポンスを改善するた
めのより効果的な駆動装置を実現することを目的とし、
さらにはそのためのより具体的な電気回路構成を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明における第１の発明は、再生すべき音に対応す
る入力電圧が印加される入力端子と、スピーカが接続さ
れる出力端子と、スピーカの駆動電流に比例する電圧を
取り出す電圧取出手段と、入力端子の電圧から電圧取出
手段の出力電圧を減算する電圧減算手段と、電圧減算手
段の出力に所定周波数特性を付与するフィルタ回路手段
と、フィルタ回路手段の出力電圧と前記電圧取出手段か
らの出力電圧とを加算する電圧加算手段と、電圧加算手
段と前記出力端子との間に接続される電力増幅手段と、
からなるスピーカ駆動装置であり、この発明における第
２の発明は、再生すべき音に対応する入力電圧が印加さ
れる入力端子と、スピーカが接続される出力端子と、入
力端子の電圧に所定周波数特性を付与するフィルタ回路
手段と、スピーカの駆動電流に比例する電圧を取り出す
電圧取出手段と、フィルタ回路手段の出力電圧と電圧取
出手段からの出力電圧とを加算する電圧加算手段と、電
圧加算手段の出力電圧を入力とする電力増幅手段と、電
力増幅手段と出力端子との間に接続されるインピーダン
ス回路手段と、からなるスピーカ駆動装置である。

［作　　用コ この発明の駆動装置は、出力インピーダンス中に形成さ
れる負性抵抗成分がスピーカのボイスコイル固有の電気
抵抗値を低減または無効化し、スピーカ入力端子に電気
等価的にスピーカのボイスコイル固有の機械インピーダ
ンスを直接露呈したうえで、出力インピーダンス中に同
時に形成されるリアクタンス成分でこれら機械インピー
ダンスを変更する基本作用を有するもので、この発明に
おける第１の発明は、これら出力インピーダンス中の負
性抵抗成分およびリアクタンス成分の生成動作、加えて
実用上必要となる入力信号特性の補償動作の双方を電気
サーボで一挙に実現し、第２の発明は、これらを電気サ
ーボ構成および実りアクタンス素子の混成構成で実現す
る。

［効　　果］ この発明によれば、駆動装置でスピーカを駆動するだけ
でそのスピーカの低音部振動特性を簡単かつ効果的に改
善できるとともに、第１の発明によれば、全てを増幅器
側の電気サーボ構成で実現できるので実用的な効果があ
り、また、第２の発明によれば、一部を実素子で構成す
るものの電気サーボ構成がそれほど複雑化しないで済む
という効果がある。

［実　施　例］ 次に添付の図面を用いて、この発明についてさらに詳細
に説明するが、第１、第２の発明を具体的に説明する前
に、まず、これら発明を理解するための基本原理の説明
をする。

第１図は低音部レスポンスが改善されるべきスピーカ素
子の断面図であって、関係のない素子は明確のために省
略しである。このスピーカ素子はダイナミック形のもの
であって、いわゆる電気−機械−音響変換を行うもので
あり、ボイスコイルは磁極間のエアギャップ中を移動可
能である。この第１図およびその他の図ならびにこの明
細書において、記号Ａは、電気−機械変換の力係数と呼
ばれるものであって、具体的には磁界の強さとエアギャ
ップにおけるボイスコイル導線の長さの積である。まず
電気的な面からみると、ボイスコイルの、電気的インピ
ーダンスＺＥは、低い周波数では良好な近似で、抵抗値
Ｒ６をもった純抵抗性のものであると考えることができ
る。次に機械的な面からみると、ボイスコイルの運動は
振動系に固有の機械パラメータである可動質１１ＭＭ　
（機械インダクタンス）、減衰ＲＭ　（機械抵抗）およ
びコンプライアンスＣＭ　（機械キャパシタンス）から
成る機械直列インピーダンスを有する振動板に伝達され
、これにより音を再生することができる。

スピーカ素子におけるこれら電気−機械系を解析するに
当たっては機械−電気的類推法を用いて、機械的力を電
圧、速度を電流、質量をインダクタンス、減衰を抵抗、
コンプライアンスをキャパシタンスとしてそれぞれ取り
扱うことができる。

スピーカ素子の電気的な側と機械的な側との関係は、電
気的な側の端子間電圧Ｕおよび電流■と、機械的な側の
駆動の力Ｆおよび振動の速度Ｖとをそれぞれの入出力と
するような第２図ａのごとき二端子対回路により表され
る。

この二端子対回路における、電気的な側と機械的な側と
の間の関係は、前記の力係数Ａを用いた行列表記式で次
のように表すことができる。

この関係を有する二端子対回路は一般にジャイレータと
呼ばれ、その特性には行列表記式また、この二端子対回
路は、一方の側に接続された回路網の双対をそれの他方
の側から等価的に見ることができるような特性を有して
いる。実際のスピーカ素子は、この第２図ａの二端子対
回路と前記第１図の構成の組合わせにより表され、第２
図すのようになる。この第２図すにおいて、Ｚ　はスピ
ーカ素子の機械的な側における固有のＨ 機械インピーダンスであり、具体的には第１図に示した
スピーカ素子の可動質ｆｆ１Ｍ　　、減衰ＲＭおよびコ
ンプライアンスＣ，から成る機械直列インピーダンスを
一括して表したものである。この第２図すにおいて、機
械的な側の振動の速度Ｖの影響を含めた電気的な側の端
子間電圧Ｕ１及び電気的な側の電流Ｉの影響を含めた機
械的な側の駆動力Ｆは、それぞれ次のように表される。

