JPH0480600B2 - - Google Patents

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JPH0480600B2
JPH0480600B2 JP57083512A JP8351282A JPH0480600B2 JP H0480600 B2 JPH0480600 B2 JP H0480600B2 JP 57083512 A JP57083512 A JP 57083512A JP 8351282 A JP8351282 A JP 8351282A JP H0480600 B2 JPH0480600 B2 JP H0480600B2
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JP
Japan
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circuit
phase
frequency
speaker
resistance
Prior art date
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JP57083512A
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English (en)
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JPS58200691A (ja
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Takeshi Honda
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Onkyo Corp
Original Assignee
Onkyo Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R3/04Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は低音域特性の改善を目的とするスピー
カー駆動装置に関する。
一般に、動電型スピーカーの機械系等価回路は
第1図に示すようになり、そして、機械系の運動
方程式は、 Mpx¨+Rnx〓+Spx=F (1) ただし Re:ボイスコイルの直流抵抗 Mp:振動系の等価質量 Cp:振動系の等価コンプライアンス Sp:振動系の等価スチフネス(1/
Cp) Rn:振動系の機械抵抗 A:Bl積 x:ボイスコイルの変位 x〓:ボイスコイルの速度 x¨:ボイスコイルの加速度 F:ボイスコイルの駆動力 となり、ここで、 F=A・I ただしI:スピーカー電流 である。
一方、電気系等価回路(第2図)において、 Ep=I・Re+Ax〓 ただしEp:入力電圧 であるので、 I=Ep/Re−A/Rex〓 となる。これを(1)式に代入すると、運動方程式は Mpx¨+(Rn+A2/Re)x〓+Spx=AEp/Re (2) となる。
そして、動電型スピーカーの場合、音圧は振動
系の加速度に比例するので、(2)式を書き換えると x¨{Mp+1/jω(Rn+A2/Re)−(Sp/ω2}=AEp
/Re(3) となる。
すなわち、振動系を理想化して3つの領域に分
けて考察すると、 (1) Mpω≫(Rn+A2/Re)、Mpω≫Sp/ωの領
域が質量制御領域で、音圧は入力電圧と同相比
例し、周波数特性は平坦である。
(2) (Rm+A2/Re)≫Moω、(Rm+A2/Re)
≫So/ωの領域が抵抗制御領域で、音圧の位
相は入力電圧より90度進み、周波数特性は
6dB/octの傾斜をもつ。
(3) Sp/ω≫(Rn+A2/Re)、Sp/ω≫Mpωの
領域が弾性制御領域で、音圧の位相は入力電圧
と逆相で、周波数特性は12dB/octの傾斜をも
つ。
また、低域共振周波数oの近傍は抵抗制御領
域に属し、第3図に示すように音圧の位相は低域
共振周波数oの両側で反転し、その位相角は、 tanθ=jωRp/Mp(ω2−ω20) ただし Rp=Rn+A2/Re となる。また、音圧の位相特性は機械抵抗Rn
対して図のように変化する。
以上に考察したように、動電型スピーカーの場
合、最低共振周波数pの上側の領域では入力電圧
