JPS63309098A - ダイナミックスピ−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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、ダイナミックスピーカ駆動装置に係り、特に
ダイナミックスピーカの諸歪を低減してダイナミックス
ピーカを駆動するダイナミックスピーカ駆動装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来より、圧力センサ、温度センサあるいはマイク等を
用いてダイナミックスピーカ（以下、単にスピーカと称
す）の振動系の過渡応答による歪を除去するモーショナ
ルフィードバック（ＭＦＢ）回路を設けたダイナミック
スピーカ駆動装置がある。このＭＦＢ回路は、スピーカ
のモーショナルインピーダンスに発生するモーショナル
電圧を電力増幅部の入力端へ負帰還するものである。ま
た、上記センサ等を用いる方法以外に、例えばブリッジ
回路を設けてスピーカのボイス・コイルの端子に発生す
るモーショナル電圧を検出する方法もある。（雑誌「ラ
ジオ技術Ｊ　１９８４年　１０月号〜　１１月号及び１
９８５年２月号参照） ［発明が解決しようとする問題点］ しかるに、上記のセンサ等を用いたＭＦＢ回路では、例
えばセンサの検出出力の位相回転が大きくなる等の如く
センサの能力等でフィードバック量の制限がある。また
、フィードバックを多量にかければ発振を起こしてしま
うため、結局、スピーカの歪低減効果は小さいという問
題点があった。

一方、上記ブリッジ回路を用いたＭＦＢ回路では、回路
構成が複雑になるという問題点があった。

このように、ＭＦＢ回路を採用した従来の駆動装置では
、モーショナル電圧を検出しなければならず、従って、
十分にスピーカの歪を低減することができなかった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、モー
ショナル電圧を検出せず、スピーカの振動系の等価モー
ショナルインピーダンス以外のインピーダンス成分を打
ち消すよう構成することにより、簡単な構成でスピーカ
の振動系の過渡応答による歪を略完全に除去することが
できるダイナミックスピーカ駆動装置を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によるダイナミックスピーカ駆動装置は、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以外
のインピーダンス成分を打ち消すように構成したことを
特徴とする。

また、本発明の他のダイナミックスピーカ駆動装置は、
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で電気的にシユミレートした構成を
有し、入力信号に所望の周波数補償特性を付与するフィ
ルタ回路と、前記等価モーショナルインピーダンス以外
のインピーダンスを相殺する負の出力インピーダンスを
有し・前記フィルタ回路を介して入来する前記入力信号
で前記ダイナミックスピーカを駆動する駆動手段とを具
備することを特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、ダイナミックスピーカのボイス・コ
イルの等価モーショナルインピーダンス以外の、例えば
抵抗、リアクタンス、キャパシタンス及びスピーカのｌ
ｌｌｌｌｉ部による音響に与える影響等を考慮した略全
てのインピーダンス成分が打ち消されろ。

一方、上記フィルタ回路により、入力信号がダイナミッ
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
への電圧伝達特性にシュミレートされた後、上記駆動手
段にて等価モーショナルインピーダンス以外のインピー
ダンス成分が打ち消されてダイナミックスピーカに供給
される。

この結果、ダイナミックスピーカの周波数特性が大幅に
改善される。

［実施例］ 第１図は、本発明になるダイナミ・ンクスビー力駆動装
置の基本構成を示す回路図である。

第１図において、入力端子ｖ１が人力される入力端子１
は、抵抗Ｒ＋を介して演算増幅器２の反転入力端子に接
続される。演算増幅器２（パワーアンプ）の非反転入力
端子は接地され、その出力端子は抵抗Ｒ３を介して抵抗
Ｒ１及びその反転入力端子の接続点に接続されると共に
、例えばスピーカである負荷３（インピーダンスＺＬ）
及び抵抗Ｒｓを直列に介して接地される。負荷３及び抵
抗Ｒｓの接続点は、ゲイン−Ａの増幅器４（サーボアン
プ）及び抵抗Ｒ２を直列に介して演算増幅器２の反転入
力端子及び抵抗Ｒ１、Ｒ３の接続点に接続される。