Ｕ＝ＺＥＩ＋ＡＶ Ｆ＝−Ａ　Ｉ　＋ＺＭＶ 次に、前記第２図すのスピーカ素子を通常使用する際に
は、このスピーカ素子にさらに、電気的な側では、電気
出力インピーダンスＺＵ　（単一または複数成分から構
成されるがこれらを一括して表現）を有する増幅器が付
加され、また、機械的な側では、当該スピーカ素子が駆
動すべき周囲の空気が形成する付加インピーダンス、よ
り具体的に言えば、当該スピーカ素子を組み込むキャビ
ネットの形状、大きさ等に依存する機械インピーダンス
Ｚｕが負荷として生じる。以上から増幅器およびスピー
カの組み合わせからなるシステムは、第２図Ｃを参照し
て説明される。

第３図ａおよび第３図すはそれぞれ電気的および機械的
な側から見た第２図Ｃのシステムに等価な回路を示す。

インピーダンスと直列に接続された電圧発生器は同じイ
ンピーダンスと並列に接続された電流発生器と等価であ
るので、第３図Ｃおよび第３図ｄに示した回路は、それ
ぞれ電気的および機械的な側から見たときの第２図Ｃに
示したシステムを説明するために第３図ａおよび第３図
すに示した回路と置き換えることができる。

通常の増幅器およびスピーカの組み合わせからなるシス
テムで音を再生する際、その低音部レスポンスがどのよ
うになるかを第３図ｄに示す機械等価回路で説明する。

振動板の振動特性は、機械共振回路としてのふるまいで
決定されるものであり、図中から実質的に無視できる要
素を除いていくと、この機械共振回路は、概略、可動質
量ＭＭ、コンプライアンスＣＭで決まる機械共振周波数
、ならびに、これら可動質ｆｆ１ＭＭおよびコンプライ
アンスＣに加えて減衰Ａ２／ＲＥ　（共振制動酸分）で
決まる機械共振周波数近傍の特性変化の急峻性の２つで
ほぼ代表され、これらが低音を再生する際の低音部レス
ポンスを形成していく。

第４図ａおよび第４図すはスピーカを動作させるために
この発明により実現される増幅器の主機能を示す電気的
等価回路を示す。この増幅器の実効出力インピーダンス
は、コンデンサＣＰ１抵抗ＲおよびインダクタンスＬｐ
からなる電気並Ｉン 列インピーダンスＺ、と直列に接続された負性抵抗Ｒｓ
を含むかまたはこれに等しい。負性抵抗の値はボイスコ
イルの抵抗ＲＥに等しいかまたはほぼ等しい。ここにお
いて示されたＬ　ｐ　、　　Ｃｐ及びＲｐはこの増幅器
の電気出力インピーダンスＺｕ中の特に電気並列インピ
ーダンスＺ、中に形成されるいわゆる電気的なキャパシ
タンス成分（Ｃ）、抵抗成分（Ｒ）、インダクタンス成
分（Ｌ）を示す。増幅器または増幅器の組合せが導線を
通してスピーカ素子を駆動するときには、導線の長さな
どのためにボイスコイルの抵抗に対して導線の抵抗を無
視することができないので、負性抵抗Ｒ８の値はその導
線とボイスコイルの抵抗値の和にほぼ等しくすればよい
。第４図ａでは電源は並列インピーダンスに並列な電流
発生器として示されている。代りに電源が電圧発生器と
みなされる場合には、その発生器の出力電圧は電気並列
インピーダンスＺ、と同様に周波数とともに変化するで
あろう。

第５図ａは、この発明における第１の発明の第１の実施
例を示すものである。これは、再生すべき音に対応する
入力電圧が印加される入力端子と、スピーカが接続され
る出力端子と、スピーカの駆動電流に比例する電圧を取
り出す電圧取出口路（演算増幅器４周辺）と、入力端子
の電圧から電圧取出口路の出力電圧を減算する電圧減算
回路（演算増幅器１人力周辺）と、電圧減算回路の出力
に所定周波数特性を付与するフィルタ回路（演算増幅器
１，２．３周辺）と、フィルタ回路の出力電圧と前記電
圧取出回路からの出力電圧とを加算する電圧加算回路（
電力増幅器５人力周辺）と、電圧加算回路と出力端子と
の間に接続される電力増幅器５とで構成されている。電
気並列インピーダンスＣｐ　、Ｒｐ　、Ｌｐと直列に接
続された負性抵抗Ｒ８に少なくともほぼ等価である実効
出力インピーダンスと構成素子との間には次の関係が適
用可能である。

