JPH0322798A - パワーアンプ用アダプタ - 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】

［ａ業上の利用分野］ この発明は、スピーカ駆動用のパワーアンプの伝達特性
を変更してスピーカを駆動するためにそのパワーアンプ
と組み合せて用いられるアダプタに関する．このような
アダプタは、特に、市販のパワーアンプを用いてスピー
カをいわゆる負性インピーダンス駆動するときに好適に
用いられる。 ［従来の技術］ 従来、スピーカシステムに組み込まれたスピーカユニッ
トを駆動する駆動装置としては、一般に、出力インピー
ダンスが実質的に０のパワーアンプが用いられていた。 また、従来のスピーカシステムは、このような出力イン
ピーダンスが実質的に０のパワーアンプにより、いわゆ
る定電圧駆動されたときに最良の音響出力特性を発揮す
るように構成されていた．第７図は、従来の密閉形のス
ピーカシステムの断面図を示す．図示のように、密閉さ
れた箱体（キャビネット）１の前面には穴が開けられ、
ここに振動板２を有する動電形スピーカユニット３が取
り付けられている． この密閉形スピーカシステムの最低共振周波数ｆＯｃお
よび周波数ｆ。ＣにおけるＱ＠ＩＱｏｃは、それぞれ ｆｏｅ”ｆｏ　　（　１　＋Ｓｃ　　／　Ｓｏ　　）”
’　　”・・　（１　）および Ｑｏｃ＝Ｑｏ　　（１　＋Ｓ（　／Ｓｏ　）”’　　”
　　（２）で表される。ここで、ｆｏ．Ｑｏは動電形ス
ピーカユニット３の最低共振周波数およびＱ値、すなわ
ちこのスピーカユニット３を無限平面バフルに取り付け
たものとしたときの共振周波数およびＱ値を示す。また
、Ｓｏは振動系の等価スチフネス、ＳＣはキャビネット
１の等価スチフネスを示す。 そして、この密閉形スピーカシステムにおいては、ｆｏ
ｅが一様再生帯域の低音の再生限界、すなわち最低再生
周波数の目安となる。また、Ｑｏｃは共振周波数ｆ。Ｃ
の辺りの周波数特性曲線に関係し、高過ぎると特性曲線
がこのｆｏｅの辺りで持ち上がり過ぎ、低すぎると下が
り過ぎて、いずれも周波数特性の平坦性が悪くなる。Ｑ
ｏｃは、通常、０．８〜１．０程度に設定される。 第８図は、従来の位相反転形（バスレフ形）スピーカシ
ステムの構成の一例を示す断面図であ？．同図のスピー
カシステムは、キャビネット１の前面に穴を開けて振動
板２を有する動電形スピーカユニット３を取り付け、ま
た、その下方に音道７を有する共鳴ポート（バスレフボ
ート）８を設けて、この共鳴ボート８とキャビネット１
とでヘルムホルツ共鳴器を構成したものである。このヘ
ルムホルツ共鳴器においては、閉じられた空胴であるキ
ャビネット１の空気バネと共鳴ポート８の音道７内の空
気質量とによって空気の共鳴現象が生じる。そして、こ
の共鳴周波数ｆ（ＩＰはｆ■ｐ＝ｃ　（Ａ／Ｊ２Ｖ）”
２／２π　−−−−（３）として求められる。ここで、
Ｃは音速、Ａは音道７の断面積、Ａは音道７の長さ、Ｖ
はキャビネット１の容積である。ここで、通常の基本設
定に従ったバスレフ形スピーカシステムにおいては、前
記共鳴周波数ｆＯＰを、バスレフ形キャビネットｌに組
み込んだ状態でのスピーカユニット３の最低共振周波数
ｆｏｃ’（４ｆ。Ｃ〉より僅かに低く設定してある．そ
して、前記共鳴周波数ｆｏｒよりも高い周波数では、振
動板２の後面からの音圧が音道７のところで逆位相とな
り、従ってキャビネット１の前方では、振動板２の前面
からの直接放射音と共鳴ボート８からの音が結果的に同
相となり、同相加算されて音圧が強められる．つまり、
この同相加算によって、システムとしての最低共振周波
