JPH0349399A - スピーカ駆動回路 - 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、マルチウェイ・スピーカシステムに好適な
スピーカ駆動回路に関する。

〔発明の概要〕

この発明は、スピーカ駆動回路において、複数のスピー
カの各端子電圧に比例した電圧と各印加電流に比例した
電流とを、それぞれ所定周波数帯域での帰還量を制御す
る電圧帰還手段と電流帰還手段とを介して、電力増幅器
の入力側に帰還することにより、帯域分割ネットワーク
の特性の影音を除去しながら、各周波数帯域での電力増
幅器の出力インピーダンスを任意に設定できるようにし
たものである。

〔従来の技術〕

従来、動電型（ダイナミック）スピーカは、定電圧方式
により駆動することが一般的であった。

例えば第４図Ａに示すように、定電圧信号源（１１）に
全帯域型（いわゆるフルレンジ型）の単一のスピーカ（
１２）が接続される。２ウエイの場合は、同図Ｂに示す
ように、高域用スピーカ（ツイータ）（１３）と低域用
スピーカ（ウーファ）　　（１４）とが、それぞれ高域
フィルタ（１５）及び低域フィルタ（１６）からなる帯
域分割ネットワークを介して、信号源（１１）に並列に
接続されて駆動される。

なお、図示は省略するが、中域用スピーカ（スコーカ）
を用いる３ウエイの場合には、帯域フィルタを介して並
列に接続される。

定電圧駆動の場合、信号源（１１）の出力インピーダン
スは零であるから、制動係数（ダンピング・ファクタ）
が無限大となり、スピーカの振動系には概ね充分な制動
がかかる。

〔発明が解決しようとする課題〕

周知のように、ダイナミックスピーカの振動系には、フ
レミングの左手の法則に従って、ボイスコイルに流れる
電流に比例した力が加わる。

このため、本来は定電流方式により駆動すべきものであ
るとして、例えば第５図Ａに示すように、出力インピー
ダンスが無限大の定電流信号源（２１）にフルレンジ型
の単一のスピーカ（２２）が接続され、２ウエイの場合
は同図Ｂに示すように、ツイータ（２３）とウーファ（
２４）とが、それぞれ高域フィルタ（２５）及び低域フ
ィルタ（２６）を介して、信号源（２１）に並列に接続
されて、定電流駆動される場合もあった。

なお、この場合、各スピーカユニット（２２）〜（２４
）とフィルタ（２５）　、　（２６）には定電流用のも
のが使用される。

通常の直接放射型スピーカの場合、その電気インピーダ
ンスは、第６図Ｂに実線で示すように、低音共振周波数
ｆ０で極大値をとると共に、高域で漸増する。

従って、このようなスピーカを定電圧駆動すると、駆動
電流は、同図Ｂに破線で示すように、低音共振周波数ｆ
０で極小値をとると共に、高域で漸減する。そして、こ
の駆動電流により、同図Ａに示すような出力音圧周波数
特性が得られる。

ところが、上述のようなスピーカを定電流駆動した場合
は、周波数ｆ０の近傍と高域とで電気インピーダンスの
増大分に相当する出力音圧レベルの上昇が生じ、再生音
声の忠実度が損われるという問題があった。

更に、ダンピング・ファクタが零となって、低域で振幅
が大きくなる振動系に対して、充分な制動がかからない
という問題があった。

このような問題を解消するため、従来は機械系または音
響系に適宜の制動抵抗を付加して定電流駆動用のスピー
カまたはシステムが構成されていた。

しかしながら、この場合はスピーカまたはシステムの機
械的構成が複雑になるという問題があった。

そこで、本出願人は、かかる問題を解消するものとして
、スピーカ装置の端子電圧に比例した電圧とスピーカ装
置への印加電流に比例した電流とを、それぞれ所定周波
数帯域での帰還量を制御する電圧帰還手段と電流帰還手
段とを介して、電力増幅器の入力側に帰還することによ
り、各周波数帯域での電力増幅器の出力インピーダンス
を任意に設定できるようにしたスピーカ駆動回路を既に
提案している（平成１年７月１３日付特許出願参照）。

まず、第７図を参照しながら、既提案によるスピーカ駆
動回路を２ウエイ・スピーカ装置に適用した場合につい
て説明する。

既提案例の構成を第７図に示す。この第７図において、
前出第４図に対応する部分には同一の符号を付ける。

第７図において、端子（１）から入力されたオーディオ
信号が電力増幅器（３１）の非反転入力端子に供給され
、この増幅器（３１）の出力端子と帯域分割ネットワー
ク（１７）の一方の端子（１７ａ）　とが接続され、こ
の端子（１７ａ）とアースとの間に抵抗分圧器（３２）
が接続されると共に、他方の端子（１７ｂ）　とアース
との間に微小抵抗値の抵抗器（３３）が接続される。