Ｇは第４図ａおよび第４図すにおける増幅定数である。

また、Ｒ８は開放安定形の負性抵抗となる。

前記の式かられかるように、種々のパラメータＲ，Ｃ，
ＲＬ　　およびＧはそれぞれＲＲｓ’ｓｐｐ’ｐ ＣＯＦ’　ＲＲｐ’　ＲＬｐおよびＲ６を変化させるこ
とによって互いに独立に変化させることができる。

第５図ａに示した回路の適当な設計例として構成素子の
値を次のように選定すればよい。

Ｒ＝０．１Ω　Ｒ５＝ＩＫΩ　Ｒ６＝ｌＯＫΩこの特定
の選択は、演算増幅器４の出力における（ボルト単位で
測定した）電圧がスピーカ素子を通る（アンペア単位で
測定した）電流に等しいことを意味している。

Ｒ＝Ｒ＝Ｒ＝１０にΩ　Ｒ７＝ｔＯＫΩＲ＝１００にΩ
　ＲＡ＝　ＬＯＯＫΩ Ｃ１＝１μＦ この特定の選択はＲｓ　、Ｃｐ　、Ｒｐ　、Ｌｐおよび
Ｇを計算するのが容易であることを意味している。

抵抗をオームで、キャパシタンスをファラドでかつイン
ダクタンスをヘンリーで測定した場合、演算増幅器１〜
４はμＡ７４１形のものでよい。

電力増幅器５は普通の形式のものであって演算増幅器の
特性を呈するものである。

第５図すは、この発明における第１の発明の第２の実施
例を示すものである。これも前述した第１の実施例と同
様、再生すべき音に対応する入力電圧が印加される入力
端子と、スピーカが接続される出力端子と、スピーカの
駆動電流に比例する電圧を取り出す電圧取出回路（Ｒ４
）と、入力端子の電圧から電圧取出口路の出力電圧を減
算する電圧減算回路（演算増幅器６人力周辺）と、電圧
減算回路の出力に所定周波数特性を付与するフィルタ回
路（演算増幅器６周辺）と、フィルタロ路の出力電圧と
前記電圧取出口路からの出力電圧とを加算する電圧加算
回路（電力増幅器７人力周辺）と、電圧加算回路と出力
端子との間に接続される電力増幅器７とで構成されてい
る。第５図ａに示した回路と比較して、この回路は種々
のパラメータＲ８，Ｃ，、、Ｌ、、、およびＧをただ一
つの構成素子により互いに独立に変化させることができ
ないという欠点を有する。

第６図は、第５図ａおよび第５図すに示した回路のブロ
ック図であり、すなわちこの発明における第１の発明の
基本構成を示したものである。構成図の各部分、すなわ
ち加算器、およびフィルタなどは第５図ａおよび第５図
すに示したちの以外の方法で実現させることもできる。

電力増幅器にフィルタ作用をもたせるようにした他の回
路も考えられる。

第５図ａでは構成素子Ｒ、１，Ｃｏ、、　ＲＲ，。

Ｇ ３、ＣＲ２，ＲＲおよびＲＧによっ １’ｌ’２’３ て帯域フィルタが形成されている。構成素子ＲＧ。

１、ＲＲ，およびＲＡは第１の加算器を形成する。

演算増幅器４の出力における電圧はスピーカ素子を通る
電流に比例し、この電圧は前記の加算器において入力端
子Ｕｉｎに加算される。構成素子Ｒ７゜Ｃ，Ｒ８および
５はＡＣＣ接続電電力増幅器形成する。従って、ＤＣオ
フセット電圧は大きいコンデンサＣ（構成素子の前述の
値については１００μＦ以上）によって消去される。す
なわち、信号成分のうち超低周波および直流成分はこの
コンデンサＣによって遮断される。第２の加算器は構成
素子Ｒ，Ｒ，５，Ｒ，によって形成される。

演算増幅器４の出力における電圧は帯域フィルタからの
出力電圧に加算される。

第５図すでは構成素子ＲＧ”ＬＰ、演算増幅器６、　Ｒ
およびＣ６，が帯域フィルタを形成していｒ る。構成素子Ｒ、Ｃ６，ＲＲＰ、　Ｃｏ、およびＧ　　
　　　Ｌｐ’ ＲＡは第１の加算器を形成する。第２の加算器は構成素
子Ｒ、Ｃ，Ｒ８，７，Ｒ２，Ｒ３およびＲＲｓによって
形成される。第５図すではリンクＣ−Ｒ８の時定数を大
きくするべきである。

この発明における第２の発明の実施例を第７図に示す。

これは、再生すべき音に対応する入力電圧が印加される
入力端子と、スピーカが接続される出力端子と、入力端
子の電圧に所定周波数特性を付与するフィルタ回路（帯
域フィルタ）と、スピーカの駆動電流に比例する電圧を
取り出す電圧取出回路（Ｒ１）と、フィルタ回路の出力
電圧と電圧取出回路からの出力電圧とを加算する電圧加
算回路（電力増幅器８人力周辺）と、電圧加算回路の出
力電圧を人力とする電力増幅器８と、電力増幅器と出力
端子との間に接続されるインピーダンス回路（ＬＰ、Ｒ
Ｐ、Ｃ，）とで構成されている。第１の発明の実施例で
ある第５図ａ、ｂの回路と比較して、この回路は、場合
によっては、出力側の並列回路のインピーダンスが実用
的な見地から不適当な値となったり、入力側の帯域フィ
ルタを特殊な方法で出力側の並列回路に適合させなけれ
ばならない等の必要が新たに生じることがあるが、実り
アクタンス素子との混成としたため、電気サーボ回路構
成の複雑化が回避できるという効果を有する。

