JPS6035877B2 - スピ−カの歪み補正回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスピーカの歪み補正回路に関し、コーン形ダイ
ナミックスピーカのピストン振動領域において、変移に
対する非線形性から生ずる歪みを電気的に打消すること
を目的とする。

コーン形ダイナミックスピーカは、一般に、コーンの変
移が大きくなるに従って、ボイスコイルを横切る磁束が
減少し、また、エッジ等の非線形性によって、第１図に
示すようにその変移量を制限する方向に非線形性が生じ
る。

そして、第２図に示すように、スピーカに一定入力電圧
を加えた場合ナ。付近およびそれ以下、すなわち低域で
はコーンの変移量が大きくなる。これが、主として低域
における歪みの一つの要因になっている。本発明は、こ
の歪みを電気回路でシュミレートし、それを帰還するこ
とによって、電気的に歪みを打消するようにしたスピー
カの歪み補正回路を提供するものである。一般に、コー
ン形ダイナミックスピーカに一定の入力電圧を加えた場
合の音圧の周波数特性は、第２図ａに示すように、低域
共振周波数〆。

以上では平坦で、ナ。 以下では十１２ｄＢ／ｏｃｔの
傾斜を持つことは良く知られている。一方、コーンの変
移は、音圧を２次積分したものである。

したがって、その周波数特性は、第２図Ｍこ示すように
、ナ。以下では平坦で、ナ。以上では‐１２通／ｏｃｔ
の領域を持つ。すなわち、音圧を１回積分するとコーン
速度となり、さらにもう１回積分するとコーン変移とな
る。

周波数特性は１回積分するごとに−＆旧／ｃｏｔだけ傾
く（共立出版発行「半導体ＩＣの応用」３４ページ参照
）。従って音圧を２回積分した変移は、第２図ａを−１
２ｄＢ／ｃｏｔだけ傾けた第２図ｂとなる。この周波数
特性は２ポールのアクティブローパスフィルタでシユミ
レートすることができる。本発明はこの考え方を用いて
スピーカの歪みを補正するものである。

第３図に、本発明の第１の実施例を示す。

第３図において、１は入力端、２は入力抵抗、３は演算
増幅器、４〜８はアクティブフィル夕を構成する抵抗、
コンデンサおよび演算増幅器、９，１川ま分割抵抗、１
１，１２は振幅制限用ダイオード、１３は演算増幅器、
１４〜１８はアクティブローパスフィルタを構成する抵
抗、コンデンサおよび演算増幅器、１９は帰還抵抗、２
川ま帰還抵抗、２１は出力端である。

第３図の歪み補正回路の動作を説明する。

出力端２１の電圧がスピーカに加えられると、スピーカ
のコーンは、第２図ｂのような周波数特性で変移する。

この第２図ｂの周波数特性を、アクテイブローパスフイ
ルタ４〜８でシユミレートすると、演算増幅器８の出力
電圧は、コーンの変移に対応した信号となる。この変移
信号に対し、コーンの変移量は第１図に示すように振幅
制限を受ける。この特性を振幅制限回路９〜１２でシュ
ミレートすると、抵抗９，１０の分割点の電圧は、コー
ンの周波数特性と、非線形特性を共にシュミレートした
実際のコーンの変移に対応した信号が得られる。つぎに
、この信号を、アクティブローパスフイル夕４〜８に対
して、相補な周波数特性を持つ周波数補正回路１３〜１
９を通して、周波数特性を元の出力端２１の信号の状態
に戻し、抵抗２０を介して、演算増幅器３の入力に帰還
する。

なお、周波数特性Ａに対して相補な周波数特性Ｂとは、
Ａ×Ｂ＝１となる。

言いかえれば、それらを縦続接続した周波数特性が平坦
になる関係をいう。以上のように帰還回路を構成すると
、入力端１の信号に対し、抵抗２０を介して帰還される
帰還信号の歪みをゼロにするように動作する。

すなわち、演算増幅器３の利得が十分大きい場合、演算
増幅器３の正相入力端電位はほぼ逆相入力端電位すなわ
ち接地電位となる。

一方、正相入力端から演算増幅器３で流れる電流はほぼ
ゼロである。したがって抵抗２を流れる電流と抵抗２０
を流れる電流はほぼ等しくなり、抵抗２を流れる電流は
入力電流でひずみがないとすると、抵抗２０を流れる電
流もほぼひずみはゼロになる。ここで、もし抵抗２に流
れる電流と抵抗２川こ流れる電流が等しくないとすると
、演算増幅器３の正相入力端に電流が流れ込み、それが
増幅され、帰還回路４〜２０を通って、演算増幅器３の
正相入力端へ流れ込む電流がゼロになるように負帰還さ
れ、その結果抵抗２に流れる電流と抵抗２０１こ流れる
電流がほぼ等しくなる。こうして入力端１の信号に対し
て抵抗２０を介して帰還される帰還信号の歪みをゼロに
するように動作する。ところで、補正回路１３〜１９は
線形回路であるから、抵抗２０を介して帰還される帰還
信号が歪んでいないということは、抵抗９，１０の分割
点の電圧も歪んでいないということが言える。そしてこ
の分割点の電圧は、実際のコーンの変移に対応している
のであるから、結局コーンの変移の歪みをなくすること
ができる。したがって、この歪み補正回路を用いること
により、周波数特性は変えずに、歪み成分のみを打消す
ことができる。