数が共鳴器の共振周波数ｆＯＰまで伸び、最適設計され
たバスレフ形スピーカシステムによれば出力音圧の周波
数特性をスピーカユニット３の前記最低共振周波数ｆ。 Ｃ゛以下まで伸ばすことができ、第９図１，’２点鎖線
で示すように、一様再生範囲を無限平面バフル（実線）
や密閉形バブル（１点鎖線）よりも広げることができる
。 ところで、前記（１）および（２）式において、等価ス
チフネスＳＣはキャビネット１の容積Ｖに反比例する．
したがって、第７図および第８図に示すようなスピーカ
システムは、定電圧駆動する場合、周波数特性、特に低
域特性がキャビネット１の容積ｖｋ：影響され、この低
域特性を損なうことなく、キャビネット１、ひいてはス
ピーカシステムを小形化することは困難であるという不
都合があった． また、例えば、キャビネットを小形化したことにより低
下した低音再生能力を補うため、第１０図に示すように
、駆動アンプ側でトーンコントロール、グライコまたは
専用イコライザー等によって低音をブーストする方法が
考えられる．これは、再生し難いｆｏｃ以下の帯域に対
し入力電圧を大きくすることで音圧を増す方法である．
この方法でｆ’ｏｃ以下の音圧を上げることは可能であ
るが、スピーカユニットを小形キャビネットに入れたこ
とで上昇したＱ。Ｃによるｆ。Ｃでの過渡応答の悪化や
同じ＜Ｑｏｃが高いことによるｆ。Ｃでの急な位相変化
等、Ｑｏｃが高くなったことによる悪形響は取り去れな
いため、単に低音の音圧を上げる効果のみであり、適切
な容量Ｖをもつキャビネットを用いたｆｏｃ＋Ｑｏｃが
適切な値のスピーカシステムと同等の音質は得られない
という不都合があった． さらに、第８図に示すようなバスレフ形スピーカシステ
ムにおいては、定電圧駆動した場合の周波数特性を平坦
にしようとすれば、例えばバスレフ形キャビネットに組
み込んだ状態でのスピーカユニット３のＱ値をＱｏｃ”
一１／Ｊ７に、共鳴周波数をｆ　ｏｒ＝　ｆ　ｏｃ’　
／　．ｒＴｅ設定するというように、スピーカユニット
３の特性値（ｆ０．ＱＯ），キャビネットｌの容積Ｖ，
および共鳴ポート８の寸法（Ａ，　ｆｌ＞等を高度にマ
ッチングさせる必要があり、設計上の制約が多いという
不都合があった．ここで、Ｑｏｃ’およびｆｏｅ′は、
近似的には前記（１）および（２）式によりＱ。Ｃおよ
びｆＯｃとして求めることができる。 第１１図は、本出願人が先に出願した特願昭６２−３３
４２６２号において示した負性インピーダンス発生回路
を示す。 スピーカシステムの駆動装置としてこのような負性イン
ピーダンス発生回路を用い、出力インピーダンス中に負
性抵抗−Ｒ０を含ませてスピーカのボイスコイル抵抗Ｒ
ｖを低減または無効化する駆動方法（以下、負性抵抗駆
動という）によれば、出力インピーダンス０のパワーア
ンプで定電圧駆動する場合よりも前記Ｑ　ＯＣ＋　Ｑ　
ｏｃ　　を小さく、かつＱ。Ｐを大きくすることができ
、スピーカシステムの小形化や音響出力特性の改善に効
果がある． しかしながら、この先願の負性抵抗駆動方式を採用しよ
うとすると、専用の駆動装置が必要であり、従来のパワ
ーアンプを用いることができないため、ユーザの経済的
負担が大きいという不都合があった． ［発明が解決しようとする課題］ この発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので
、市販のパワーアンプと組み合せることにより、そのパ
ワーアンプの伝達特性を所望の特性に変更してスピーカ
