JPH0632531B2 - Low distortion speaker device - Google Patents
Low distortion speaker deviceInfo
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- JPH0632531B2 JPH0632531B2 JP59061428A JP6142884A JPH0632531B2 JP H0632531 B2 JPH0632531 B2 JP H0632531B2 JP 59061428 A JP59061428 A JP 59061428A JP 6142884 A JP6142884 A JP 6142884A JP H0632531 B2 JPH0632531 B2 JP H0632531B2
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- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/04—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for correcting frequency response
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、大振巾で振動しても歪の少ない低歪スピーカ
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-distortion speaker device that produces little distortion even when vibrating with a large amplitude.
従来例の構成とその問題点 近年音響機器は、小型化，薄形化，大出力化が図られる
ようになってきており、大振巾振動に対応したものが重
要視されてきている。Configuration of Conventional Example and Problems Thereof In recent years, audio equipment has been reduced in size, thickness, and output, and it has been emphasized that it can cope with large amplitude vibration.
以下に従来の動電型スピーカについて説明する。第１図
は従来の動電型スピーカの側面半断面図である。第１図
において、１はボトムプレートで２はボトムプレート１
とトッププレート３で保持されたリングマグネットであ
る。以上のように構成された界磁部１０は、磁気空隙４
を有する。５は界磁部１０に接合されたフレーム、６は
ボイスコイル、７はボイスコイルボビン、８はダンパ
ー、９はコーン紙、１１はエッジ、１２はダストキャッ
プを示している。The conventional electrodynamic speaker will be described below. FIG. 1 is a side half-sectional view of a conventional electrodynamic speaker. In FIG. 1, 1 is a bottom plate and 2 is a bottom plate 1.
And a ring magnet held by the top plate 3. The field portion 10 configured as described above includes the magnetic gap 4
Have. Reference numeral 5 is a frame joined to the field unit 10, 6 is a voice coil, 7 is a voice coil bobbin, 8 is a damper, 9 is cone paper, 11 is an edge, and 12 is a dust cap.
以上のように構成された動電形スピーカについて以下そ
の動作を説明する。The operation of the electrodynamic speaker configured as described above will be described below.
ボイスコイル６に入力信号を印加すると磁気空隙４の磁
束密度Ｂ、ボイスコイル６の有効な線の長さｌ、信号電
流をｉとするとボイスコイルに駆動力Ｆ（Ｂｌｉ）がフ
レミングの左手の法則により振動軸方向に作用する。ボ
イスコイル６やコーン紙９等の振動系は、ダンパー８や
エッジ１１のスティフネスでバランスして振動する。When an input signal is applied to the voice coil 6, the magnetic flux density B of the magnetic air gap 4, the effective line length 1 of the voice coil 6, and the signal current i, the driving force F (Bli) of the voice coil is Fleming's left-hand rule. Acts in the vibration axis direction. The vibration system such as the voice coil 6 and the cone paper 9 vibrates in balance with the stiffness of the damper 8 and the edge 11.
第２図は、動電型スピーカの入力電圧対振巾特性図であ
る。第２図より小入力の場合は、振巾が小さく駆動力Ｆ
もほとんど一定であるため、入力電圧対振巾特性は線形
になっている。しかし、大入力になってくると、振巾は
大きくなり、ボイスコイル６がトッププレート３からは
ずれ有効な線の長さｌが小さくなると共に磁束密度Ｂも
小さくなるので、駆動力Ｆが減少する。その為、第２図
に示すように入力電圧に対して振巾の増加率は減少し非
線形となる。この為、入力信号は変形し、高調波歪が増
え、音質を劣化させると共にダイナミックレンジを狭く
する原因となっていた。FIG. 2 is a characteristic diagram of input voltage vs. amplitude of the electrodynamic speaker. From Fig. 2, when the input is small, the amplitude is small and the driving force F
Is almost constant, the input voltage vs. amplitude characteristic is linear. However, when the input becomes large, the swing becomes large, the voice coil 6 is disengaged from the top plate 3, and the effective line length 1 becomes small and the magnetic flux density B becomes small, so that the driving force F decreases. . Therefore, as shown in FIG. 2, the amplitude increase rate decreases with respect to the input voltage and becomes non-linear. For this reason, the input signal is deformed, harmonic distortion is increased, the sound quality is deteriorated, and the dynamic range is narrowed.
また、従来スピーカの非線形歪を低減する方法として、
ＭＦＢ（モーショナル・フィード・バック）があるが、
フィードバック系における位相歪等により満足な歪低減
効果が得られないという欠点があった。In addition, as a method of reducing the non-linear distortion of a conventional speaker,
There is MFB (motional feedback),
There is a drawback that a satisfactory distortion reduction effect cannot be obtained due to phase distortion in the feedback system.