第５図すの場合と同様に第７図におけるリンクＣ−Ｒ４
の時定数は大きく選択される。

第４図による等価回路または第５図ないし第７図による
回路図をもったこの発明による増幅器または増幅器組合
せを使用した場合、電気的および機械的な側から見た増
幅器−スピーカ素子のシステムはそれぞれ第８図ａおよ
び第８図すによる等価回路図で説明することができる。

これに対し、はとんど純抵抗性の出力インピーダンス（
Ｒ）を有する通常の増幅器によるスピーカ素子を駆動す
る場合には、機械的な側からみて第８図Ｃのような等価
回路となる。この発明により実現されるスピーカ駆動装
置の基本原理効果を確認するため第８図すおよび第８図
Ｃを比較すると、この発明によれば増幅器の電気出力イ
ンピーダンス２．中に形成された電気並列インピーダン
スＺ、の各成分、より詳しく言えば、電気キャパシタン
ス成分ＣＰ、電気抵抗成分Ｒ，および電気インダクタン
ス成分り１等によって、機械系からこれら各電気インピ
ーダンスを見込んだとき、そこに等価的に形成される等
価機械インピーダンスが機械系固有の機械インピーダン
スのそれぞれに直列に接続された合成機械インピーダン
スとして作用する状態となるので、これによりあたかも
（すなわち見掛は上）前記固有の機械インピーダンスの
値が、すなわちスピーカの機械的ハラメータの値が前記
合成機械インピーダンスの値に変更されたこととなり（
もし仮にこの状態でスピーカの機械的パラメータを測定
すれば可動質量Ｍｙ、　、減衰ＲＭおよびコンプライア
ンスＣＭのそれぞれが前記合成機械インピーダンスの値
に変化したように測定される）、もってこの電気的制御
により合成された機械パラメータに基づいた低音部振動
特性（機械共振周波数、および該周波数近傍の特性変化
の急峻性）を有するスピーカ素子が等価的に実現できる
。ここで、電気並列インピーダンスＺｐの各成分Ｃｐ　
、Ｒｐ　、Ｌｐがそれぞれ等測的に機械インピーダンス
としてどのような値と等価になるかの関係式を示す。

電気キャパシタンスＣＰ→ 等価機械インダクタンスＡ２・ＣＰ 電気抵抗Ｒｐ＝ 等価機械抵抗Ａ　　／Ｒ。

電気インダクタンスＬＰ− 等価機械キャパシタンスＬＰ／Ａ２ 従って、スピーカ素子の通常の動作と比較して、この発
明により実現されるスピーカ駆動装置によれば、駆動す
るのみでスピーカ素子の可動質量の見掛は上の増大、減
衰の見掛は上の変化、およびコンプライアンスの見掛は
上の減小が得られる。

見掛けの質ｆｆ１Ｍ’　　見掛けの減衰Ｒ′ｏおよび見
掛間ゝ けの弾性Ｃ′８と対応するもとの大きさとの間の関係は
次式によって与えられる。

Ｒ’　＝Ｒ十Ａ２／Ｒ ＭＭ　　　　　　　　Ｐ 増幅器または増幅器組合せの出力インピーダンスにおけ
る電気並列インピーダンスＣＰ、Ｒ，）およびＬｌ）を
適当に選択することによって、スピーカの周波数範囲に
変化が生じるようにスピーカ素子のパラメータを変化さ
せることができる。見掛けのパラメータＭ’　　　Ｒ’
　およびＣ’Ｍの一つ以上Ｍ’　　　　Ｍ を実際のパラメータＭ、ＲおよびＣＭに対しＭ　　　　
間 て優勢にすることによって、実際のパラメータの非直線
性によりひき起こされたひずみの部分をも減小させるこ
とができる。この点についての要件は、Ａが線形である
こと、および振動板がこわくかつ可動コイルにしっかり
と接続されていて見掛けの変化がほぼ直線的であること
である。

前記の式を用いればＣ、Ｒおよびり、の所Ｐ 望値を計算することができる。Ｃ，＝５ｘｌＯＦ。

Ｒ＝１．５ΩおよびＬ　　＝　２　Ｘｌ０−２Ｈに選定
するＰ　　　　　　　　　　　　　　Ｐ ことが望まれていると仮定し、さらにＲＥ　＝　６Ωを
有する特殊なスピーカ素子に対して増幅定数Ｇが４であ
るべきであると仮定すれば、前に示した構成素子の値を
使用するとして、ＲＲｓ”　Ｃｐ’Ｒ、ＲおよびＲＧは
次の値をとる。