を駆動させることが可能なアダプタ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］ 前記課題を解決するためこの発明では、スビー力駆動用
の原信号が入力される第１の端子と、パワーアンプに信
号を送る第２の端子と、パワーアンプの出力を再び入力
する第３の端子と、スピーカに信号を送り出す第４の端
子と、第４の端子を介してスピーカに流れる電流を検出
し、これをパワーアンプの入力側へ正帰還する帰還回路
とを備えている．また、第３の端子と第４の端子とは実
質的に直結されている．

【作用］ この発明のアダプタは、第１の端子をブリアンプまたは
ラインアンプ等の信号源に接続し、第２の端子をパワー
アンプの入力端子に接続し、第３の端子をパワーアンプ
の出力端子に接続し、さらに第４の端子にスピーカを接
続することによって、全体として前記先願（特願昭６２
−３３４２６２号）に示したような負性インピーダンス
発生回路が構成される．したがって、この場合、前記先
願において示したように、スピーカの音質および出力音
圧周波数特性を損なうことなく、スピーカキャビネット
を小形化することができ、あるいは、既存のスピーカシ
ステムを駆動してそのスピーカシステムの音質および周
波数特性、特に低域特性を向上させることができる． 例えば、第８面に示すようなバスレフ形スピーカシステ
ムに形状的には類似する共鳴ボート付スピーカシステム
を前記負性抵抗駆動する場合、キャビネットの等価スチ
フネスＳＣとユニット側共振系（ＳＯとｍｏ）とのＱｏ
ｃ”を小さく、または０にすることができるため、振動
板を高制動状態で駆動することができ、第１０図に示す
ようなキャビネットを小形化した場合の周波数ｆｏｅ’
　におけるピークを抑えて音質を改善することができる
．また、Ｑｏｐを前記Ｑ　ｏｃ’　とは無関係に比較的
大きな値に設定することができ、スピーカシステムを小
形化した上、一様再生帯域、特に低域特性を改善するこ
とができる．また、振動板を高制動状態で駆動するため
、振動板による直接放射音響の音圧特性は、ユニット振
動形の共振を利用して低音再生帯域を伸ばそうとする従
来例よりも、最低共振周波数ｆｏ近傍およびそれ以下に
おける音圧の低下割合が小さい．例えば、Ｑ　ｏｃ’　
＝　Ｏ　（完全制動、すなわち非共振状態）の場合、ｆ
０以下での音圧の低下は６　ｄ　Ｂ　／　ｏ　ｃ　ｔ程
度となる。このため、低域特性にうねりが生じたとして
も、このようなうねりは、トーンコントロールやグライ
コ程度の信号レベルの増減により補正可能である． したがって、この発明のアダプタには、レベルボリウム
や音質調整回路等のコントロール手段を設けることが好
ましい。 ところで、このようなトーンコントロールを適切に行な
うことは比較的困難である。スピーカや音楽にあわせて
出力インピーダンスの調整とトーンコントロール等によ
る周波数特性の調整との双方を行なうことはさらに困難
である。そこで、スピーカや音楽の種類に応じて設定す
べき出力インピーダンスや周波数特性等の情報を収納し
た部分を制御情報収納体として本体部分に対し結合およ
び分離自在に切り離しておき、スピーカや音楽等の種類
に対応する制御情報収納体を適宜選択して本体部に設定
することにより、そのスピーカや音楽に適正な出力イン
ピーダンスやイコライザ特性等を設定できるようにする
ことが好ましい．このような制御情報収納体や制御回路
は、本出願人による特願昭６３−１　２５６３７号およ
び特願昭６３−１３２６０６号に開示されている．この
発明のアダプタをパワーアンプと組み合わせてなる駆動
装置において、パワーアンプの利得の値は、通常のパワ
