JPS63302699A - Ｍｆｂ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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ダイナミックスピーカの諸歪を低減するＭ
ＦＢ装置に関する。

［従来技術］ 一般に、音響用増幅装置内の電力増幅部（アンプ）には
、その入力側と出力側との間に帰還回路が設けられてお
り、この帰還回路によって電力増幅部からの出力信号に
含まれる雑音や歪成分の低減を図っている。

また、音響用増幅装置には、上述した帰還回路によって
出力信号の雑音または歪の低減を行う以外に、ダイナミ
ックスピーカの振動に対応する信号を帰還して動作歪を
低減するモーショナルフィードバック（以下ＭＦＢと称
する）装置が設けられる場合がある。このＭＦＢ装置は
、理論的にはダイナミックスピーカのモーショナルイン
ピーダンスに印加されるモーショナル電圧を電力増幅部
の入力側へ負帰還するものである。

ここで、モーショナルインピーダンスとは、第６図に示
すダイナミックスピーカの電気的等価回路の符号ＺＭに
相当するインピーダンスである。

なお、同図に示す符号Ｒｖはボイスコイルの直流抵抗成
分、符号Ｌｖはボイスコイルのインダクタンス成分であ
る。また、ダイナミックスピーカの振動系の動作歪とは
、第７図に示すように、ダイナミックスピーカに供給さ
れる電圧（実線で示す）Ｖｉに対して、スピーカの振動
系の等価モーショナルインピーダンスＺＭに生じるモー
ショナル電圧（点線で示す）ＶＭの過渡応答成分をいう
。

ところで、ＭＦＢを施すと、ダイナミックスピーカの最
低共振周波数近傍でのみ負帰還量が極めて大きくなるの
で、一般的にＭＦＢをあまり多量に施すことは避けられ
ていたし、またＭＦＢを施した後の周波数特性も、一般
的傾向としては、負帰還量が集中する低域で特性低下を
生じ易かった。

この低域周波数特性低下については、従来、低域を適当
に持ち上げてやるべく入力側に補償用ＬＰＦ回路を設け
る等して対処していたが、所詮、完全なものではあり得
なかった。

第８図は、上述した補償用ＬＰＦ回路を設けたＮＩ　Ｆ
　Ｂ装置の一例を示す。この図において、電力増幅部ｌ
の入力側と出力側には帰還回路２が設けられている。こ
の場合、帰還回路２の帰還率βは１よりはるかに小さな
値に設定されており、電力増幅部ｌの利得は１よりはる
かに大きな値に設定されている。続いて、ダイナミック
スピーカ３と抵抗４〜６によってブリッジ回路７が形成
され、このブリッジ回路７からの出力、すなわち、ダイ
ナミックスピーカ３のモーシロナル電圧にほぼ対応する
信号Ｅｓがトランス８によって検出される。

そして、この検出信号の一部が電力増幅部ｌの入力側へ
帰還される。この回路では、抵抗４〜６、トランス８が
ＭＦＢ装置である。

また、電力増幅部ｌの入力側に補償用ＬＰＦ回路９が設
けられ、ＭＦＢを施すことによる低域周波数特性の低下
の改善を図っている。すなわち、この補償用ＬＰＦ回路
９によって、入力信号Ｖｉの低域周波数帯の信号レベル
を適度に増強し、ＭＦＢを行うことによる低域周波数の
特性を少しでも改善してやろうとするものである。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の音響用増幅装置に用いられているＭＦＢ回路は、
専ら電力増幅部から出力される出力信号に含まれる歪や
雑音を低減するという目的で用いられており、ダイナミ
ックスピーカの振動系の過渡応答による歪を完全に除去
するということは全く意図されていない。すなわち、従
来は負帰還を主体とし、補助的にＭ　Ｐ　Ｂを施す構成
となっていた。

また、このＭＦＢも第８図に示したように、抵抗のみか
ら成るブリッジとトランスとから構成される検出回路で
あるため、これにより検出した検出電圧は、厳密にはモ
ーショナル電圧そのものとはならず、波形や波高値が異
なっていたり、位相が異なっていたりしている。このた
め、多量の負帰還は当然不可能であるとともに、オーバ
ーオールの周波数特性がむしろ不規則に変化してしまう
。

このように周波数特性が不規則に変化するため、補償用
ＬＰＦ回路に付与すべき特性は極めて複雑化し、正確に
補償することが不可能であった。したがって、適当に低
域を少々持ち上げるだけの構成にとどまっていたのであ
る。

