JPH1051885A

JPH1051885A - スピーカ装置

Info

Publication number: JPH1051885A
Application number: JP8355144A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Muraguchi; 高弘村口; Jun Kishigami; 純岸上; Masao Fujihira; 正男藤平
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-05-28
Filing date: 1996-12-20
Publication date: 1998-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁結合型のスピーカをデジタル信号により
定電流駆動するスピーカ装置において、コストを低減す
る。【解決手段】電磁結合型のスピーカにおいて、その１
次コイルを16個のコイル１Ａ〜１Ｐにより構成する。イ
ンピーダンス回路４４Ａ〜４４Ｐと、１次コイル１Ａ〜
１Ｐと、スイッチ回路４１Ａ〜４１Ｐとが、電源回路４
３に対して、１組ずつ直列接続される。スイッチ回路４
１Ａ〜４１Ｐが、デジタルオーディオ信号ＳDの各ビッ
トによりそれぞれオン・オフ制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、デジタル駆動方
式のスピーカ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スピーカ装置は一般にアナログオーディ
オ信号により駆動するが、デジタルオーディオ信号によ
り直接駆動できるようにしたスピーカ装置が考えられて
いる。

【０００３】図２は、そのようなデジタル駆動方式のス
ピーカ装置に使用されるスピーカユニット１０の一例を
示す。このスピーカユニット１０は電磁結合型に構成さ
れているもので、この例においては、ポールピース１１
のセンターポール部１２の先端部の周囲に、凹部あるい
は溝１３が形成され、この溝１３に、後述する１次コイ
ル１が取り付けられている。

【０００４】この場合、１次コイル１は、空芯コイルと
して巻回されて溝１３に接着されることにより取り付け
られ、あるいは、溝１３に直接巻回されることにより取
り付けられ、あるいは、図示しないが、磁性材料からな
るボビンに巻回されるとともに、そのボビンが溝１３に
嵌め込まれて接着されることにより、取り付けられてい
る。

【０００５】さらに、ポールピース１１のフランジ部１
４には、センターポール部１２と連続して近接する位置
において、透孔あるいは開口１５が形成され、フランジ
部１４の後面には、端子板１６が取り付けられる。そし
て、１次コイル１のリード線１７が、センターポール部
１２の周面に接着されるとともに、開口１５に挿入さ
れ、端子板１６の端子１８にハンダ付けなどにより接続
される。

【０００６】また、ポールピース１１のフランジ部１４
の前面には、永久磁石２１が接着され、この永久磁石２
１の前面に、プレート２２が接着されて、センターポー
ル部１２の先端部の外周面とプレート２２の内周面との
間に空隙２３を有する磁気回路２０が形成される。

【０００７】そして、空隙２３には、２次コイル２が配
される。この２次コイル２は、この例では、非磁性の導
電材料、例えばアルミニウムからなるパイプないし円筒
体とされ、１ターンのコイルとされている。

【０００８】さらに、２次コイル２には、コーン３２の
内周部と、防塵キャップ３３と、ダンパー３４の内周部
とが取り付けられ、プレート２２には、スピーカフレー
ム３５が取り付けられている。そして、コーン３２の外
周部にエッジ３１が取り付けられるとともに、このエッ
ジ３１と、ガスケット３６とがスピーカフレーム３５に
取り付けられ、ダンパー３４の外周部がスピーカフレー
ム３５に取り付けられている。

【０００９】そして、入力されるデジタルオーディオ信
号が、量子化ビット数が16ビットで、自然２進数符号で
あるとすれば、上述の１次コイル１は、このデジタルオ
ーディオ信号に対応して、16個のコイル１Ａ〜１Ｐから
構成され、コイル１Ａ〜１Ｐの巻き数は、デジタルオー
ディオ信号の各ビットの重みに対応した値とされてい
る。すなわち、例えば、コイル１Ａ〜１Ｐが、デジタル
オーディオ信号のＬＳＢ〜ＭＳＢに対応するとすれば、
コイル１Ａの巻き数は２回、コイル１Ｂの巻き数は４
回、コイル１Ｃの巻き数は８回、…というように、ある
ビットに対応するコイルの巻き数は、１つ下位のビット
に対応するコイルの巻き数の２倍とされている。