帯域分割ネットワーク（１７）は前出第４図に示すよう
な高域フィルタ（１５）及び低域フィルタ（１６）から
構成され、ネットワーク（１７）の出力がツイータ（１
３）及びウーファ（１４）に供給される。

分圧器（３２）の分圧点Ａにネットワーク（１７）の端
子電圧に比例した電圧が取り出されると共に、抵抗器（
３３）に印加電流に比例した電圧が取り出されて印加電
流が検出される。

（４０）は電圧帰還回路であって、高域フィルタ（４１
）、帯域フィルタ（４２）及び低域フィルタ（４３）の
各入力側が共通に分圧器（３２）の分圧点Ａに接続され
ると共に、フィルタ（４１）　、　（４２）及び（４３
）の各出力側が、抵抗器（４４）　、　（４５）及び（
４６）を介して、共通に抵抗器（４７）の一端Ｂに接続
され、抵抗器（４７）の他端は接地される。

第７図の例では、フィルタ（４１）　、　（４３）の各
遮断周波数とフィルタ（４２）の上下の遮断周波数とが
それぞれｆｚ、ｆ＋　（ｆｚ＞ｆ＋）に設定されて、オ
ーディオ帯域が３分割される。また、ネットワーク（１
７）の各フィルタの遮断（クロスオーバ）周波数ｆｃｏ
は、帰還回路（４０）の高域フィルタ（４１）の遮断周
波数ｆ、と、低域フィルタ（４３）の遮断周波数ｆ。

との中間に設定される。

ｆ、＜ｆｃｏ＜ｆｚ 加算器（３４）を介して、抵抗値がそれぞれ適宜に設定
された抵抗器（４４）〜（４７）の接続中点Ｂが増幅器
（３１）の反転入力端子に接続されて、各分δＩ帯域ご
とに所要量の電圧負帰還が施される。

なお、抵抗器（４７）の抵抗値を分圧器（３２）の分圧
比だけ低減して、分圧器（３２）を省略してもよい。

（５０）は電流帰還回路であって、高域フィルタ（５１
）、帯域フィルタ（５２）及び低域フィルタ（５３）の
各入力側が共通に抵抗器（３３）の一端Ｃに接続される
と共に、フィルタ（５１）　、　（５２）及び（５３）
の各出力側の抵抗器（５４）　、　（５５）及び（５６
）と抵抗器り５７）との接続中点りが、加算器（３４）
を介して、増幅器（３１）の反転入力端子に接続される
。

各フィルタ（５１）〜（５３）の遮断周波数と各抵抗器
（５４）〜（５６）の抵抗値が電圧帰還回路（４０）と
同様に設定されて、各分割帯域ごとに所要量の電流負帰
還が施される。

例えば、両紙域フィルタ（４３）　、　（５３）の遮断
周波数をウーファ（１４）の低音共振周波数よりも大き
く、ｒｏ＜ｒ、に設定し、フィルタ（４３）を通じた電
圧帰還量を大きく設定すると共に、フィルタ（５３）を
通じた電流帰還量を小さく設定するときは、電力増幅器
（３１）の出力インピーダンスが低域では零に近くなっ
て、ウーファ（１４）は低域で定電圧駆動される。

そして、高域フィルタ（４１）及び帯域フィルタ（４２
）を通じた電圧帰還量を小さく設定すると共に、高域フ
ィルタ（５１）及び帯域フィルタ（５２）を通じた電流
帰還量を大きく設定するときは、電力増幅器（３１）の
出力インピーダンスが中高域では無限大に近くなって、
ツイータ（１３）は中高域で定電流駆動される。

これにより、低域ではウーファのｆ０近傍の出力音圧の
上昇が抑えられると共に、振動系が充分に制動される。

また、中高域では、ツイータの磁気回路の非線形リアク
ションによる電流歪が除去されると共に、ボイスコイル
の発熱による顕著な抵抗値上昇の影響が現れない。

ところが、第７図の既提案例では、ネットワーク（１７
）の入力端における端子電圧と印加電流とに基いて、両
帰還回路（４０）　、　（５０）を通じる帰還電圧及び
帰還電流を得ているため、ネットワーク自体の特性の影
響を受けるという問題が生ずる。