このように従来の音響用増幅装置においては、ダイナミ
ックスピーカの振動系の過渡応答による歪を完全に除去
することができなかった。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、ダ
イナミックスピーカの振動系の等価モーショナルインピ
ーダンスに印加されるモーショナル電圧を正確に検出す
るとともに、これを１００％負帰還させ、もってダイナ
ミックスピーカの振動系の過渡応答による歪を完全に除
去することができるＭＦＢ装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ この発明はニダイナミックスピーカを駆動する裸利得の
大きいアンプと、前記ダイナミックスピーカの等価モー
シジナルインピーダンスに印加される電圧を検出する検
出手段と、この検出手段で検出された電圧を伝達利得１
で前記アンプの入力側へ負帰還する帰還手段と、前記ダ
イナミックスピーカの等価モーショナルインピーダンス
への電圧伝達特性を電気的にシュミレートするフィルタ
回路を介して入力信号を前記アンプの入力側へ供給する
入力手段とを具備することを特徴とする。

［作用］ 前記構成によれば、検出手段によってダイナミックスピ
ーカの振動系の等価モーショナルインピーダンスに印加
される電圧、すなわちボイスコイルの速度成分に比例し
たモーショナル電圧が検出される。このモーショナル電
圧は、帰還手段によって°１００％アンプの入力側へ負
帰還される。この結果、ダイナミックスピーカの振動系
の過渡応答を完全に抑えた系が実現される。すなわち、
ダイナミックスピーカの動作歪は根本的に除去される。

一方、入力手段により人力信号は、ダイナミックスピー
カの振動系の等価モーショナルインピーダンスへの電圧
伝達特性を付与された後、アンプに供給される。この結
果、音圧−周波数特性は従来と同様平坦にしつつ、低域
周波数特性の劣化を改善できる。

［実施例］ 始めに、この発明の基本的な構成について説明する。

第３図は、この発明の基本的な構成を示すブロック図で
ある。この図において、ダイナミックスピーカ２３の振
動系の等価モーショナルインピーダンスＺＭに印加され
るモーショナル電圧Ｖ　Ｍ　ｈ＜電力増幅部２１の反転
入力端に直接供給されており、すなわち、モーショナル
電圧ＶＭ７！１（１００％負帰還されている。そして、
このモーショナル電圧ＶＭを１００％負帰還させること
により、符号ＡＰで示す電力増幅部２１とダイナミック
スピーカ２３との系は、モーショナルインピーダンスＺ
Ｍに対して電圧利得ｌの等価電圧アンプと見なせる。

また、２０は、入力手段を構成するＢＰＰ回路である。

このＢＰＦ回路を設けるのは、以下の理由による。

一般にダイナミックスピーカは、入力端子を定電圧駆動
したときに第４図（イ）に示すようなフラットな音圧−
周波数特性が得られるようになっている。また、このと
きのダイナミックスピーカ内のモーショナル電圧ＶＭと
周波数との関係は、第５図（イ）に示すようになってい
る。なお、第５図の各図において斜線部は実際に音響エ
ネルギーとして寄与する部分を示している。

一方、モーショナル電圧ＶＭを１００％負帰還させた状
態では第４図（ロ）に示すように、その音圧−周波数特
性がフラットなものにはならず、低域の音圧が下がった
状態となる。この場合、モーショナル電圧ＶＭと周波数
との関係は、第５図（ロ）のようになり、モーショナル
電圧ＶＭは入力信号Ｖｉに完全にｌ対ｌに対応し、モー
ショナル電圧ＶＭのこれ以外の変化は完全に抑圧される
。すなわち、動作歪の発生はあり得ない。ただし、第５
図（ロ）に示すようにモーショナル電圧ＶＭを１００％
負帰還させた状態では、音圧−周波数特性がフラットに
ならないのでＢＰＦ回路２０により入力信号Ｖｉを第５
図（ハ）に示す如き波形としてモーショナル電圧ＶＭを
第４図（イ）と等価となるようにする。すなわち、電力
増幅部２１の入力側に設けたＢＰＦ回路２０は、入力信
号Ｖｉに対して、ダイナミックスピーカ２３における振
動系のモーショナルインピーダンスへの電圧伝達特性を
電気的にシュミレートするものであり、これにより、Ｍ
ＦＢを施した後も全体としては第４図（イ）のようなフ
ラットな音圧−周波数が得られるわけである。

以上のように、電力増幅部２１とダイナミックスピーカ
２３とをモーショナル電圧ＶＭについて１００％負帰還
された系とし、ダイナミックスピーカ２３の振動系の過
渡応答による動作歪を完全に除去すると共に、電力増幅
部２１の入力側にて従来のダイナミックスピーカ電圧伝
達特性をシュミレートしたものが本発明の回路構成とな
る。