【００１０】したがって、コイル１Ａ〜１Ｐの巻数の比
は、項比２の等比級数で、２**０〜２**15とされている
（x**yは、xのy乗を示す。以下同様）。

【００１１】また、図３は、デジタル駆動方式のスピー
カ装置の信号系の一例を示す。すなわち、デジタルオー
ディオ信号が、直列並列変換回路２２０に供給されて１
サンプル分ずつ並列のデータに変換される。そして、そ
の変換された並列データのＬＳＢ〜ＭＳＢが、スイッチ
回路４１Ａ〜４１Ｐにその制御信号として供給され、ス
イッチ回路４１Ａ〜４１Ｐは、対応するビットが“０”
のときオフとされ、“１”のときオンとされる。

【００１２】さらに、吸い込み型の定電流回路４２Ａ〜
４２Ｐが設けられ、電源ラインと、定電流回路４２Ａ〜
４２Ｐとの間に、１次コイル１Ａ〜１Ｐと、スイッチ回
路４１Ａ〜４１Ｐとが、１組ずつ直列に接続される。な
お、定電流回路４２Ａ〜４２Ｐの定電流は互いに等しい
値Ｉaとされる。

【００１３】したがって、デジタルオーディオ信号のあ
るビットが“１”になると、スイッチ回路４１Ａ〜４１
Ｐのうち、その“１”になったビットに対応するスイッ
チ回路がオンになり、１次コイル１Ａ〜１Ｐのうち、そ
のオンになったスイッチ回路に対応する１次コイルに定
電流Ｉaが流れる。

【００１４】そして、一般に、電磁結合型のスピーカの
振動系の駆動力Ｆは、２次コイルに誘起される２次電流
ｉと、磁気回路の空隙に生じる磁束の密度Ｂと、磁気回
路の空隙内にある２次コイルの長さＬとの積Ｆ＝ＢＬｉ
により表される。そして、今の場合、磁束密度Ｂおよび
長さＬは一定なので、振動系の駆動力Ｆは、２次コイル
に誘起される２次電流ｉに比例することになるが、この
２次コイルに誘起される２次電流ｉは、１次コイルに流
れる信号電流の大きさと、１次コイルの抵抗との積に比
例する。

【００１５】そして、上述したスピーカユニット１０に
おいては、１次コイル１であるコイル１Ａ〜１Ｐの巻き
数が、デジタルオーディオ信号の各ビットの重みに比例
した巻き数とされているので、ある１次コイルに信号電
流として電流Ｉaが流れるとき、２次コイル２には、そ
の１次コイルに対応するビットの重みに比例した大きさ
の２次電流が誘起される。

【００１６】したがって、２次コイル２の設けられてい
るコーン３２は、デジタルオーディオ信号の各ビットの
重みに比例した大きさだけ偏位することになり、スピー
カユニット１０からはデジタルオーディオ信号に対応し
た再生音が出力されることになる。

【００１７】そして、この場合、デジタルオーディオ信
号は、一般に可聴帯域外のサンプリング周波数、例えば
44.1ｋHzまたは48ｋHzのサンプリング周波数でデジタル
化されたものであり、１次コイル１Ａ〜１Ｐは、そのデ
ジタル信号で駆動されるので、デジタル化される前のア
ナログオーディオ信号の低域成分も、１次コイル１の各
コイル１Ａ〜１Ｐに流れる信号電流としては20ｋHzを超
える高い周波数となる。したがって、電磁結合スピーカ
であるスピーカユニット１０によって低域までの再生が
できることになる。

【００１８】また、一般のスピーカと同様、スピーカユ
ニット１０の振動系は、高域には反応しにくく、特に20
ｋHzを超えるような高い周波数の成分はほとんど再生し
ない。したがって、１次コイル１Ａ〜１Ｐが44.1ｋHzま
たは48ｋHzのサンプリング周波数のデジタル信号で駆動
されても、そのサンプリング周波数の成分はほとんど再
生されない。仮に微小な音圧で再生されても、20ｋHzを
越える音は人間の耳でほとんど聞き取ることができない
ので、支障を生じることがない。

【００１９】こうして、このスピーカ装置によれば、デ
ジタルオーディオ信号をＤ／Ａ変換することなく再生音
に変換することができる。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のデジ
タル駆動方式のスピーカ装置においては、図３からも明
らかなように、１個の１次コイルに対して１個の定電流
回路を必要とするので、すなわち、デジタルオーディオ
信号の量子化ビット数だけ定電流回路を必要とするの
で、コストがきわめて高いものとなってしまう。

【００２１】また、大出力が得られるようにする場合に
は、定電流回路の出力トランジスタを大容量のものとす
る必要があり、この点からもコストが上昇してしまうと
ともに、信頼性が低下してしまう。

