JPS6019397A - スピ−カ駆動装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、スピーカ駆動装置に関するものである。

〔発明の背景〕

一般に小形のスピーカなどでは、再生音の低域周波数成
分のレベルが他の周波数成分のそれに比し、低いという
特性をもっているので、これを改善するため、スピーカ
の再生音の周波数特性が高域のみならず低域においても
は覧平坦な特性となるように、スピーカを駆動する駆動
袋Ｎ（具体的には原信号のアンプ）の側に、原信号に含
まれる低域周波数成分の振幅を特に増幅してやるための
ブースト回路を設けることが実用化されている。

第１図はかかる従来のブースト回路を示す回路図である
。同［図において、入力端子ｌから出力端子２に至る回
路部分が低域ブースト回路Ａを構成しており、かかる回
路Ａは一般にスピーカ５を駆動するパワーアンプ４の前
段に設けられる。

回路Ａにおいて、３はオペアンプ（オペレーショナル・
アンブリファイア）、６はブースト量を決める可変抵抗
器、７はコンデンサ、８は抵抗器である。低域ブースト
に際してのターンオーバ周波数ｆｉは次の（１）式で決
定される。

ｆｊ＝濃−ｆｉ■°−°−（＋＞ ここで、Ｃはコンデン９′７の静電容量、ｎ、け抵抗器
８の抵抗値である。

この低域ブースト回路Ａを用いると、スピーカ駆動電圧
の周波数特性は第２図（ａ）において１０から１０へと
移行しくなお、ｆｔがターンオーバ周波数）、スピーカ
の音圧周波数特性は９から９′へと移行して低音再生の
周波数範囲が拡大される。

ところが、第２図（１））に示す様に、−電圧１−ベル
の低い小出力時における周波数特性１０　においてＫｄ
Ｂの低域ブーストを実施した場合、それがそのまま電圧
レベルの高い大出力時に移行すると、周波数特性１０　
に見られるように、ＫｄＢ′？け前もってブーストされ
ている低域がパワーアンプ４の飽和電圧レベル１１に先
に達してしまい、低域を除く電圧レベルはＫｄＢの余裕
を歿しながらそれ以上の電圧レベルには達し得ないため
、ＫｄＢだけダイナミックレンジが減少してしまう結果
になると言う欠点がある。

たとえばｘｏｄＩ３低域ブーストするものとすると、１
００Ｗのパワーアンプを用いても飽和が生じないパワー
値はｌ　ＯｄＢの余裕を残す都合上、１０Ｗになり、著
しく非効率的である。このため、逆に低域ブースト量を
大きくすることが難しくなり、従って低音再生の周波数
範囲の拡大効果も不十分になるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、上述のような従来技術における欠点を除去す
るためになされたものであり、従って本発明の目的は、
スピーカを駆動するパワーアンプのダイナミックレンジ
を損なうことなしに、低音再生の周波数範囲の拡大を可
能にしたスピーカ駆動装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明によるスピーカ駆動装
置では、低域の入力信号レベルを用いて、スピーカ駆動
用パワーアンプの入力信号の増幅に関与するＶＣＡ（電
圧制御増幅器）のゲインまたは、ＶＣＲ（電圧制御抵抗
器）の抵抗値を制御ジることにより、低域ブースト量を
入力信号レベルの大小に応じて自動的に可変できるｎ成
としたちっである。

この結果、スし一カ駆動電圧の周波数特性は第３図（Ｒ
）に示した様に、電圧レペＡ・が高くなるにつれて、１
２から１２さらに１２へと移行し、かかる周波’ＩＱ　
’ｌ’！？性に見られるように、低域ブースト量が周波
数特性１２のとき最大であったものが、１２のときは減
少し、１２“に至ってけπにまで減じていることが詔め
られるであろう３．このようにすると、電ＩＪ：、レベ
ルの高し）とう］！に才ｊいても、グイクーミンクレン
ジの損失は発生しない。