に対する周波数特性および音圧の位相変化は比較
的平坦で、波形伝送は良好であるが、最低共振周
波数pの近傍およびそれ以下の領域では音圧の位
相変化が大きくなり、忠実な波形伝送ができな
い。
ところで、通常の楽音は過渡的なものが大部分
であり、この過渡的な信号は極端な場合は直流成
分までも含んでいるため、忠実な波形伝送を行な
うためには、最低共振周波数pを下げて位相変化
の比較的平坦な領域で波形伝送を行なえばよい
が、実際には、スピーカーの機械的構造上の制約
から最低共振周波数pの低下には自ずから限度が
ある。
従来は、最低共振周波数pを下げるために、振
動系の等価質量Mpを増大させることがよく行な
われるが、この場合、振動系のQが必然的に増大
し、過渡応答特性が劣化する。
また、上記のように抵抗制御領域では入力電圧
に対して音圧の位相が90度進むために、音圧波形
は入力電圧の周波数スペクトラムに対して高域で
のスペクトラムが増大し、歪みが増大する。
本発明はこのような従来欠点を改良したもの
で、以下図において説明する。
本発明を第4図において説明すると、増幅器1
の出力にコンデンサCと抵抗Rの並列回路からな
るインピーダンス回路2を介して動電型スピーカ
ー3の正側端子を接続し、このスピーカー3の負
側端子を負性抵抗回路4を介して接地し、かつ、
増幅器1の出力電圧を位相回路5を介して負性抵
抗回路4に正帰還した構成である。
上記負性抵抗回路4は公知のB級プツシユプル
型負性抵抗回路が採用され、所定の周波数(スピ
ーカーの最低共振周波数0またはその近傍の周波
数以下の領域で、ボイスコイルの直流抵抗Reと
等価な負性抵抗を有するように設定される。すな
わち、本実施例では帰還ループ内に所定の周波数
のカツトオフ周波数cを有するローパスフイルタ
6を挿入し、第5図に示すようにカツトオフ周波
数c以下の領域で負性抵抗を有し、したがつて、
ボイスコイルの直流抵抗Reとの合成抵抗は同図
点線Re′で示すようになる。
また、位相回路5はCRローパスフイルタを2
段縦続接続したものを採用し、その位相特性は第
6図実線Aに示すような特性を有し、最低共振周
波数oで90度位相が遅れる。また、その振幅特
性はカツトオフ周波数c(=o)から6dBでダウ
ンするため、第3図の入力電圧に対する音圧の位
相特性(第6図点線B)との合成特性は同図実線
Cに示すようになり、最低共振周波数oにおけ
る音圧の位相進みはほとんどなくなる。なお、本
実施例における位相回路5は第6図に示すような
位相特性を有するが、CRローパスフイルタの各
定数を適当に設定することにより、スピーカー駆
動装置の設計仕様に応じて任意の位相特性を得る
ことができる。
以下、本発明の動作を第7図の等価回路に基い
て説明する。
本発明の等価回路は、第2図の等価回路におい
て入力電圧Eoに対してインピーダンス回路2の
インピーダンスZ、負性抵抗を示す電圧源−K1I
および位相回路5による位相補償電圧源−K2Eo
∠φが直列に接続された形となり、 Ep=I・Z+I・Re+Ax〓−K1I−K2Ep∠φ(4) ただし −180゜<φ<−90゜(o以下の領域) 1/Z=1/R+jωC となる。
したがつて、 I=Ep+K2Kp∠φ−Ax〓/(Re−K1)+Z となる。
ここで、負性抵抗はボイスコイルの直流抵抗
Reと等価な抵抗値を示すので、すなわち、Re=
K1であるので、上式は、 I=Ep+K2Ep∠φ/Z−Ax〓/Z =(1/R+jωC)(Ep+K2Ep∠φ) −(1/R+jωC)Ax〓 となる。
ここで、ボイスコイルの加速度は、 x¨=dx〓/dt=jω・x〓 であるので、上式は、 I=(1/R+jωC)(Ep+K2Ep∠φ) −A/Rx〓−CAx¨ (5) となる。
(5)式を(1)式の運動方程式に代入して整理すると (Mp+CA2)x¨+(Rn+A2/R)x〓+Spx =A(1/R+jωC)(Ep+K2Ep∠φ) (6) となる。
(6)式と(1)式を比較すると、本発明は従来例に比
較して、等価質量、等価機械抵抗およびボイスコ
イル駆動力が異なる。すなわち、 (1) 振動系の等価質量Mo′は Mp′=Mp+CA2 となり、見掛け上増大するので、最低共振周波数
o′は となり、従来の最低共振周波数p に対して低下する。また、インピーダンス回路2
のコンデンサCの値Cを調節することにより最低