かかる点に鑑み、この発明の目的は、帯域分割ネットワ
ークの特性の影響を除去しながら、各周波数帯域での電
力増幅器の出力インピーダンスを任意に設定できるよう
にしたスピーカ駆動回路を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、入力信号を電力増幅Ｆｉ（３１）に供給し
、この増幅器の出力をフィルタ回路（１５）　、　（１
６）を介して複数の周波数帯域に分割して、複数のスピ
ーカ（１３）　、　（１４）を駆動するスピーカ駆動回
路において、複数のスピーカへの印加電流をそれぞれ検
出する複数の電流検出手段（３３）　、　（３６）と、
所定周波数帯域で電圧の帰還量を制御する電圧帰還手段
（４０）と、所定周波数帯域で電流の帰還量を制御する
電流帰還手段（５０）とを設け、電圧帰還手段と電流帰
還手段とを介して、複数のスピーカの端子電圧に比例し
た各分割電圧と複数の電流検出手段による各検出電流と
をそれぞれ電力増幅器の入力側に帰還するようにしたス
ピーカ駆動回路である。

（作用〕 この発明によれば、帯域分割ネットワークの特性の影響
を除去しながら、各周波数帯域での電力増幅器の出力イ
ンピーダンスが任意に設定される。

〔実施例〕

以下、第１図を参照しながら、この発明によるスピーカ
駆動回路を２ウエイ・スピーカ装置に適用した一実施例
について説明する。

この発明の一実施例の構成を第１図に示す。この第１図
において、前出第４図及び第７図に対応する部分には同
一の符号を付ける。

第１図において、端子（１）から入力されたオーディオ
信号が電力増幅器（３１）の非反転入力端子に供給され
、この増幅器（３１）の出力が高域フィルタ（１５）と
低域フィルタ（１６）とにより２分割されて、それぞれ
ツイータ（１３）とウーファ（１４）とに供給される。

ツイータ（１３）の一方の端子（１３ａ）とアースとの
間に抵抗分圧器（３２）が接続されると共に、他方の端
子（１３ｂ）とアースとの間に微小抵抗値の抵抗器（３
３）が接続される。同様に、ウーファ（１４）の一方の
端子（１４ａ）とアースとの間に抵抗分圧器（３５）が
接続されると共に、他方の端子（１４ｂ）とアースとの
間に微小抵抗値の抵抗器（３６）が接続される。

これにより、分圧器（３２）の分圧点Ａにツイータ（１
３）の端子電圧に比例した電圧が取り出されると共に、
抵抗器（３３）に印加電流に比例した電圧が取り出され
て印加電流が検出される。同様に、分圧器（３５）の分
圧点Ｅにウーファ（１４）の端子電圧に比例した電圧が
取り出されると共に、抵抗器（３６）に印加電流に比例
した電圧が取り出されて印加電流が検出される。

（４０Ａ）は電圧帰還回路であって、高域フィルタ（４
１）、低域フィルタ（４３）の入力側がそれぞれ分圧器
（３２）　、　（３５）の分圧点Ａ、Ｅに接続されると
共に、両分圧点Ａ、Ｅと帯域フィルタ（４２）の入力側
とが加算器（４８）を介して接続される。その余は前出
第７図の電圧帰還回路（４０）と同様に構成される。

（５０Ａ）は電流帰還回路であって、高域フィルタ（５
１）、低域フィルタ（５３）の入力側がそれぞれ抵抗器
（３３）　、　（３６）の一端Ｃ，Ｆに接続されると共
に、抵抗器（３３）　、　（３６）の各一端Ｃ，Ｆと帯
域フィルタ（５２）の入力側とが加算器（５８）を介し
て接続される。

その余は前出第７図の電流帰還回路（５０）と同様に構
成される。

第１図の実施例では、ツイータ（１３）とウーファ（１
４）の各端子電圧と各印加電流とを両帰還回路（４０＾
）、（５０Ａ）を介して増幅器（３１）に適宜に帰還す
るようにしたので、第７図の既提案例が奏する前述のよ
うな効果に加えて、ネットワークを構成する両フィルタ
（１５）、　（１６）自体の特性の影響を除去すること
ができる。