他方、このときのスピーカの出力音圧の周波Δφデ↑：
１・番ま、第３　Ｉ＊Ｊ（ｂ）に示した様に１３から１
３’ンＹらに１３へと変ｆヒする。すなわぢ、音圧レベ
ルの低い小出力時には、低域ブースト量が大きいのに伴
って、特性１３に見られるように音圧レベルの−＝定な
領域が低周波領域にまで大きく拡大する力へ音圧レベル
が高くなるに従い、低域ブースト量が減少してゆくので
、音圧レベルの一定な領域は、特性１３．１３　に見ら
れる如く、減少してくる。

しかし、このように、パワー出力の大小に応じて低音特
性を変化させても、人間の聴覚のラウドネス特性の故に
、大同の耳にはそれほど不自然には聞こえないものであ
る。音圧レベルが大きくなるに従って人間の低音感はそ
れ以上に増大するからである。

〔発明の実施例〕

次に図を参照して本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明の一実施例を示すブロック図である。同
図圧水す実施例を第１図に示した従来例と比較すると、
入力端子１と出力端子２０間における回路構成が相違す
るものである。

哨４図を参照する。先ず入力端子１より入力さけ れた原信号は２径路に分けられ、一方直接加算器へ １４に、他方はローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５及びＶ
ＣＡ（電圧制御増幅器）１６を経て加算器１４のもう一
方の入力端子に加えられる。すなわち、ＬＰＦＩ５を介
して原信号から取り出された低周波成分がＶＣ’Ａ１６
にＪり増幅された後、加算器１４において原信号に加算
され（低域ブーストの実施に相当）、その加算出力が出
力端子２’Ｆ介してパワーアンプ４に入力される。従っ
テＶＣＡ１６のゲインを変化さければ低域ブース）量を
変化させることになる。

ＬＰＦＩ　５におけるゲインを０ｒｌＢとしたｋき１Ｖ
ＣＡ１６（７）ゲインの変化に対する低域ブースト量の
変化の一例を示すと第５図に示す如くなる。

第５図において、ＶＣへのゲインが負の４りがら零に至
り、更に正の値へと変化するのにつれて、低域ツース）
ＵはＱｄＢから次第に上昇してゆくのがごＩ’ｌｌるで
あろう。

一方、ＶＣＡＩ６においてｉの制御入力端子ｋに入力さ
れる制御電圧■にとゲインの関係を示すと喧６図（ａ）
に示ノー如くである。すなわち、制？５１１　？ｆｆ。

圧■ｋが、−■Ｉ、という負の値から次第に上昇して０
に達し、以後、＋ＶＬという正の値に？ＱｉるのＫｉじ
て、ゲインは直線的に単調増加していることが認められ
るであろう。

第４図に戻る。本発明の原理によれば、入力端子ｌに入
力される原信号のレベル（振幅）が高くなれば（従って
ＬＰＦｌｓの出力レベルが高くなれば）、低域ブースト
量を減らずわけであるから、ＶＣＡＩ６のゲインは低下
させなくてはならない（つまり制御入力端子ｋに入力さ
れる制御電圧■には、減少させなくてはならない）。

かかる関係を満足する制御電圧■ｋを、ＬＰＦＩ５の出
力から作りＩＪ３す回路が、第４図において破線で囲ん
で示した１１１η御電圧作成回路Ｓである。

この制御電圧作成回路Ｓは、整流回ＰＰ１１７、リミッ
タ回路１８、積分回路１９、反転回路２０、レベルシフ
ト回路２１．から成るものである。

第６図（ｂ）は、第４図の制御電圧作成回路ＳＫおける
各部信号の入力信号振幅に対する変化を示したグラフで
ある。

第４図および第６図（ｂ）を参照する。ＬＰＦＩ５の出
力信号■は、整流回路１７により余波整流され、積分回
路１９に入り、直流に蔭換される。レベルシフト回路２
１により、積分回路１９の直流出力は負電圧方向へとレ
ベルシフトされ！￥￥６図（ｈ）に示す直＃２２の如き
特性になる。