発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑み、スピーカの入力電圧対振巾
特性の非線形性を補正して、低歪でありかつ広ダイナミ
ックレンジを実現する低歪スピーカ装置を提供するもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned drawbacks, the present invention provides a low distortion speaker device that corrects the non-linearity of the input voltage vs. amplitude characteristics of the speaker and realizes a low distortion and a wide dynamic range.
発明の構成 この目的を達成するために本発明の低歪スピーカ装置
は、入力信号をディジタル信号に変換するアナログ−デ
ィジタル変換器と、スピーカの入力電圧対振巾特性の非
線形性を線形性にするように前記ディジタル信号を補正
するディジタルシグナルプロセッサと、前記ディジタル
シグナルプロセッサから出力されるディジタル信号をア
ナログ信号に変換するディジタル−アナログ変換器とを
備え、前記スピーカの非線形歪を低減する構成となって
おり、これにより非線形歪の低減を計ると同時に、ダイ
ナミックレンジを広げることが可能である。In order to achieve this object, the low distortion speaker device of the present invention has an analog-digital converter for converting an input signal into a digital signal and a nonlinearity of the input voltage vs. amplitude characteristic of the speaker. As described above, the digital signal processor that corrects the digital signal and the digital-analog converter that converts the digital signal output from the digital signal processor into an analog signal are provided, and the nonlinear distortion of the speaker is reduced. In this way, it is possible to reduce the non-linear distortion and at the same time widen the dynamic range.
実施例の説明 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。Description of Embodiments An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第３図は本発明の一実施例における低歪スピーカ装置の
構成図を示すものである。第３図において、１３は信号
源、１４、１８は低域波器（ＬＰＦ）、１５はアナロ
グ−ディジタル変換器（以下Ａ／Ｄコンバータと言
う）、１６はディジタルシグナルプロセッサ（以下Ｄ．
Ｓ．Ｐ．と言う）、１７はディジタル−アナログ変換器
（以下Ｄ／Ａコンバータと言う）、１９は増巾器、２０
はスピーカである。以上のように構成された低歪スピー
カ装置において以下その動作について説明する。FIG. 3 is a block diagram of a low distortion speaker device according to an embodiment of the present invention. In FIG. 3, 13 is a signal source, 14 and 18 are low-pass filters (LPF), 15 is an analog-digital converter (hereinafter referred to as A / D converter), and 16 is a digital signal processor (hereinafter referred to as D.D.
S. P. ), 17 is a digital-analog converter (hereinafter referred to as D / A converter), 19 is an amplifier, 20
Is a speaker. The operation of the low distortion speaker device configured as above will be described below.
スピーカ２０は、第２図に示すような入力電圧対振巾特
性をもっており、大入力時になるにつれ非線形になる。
この特性は、入力電圧をｘ、振巾をｙとすると、以下の
(1)式の ｙ＝ａ０＋ａ１ｘ＋ａ２ｘ２＋……＋ａｎｘｎ……(1) （ただしａ０，……，ａｎは係数である。） というｎ次の近似式で表わされる。スピーカ２０からの
最終の入力電圧対振巾特性を線形にするためには、(1)
式のｘとｙを入れ換えた第４図に示す以下の(2)式の特
性をもつ非線形補正を行なうことにより実現可能であ
る。The speaker 20 has an input voltage vs. amplitude characteristic as shown in FIG. 2, and becomes non-linear as the input becomes large.
This characteristic is as follows, where x is the input voltage and y is the amplitude.
(1) y = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + ... + a n x n (1) (where a 0 , ..., a n are coefficients) is an n-order approximation formula. Represented. In order to make the final input voltage vs. amplitude characteristic from the speaker 20 linear, (1)
This can be realized by performing non-linear correction having the characteristic of the following equation (2) shown in FIG. 4 in which x and y of the equation are exchanged.
ｘ＝ｂ０＋ｂ１ｙ＋ｂ２ｙ２＋……ｂｎｙｎ……(2) （ただし、ｂ０，……，ｂｎは係数である。） まず、信号源１３からの信号は、低域波器１４を通
り、Ａ／Ｄコンバータ１５によってディジタル信号に変
換される。次に、このディジタル信号は(2)式の特性に
従って入力信号を変換するD.S.P.１６により補正され
る。x = b 0 + b 1 y + b 2 y 2 + ... b n y n (2) (where b 0 , ..., b n are coefficients) First, the signal from the signal source 13 is low. It passes through the band pass filter 14 and is converted into a digital signal by the A / D converter 15. Next, this digital signal is corrected by the DSP 16 which converts the input signal according to the characteristic of the equation (2).