ここで、負荷３の両端の電圧を■。とすると、その伝送
特性は、 −Ｖ、／ＶＩ”　（Ｒ３／Ｒ＋）４＋／（１＋（Ｒ，／
ＺＬ）・（ＬＡ−１ｈ／Ｒ２））コ・・・　・・・　（
１）となる。従って、出力インピーダンス（駆動インピ
ーダンス）は、 ｚ０＝　Ｒ８（＋、−Ａ−Ｒ３／Ｒ２）・−・・−（２
）となる、上記（２）において、Ａ−Ｒ３／Ｒ２〉ｌと
すると、出力インピーダンスＺ。を負にすることができ
る。

次に、本発明の第１実施例について第２図と共に説明す
る。この第１実施例は第１図に示した基本回路を実際の
スピーカ駆動回路として適用した場合を示す。第２図中
、第１図と同一構成部分には同一の符号を付す。

第２図において、前記抵抗Ｒ３の代わりに抵抗Ｒ２を用
い、また、前記増幅器４として演算増幅器５及びインピ
ーダンス負荷６．７より構成されるサーボアンプを用い
、更に、前記負荷３の代わりにダイナミックスピーカ８
を用いている。

ここで、前記演算増幅器２の出力端子と抵抗Ｒ２どの接
続点は、端子８ａを介してスピーカ８に接続される。ま
た、スピーカ８の他の端子８ｂは、抵抗Ｒ９を介して接
地されると共に、インピーダンス負荷６（値２＋）を介
して演算増幅器５の反転入力端子に接続される。非反転
入力端子が接地される演算増幅器５の出力端子はインピ
ーダンス負荷？（ｔａＺ２）を介してその反転入力端子
及びインピーダンス負荷６の接続点に接続されると共に
、前記抵抗Ｒ２に接続される。

一方、スピーカ８内において、ＲＶ及びＬｖは各々ボイ
スコイルの直流抵抗及びインダクタンスを示し、抵抗Ｒ
いコンデンサＣ，及びコイルし、よりなる並列回路はス
ピーカ８の駆動系のモーショナルインピーダンスＺＭの
各成分を示す。

ここで、端子８ａ及び８ｂ間の電圧をＶｏとして、前記
（１）及び（２）式にＲ２＝Ｒ３及び△＝Ｚ２／ｚ１の
関係を代入すると、第１実施例の伝送特性及び出力イン
ピーダンスは各々以下の式で表される。

−Ｖｏ／Ｖ：　＝（Ｒ２／Ｒ＋）”［１／（１＋（Ｒ，
／Ｚｔ）・（ｉＺ２／Ｚ＋　））］・・・・・・（３）
Ｚ０＝Ｒｓ（１−Ｚ２／Ｚｉ　）　　　・・・・・・（
４）次に、サーボアンプ４の詳細な構成について第３図
と共に、説明する。

ここで、前記モーショナルインピーダンスＺＭを定電圧
駆動するには前記駆動インピーダンスＺ０を−（Ｒｖ　
＋　ＪωＬｖ）と等しくすれば良いので、この関係を（
４）式に代入すると、以下のようになる。

−（Ｒｖ”ＪωＬｖ）　＝Ｒ−・（１−Ｚ２／Ｚ＋）−
’、　Ｚ２／Ｚｌ　＝　（Ｒｓ＋Ｒｖ）／Ｒｓ　＋　Ｊ
ωＬｖ／Ｒ，・−−−−・（５）従って、コンデンサＣ
１及び抵抗Ｒ４、Ｒ５のキャパシタンス及び抵抗値は各
々以下の如くになる。

Ｒ４：α・Ｒ９ Ｒ５”α・（Ｒ，＋Ｒ，） Ｃ＋　＝Ｃ／α 但し、Ｃ＝＋４．／［Ｒ，・（Ｒ，＋Ｒｖ）］、α〉〉
１である。

上記第２図に第３図を組み合わせると、第４図に示す如
くになる。ここで、前記（３）式中に前記（５）式の条
件及びＺＬ”Ｒｖ”ＪωＬＶ　＋２Ｍの関係を代入する
と、 −Ｖ、ハ：　＝　Ｒ２／Ｒ＋”［（Ｒｖ＋ｊωＬｖ＋Ｚ
ｍ）／２．＋１　＋＋＋　・−（６）となる。また、こ
の（６）式にＶＭハ。＝Ｚ門／（ＲＶ＋ｊω１−ｖ＋Ｚ
ｎ）の関係を代入すると、結局、モーショナルインピー
ダンスＺＭまでの伝送特性は以下のようになる。