この積分回路１９の出力を反転回路２０に入力すること
により、反転回路２０の出力特性はｆ’ｌ￥６ＩＭ　（
ｂ）に示した直線２２′となる・次にスピーカの耐入力
を考慮して最大ブーストｐを制限するため、反転回路２
０の出力側にリミッタ回路１８を設け、第６図（ｂ）に
示した折れ線２２＃の制御電圧Ｖｋを得る。各部の回路
定数を調整して低周波領域の入力ａ号ｔａ分のレベルが
パワーアンプ飽和レベル１１（第２図（＋））参照）に
まで達した時得られる制御電圧ｖｋカ、ＶＣＡＩ　６カ
オ７　（ケインｆ）＜−ｔｙｒ、　ｐ言すればその出力
が零）するのに必要な電圧（−Ｖｔ、）になるようにし
ておけば、ダイナミックレンジに余裕を残したまま、パ
ワーアンプ４において低域の信号成分の飽和が生じるこ
とばρい。

第７図は、第４図にブロック図で示した実施例の具体的
回路例を示した°回路図であり、以下に詳細を説明する
。

抵抗２３とコンデンサ２４はローバスフイＡ・り１５を
構成しており、このカットオフ周波数は前記（１）式と
同一の式で表わされる。Ａ−１ｐ　Ａ２　ｖ　Ａ３　ｐ
Ａ４はそれぞれオペアンプ（オペレーショナル・アンブ
リファイア）である。オペアンプＡ１はダイオード２５
．２６と共に両波整流回路１７を構成している。オペア
ンプＡ２は抵抗３０、コンデンサ２９と共に積分回路１
９を構成しており、その積分時定数τは次の（２）式で
決定される。

１ユＣ４゜几ｉ　・・・・・・　（２）但し、Ｃ１はコ
ンデンサ２９の静電容量、Ｒｉは抵抗器３０の抵抗値で
ある。この時定数τは周波数２０Ｈｚの信号が積分され
る様、十分大きな値にすることが好ましい。

抵抗器２７と定電圧源２８は、レベルシフト回路２１を
構成するものであり、オペアンプＡ２の反転入力側に正
の電圧を印加することにより、オペアンプＡ２の出力を
負の電圧方向へレベルシフトすることができる。

オペアンプＡ３は反転回路２０を構成するものであり、
そのゲインはＱ　ｄｌｌとなる様抵抗値を設定ｌ−る０
ダイオード３１と定電圧源３２＋：Ｌ、リミツクＰ−Ｉ
ｌ路１８をｊｔシ成するものであり、制御暫、圧Ｖｋは
、定電圧源３２によりそのＪニド電圧が制限される。オ
ペアンプＡ４は加算回路１４を構成しており、２つの人
力がたとえば同−Ｉ＋ｎ重りＩ’１合で出力へ加算され
る様に抵抗値をＨ；ヒ定する。

次に、本発明の（１１１の実１（＋ｒ　Ｆｌｌをｙ＋＞
　ｔ！ｌ　ｔ　Ｚ＞。

第８図は本発明の他の実施例を示すブロワ々ｌｉ９であ
る。同図に示す実施例は、第１図に示した従来回路と比
較して入力端子］Ｊ−出力蝙子２の間の回路構成が相違
するものである○ 以下、図に従って詳しく説、明する。まず入力端子１よ
り入力された原信号は２径路に分書Ｊられ、一方は低域
ブースト回路Ａ′に、ｌｌｌ方はロー・マスフィルタ１
５に加えられる。缶切ブースト回路Ａは、第１図に示し
た低域ブース）　ｐ’＋ｌ路への可変抵抗器６をＶＣ几
（Ｔｉ、圧制御抵抗器）３３に［７き換えたものである
。ローパスフィルタ１５　Ｊｅｔある。第８図の場合、
反転回路は不要になっている０ 動作は次の通りである。入力端子１より入力された原信
号は、低域ブースト回路Ａ　を通って低域ブーストをほ
どこされた後、出力端子２を介してパワーアンプ４に入
力される。