次に、第２図を参照しながら、この発明によるスピーカ
駆動回路を２ウエイ・スピーカ装置に適用した他の実施
例について説明する。

この発明の他の実施例の構成を第２図に示す。

この第２図において、前出第１図に対応する部分には同
一の符号を付ける。

第２図においては、帯域分割ネットワークを構成する高
域フィルタ（１５）及び低域フィルタ（１６）のクロス
オーバ周波数ｆｃｏを境として、両スピーカの端子電圧
と印加電流とに基く、電圧帰還量及び電流帰還量を設定
するようにしている。

このため、前出第１図のように、帰還回路（４０Ａ）　
。

（５０Ａ）の高域フィルタ（４１）　、　（５１）ない
し低域フィルタ（４３）　、　（５３）を設ける必要が
なくなる。

従って、第２図においては、電圧帰還回路（４０Ｒ）と
電流帰還回路（５０Ｒ）がいずれも抵抗器のみで構成さ
れ、帰還回路（４０Ｒ）の抵抗器（４４）　、　（４６
）の−端が分圧器（３２）　、　（３５）の分圧点Ａ、
Ｅにそれぞれ接続されると共に、帰還回路（５０Ｒ）の
抵抗器（５４）。

（５６）の一端が抵抗器（３３）　、　（３６）の一端
Ｃ，Ｆにそれぞれ接続される。その余の構成は前出第１
図の実施例と同様である。

この第２図の実施例においても、前述の実施例と同様に
作用し、同様の効果を奏すると共に、構成がきわめて簡
単になる。

次に、第３図を参照しながら、この発明によるスピーカ
駆動回路を２ウエイ・スピーカ装置に適用した更に他の
実施例について説明する。

この発明の更に他の実施例の構成を第３図に示す。この
第３図において、前出第１図に対応する部分には同一の
符号を付ける。

第３図においては、分圧器（３５）が低域フィルタ（１
６）の入力側に移されており、その余の構成は前出第１
図の実施例と同様である。

これにより、第３図の実施例においては、低域フィルタ
（１６）が電圧帰還ループの外におかれるので、フィル
タ（１６）による帰還電圧の移相がなく、従って、増幅
器（３１）に正帰還がかかることが防止されて、安定に
動作する。

なお、第１図、第３図の実施例において、中域と高域と
で、それぞれの電圧帰還量と電流帰還量を異ならせて、
いずれかを定電圧的に駆動し、他方を定電流的に駆動す
るようにしてもよい。

また、使用するスピーカ数を増やすことや、帰還回路の
帯域分割数を増減することも可能であり、条件設定の自
由度は大きい。

〔発明の効果〕

以上詳述のように、この発明によれば、複数のスピーカ
の各端子電圧に比例した電圧と各印加電流に比例した電
流とを、それぞれ所定周波数帯域での帰還量を制御する
電圧帰還手段と電流帰還手段とを介して、電力増幅器の
入力側に帰還するようにしたので、帯域分割ネットワー
クの特性の影響を除去しながら、各周波数帯域での電力
増幅器の出力インピーダンスを任意に設定できるスピー
カ駆動回路が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるスピーカ駆動回路の一実施例の
構成を示すブロック図、第２図はこの発明の他の実施例
の構成を示すブロック図、第３図はこの発明の更に他の
実施例の構成を示すブロック図、第４図及び第５図は従
来のスピーカ駆動回路の構成例を示すブロック図、第６
図はこの発明の説明のための特性曲線図、第７図は既提
案によるスピーカ駆動回路の構成例を示すブロック図で
ある。 （１３）　、　（１４）はスピーカ、（１５）は高域フ
ィルタ、（１６）は低域フィルタ、（３１）は電力増幅
器、（３２）　。 （３５）は分圧器、（３３）　、　（３６）は電流検出
手段、（４０）　。 （４０Ａ）　、　（４０Ｒ）は電圧帰還手段、（５０）
　、　（５０Ａ）　、　（５０Ｒ）は電流帰還手段であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力信号を電力増幅器に供給し、この増幅器の出力をフ
   ィルタ回路を介して複数の周波数帯域に分割して、複数
   のスピーカを駆動するスピーカ駆動回路において、 上記複数のスピーカへの印加電流を夫々検出する複数の
   電流検出手段と、 所定周波数帯域で電圧の帰還量を制御する電圧帰還手段
   と、 所定周波数帯域で電流の帰還量を制御する電流帰還手段
   とを設け、 上記電圧帰還手段と上記電流帰還手段とを介して、上記
   複数のスピーカの端子電圧に比例した各分割電圧と上記
   複数の電流検出手段による各検出電流とをそれぞれ上記
   電力増幅器の入力側に帰還するようにしたことを特徴と
   するスピーカ駆動回路。