次に、この発明の一実施例について説明する。

第１図は、この発明の一実施例の電気的構成を示す回路
図である。

この図において、１１は可変抵抗器であり、この可変抵
抗器１１の一方の固定端子１１ａが抵抗１２を介して信
号入力端子９に接続され、他方の固定端子ｔｔｂが抵抗
１３の一端に接続されている。また、可変抵抗器１１の
摺動端子１１ｃが増幅器１４の入力端に接続されている
。この場合、可変抵抗器１１の固定端子１１ａと摺動端
子１１ｃとの間の抵抗値と、抵抗１２の値とを合成した
値をＲ１とし、可変抵抗器１１の固定端子１１ｂと摺動
端子１１ｃとの間の抵抗値と、抵抗１３の値とを合成し
た値をＲ２とする。増幅８１４は、電圧利得が＋１とな
るように構成されている。増幅器１４の出力端はコンデ
ンサ１５（値　ＣＯ）の一端に接続されており、このコ
ンデンサ１５の他端が抵抗１Ｂ（値Ｒ（１）の一端に接
続されている。抵抗１６の他端は抵抗１７（値〜ＲＯ）
、コンデンサ１８（値ＣＯ）の並列接続回路を介して接
地されるとともに、増幅器１９の入力端に接続されてい
る。増幅器１９は電圧利得が＋３となるように構成され
ている。増幅器１９の出力端は前記抵抗１３の他端に接
続されるとともに、増幅器２１ａの非反転入力端に接続
されている。これら増幅器１４．１９、可変抵抗器１１
、抵抗１２．１３．１６および１７、コンデンサ１５．
１８はＢＰＦ回路２０を構成する。

ここで、ＢＰＦ回路２０の特性について説明する。ＢＰ
Ｆ回路２０は、その共振周波数ｒ、が抵抗１６．１７、
コンデンサ１５．１８の値により決まる。すなわち共振
周波数ｆ１は、 ｆｔ＝ｌ／２πＣｏＲｏ　−−■ となる。

また、共振の鋭さくＱ）は、 Ｑ・（１＋Ｒ１／Ｒ２）／３・・・・・・■となる。

このように構成されたＢＰＦ回路２０は、コンデンサ１
５．１　Ｂ、抵抗１６．１７の各位を適切に選択するこ
とによって、その共振周波数ｆ、をダイナミックスピー
カ２３の最低共振周波数ｆ。に一致させることができる
。また、可変抵抗器１Ｋを調整することで、共振波形を
任意に変化させることができる。すなわち、抵抗器１１
の調整により、Ｒ１＞Ｒ２とした場合はＱが大きくなり
、共振波形の帯域幅が狭くなる。また、Ｒ１＜Ｒ２とし
た場合はＱが小さくなり、共振波形の帯域幅が広くなる
。したがって、このようなりＰＦ回路２０を用いること
により入力信号Ｖｉの波形を正確にダイナミックスピー
カ２３のモーショナルインピーダンスへの電圧伝達特性
にシュミレートすることができる。

２１は増幅部であり、裸利得の大きい電圧増幅器２１ａ
とパワ一段を構成するＮＰＮ型トランジスタ２１ｂおよ
びＰＮＰ型トランジスタ２１ｃとから構成される。増幅
器２１ａの出力端はトランジスタ２１ｂとトランジスタ
２１ｃの各ベース端子に接続されている。また、トラン
ジスタ２１ｂとトランジスタ２１ｃの各エミッタ端子は
それぞれ共通接続されて出力端となる。

増幅部２１の出力端はダイナミックスピーカ２３の一端
に接続されると共に、抵抗２４（値α・Ｒｖ）、抵抗２
５（値　α・Ｒｖ／２）および抵抗２６（値α・Ｒｖ／
２）を順次介して接地されている。この場合、抵抗２５
と抵抗２６との直列接続回路にはコンデンサ２７（値Ｃ
ｖ）が並列接続されている。

また、ダイナミックスピーカ２３の他端が抵抗３１（値
Ｒｓ）を介して接地されている。ダイナミックスピーカ
２３は電気的等価回路で表すと、ボイスコイルの抵抗２
８（値Ｒｖ）と、同ボイスコイルのインダクタンス２９
（値Ｌｖ）と、当該スピーカ２３のメカニカル振動系等
価回路３０との直列接続回路となる。振動系等価回路３
０、すなわちモーショナルインピーダンスは、抵抗３０
ａ、コンデンサ３０ｂおよびインダクタンス３０ｃの並
列接続回路として表すことができる。