Ｒｐ　　　　Ｌｐ Ｒ＝１６．７にΩ、　　　　ＣｃＰ＝　０．５μＦ。

ｓ ＲＲ，＝１５にΩ、　　　　ＲＬ、＝２０にΩおよびＲ
Ｇ＝２５にΩ これまでＣ、ＲおよびＬＰ＞Ｏの場合だけＰ について述べてきた。理想的な状態が得られればこれら
のうちの一つ以上を負にしてＭ′ＭおよびＲ′を減小さ
せまたはＣ′ｏを増大させるこ生は少なくとも理論的に
は可能なはずである。しかじながら、特に、Ｚ、が純粋
に抵抗性ではなくて誘導性でもあるという事実のために
、それは安定性の問題を発生することになろう。

さらに、電気並列インピーダンスが容酋性素子および誘
導性素子の両方を含むことは必要でない。

例えば、質量町における見掛けの増大および減衰ＲＭに
おける変化だけが望まれている場合には、誘導性素子Ｌ
ｐは必要とされないので、第５図ａにおいて既述の帯域
フィルタは低域フィルタに変形されかつ構成素子ＲＬ、
、３．Ｃ１，Ｒ１，２゜ＲおよびＲ３は省略することが
でき、また第５図すにおいてコンデンサＣＬｒは短絡さ
れる。

第９図は３７リツトルの密閉箱に取り付けられた１２イ
ンチのスピーカ素子について無響室で測定した表および
音の曲線を示す。

第９図は下記に挙げるそれぞれの場合について説明して
いる。ここでｆｏ、Ｑは、前述した機械共振回路として
の機械共振周波数、および該周波数近傍の特性変化の急
峻性に対応するものであって、それぞれスピーカの最低
共振周波数、およびこの最低共振周波数における共振の
Ｑ値であり、スピーカ音圧特性曲線上での低域遮断周波
数、およびその近傍の特性変化の急峻さを表わす指標と
なる。

場合ａ場合す場合Ｃ ｆ　ｏ　　　　　７０Ｈｚ　　　　　４０Ｈｚ　　　　
　２０ＨｚＱ　　　　　　Ｏ，９０，７０，７ ＭＭ合計　４０　ｇ　　　１３０　ｇ　　　５２０　ｇ
ＲＭ合計１７ｋｇ／　ｓ　　４８ｋｇ／　ｓ　　９５ｋ
ｇ／　ｓ一定電圧振幅における正常の動作では約７０Ｈ
ｚの下限周波数ｆｏおよび約０．９のＱ値が得られる。

この発明により実現される増幅器（又はその組み合わせ
）の電気出力インピーダンス中の電気並列インピーダン
スＺｐのうち電気キャパシタンスＣ、電気抵抗Ｒ１を調
節し、スピーカ素子の機械的パラメータである可動質Ｍ
Ｌ　Ｍ　Ｍおよび減衰ＲＭを見掛は上増大させることに
よって（上記の表において、Ｍ　合計およびＲＭ合計と
あるのは、このような見掛は上の増大を含む意味である
）、場合すおよび場合Ｃにおいては、計算上では共振の
Ｑ値が０．７に低下し、かつ、最低共振周波数ｆｏがそ
れぞれ４０Ｈｚおよび２０１１２に低下する（表を参照
せよ）。なお、−船釣なスピーカ素子あるいはスピーカ
システムの設計においては、前記ｆ。

が低いほど、あるいは前記Ｑ値が小さいほど、実現に際
して技術的困難を伴ったりコストアップにつながるから
これをもって技術的に高度と称することも可能であるが
、ここでは前記ｆｏ、Ｑ値を電気的に制御可能な点が重
要であり、これによりキャビネット設計との関係から生
じるスピーカ素子としての特性上の制約を満足させると
か、スピーカ素子の製造上の特性バラつきを解消させる
等、様々な特性要求を容易に実現できるのである。

また、以上の説明では、この発明のスピーカ駆動装置に
よるスピーカ低音部振動特性の改善効果は、このスピー
カ駆動装置で駆動することによって、スピーカ固有の機
械インピーダンスの値が変更されることによると述べた
が、これは見方を変えると、スピーカの低音部遮断周波
数近傍での駆動電流位相の進め具合遅れ具合を電気的に
調整していることとも解釈でき、例えば、スピーカの低
音部遮断周波数以下で生じる振動板の動きの慣性遅れを
あらかじめ駆動信号の電流位相を進めることにより補償
するように動作させているというようにも説明できる。

第１０図ａに示した実線の曲線は、４３リツトルの低音
部反射箱に取り付けられた８、５インチのスピーカ素子
を一定電圧振幅で動作させて無響室で測定したときに得
られたものである。第１０図すの実線の曲線は、同じス
ピーカについて、この発明によるスピーカ駆動装置で一
駆動してそのスピーカ素子の質没および減衰を見掛は上
増大させかつコンプライアンスを減小させて、無響室で
測定したものである。対応する破線の曲線は理論的に計
算したものである。このシステムは増幅器における二次
の高域フィルタとともに限界周波数２０１１２をもった
六次のバタワース（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）フィルタ
として動作するように設計されている。このシステムは
また、ボイスコイルのインダクタンスの影響とともに交
さ回路網として使用されるように、限界周波数１００Ｈ
２をもった低域ＲＣリンクが補足されている。ひずみは
、低い周波数では、一定電圧振幅を用いた動作と比較し
て明らかに減小するが、スピーカをこの発明により動作
させたときには１００Ｈｚの付近で増大する。１００Ｈ
ｚ付近での増大はボイスコイルのインダクタンスが非直
線であることによるものである。