ここで最初にスピーカ２０の入力電圧対振巾特性を測定
しておき(1)式の各係数ａ０，……，ａｎを求め、次に
(2)式の各係数ｂ０，……，ｂｎを導出しておき、前記
(2)式の特性をD.S.P.１６にプログラミングしておく。Here first advance by measuring the input voltage versus Fuhaba characteristic of the loudspeaker 20 at (1) the coefficients a 0, and ..., seeking a n, then
The coefficients b 0 , ..., B n of the equation (2) are derived, and
The characteristics of the equation (2) are programmed in the DSP 16.
D.S.P.１６により補正された信号は、Ｄ／Ａコンバータ
１７でアナログ信号に変換され低域波器１８を通り、
スピーカ２０から再生される。再生信号は、(2)式の特
性をもつ信号と、(1)式の特性をもつスピーカ２０によ
り、線形の特性をもつことになる。よって、非線形歪が
少なくダイナミックレンジの広い音響特性が得られる。The signal corrected by the DSP 16 is converted into an analog signal by the D / A converter 17 and passes through the low pass filter 18,
It is reproduced from the speaker 20. The reproduced signal has a linear characteristic due to the signal having the characteristic of the expression (2) and the speaker 20 having the characteristic of the expression (1). Therefore, acoustic characteristics with less nonlinear distortion and a wider dynamic range can be obtained.
次に本発明の第２の実施例について説明する。第５図
は、第２の実施例における低歪スピーカ装置の構成図を
示すものである。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram of the low distortion speaker device according to the second embodiment.
第５図において、１３は信号源、１５ａ〜１５ｄはＡ／
Ｄコンバータ、１６ａ〜１６ｄはD.S.P.１７ａ〜１７ｄ
はＤ／Ａコンバータ、１９は増巾器、２０はスピーカ、
２１ａ〜２１ｄ，２３ａ〜２３ｄは帯域波器、２２ａ
〜２２ｄは加算器である。In FIG. 5, 13 is a signal source and 15a to 15d are A /
D converter, 16a to 16d are DSPs 17a to 17d
Is a D / A converter, 19 is an amplifier, 20 is a speaker,
21a to 21d and 23a to 23d are bandpass filters, and 22a.
22d are adders.
以上の構成により、まず信号源１３からの信号は、帯域
波器２１ａ〜２１ｄにより各周波数成分に分割され
る。分割された信号は、Ａ／Ｄコンバータ１５ａ〜１５
ｄによりディジタル信号に変換される。変換された信号
は、あらかじめ各帯域毎に求めておいた補正関数を書き
込んだD.S.P.１６ａ〜１６ｄにより変換される。ここ
で、前記(2)式の係数ｂ０……ｂｎ及び次数ｎは、D.S.P
１６ａ〜１６ｄによって異なっても良い。変換された信
号は、Ｄ／Ａコンバータ１７ａ〜１７ｄによってアナロ
グ信号に戻され、帯域波器２３ａ〜２３ｄを通り、加
算器２２ａ〜２２ｄによりたし合わされ、増巾器１９で
増巾されてスピーカ１６に入力される。スピーカ２０か
らは入力電圧対振巾特性が線形の関係を保って再生され
る。With the above configuration, first, the signal from the signal source 13 is divided into frequency components by the band pass filters 21a to 21d. The divided signals are A / D converters 15a-15
It is converted into a digital signal by d. The converted signal is converted by the DSPs 16a to 16d in which the correction function previously obtained for each band is written. Here, the (2) the coefficient b 0 ...... b n and order n of the formula, DSP
It may be different depending on 16a to 16d. The converted signal is returned to an analog signal by the D / A converters 17a to 17d, passes through the band pass filters 23a to 23d, is added by the adders 22a to 22d, is amplified by the amplifier 19 and is increased by the speaker 16. Entered in. From the speaker 20, the input voltage vs. amplitude characteristic is reproduced while maintaining a linear relationship.
スピーカ２０の入力電圧対振巾特性は周波数によって多
少異なるため、上記のように帯域毎に補正することによ
り一層非線形歪を低減することが可能である。Since the input voltage vs. amplitude characteristic of the speaker 20 is slightly different depending on the frequency, it is possible to further reduce the non-linear distortion by correcting each band as described above.
なお上記各実施例ではスピーカ２０は１個であるが、再
生帯域に対応して複数個のスピーカ（例えば、低域再生
用のウーハ、高域再生用のツィータなど）を用いてもよ
く、その場合は、スピーカの特性を合わせ、D.S.P.１６
ａ〜１６ｄの補正関数を設定すればよい。Although the number of the speakers 20 is one in each of the above-described embodiments, a plurality of speakers (for example, a woofer for low frequency reproduction, a tweeter for high frequency reproduction, etc.) may be used corresponding to the reproduction band. If the characteristics of the speaker are adjusted, DSP16
The correction functions a to 16d may be set.