上述したダイナミックスピーカ２３、抵抗２４．２５．
２６および３１．コンデンサ２７は、ブリッジ回路３２
を構成する。

ここでブリッジ回路３２の機能について説明する。ブリ
ッジ回路３２の抵抗２４〜２６の合成抵抗値　（α・Ｒ
ｖ＋α・Ｒ８／２＋α・Ｒ８／２）は、抵抗２８．３１
の合成抵抗値（Ｒｖ＋Ｒｓ）に対して充分大きく、かつ
抵抗３！の抵抗値Ｒｓは、抵抗２８の抵抗値Ｒｖに対し
て充分に小さい値となるように設定されている。また、
抵抗２４．２５．２６および３１はダイナミックスピー
カ２３に対して、 ａ　ａＲｖ／　ａ　＠Ｒｓ＝　Ｒｖ／Ｒｓ　　−■なる
条件に設定されている。このように各抵抗の値を決定す
ることで、後に詳述するように、抵抗２５と抵抗２６と
の接続点Ｐ４と、ダイナミックスピーカ２３の他端と抵
抗３１の接続点Ｐ、との間にモーショナル電圧ＶＭが正
確に検出され−る。

次に、抵抗２５．２６の接続点Ｐ４が増幅器３４の非反
転入力端に接続され、ダイナミックスピーカ２３と抵抗
３１との接続点Ｐ、が抵抗３５（値ｒ）を介して増幅器
３４の反転入力端に接続されると共に抵抗３６（値ｒ）
の一端に接続されている。

そして、抵抗３６の他端が増幅器３７の出力端に接続さ
れている。増幅器３７は電圧利得が＋１となるように構
成されている。また、増幅器３７の出力端が抵抗３８（
値β・Ｒｖ）を介して増幅器３４の出力端に接続される
共に、抵抗３９（値β・Ｒｓ）とコンデンサ４０（値Ｃ
ｖ’＝Ｌｖ／βｍ、　Ｒｓ−Ｒｖ）との並列接続回路を
介して接地されている。これらブリッジ回路３２、増幅
器３４．３７、抵抗３５．３６．３８．３９、コンデン
サ４０はブリッジ増幅部４１を構成する。このブリッジ
増幅部４１、は検出手段に該当する。

増幅器３４の出力端は、コンデンサ４２（値ＣＤの一端
に接続され、このコンデンサ４２の他端が抵抗４３（値
Ｒｆ）の一端に接続されるとともに増幅部２１内の増幅
器２１ａの反転入力端に接続されている。抵抗４３の他
端は増幅部２１の出力端に接続されている。前記コンデ
ンサ４２は直流を阻止するものであり、抵抗４３は帰還
抵抗である。

ここで、前述したブリッジ増幅部４１によるモーショナ
ル電圧ＶＭの検出原理を説明する。

先ず、第２図（イ）に示すブリッジ回路３２において、
増幅部２１から供給される電圧値をＶ。、増幅器３４の
非反転入力端に供給される電圧値をＶ、、接続点Ｐｔで
の電圧値をＶｌ、増幅器３７の入出力端での電圧値をＶ
、および増幅器３４の出力端での電圧値をｖ４とする。

これらの電圧値Ｖ。

〜ｖ４の関係は次式のようになる。

Ｖｓ□Ｖ４（β・Ｒｓ／／Ｃｖ’　）バβ・Ｒｓ／／Ｃ
ｖ’＋β４ｖ）＝Ｖ＊・Ｒｓ／（Ｒｓ　＋　Ｒｖ　＋　
ｊωＬｖ）　−・・・・・■（ただし、Ｃｖ’　＝　Ｌ
ｖ／β４ｓ−Ｒｖである）また、帰還がかかった演算増
幅器の特性から■、・（ｒ−Ｖ−ｔ　＋　ｒ−Ｖ、）／
（ｒ　＋　ｒ）・（ｖ、÷ＶＳ）／２、’、Ｖｓ・２・
Ｖ、−Ｖ、・・・・・・■となる。