回路Ａにおける低域ブースト量はＶＣｌ２３により可変
制御することが可能になっている。そこで制御電圧作成
回路Ｓ　において、ＬＰＦ１５′を介して原信号から取
り出した低域信号成分を用いて、そのレベルが高ければ
回路人におけるブーストＪｉが小さく、低重）れば大き
くなるように、ＶＣｌ２３の制御電圧Ｖｋを作成してそ
の制御入力端子ｋに入力するわけである。

２９図は、第８図にブロック図で示した実施例の具体的
回路例を示した回路図であり、以下に詳細を説明する。

Ａペアンブへ６は、第１図に示したオペアンプ３と同様
に低域ブースト回路を構成しており、ターンオーバ周波
数ｆｌはコンデンサ７、抵抗８により前記（１）式で決
定され、ブースト量には、次の（３）式で決定される。

几Ｘ １（＝ｌ＋ｉ−・・・・・・　（３） 但し、Ｒ，ｘは、Ｖ　ＣＲ３：”、の呈する抵抗値、比
は抵抗器８の抵抗値である。

第１０図は、ＶＣｌ３３の呈する相対抵抗値ｔ　几Ｘ ＲＸ（−−ＴＬ−）と低域ブースト量Ａとの関係を示し
たグラフであり、その関係は第５図におけるのと同様な
曲線で表わされる。ＶＣＣａ２Ｏ呈する相対抵抗値ＲＸ
′は一般に、第１１図（Ｒ）に示す様に負から正へと変
化する直流制御電圧Ｖｋにより単調に減少する。

従って、■ＣＣａ２Ｏ呈する抵抗値を低域入力信号成分
の１−ベルにより制御するためには、該信号成分である
交流信号を直流信号に変換した後、更にレベルシフトさ
せた上で制御入力端子ｋに印加する必要がある。

第９図のメベアンプＡ１　ｅ　Ａ２は交流信号を直流信
号に変換する作用を受けもつ部分であり、第７図のＡＩ
　、八２と同一の動作をする。抵抗に２７と定電圧源２
８は第７図のそれと同様、ＡベアシブＡ２の直流出力を
負電圧方向へレベルシフトさせ、第１１図０））の直線
３８で示した制御電圧Ｖｋを得るためのレベルシフト回
路２１である。

グイＡ−ド３１と＞ｈ’電圧ｉ１ｉ　３２は第７図のそ
れとｌ′ｉ′Ｕ様、最大ブースト量を制限するためのリ
ミッタ回路１８を構成するものであり、定電圧源３２に
より下限電圧が制限され、第１１図（ｂ）の直線３８で
ボした如き制御電圧Ｖｋが得られる。

各部の回路ｒｊＨ数を調整して低域入力信号成分がパワ
ーアンプの飽和レペ／１−１１に達した詩、制御型ｆＩ
−ＶｋがＶ　ＣＩＮ・３３の相対抵抗値Ｒノが０に十分
近い値になるのに必要な電圧（＋’Ｖｔ、’　）になる
様にすれば、先の実施例と同様にパワーアンプ４のダイ
ナミックレンジを減少させることはない。

オペアンプＡ５は、コンデンダ３４、コンデンサ３５、
抵抗器３６、抵抗器３７と共に１２ｄＢ１０Ｃｔ（周波
数が倍になるとレベルが１２ｄＢ低下する）のアクディ
プローパスフィルタ１５’を構成している。このローパ
スフィルタ１５のカット副フ周波数は、低域ブースト回
路ＡのターンオーバＩ？ｉＪ波数に合わせる杼に各回路
定数を８σ′定する。