共振周波数p′を変化させて最適の値にすること
ができる。
(2) 最低共振周波数p′における共振のQは Q=ω(Mp+CA2)/Rn+A2/R で与えられ、等価質量(Mp+CA2)の増大に伴
つてQは増大するが、インピーダンス回路2の抵
抗Rの値を調節することにより、共振のQを下げ
ることができる。換言すれば、等価質量の増大に
伴う共振のQの増大を補償することができる。
すなわち、本発明において、インピーダンス回
路のコンデンサCの値の増大に伴つて最低共振周
波数が下がり、また、抵抗Rの値の減少に伴つて
最低共振周波数での共振のQが下がり、コンデン
サC、抵抗Rの値を適当に設定することにより、
最低共振周波数を下げ、かつ、この領域を臨界制
動またはこれに近い理想的な特性を実現でき、低
音再生域の拡大をはかることができる。
(3) また、増幅器1の出力電圧が位相回路5を通
して負性抵抗回路4に正帰還されるので、スピ
ーカー3の両端に印加される電圧は、第8図b
に示すように入力電圧(第8図a)に対して位
相が遅れる。この位相遅れは電気音響変換時の
位相進みによつて元の状態となり、最低共振周
波数pおよびその近傍の領域では入力電圧と音
圧とはほぼ同相となる。なお、第8図は過渡応
答特性を明確にさせる単一トーンバースト波を
入力した場合の例である。
すなわち、本発明では位相補償がなされる結
果、最低共振周波数pおよびその近傍の領域にお
いて入力電圧(増幅器の出力電圧)と音圧波形と
がほぼ同相になるので、入力電圧と音圧波形の周
波数スペクトラムがほぼ同一になり、歪みが著し
く減少する。
以上のように、本発明は、増幅器1の出力にイ
ンピーダンス回路2を介して動電型スピーカー3
の正側端子を接続し、当該動電型スピーカー3の
負側端子を所定の周波数領域で上記動電型スピー
カー3のボイスコイル直流抵抗と等価な負性抵抗
をもつ負性抵抗回路4を介して接地し、かつ、上
記増幅器1の出力電圧を位相回路5を介して上記
負性抵抗回路4に正帰還したので、最低共振周波
数における共振のQを増大させることなく最低共
振周波数を下げて低音再生域を拡大することがで
き、かつ、最低共振周波数およびその近傍の領域
で入力電圧と音圧波形がほぼ同相になり歪みが低
減される優れた利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は動電型スピーカーの機械系等価回路、
第2図は同、電気系等価回路、第3図は音圧の位
相特性図、第4図は本発明のスピーカー駆動装置
の構成を示す図、第5図は同、負性抵抗回路の特
性図、第6図は同、位相回路の特性と音圧の位相
特性を示す図、第7図は同、電気系等価回路、第
8図は同、波形説明図である。 1は増幅器、2はインピーダンス回路、3は動
電型スピーカー、4は負性抵抗回路、5は位相回
路である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 増幅器1の出力にインピーダンス回路2を介
    して動電型スピーカー3の正側端子を接続し、当
    該動電型スピーカー3の負側端子を当該動電型ス
    ピーカー3の最低共振周波数0またはその近傍の
    周波数以下の領域で当該動電型スピーカー3のボ
    イスコイル直流抵抗と等価な負性抵抗をもつ負性
    抵抗回路4を介して接地し、かつ、上記増幅器1
    の出力電圧を位相回路5を介して上記負性抵抗回
    路4に正帰還したことを特徴とするスピーカー駆
    動装置。
JP8351282A 1982-05-17 1982-05-17 スピ−カ−駆動装置 Granted JPS58200691A (ja)

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JPS52138122A (en) * 1976-03-24 1977-11-18 Stahl Karl Erik Method of improving low frequency speaker reproduction and device therefor
JPS5829295A (ja) * 1981-08-12 1983-02-21 Onkyo Corp スピ−カ−駆動装置

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