まとめなおすと、このシステムは、低音部反射箱に取り
付けられたスピーカ素子からなる組合わせが本来的に具
備する四次低域遮断フィルタ特性と共に、増幅器側にも
電気的に二次低域遮断フィルタ特性を付与しており、全
体的としてこの種の再生に適すると言われている六次の
バタワース（Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ）フィルタ特性を
形成させており、このバタワースフィルタの低域遮断周
波数は２０１１ｚに設定されているのである。ひずみは
、低い周波数では前記のように非直線性の多い振動系固
Ｈの機械パラメータより電気制御により付加される安定
な機械等価パラメータ成分が優性となっているため、一
定電圧振幅を用いた動作と比較して明らかに減少するが
、スピーカをこのスピーカ駆動装置で駆動すると、１０
０Ｈｚ付近で増大（このひずみ増大は、ボイスコイルの
インダクタンスの非直線性が無視できなくなってくるか
らである）してしまうので、このボイスコイルのインダ
クタンスの無影響を排除するため、加えてこのシステム
をマルチチャンネルシステムの低音響用システムとする
際のクロスオーバネットワークを形成するため、別途、
高域遮断周波数１００Ｈｚの高域遮断フィルタが増幅器
側に補足されているのである。

ボイスコイルのインダクタンスの非直線性が消去された
スピーカφシステムのひずみの状態は第１１図に示され
ている。実線の曲線はこの発明のスピーカ駆動装置で駆
動されたスピーカに適用され、また破線の曲線は無視可
能な出力インピーダンスを有する増幅器で動作させたと
きのスピーカに適用させる。いずれの場合にも、各周波
数における音響出力レベルが自由空間において１メート
ルの距離で９０ｄＢＳ、、になるようにスピーカに信号
が加えられた。

これまでこの発明のいくつかの実施例およびこれに関連
して行われた試験について説明してきたけれども、この
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。スピ
ーカは第１図に示した形式のものである必要はなく、ま
た増幅器または増幅器組合せの出力インピーダンスおよ
び動作方法は第４図ａおよび第４図すに示したとおりの
ものである必要はない。さらに、ときには、上限周波数
におけるＱ値を調整するためにＲ８を調整してＲ＋Ｒが
ゼロよりも大きくなる（　ＲＥの約Ｅ ０．４倍まで）ようにするのが適当なこともある。

さらに詳細な事項については、１９７６年３月スウェー
デン、ストックホルムＳ−１００４４，王立技術院音声
通信部、カルル・ニリン・ストールによる「電気的手段
によるスピーカの機械的パラメータの制御」と題する学
位論文（ａｎ　ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎｔｈｅｓｉｓ　
ｅｎｔｉｔｌｅｄ　　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｌｏｕｄ
ｓｐｅａｋｅｒＭｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｐａｒａｍｅｔ
ｅｒｓ　ｂｙ　［：Ｉｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｍｅａｎｓｂ
ｙ　Ｋａｒｌ　Ｅｒ１ｋ　５ｔａｈ１．　Ｒｏｙａｌ　
Ｉｎ５ｔ１ｔｕｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈ−ｎｏｌｏｇｙ（Ｋ
ＴＩＩ）、　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　５ｐｅａｃ
ｈ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａ−ｔｉｏｎ、　Ｓ−１００４４
Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ、　Ｓｗｅｄｅｎ、　Ｍａｒｃｈ　
１９７６）を参照するとよい。

以上、この明細書中の実施例に開示される内容を整理し
て眺めてみると、下記列記のような種々の技術思想とし
て把握することができる。

（１）ダイナミックスピーカ素子のボイスコイルにこの
ボイスコイルから見た実効出力インピーダンスが抵抗性
（Ｒ）および誘導性（Ｌ、）および（または）容量性（
Ｃ１）の素子の含まれている少なくとも一つの電気並列
インピーダンス（Ｚ　）と直列に接続された負性抵抗（
Ｒ８）を実質上含むかまたはこの負性抵抗に等価である
増幅器または増幅器組合せから再生されるべき音に対応
して電気的エネルギーを加えること、音に対応したエネ
ルギーの供給が前記の電気並列インピーダンス（Ｚ、）
に接続された電流発生器（Ｉ′）に実質上等価であるこ
と、負性抵抗（Ｒ８）の値がボイスコイルの抵抗（Ｒ）
にほぼ等しい大きさになるように選定されていること、
ならびに前記の電気並列インピーダンス（Ｚ、）におけ
る少なくとも一つのりアクタンス素子がスピーカ素子の
ひずみおよび（または）周波数範囲に有効な影響を与え
るような値を有することを特徴とする、ダイナミックス
ピーカの低音部レスポンスを改善する方法。