ーアンプと異なり、駆動装置の利得だけでなく出力イン
ピーダンス矯正回路をさらに具備する要素になるため、
絶対量の精度の高いものが要求される．＊た、パワーア
ンプの周波数特性も正帰還ループの伝達特性の決定要素
となるため、目的に応じたものとする必要がある．これ
に対し、市販されている一般のパワーアンプは、利得や
周波数特性等が製品ごとに様々であり、また、同一機種
でも製品間でばらつきがあるのが一般である． したがって、この発明のアダプタは、多機種のパワーア
ンプに対して適用可能とするのであれば、このような利
得や周波数特性を含む伝達特性を補正するための回路を
設けることが必要である．また、特定機種のパワーアン
プに対して専用のアダプタであっても伝達特性を補正す
る回路を設けることが好ましい。 ［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づき説明する． 第１図は、この発明の一実施例に係るアダプタの基本構
成を示す．同図のアダプタ１０は、音楽や音声等の音響
の電気信号が人力される第１の端子１１、パワーアンプ
２０の入力端子２１に接続される第２の端子１２、前記
パワーアンプ２０の出力端子２２社接続される′！Ｊ３
の端子１３、この第３の端子１３に電流検出用の微小な
抵抗Ｒ３を介して接続され、かつスピーカ３を接続され
る第４の端子１４、前記電流検出用抵抗Ｒ，の端子電圧
に基づいて前記第４の端子１４を介してスピーカ３に流
れる電流ＩＬを検出する負荷電流検出回路１５、および
電流ＩＬを前記第２の端子を介して前記パワーアンブ２
０の入力側へ正帰還するための加算器１６等を具備して
いる． 第１図のアダプタ１０の端子１１〜１４、抵抗Ｒ，およ
び負荷電流検出回路１５からなる基本的部分と、パワー
アンプ２０からなる駆動装置の構成は第１１図に示す先
願のものと同じである．第１１図の回路においては、利
得Ａのアンプ２０の出力を負荷としてのスピーカユニッ
ト３に与える。そして、抵抗Ｒ８によってこのスピーカ
ユニット３に流れる電流ＩＬを検出し、伝達利得βの帰
還増幅器１５を介してアンブ２０に正帰還する．このよ
うにすれば、この回路の出力インピーダンスＺ０は、 Ｚ．−Ｒ．（１−Ａβ）　　−・−　・−（４）として
求められる。この式からＡβ〉１とすれば出力インピー
ダンスｚｏは開放安定形の負性抵抗となり、Ａβ＝１で
Ｏ％Ａβく１で正の値とすることもできる。さらに、伝
達特性Ａまたはβを周波数によって異なるゲインまたは
位相を持つようなものにすると、出力インピーダンスＺ
ｏが周波数によって異なる駆動装置を実現することがで
きる．また、この出力インピーダンスＺ０は、電流検出
用センサのインピーダンスｚ３を変化させることによっ
ても変化させることができる．このように駆動装置の出
力インピーダンスｚ０を周波数により変化させる例は、
本出願人による特願昭６３−１００２１５号、６３−１
００２１６号および６３−１　２５６３８号に開示され
ている．この基本回路において、パワーアンプ２０の利
得Ａの値は、通常のパワーアンプと異なり、駆動装置と
しての利得だけでなく出力インピーダンス矯正回路をさ
らに具備する要素にもなるため、絶対量の精度の高いも
のが要求される．また、パワーアンプ２０の周波数特性
も帰還ループの伝達特性の決定要素となるため、目的に
応じたものとする必要がある。 第１１図に示すような駆動装置のパワーアンプ部として
専用のアンプを設計する場合には、その伝達特性および
精度を自由に設定することができるが、このようなパワ
ーアンプ部として市販されている一般のパワーアンプを