ｉ′Ｉ￥１２図（ａ）は、本発明によるスピーカ駆動域
（ｉ父により、キャビネット容積１．０　／の小型スビ
ーカシステム・を駆動した時のスピーカ駆動電圧！・ベ
ルの周波数特性を、また第１２図（Ｅ））はスピーカか
らのｌｉｄ力音圧レベルの周波数ｑ″冒１痛）、（′１
１ぞ）１スピーカ駆動電力をパラメータとして示し７て
いる（１これらの図に示した特性は、パワーアンプ４）
：して１．　ＯＯＷのものを使用したとき−に得「〕れ
た１テ性である。聴準時の乎′Ｊ＃１電力がＩＷの時に
おいては、大幅な低域ブーストを実強して低音ｒｒｒ４
ｔＥ周波数範囲の大幅な拡大効果が行ら１１ており、ま
た最大出力（１００Ｗ）まで、パワーアンプのダイナミ
ックレンジを減少させることすく、スピーカを駆動でき
るものであることが、こわらの図からＣｔみ取れるであ
ろう。

〔発明の効果〕

以上Ｒ９明したように、本発明に、１−　ｆ貝ｆ、スピ
ーカ駆動装置において、低域ブースト量を缶切入力信号
レベルにより自動的に可変できる構成としたので、パワ
ーアンプのダイナミックレンジを減少させることなく、
大幅に再生周波数範囲を低域の方へ拡大可能であるとい
う効果がある。また、本発明により実現される低域の周
波数特性は、人間の聴覚のラウドネス特性を考慮すると
人間の耳にとって不自然さがなく、充分実用可能なもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスピーカ駆動装置に用いられるブースト
回路の一例を示した回路図、第２図（ａ）は従来のスピ
ーカ駆動装置における周波数特性を低域ブーストを実施
した場合としない場合について示したグラフ、ｗＥ２図
（ｂ）は従来のスピーカ駆動装置において低域ブースト
を実施した場合における欠点を示すだめの周波数特性を
示したグラフ、第３図（ａ）は、本発明を実施した場合
において周波数特性が電圧レベルと共に変化する様子を
示したグラフ、第３図（ｈ）は同じく再生音声の周波数
特性が音圧レベルと共に変化する様子を示したグラフ、
ｔ４４図Ｇｅｔ本発明の一実Ｉ弯例を示すブロック図、
第５図は第４図の同−路に４．５いて、■ＣＡｌ６のゲ
・ｆンを変化さぜた場合における低域ブース１量の変化
を示したグラフ、第６図（ａ）はＶＣＡ１６における制
御電圧とゲインの関係を示したグラフ、第６図（１））
は第４図のｆｌ＋ｉ制御電圧作成回！ｉｌ　Ｓにおりる
各部信号の入力信号ｔＡ（幅に対するト１係を示したグ
ラフ、第７図は、第４図にブロック図で示した実施例の
具体的回路例を示しｌ−回路図、第８図は本発明の他の
実施例を示すブロック図、第９図は第８図にブロック図
で示した実施例のＪ１什曲回路例を示した回路図、第１
０図は第９図におりるＶＣｌ・３３の呈する抵抗値と低
域ブースト回路Ａ′の低域グースト量の関係を示したグ
ラフ、第１１図（＝１）はＶＣＣａＢ６おける制御電圧
Ｖｋとその呈Ｊる相りＪ抵抗値の関係を示したグラフ、
第１１図（Ｉ））け■（シＲ３３に印加される制御電圧
■に々入力償号振４１ト）の関係を示したグラフ、第１
２図（ａ）は、本発明を実施したときのスピーカ駆動電
圧レベルの周波へ特性を示したグラフ、第１２図（１）
）は同じくスビー力からの出力音圧レベルの周波数特性
を示したグラフ、である。 符号説明 ■・・・・・・入力朝１子、２・・・・・・出力郊ｉ丁
、３　、Ａ１　、’Ａ２　。 Ａ：’ｌ　）　Ａ４　＋　Ａ、、、　ｌ　Ａ６・・・・