スピーカの変移信号に対する変移量の非線形性は、第１
図に示すように、非常になだらかな特性である。

そこで、この非線形性をシュミレートする振幅制限用ダ
イオード１１，１２は、シリコンダイオードのように急
激な非線形特性を持つものよりも、ゲルマニウムダイオ
ードやショットキーバリアダィオードのように、なだら
かな非線形特性を持つものの方が適している。また、非
線形の程度は、抵抗９，１０の分割比を変えることによ
って調節することができる。また、アクティブローパス
フィルタ用演算増幅器８および１８は、トランジスタの
ェミツタフオロワで代用することもできる。

第３図の歪み補正回路では、周波数特性を補正するのに
、アクティブローパスフイルタ４〜８と相補な周波数特
性を特っ周波数補正回路１３〜１９を帰還回路内に挿入
して行っているが、この周波数補正回路を、帰還回路の
外に出すこともできる。

そのように周波数補正回路を演算増幅器３の入力側に設
けた実施例を第４図に示す。第４図における１〜２１は
、第３図の同番号のものに対応している。

第４図の場合も、歪みを打消す原理は第３図の場合と全
く同様である。

しかし、第４図では、入力抵抗２から出力端２１までの
間の周波数特性は、アクティブローパスフィルタ４〜８
の逆の特性になる。そこでこの周波数特・性を元に戻す
ために、アクティブローパスフイルタ４〜８と同様の特
性を持つ補正回路１４〜１８を入力側に操入することに
よって、入力端１から出力端２１までの周波数特性を平
坦にしたものである。すなわち、第４図の４〜１０の各
部の電圧および電流は、第３図の４〜１０のものと全く
同じであり、同様に第４図の抵抗９，１０の分割点の電
圧が歪んでいない。

従って振幅制限回路の前の信号すなわちスピーカーの入
力電圧が振幅制限の逆特性すなわち振幅伸長の方向に歪
んだものになり、その入力電圧に対してコーン変移量は
振幅制限を受けるため結果的にコーン変移量は歪みがな
くなる。第４図において、ダイオード１１，１２に掛る
電圧が、そのＯＮ電圧よりも小さい範囲では、帰還回路
４〜１０と補正回路１４〜１８及び抵抗２は全く同じ周
波数特性を持っており、帰還回路４〜１０は演算増幅器
３の帰環回路に入っているため、抵抗２から演算増幅器
３と帰還回路４〜１０を含めた回路を見た特性は帰還回
路４〜１０と逆の（相補の）周波数特性になる。

したがって、これらの縦縞接続した第４図の回路の周波
数特性は平坦になる。以上のように、本発明によれば、
スピーカの周波数特性を変えずに、歪み成分のみを打消
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスピーカーの非線形特性図、第２図はスピーカ
ーの周波数特性図、第３図、第４図はそれぞれ本発明の
第１および第２の実施例を示す回路図である。 ３・・・…増幅器、４〜８……電圧−変移変換回路、９
〜１２・・・・・・振幅制限回路、１３〜１９・・・・
・・周波数補正回路。 第４図 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スピーカ駆動用増幅器の帰還回路が、スピーカの入
   力電圧対変移の周波数特性をシユミレートする電圧−変
   移変換回路と、上記電圧−変移回路の出力信号にスピー
   カの入力電圧対変移量の非線形等性に対応した非線形特
   性を持たせるための振幅制限回路と、上記振幅制限回路
   の出力信号を、上記電圧−変移変換回路と縦続接続した
   ときの周波数特性が平坦になるような周波数特性で補正
   する周波数補正回路とで構成されたスピーカの歪み補正
   回路。 ２ 特許請求の範囲第１項において、電圧−変移変回路
   が、２ポールのアクテイブローパスフイルタで構成され
   たスピーカの歪み補正回路。 ３ 特許請求の範囲第１項において、振幅制限回路とし
   てダイオードを使用したスピーカの歪み補正回路。 ４ 特許請求の範囲第３項において、ダイオードとして
   ゲルマニウムダイオードまたはシヨツトキーバリアダイ
   オードを使用したスピーカの歪み補正回路。 ５ 特許請求の範囲第３項において、振幅制限回路とし
   て逆並列接続したダイオードを信号径路と接地間に挿入
   した回路を用いたスピーカの歪み補正回路。 ６ 特許請求の範囲第１項において、周波数補正回路が
   、第２の増幅器と、第２の増幅器の帰還回路に挿入され
   、スピーカの入力電圧対変移特性をシユミレートする第
   ２の電圧−変移変換回路とで構成されたスピーカの歪み
   補正回路。 ７ 帰還回路に、スピーカの入力電圧対変移特性をシユ
   ミレートする第１の電圧−変移変換回路と、上記第１の
   電圧−変移変換回路の出力信号にスピーカの入力電圧対
   変移量の非線形特性に対応した非線形特性を持たせるた
   めの振幅制限回路とを有する増幅器と、上記増幅器の入
   力側に設けられ、スピーカの入力電圧対変移特性をシユ
   ミレートする第２の電圧−移変換回路とで構成されたス
   ピーカの歪み補正回路。 ８ 特許請求の範囲第７項において、第１および第２の
   電圧−変移変換回路が、２ポールのアクテイブローパス
   フイルタで構成されたスピーカの歪み補正回路。 ９ 特許請求の範囲第７項において、振幅制限回路とし
   てダイオードを使用したスピーカの歪み補正回路。 １０ 特許請求の範囲第９項において、ダイオードとし
   てゲルマニウムダイオードまたはシヨツトキーバリアダ
   イオードを使用したスピーカの歪み補正回路。 １１ 特許請求の範囲第９項において、振幅制限回路と
   して逆並列接続したダイオードを信号径路と接地間に挿
   入した回路を用いたスピーカの歪み補正回路。