（２）再生されるべき音に対応した電気的エネルギーを
ダイナミックスピーカ素子のボイスコイルに供給するよ
うに構成された増幅器または増幅器組合せを有し、かつ
ボイスコイルから見た増幅器または増幅器組合せの実効
出力インピーダンスが抵抗性（Ｒ１）および誘導性（Ｌ
、）および（または）容量性（Ｃ１）の素子の含まれて
いる少なくとも一つの電気並列インピーダンス（Ｚ、）
と直列に接続された負性抵抗（Ｒ８）を含むかまたは実
質上この負性抵抗に等価であること、音に対応した電気
的エネルギーの供給が前記の電気並列インピーダンス（
Ｚ　ｌ）　）と並列に接続された電流発生器（Ｉ′）に
実質上等価であること、負性抵抗（Ｒ８）の値が可動コ
イルの抵抗（ＲＥ）に実質上等しいこと、ならびに前記
の電気並列インピーダンス（Ｚｐ）における少なくとも
一つのりアクタンス素子がスピーカ素子のひずみおよび
（または）周波数範囲に有効な影響を与えるような値を
有することを特徴とする、（１）項に記載の方法を実施
するための装置。

（３）ボイスコイルを有するスピーカを負性抵抗を介し
て駆動し当該スピーカのボイスコイルに固有の電気抵抗
値を等価的に低減または無効化したうえで、前記駆動す
る側の電気出力インピーダンス値を前記スピーカの低音
部遮断周波数付近の周波数で変化させ、当該スピーカの
振動系の機械インピーダンス値を等価的に変更するスピ
ーカ駆動装置。

（４）ボイスコイルを有するスピーカを負性抵抗を介し
て駆動し当該スピーカのボイスコイルに固有の電気抵抗
値を等価的に低減または無効化したうえで、前記スピー
カの低音部遮断周波数以下の周波数で前記駆動電流位相
を進め、当該周波数以下での振動系の慣性遅れを補償す
るようにしたスピーカ駆動装置。

（５）再生されるべき音に対応した入力電圧を受ける入
力端子、 スピーカ素子が接続される出力端子、および前記のスピ
ーカ素子を通る電流に比例する電圧を取り出すための装
置、 入力端子から前記の電圧取出し装置からの電圧の第１部
分を減するために前記の入力端子に接続された第１加算
回路、 前記の加算回路の出力に接続されたフィルタ回路、 前記のフィルタ回路からの出力信号に前記の電圧取出し
装置からの電圧の第２部分を加えるために前記のフィル
′り回路の出力に接続された第２加算回路、ならびに 前記の第２加算回路の出力と前記の出力端子との間に接
続された電力増幅回路 とを備えた、（１）項に記載の方法を実施するための装
置。

（６）前記のフィルタ回路が第１演算増幅器と直列な抵
抗器および前記の第１増幅器と並列な第２抵抗器を含む
第１並列組合せを有している、（５）項に記載の装置。

（７）前記の第１増幅器゛と並列な第１コンデンサ、お
よび前記の第１並列組合せと並列に接続された第２並列
組合せをさらに有し、前記の第２並列組合せが第２演算
増幅器と直列な第３抵抗器を有し、第２演算増幅器が第
４抵抗器と直列になっており、第４抵抗器が第５抵抗器
と直列に接続された第３演算増幅器と直列になっており
かつ前記の第２増幅器が第２コンデンサにより分路され
かつ前記の第３演算増幅器が第６抵抗器により分路され
ている、　（６）項に記載の装置。

（８）前記の第１加算回路が第６抵抗器を有し、この抵
抗器の一端が前記の第１抵抗器と第５抵抗器との間の共
通点に接続されかつそれの他端が前記の電圧取出し装置
に接続されている、（６）項または（７）項に記載の装
置。

（９）前記の電力増幅回路が第３電力演算増幅器と直列
に接続された第３コンデンサと直列な第７抵抗器を有し
、第３電力演算増幅器が第８抵抗器により分路されてい
る、（８）項に記載の装置。

（１０）前記の第２加算回路が第９抵抗器を有し、この
抵抗器の一端が第７抵抗器と第８抵抗器との間の共通点
に接続されかつそれの他端が前記の電圧取出し装置に接
続されている、　（９）項に記載の装置。

（１１）前記の電圧取出し装置が前記の出力端子に接続
された第４演算増幅器を有し、前記の出力端子に第１０
抵抗器を通してスピーカ素子が接続され、前記の第３増
幅器が第１１抵抗器により分路され、前記の第３増幅器
の出力がそれぞれ前記の第６および第９抵抗器の前記の
他端に接続され、かつ第１２抵抗器がスピーカ素子の接
続されている前記の出力端子と接地との間に接続されて
いる、（１ｏ）項に記載の装置。

（１２）前記のフィルタ回路がさらに第１コンデンサを
有し、このコンデンサの一方の端子が前記の第１抵抗器
と前記の’ｆｆ１ｌ演算増幅器の入力との間の共通点に
接続されかつそれの他方の端子が前記の第１演算増幅器
の出力に接続され、かつ前記の第１コンデンサと並列に
第２抵抗器が接続されている、（６）項に記載の装置。