使用する場合、そのままで伝達特性や利得の精度が前記
パワーアンプ部として適合すること先ずあり得ない．ま
た、一般のパワーアンプは、設計上もそのような使用状
態は意図されていない。 このように伝達特性が適合しない場合には、これを補正
する手段が必要となる． 使用するパワーアンプが特定されれば、そのアンプの持
つ伝達特性やゲインが特定されるため、ある伝達特性を
予め用意して、これを補正することができる．第２図は
、パワーアンプの伝達特性Ｆ　（ｘ）を予め用意した伝
達特性Ｆ　（ａ）により、補正する例を示す．このよう
な伝達特性Ｆ　（ａ）は、第１図のアダプタにおいては
、例えば伝達特性補正および調整回路１７に持たせるこ
とができる。 しかし、一般のパワーアンプにおいて、利得Ａは、それ
が多少異なっていても、一般の使用状態では、僅かな音
量差になるだけであるため、一般にそれほどの高い精度
を持たされていない．また、伝達特性も可聴帯域内では
フラットに設定されているが、可聴帯域外では設計上、
必ずしも特定されない．このため、一般のパワーアンプ
において、利得や位相等の伝達特性は、同一機種でも製
品間のばらつきがあり、機種が異なれば様々である． このようにばらつきを持ったパワーアンプを用いると出
力インピーダンスや、出力インピーダンスの周波数特性
がばらつきを持つことになり、般のパワーアンプとして
の使用と異なり、スピー力負荷に対し、単なるゲインの
ばらつきだけでなく、周波数特性や過渡特性のばらつき
を生じることになる． 第３図は、このように伝達特性のばらつきが大きくても
これを精度良く設定するための回路例を示す．これは、
一Ａのゲインを持つ演算アンプを新たに用意し、これで
Ｆ　（ｙ）を帰還伝達特性として動作する新しいループ
を作るものである．パワーアンブＦ　（ｘ）はこのルー
プ内に入り、一Ａのゲインにより特性差が矯正さればら
つきも圧縮される． 第１図のアダプタにおいては、このような矯正を行なう
ために伝達特性矯正回路１８が設けられている． 第４図は、第１図のアダプタと構成上、実質的に同じで
あるが、表現を代えてある．すなわち、第４図において
は、第１図の伝達特性矯正回路１８を利得αの帰還増幅
器１８ａと減算器ｔａｂとＣ分解して回路１８がパワー
アンプ２０の特性を補正するための負帰還回路であるこ
とを示している．第４図において、βは負荷電流検出回
路としての帰還増幅器１５の利得、γは（周波数特性補
正回路（伝達特性補正および調整回路）１７の利得を示
す．これらの利得α，β，γは、それぞれ目的に応じた
周波数特性を設定されている．第５図は、第１図のアダ
プタ１０およびパワーアンプ２０に相当する部分の具体
的回路例を示す．同図において、アンプＡＩおよび抵抗
Ｒ，〜Ｒ，は、第１５！Ｉの加算器１６を構成し、アン
ブＡ，および抵抗Ｒ４〜Ｒ６等は、第１図の伝達特性矯
正回路１８に相当する誤差吸収アンプを構成し、アンブ
Ａ３および抵抗Ｒ７〜Ｒ６は、第１図の負荷電流検出回
路ｌ５に相当する帰還増幅器を構成している．この第５
図の回路においては、パワーアンブ２０と誤差吸収アン
プ１８による利得Ａが Ａ　−　（Ｒｅ　＋Ｒｓ　）　／Ｒｓ　”２　１　（倍
）伝達利得βが β”ｒｔｔ　／ｔｔａ−１（倍） となるから、出力インピーダンスＺｏは、Ｚｏ−Ｒｇ（
１−Ａβ） ＝０．２　（１−２１Ｘ１） ＝　−　４　Ω となる． 第６図は、ＢＴＬアンブ２０用のアダプタ１０の具体例
を示す．同図のアダプタにおいては、第１図の伝達特性
補正および調整回路１７に相当する部分をバッファアン
プ１７ａとイコライザ回路１７ｂとに分割するとともに