・・オペアンプ、４・・・・・・パワー−アンプ、訃・
・・・・スピーカ、６・・・・・・可変抵１１、’ｔ。 ２４．２９，３４．３５・・・・・・フンデンーν、８
，２３．２７゜！ ３０．３６，３７・・・・・・抵抗器、９−９　ｔ１３
ｔ１３　ｐ１３・・・・・・スピーカ出力音圧特性、１
０．１０’、１０．１２゜１２．１２・・・・・・スピ
ーカ駆動電圧特性、１１・・・・・・パワーアンプ飽和
電圧レベル、１４・・・・・・加算器、１５．１５・・
・・・・ローパスフィルタ、１６・・・・・・ＶＣＡ（
電圧制御増幅器）、１７・・・・・・整流回路、１８・
・・・・・リミッタ回路、１９・・・・・・積分回路、
２０・・・・・・反転回路、２１・・・・・・レベルシ
フ）回路、２２，２２゜２２・・・・・・ＶＣＡの制御
電圧、２５，２６，３１・・・・・・ダイオード、２８
．３２・・・・・・定電圧源、３３・・・・・・Ｖ　Ｃ
几（電圧制御抵抗器）、Ａ、Ａ・・・・・・低域ブース
ト回路、３８，３８・・・・・・ＶＣ几の制御電圧代理
人　弁理士　並　木　昭　夫 第１図 第　２ｖＡ 第３１図 ＶＣＡのりパイン（ｄＢ） 竿　１′＋　図 宰りＯＰ弯り圧、ｐ−６ 第　７　図 第　８　図 第　０　図 ｍｈｏ図 ＴｒＣ１？ノ相に４４Ｌ４ｉ　Ｅ’ｘ’　（ｄ　Ｂ　）
第　１１図 制御４Ｆ口 ｍ１ニジ図 （θ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）スピーカを駆動すべき原信号から低域周波数成分を
   取り出す手段と、取り出した該低域周波数成分を増幅す
   る手段と、該増幅手段からの増幅出力を前記原信号に加
   算する手段と、該加算手段からの加算用力によりスピー
   カを駆動する手段とから成るスピーカ駆動装置において
   、前記増幅手段におけるゲインを前記原信号のレベルが
   高くなれば低く、低くなれば高くなるように、原信号の
   レベルに依存して可変制御する手段を具備したことを特
   徴とするスピーカ駆動装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のスピーカ駆動装置に
   おいて、前記増幅手段が電圧制御増幅器から成り、前記
   可変制御手段が、原信号から取り出した低域周波微成分
   を整流する整流回路と、該整流回路の出力を積分する積
   分回路と、該積分回路からの直流出力をレベルシフトさ
   せるレベルシフＮＴｈ１Ｐｌ、レベルシフトされた該積
   分回路からの直流出力を正負反転させる反転回路と、該
   反転回路の出力をそのレベルの上限を制限してから制御
   電圧として前記電圧制御増４？４器に加えるリミッタ回
   路とから成ることを特徴とするスピーカＩＩ＜動装置。 ３）特許請求の範囲第１項に記載のスピーカ駆動装置に
   おいて、前記増幅手段が電圧制御抵抗器の可変抵抗値に
   よりそのゲインを制御される増幅器から成り、前記可変
   制御手段が、原信号がら取り出した低域周波数成分を整
   流する整流回路と、該整流回路からの出力を積分する積
   分回路と、該積分回路からの直流出力をレベルシフトさ
   せるレベルシフト回路と、レベルシフトされた該積分回
   路からの出力をそのレベルの下限を制限してから制御電
   圧として前記電圧制御抵抗器に加えるリミッタ回路とか
   ら成ることを特徴とするスピーカ駆動装置。