次に、第２図（ロ）を参照して電圧Ｖ＋−Ｖｚ９それぞ
れ求めると、 ２・ｖＩ：ｖｏ・（α・Ｒ８／／Ｃｖ）バα・ＲＩＩ／
／Ｃｖ＋α・Ｒｖ）＝Ｖｏ・Ｒｓ／／（Ｒｓ　＋　Ｒｖ
　＋　ｊωＬｖ）　−・・・・−■（ただし、Ｃｖ：Ｌ
ｖ／α・Ｒ８・Ｒｖである）Ｖｒ＝（Ｖｏ　−ＶＭ）・
Ｒｓ／（Ｒｓ　＋　Ｒｖ　＋　ｊωＬｖ）　・＝−００
式に■、■式を代入すると、 Ｖｓ＝ＶＭ４ｓ／（Ｒｓ　＋　Ｒｖ　＋　ｊωＬｖ）　
・・・−■となり、■、０式から Ｖ４＝ＶＭ・・・・・・■ となる。したがって、増幅器３４の出力からダイナミッ
クスピーカ２３のモーショナル電圧ＶＭが正確に得られ
る。

次に、以上の構成におけるこの実施例の動作を第１図を
参照して説明する。

先ず、信号入力端子９に供給される入力信号Ｖｉｌｔ、
ＢＰＦ回路２０へ供給され、このＢＰＦ回路２０よって
入力信号Ｖｉの周波数ｒ、酸成分信号レベルが増強され
る。すなわち、ＢＰＦ回路２０から出力される信号（Ｖ
ｉ＋ＶＭ）は、ダイナミックスピーカ２３の電圧伝達特
性をシュミレートした波形となる。そして、信号（ｖｉ
＋ＶＭ）は増幅部２１の増幅器２１ａの非反転入力端へ
供給され、ここで増幅された後ダイナミックスピーカ２
３へ供給される。これによりスピーカ２３が駆動される
。そして、スピーカ２３が駆動されると、スピーカ２３
の等価回路３０の両端にモーショナル電圧ＶＭが発生す
る。そして、モーショナル電圧ＶＭはブリッジ増幅部４
１によって検出され、コンデンサ４２を介して増幅器２
１ａの反転入力端へ供給される。すなわち、モーショナ
ル電圧ＶＭが１００％帰還される。

このように、モーショナル電圧ＶＭを１００％増幅部２
Ｉへ負帰還させるようにしたので、ダイナミックスピー
カ２３の振動系の過渡応答による歪を完全に除去するこ
とができ、そのうえでダイナミックスピーカ２３の電圧
伝達特性を入力段階にてシュミレートしているため、従
来どおりフラットな音圧−周波数特性を実現することが
でき・さらにはこの入力段階での電圧伝達特性の付与如
何では周波数特性をそれ自体の最低共振周波数＝に拘ら
ず、より低域まで伸ばすことも可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、ダイナミックス
ピーカを駆動する裸利得の大きいアンプと、前記ダイナ
ミックスピーカの等価モーショナルインピーダンスに印
加される電圧を検出する検出手段と、この検出手段で検
出された電圧を伝達利得１で前記アンプの入力側へ負帰
還するする帰還手段と、前記ダイナミックスピーカの等
価モーショナルインピーダンスへの電圧伝達特性を電気
的にシュミレートするフィルタ回路を介して入力信号を
前記アンプの入力側へ供給する入力手段とを具備したの
で、ダイナミックスピーカの音圧−周波数特性の低域成
分を減衰させないで、スピーカの振動系の過渡応答によ
る歪を根本的に除去することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の電気的構成を示す回路図
、 第２図は第１図のブリッジ検出回路の機能を説明するた
めの回路図、 第３図はこの発明の一実施例の基本的構成を示すブロッ
ク図、 第４図および第５図は同実施例の動作を説明するために
波形図、 第６図はスピーカの電気的等価回路を示す回路図、 第７図はスピーカへ供給される電圧とスピーカの振動系
の等価モーショナルインピーダンスに印加される電圧と
を示す波形図、 第８図は従来のＭＦＢ装置の電気的構成を示す回路図で
ある。 ２０・・・・・・バンドパスフィルタ回路（入力手段）
、２１・・・・・・電力増幅部（アンプ）、２３・・・
・・・ダイナミックスピーカ、３４．３７・・・・・・
増幅器、３６．３８．３９・・・・・抵抗、４０・・・
・・・コンデンサ（３４，３６〜４０は帰還手段）、４
１・・・・・・ブリッジ増幅部（検出手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ダイナミックスピーカを駆動する裸利得の大きいアンプ
   と、 前記ダイナミックスピーカの等価モーショナルインピー
   ダンスに印加される電圧を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された電圧を伝達利得１で前記アン
   プの入力側へ負帰還する帰還手段と、前記ダイナミック
   スピーカの等価モーショナルインピーダンスへの電圧伝
   達特性を電気的にシュミレートするフィルタ回路を介し
   て入力信号を前記アンプの入力側へ供給する入力手段と を具備することを特徴とするＭＦＢ装置。