また、D.S.P.１６内でプログラミングにより各帯域毎の
ディジタルフィルタを構成し、補正を行う事も可能であ
る。It is also possible to configure a digital filter for each band and perform correction in the DSP 16 by programming.
発明の効果 以上のように本発明は、アナログ−ディジタル変換器，
ディジタル−アナログ変換器、ディジタルシグナルプロ
セッサを用いて、ディジタル信号処理によりスピーカの
非線形性を補正して高調波歪を低減し、ダイナミックレ
ンジを拡大することができ、また、フィードバック系を
用いていないため、ＭＦＢ方式のように位相遅れによる
補正効果の低下もなく、その効果は大なるものがある。EFFECTS OF THE INVENTION As described above, the present invention provides an analog-digital converter,
The digital-analog converter and digital signal processor are used to correct the nonlinearity of the speaker by digital signal processing to reduce harmonic distortion and expand the dynamic range, and because no feedback system is used. , The MFB method does not deteriorate the correction effect due to the phase delay, and the effect is great.
第１図は従来の動電型のスピーカの側面半断面図、第２
図は同スピーカの入力電圧対振巾特性図、第３図は本発
明の第１の実施例における低歪スピーカ装置の構成図、
第４図は同ディジタルシグナルプロセッサの入力電圧対
振巾特性図、第５図は同第２の実施例における低歪スピ
ーカ装置の構成図である。 １４，１８……低域波器、１５，１５ａ〜１５ｄ……
アナログ−ディジタル変換器、１６，１６ａ〜１６ｄ…
…ディジタルシグナルプロセッサ、１７，１７ａ〜１７
ｄ……ディジタル−アナログ変換器、２０……スピー
カ。FIG. 1 is a side half sectional view of a conventional electrodynamic speaker, FIG.
FIG. 3 is an input voltage vs. amplitude characteristic diagram of the same speaker, FIG. 3 is a configuration diagram of a low distortion speaker device in the first embodiment of the present invention,
FIG. 4 is an input voltage vs. amplitude characteristic diagram of the digital signal processor, and FIG. 5 is a configuration diagram of a low distortion speaker device in the second embodiment. 14, 18 ... Low-pass filter, 15,15a-15d ...
Analog-digital converter, 16, 16a to 16d ...
... Digital signal processor, 17, 17a to 17
d ... Digital-analog converter, 20 ... Speaker.
Claims (2)
ログ−ディジタル変換器と、スピーカの入力電圧対振巾
特性の非線形性を線形性にするように前記ディジタル信
号を補正するディジタルシグナルプロセッサと、前記デ
ィジタルシグナルプロセッサから出力されるディジタル
信号をアナログ信号に変換するディジタル−アナログ変
換器とを備え、前記スピーカの非線形歪を低減すること
を特徴とする低歪スピーカ装置。1. An analog-to-digital converter for converting an input signal into a digital signal, a digital signal processor for correcting the digital signal so as to make the non-linearity of a speaker input voltage vs. amplitude characteristic linear, and A low-distortion speaker device comprising: a digital-analog converter for converting a digital signal output from a digital signal processor into an analog signal, and reducing non-linear distortion of the speaker.
と、複数個のアナログ−ディジタル変換器及びディジタ
ル−アナログ変換器と、帯域毎に非線形性を線形性に補
正する複数個のディジタルシグナルプロセッサおよび前
記補正された信号を加算する加算器により構成されたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低歪スピー
カ装置。2. A plurality of wave devices for band-dividing an input signal, a plurality of analog-digital converters and digital-analog converters, and a plurality of digital signals for correcting non-linearity into linearity for each band. The low-distortion speaker device according to claim 1, comprising a processor and an adder that adds the corrected signals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59061428A JPH0632531B2 (en) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | Low distortion speaker device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59061428A JPH0632531B2 (en) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | Low distortion speaker device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60204198A JPS60204198A (en) | 1985-10-15 |
| JPH0632531B2 true JPH0632531B2 (en) | 1994-04-27 |
Family
ID=13170784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59061428A Expired - Lifetime JPH0632531B2 (en) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | Low distortion speaker device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0632531B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11381908B2 (en) | 2017-08-01 | 2022-07-05 | Michael James Turner | Controller for an electromechanical transducer |
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| CN101233783B (en) * | 2005-07-29 | 2011-12-21 | 松下电器产业株式会社 | Loudspeaker device |
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- 1984-03-28 JP JP59061428A patent/JPH0632531B2/en not_active Expired - Lifetime
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