、負荷電流検出回路１５の利得矯正回路をさらに具備す
る部分１５ｂを引き出して、これらのに相当する部分を
分割し、イコライザ回路１７ｂと利得決定部分１５ｔ）
とをカートリッジ３０としてアダプタ本体１０とは別体
に構威している．これにより、このアダプタ１０は、ス
ピーカおよび音楽の種類等に応じてカートリッジ３０を
交換するだけで、伝達特性、周波数特性等をそのスピー
カおよび音楽に対して適切な状態に設定することができ
る． 【効果】 以上のように、この発明によると、市販のパワーアンプ
等、一般のパワーアンプを用いて負性インピーダンス駆
動回路等、前記一般のパワーアンプと異なる伝達特性の
駆動回路を構成することができる．したがって、従来の
パワーアンプを所持するユーザ等はアダプタのみを購入
すれば足り、低コストでシステムアップさせることがで
きる．また、アダプタは、一部を制御情報収納体として
分離した場合、汎用性が増し、かつスピーカおよび音楽
に対して適切な特性設定を容易に行なうことができる．

【図面の簡単な説明】

′ｓ１図は、この発明の一実施例に係るアダプタの基本
構成を示す回路図、 第２図は、パワーアンプの伝達特性補正の方法を示す説
明図、 第３図は、パワーアンプの伝達特性矯正の方法を示す説
明図、 第４図は、第１図のアダプタの伝達特性矯正回路部分を
より具体的に書き替えた回路図、第５図は、この発明の
アダプタの第１の具体例を示す回路図、 第６図は、この発明のアダプタの第２の具体例を示す回
路図、 第７図は、従来の密閉形スピーカシステムの構成を示す
断面図、 第８図は、従来のバスレフ形スピーカシステムの構成を
示す断面図、そして 第９図は、第７図および第８図のスピーカシステムの音
圧特性の説明図、 第１０図は、小形のキャビネットに取り付けたスピーカ
ユニットを低音をプーストした信号で定電圧駆動する場
合の回路および周波数特性の説明図、そして 第１１図は、先願に係る負性インピーダンス発生回路の
基本構成図である． １０：アダプタ １１．１２．１３，１４：端子 １５：負荷電流検出回路 １６：加算器 １７：伝達特性補正および調整回路 １８：伝達特性矯正回路 Ｒｓ：負荷電流検出用抵抗 ２０：パワーアンプ ２１：入力端子 ２２：出力端子 ３：スピーカ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パワーアンプによってスピーカを駆動する際の該
   パワーアンプの伝達特性を変更するために該パワーアン
   プと組み合せて用いられるアダプタであって、 信号源に接続される第１の端子と、 前記パワーアンプの信号入力端子に接続される第２の端
   子と、 前記パワーアンプの出力端子に接続される第３の端子と
   、 この第３の端子に実質的に直結されており、かつ前記ス
   ピーカを接続される第４の端子と、前記第４の端子を介
   して前記スピーカに流れる電流を検出する電流検出手段
   を備え、該電流を前記第２の端子を介して前記パワーア
   ンプの入力側へ正帰還する帰還回路と を具備することを特徴とするパワーアンプ用アダプタ。
2. （２）前記第３の端子を介して入力される前記パワーア
   ンプの出力を前記第２の端子を介して該パワーアンプの
   入力側へ負帰還する伝達特性矯正回路をさらに具備する
   請求項１記載のアダプタ。
3. （３）アダプタ本体と、前記伝達特性を決定するための
   制御情報を収納され、このアダプタ本体に対して分離お
   よび結合自在に構成された制御情報収納体とに分割され
   ている請求項１記載のアダプタ。