【００２２】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明においては、ス
ピーカユニットと、デジタルオーディオ信号の量子化ビ
ット数をｎとするとき、ｎ個のインピーダンス回路と、
ｎ個のスイッチ回路と、所定の直流電圧を出力する電源
回路とを有し、上記スピーカユニットは、磁気回路に空
隙が形成されるとともに、この空隙の近傍部分にｎ個の
１次コイルが固定され、コーンに固定されて上記空隙内
に２次コイルが配され、上記ｎ個の１次コイルに流れる
電流により上記２次コイルに電流が誘起されて上記コー
ンが振動する電磁結合型のスピーカとされ、上記ｎ個の
インピーダンス回路と、上記ｎ個の１次コイルと、上記
ｎ個のスイッチ回路とが、上記電源回路に対して、１組
ずつ直列接続され、上記ｎ個のスイッチ回路が、上記デ
ジタルオーディオ信号の各ビットによりそれぞれオン・
オフ制御されるようにしたスピーカ装置とするものであ
る。

【００２４】したがって、１次コイルに流れる電流は互
いに等しくなり、定電流回路により駆動した場合と等価
となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１においては、入力されるデジ
タルオーディオ信号ＳDが、１サンプルが16ビットの直
列信号であるとともに、自然２進数符号とされている場
合である。

【００２６】そして、図１において、スピーカユニット
１０は、図２において説明したように電磁結合型に構成
されるとともに、その１次コイル１が、デジタルオーデ
ィオ信号ＳDのビット数に対応して16個の１次コイル１
Ａ〜１Ｐから構成される。この場合、コイル１Ａ〜１Ｐ
は、上記のように、その巻き数の比が、項比２の等比級
数で、２**０〜２**15とされている。

【００２７】また、デジタルオーディオ信号ＳDが、入
力端子２２１を通じて直列並列変換回路２２０に供給さ
れ、信号ＳDは１サンプル分ずつ直列／並列変換され、
その変換された信号ＳDのＬＳＢ〜ＭＳＢが、スイッチ
回路４１Ａ〜４１Ｐにその制御信号として供給され、ス
イッチ回路４１Ａ〜４１Ｐは、対応するビットが“０”
のときオフとされ、“１”のときオンとされる。

【００２８】さらに、直流電圧を出力する電源回路、例
えば定電圧回路４３が設けられ、この定電圧回路４３
と、接地との間に、１次コイル１Ａ〜１Ｐと、スイッチ
回路４１Ａ〜４１Ｐと、インピーダンス回路４４Ａ〜４
４Ｐとが、１組ずつ直列に接続される。この場合、イン
ピーダンス回路４４Ａ〜４４ＰのインピーダンスＺA〜
ＺPは、１次コイル１Ａ〜１Ｐのうち、対応する１次コ
イルの抵抗器との和が、互いに等しくなるような値とさ
れる。

【００２９】このような構成によれば、スイッチ回路４
１Ａ〜４１Ｐがオンのとき、１次コイル１Ａ〜１Ｐに電
流ＩA〜ＩPがそれぞれ流れるが、インピーダンス回路４
４Ａ〜４４ＰのインピーダンスＺA〜ＺPと、１次コイル
１Ａ〜１Ｐのインピーダンスとの和が、互い等しくされ
ているので、電流ＩA〜ＩPは互いに等しくなる。

【００３０】また、デジタルオーディオ信号ＳDのＬＳ
Ｂ〜ＭＳＢのうちのあるビットが“１”のとき、スイッ
チ回路４１Ａ〜４１Ｐのうちの対応するスイッチ回路が
オンになる。さらに、１次コイル１Ａ〜１Ｐの巻き数
は、デジタルオーディオ信号ＳDの各ビットに対応した
重みがつけられている。

【００３１】したがって、スピーカユニット１０のコー
ン３２が、デジタルオーディオ信号ＳDの１サンプルご
とに、各ビットの重みに対応した大きさだけ偏位するこ
とになり、スピーカユニット１０からはデジタルオーデ
ィオ信号ＳDの再生音が出力されることになる。

【００３２】こうして、このスピーカ装置によれば、デ
ジタルオーディオ信号ＳDをＤ／Ａ変換することなく再
生音に変換することができるが、この場合、特に上述の
スピーカ装置によれば、インピーダンス回路４４Ａ〜４
４Ｐにより、１次コイル１Ａ〜１Ｐの駆動電流ＩA〜ＩP
を互いに等しくしているので、図３の場合のように、デ
ジタルオーディオ信号ＳDの量子化ビット数の定電流回
路を設ける必要がない。したがって、コストを低減する
ことができるとともに、信頼性を高めることができる。