（１３）前記のフィルタ回路が、前記の第２抵抗器と前
記の第１演算増幅器の入力の共通点と前記の第１コンデ
ンサと前記の第１抵抗器の共通点との間に直列に接続さ
れた第２コンデンサを有している、（１２）項に記載の
装置。

（１４）前記の第１加算回路が第３抵抗器を有し、この
抵抗器の一端が前記の第１抵抗器と前記の第１コンデン
サとの間の共通点に接続されかつそれの他端が前記の電
圧取出し装置に接続されている、（１２）項または（１
３）項に記載の装置。

（１５）前記の電力増幅回路が、第２電力演算増幅器の
一方の入力に接続された第３コンデンサ、前記の第３抵
抗器と第２電力演算増幅器の前記の第１人力との間の共
通点に接続された第４抵抗器、前記の第２電力演算増幅
器の出力とそれの第２人力との間に接続された第５抵抗
器、および前記の第２人力と接地との間に接続された第
６抵抗器を有している、（１２）項に記載の装置。

（１６）前記の第２加算回路が、前記の第１演算増幅器
の出力と前記の第３コンデンサとの間に接続された第７
抵抗器、および一端を前記の第７抵抗器と前記第３コン
デンサとの共通点に接続しかつ他端を前記の電圧取出し
装置の出力に接続した第８抵抗器を有している。（１４
）項に記載の装置。

（１７）前記の電圧取出し装置がスピーカ素子の接続さ
れる前記の端子と接地との間に接続された第９抵抗器を
有し、これによりそれぞれ第３および第８抵抗器の前記
の他端がスピーカ素子の接続される前記の出力端子に接
続されている、（１５）項に記載の装置。

（１８）ボイスコイルを有するスピーカを、電気的サー
ボ構成により出力インピーダンス中に負性抵抗成分を形
成した電力増幅回路で駆動するようにしたスピーカ駆動
装置において、負性抵抗成分は、スピーカの低音部遮断
周波数付近でのみ生じるようにしたスピーカ駆動装置。

（１９）電力増幅回路は、遮断周波数が約１００１１ｚ
の低域通過フィルタを具備してなる、（１８）項に記゛
載のスピーカ駆動装置。

【図面の簡単な説明】

第１図はスピーカ素子の断面図である。 第２図ａないし第２図Ｃはスピーカ素子を説明するため
の二端子対回路を示す。 第３図ａないし第３図ｄはそれぞれ電気的および機械的
な側から見た前記の二端子対回路に対する等価回路を示
す。 第４図ａおよび第４図すはこの発明により実現される増
幅器または増幅器組合せに対する等価回路を示す。 第５図ａ、第５図すおよび第６図はこの発明における第
１の発明を説明するためのもので、第５図ａは第１の発
明の第１の実施例を示す回路図、第５図すは第１の発明
の第２の実施例を示す回路図、そして第６図は第１の発
明の基本的構成を示すブロック図である。 第７図はこの発明における第２の発明の実施例を示す回
路図である。 第８図ａおよび第８図すはこの発明により実現される増
幅器を、別途スピーカ素子と組合せたシステムに対する
等価回路であり、また第８図Ｃは一定電圧振幅および純
抵抗性出力インピーダンスを有する増幅器によるスピー
カ素子の通常の動作に対する等価回路である。 第９図ないし第１１図はこの発明に関連して実施された
試験の結果を表わす曲線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボイスコイルを有するスピーカの低音部再生特性
   を電気回路構成により変更する駆動装置であって、 再生すべき音に対応する入力電圧が印加される入力端子
   と、 前記スピーカが接続される出力端子と、 前記スピーカの駆動電流に比例する電圧を取り出す電圧
   取出手段と、 前記入力端子の電圧から前記電圧取出手段の出力電圧を
   減算する電圧減算手段と、 この電圧減算手段の出力に所定周波数特性を付与するフ
   ィルタ回路手段と、 このフィルタ回路手段の出力電圧と前記電圧取出手段か
   らの出力電圧とを加算する電圧加算手段と、 この電圧加算手段と前記出力端子との間に接続される電
   力増幅手段と、 からなることを特徴とするスピーカ駆動装置。
2. （２）ボイスコイルを有するスピーカの低音部再生特性
   を電気回路構成により変更する駆動装置であって、 再生すべき音に対応する入力電圧が印加される入力端子
   と、 前記スピーカが接続される出力端子と、 前記入力端子の電圧に所定周波数特性を付与するフィル
   タ回路手段と、 前記スピーカの駆動電流に比例する電圧を取り出す電圧
   取出手段と、 前記フィルタ回路手段の出力電圧と前記電圧取出手段か
   らの出力電圧とを加算する電圧加算手段と、 この電圧加算手段の出力電圧を入力とする電力増幅手段
   と、 この電力増幅手段と前記出力端子との間に接続されるイ
   ンピーダンス回路手段と、 からなることを特徴とするスピーカ駆動装置。