【００３３】なお、上述においては、１次コイル１Ａ〜
１Ｐの巻き数の比が、デジタルオーディオ信号ＳDのＬ
ＳＢ〜ＭＳＢに対応して２**０〜２**15であるとした
が、１次コイル１Ａ〜１Ｐの巻き数をすべて等しくする
とともに、電流ＩA〜ＩPの大きさの比を、項比２の等比
級数で、２**０〜２**15とすることもできる。

【００３４】あるいは、両者を組み合わせることもで
き、すなわち、電流ＩA〜ＩPの大きさと、１次コイル１
Ａ〜１Ｐの巻き数との積の比が、デジタルオーディオ信
号ＳDのＬＳＢ〜ＭＳＢの重みに対応していればよい。

【００３５】また、１次コイル１（１Ａ〜１Ｐ）の一部
を、コイル１と対向するプレート２２の内周面に取り付
けてもよい。あるいは、１次コイル１のすべてをプレー
ト２２の内周面に取り付けることもできる。さらに、デ
ジタルオーディオ信号ＳDが、自然２進数符号ではない
ときには、自然２進数符号に変換あるいはデコードすれ
ばよい。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、電磁結合スピーカを
デジタルオーディオ信号により定電流駆動する場合、こ
れをインピーダンス回路により実現しているので、定電
流回路が不要であり、したがって、部品点数を削減でき
るので、コストの削減と信頼性の向上と実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一形態を示す接続図である。

【図２】この発明を説明するための断面図である。

【図３】この発明を説明するための接続図である。

【符号の説明】

１、１Ａ〜１Ｐ…１次コイル、２…２次コイル、１０…
スピーカユニット、１１…ポールピース、１２…センタ
ーポール部、１８…端子、２０…磁気回路、２１…永久
磁石、２２…プレート、２３…空隙、３１…エッジ、３
２…コーン、３３…防塵キャップ、３４…ダンパー、３
５…スピーカフレーム、４１Ａ〜４１Ｐ…スイッチ回
路、４３…定電圧回路、４４Ａ〜４４Ｐ…インピーダン
ス回路、２２０…直列並列変換回路、ＳD…デジタルオ
ーディオ信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピーカユニットと、デジタルオーディオ信号の量子化ビット数をｎとすると
き、ｎ個のインピーダンス回路と、ｎ個のスイッチ回路と、所定の直流電圧を出力する電源回路とを有し、上記スピーカユニットは、磁気回路に空隙が形成されるとともに、この空隙の近傍部分にｎ個の１次コイルが固定され、コーンに固定されて上記空隙内に２次コイルが配され、上記ｎ個の１次コイルに流れる電流により上記２次コイ
ルに電流が誘起されて上記コーンが振動する電磁結合型
のスピーカとされ、上記ｎ個のインピーダンス回路と、上記ｎ個の１次コイ
ルと、上記ｎ個のスイッチ回路とが、上記電源回路に対
して、１組ずつ直列接続され、上記ｎ個のスイッチ回路が、上記デジタルオーディオ信
号の各ビットによりそれぞれオン・オフ制御されるよう
にしたスピーカ装置。
【請求項２】請求項１に記載のスピーカ装置において、上記ｎ個の１次コイルは、上記デジタルオーディオ信号
のビットの重みに対応した巻き数とされ、上記ｎ個の１次コイルのインピーダンスと、上記ｎ個の
インピーダンス回路のインピーダンスとの和が互いに等
しくなるように、上記ｎ個のインピーダンス回路のイン
ピーダンスが設定されているようにしたスピーカ装置。
【請求項３】請求項１に記載のスピーカ装置において、上記ｎ個の１次コイルは互いに等しい巻き数とされ、上記ｎ個の１次コイルを流れる電流が、上記デジタルオ
ーディオ信号のビットの重みに対応した大きさとなるよ
うに、上記インピーダンス回路のインピーダンスが設定
されているようにしたスピーカ装置。
【請求項４】請求項１に記載のスピーカ装置において、上記ｎ個の１次コイルを流れる電流の大きさと、上記ｎ
個の１次コイルの巻き数との積が、上記デジタルオーデ
ィオ信号のビットの重みに対応した大きさとされるよう
にしたスピーカ装置。