−Ｖｎ／Ｖ：　＝　Ｒ２／Ｒ＋　　−−（７）また、ア
ンプの出力インピーダンスＲ０及びモーショナルインピ
ーダンスＺＭの駆動インピーダンスＺ、は各々以下の式
に示す如くになる。

ＲＯ＝−（Ｒｖ＋ＪωＬｖ）・・・・・・（８）Ｌ　＝
Ｏ・・・・・・（９） なお、前記モーショナルインピーダンスＺＭを定電圧駆
動すべく、駆動インピーダンスＺθを−（Ｒ、＋ｊ（、
ＪＬｖ）とするための回路定数の設定方法としては、上
記以外にも種々の変形が可能であることは勿論である。

例えば、第１図の回路において、抵抗Ｒ２、Ｒ３で構成
されている部分を各々インピーダンス負荷Ｚ３、Ｚａ（
、特に、図示せず）に代えてこれらの定数を前記（２）
式相当値が前記駆動インピーダンスＺθ相当値となるよ
うに設定することもできる。

ところで、ダイナミックスピーカ８のＱ及び低音共係周
波数ｆ８は、周知の如く、モーショナルインビーダンス
Ｚｍの共振特性カーブに起因する値を有する。しかるに
、実際にスピーカ８を駆動する際、前記ボイスコイルの
抵抗ＲＶ、アンプの出力インピーダンスＲ０が存在し、
電圧伝達特性上、上記共振特性カーブ（すなわち、モー
ショナルインピーダンスＺＭの変化）が表面化してくる
という問題がある。

これを解決するためには、例えば出力インピーダンスゼ
ロのパワー無限大のアンプで共振インピーダンスのみを
電圧駆動すれば良い。この場合、共振インピーダンスの
両端電圧はそのＱ及び低音共振周波数ｆｌＩによらず、
入力端子そのものにしかならない。すなわち、ここでは
Ｑ及びｆ９の概念は不要となる。また、実際のスピーカ
の振動板の動きは全てモーショナルインピーダンスＺｉ
の両端の起電力となって反映されてくるから、これを上
記の如く定電圧駆動している限り、振動板の全ての勝手
な動きは抑圧されることになる。すなわち、前記振動系
の過渡応答も全く生ぜず、よって、これに起因する歪も
ゼロとなる。

前記第４図及び前記（７）式〜く９）式に示した如く、
本発明により上記のモーショナルインピーダンスＺＭの
ゼロオーム駆動（定電圧駆動）は実現される。但し、モ
ーショナルインピーダンスＺｎは、共娠点（ｆ　ｌＩ）
において極めて低インピーダンスであり、かつ、駆動側
の電流供給能力を大きくすることが要求される。

ところで、前記第４図に示した回路構成を簡素化すると
、第５図に示す如き等何回路が得られる。

第９図において、前記入力端子ｌは前記抵抗Ｒ１及びＲ
２を直列に介して前記スピーカ８内のモーショナルイン
ピーダンスＺＭとボイスコイル・インダクタンスＬｖと
の接続点Ｐに接続される。また、前記端子８ｂは接地さ
れる。一方、新たに設けられた負の出力インピーダンス
−（ＲＶ＋ＪωＬｖ）を有するアンプ９の非反転入力端
子は接地され、その反転入力端子は抵抗Ｒ１及びＲ２の
接続点に接続される。

ところで、一般にダイナミックスピーカは、ボイスコイ
ル抵抗Ｒｖ及びインダクタンスＬｖを含めたスピーカ８
全体において、定電圧を印加した時に音圧−周波数特性
がフラットとなるように設定されている。ところが、実
際には第５図におけるスピーカ入力端子８ａ及び８ｂと
接続点Ｐの電圧についても考慮する必要がある。ここで
、第６図（、Ａ、　）に示す周波数特性を有するモーシ
ョナルインピーダンスＺｎは、低音共セ周波数ｆ８相当
の周波数以外ではそのインピーダンスが極めて小さい。

従って、このモーショナルインピーダンスＺｍの両端を
定電圧とするためには、スピーカ８の駆動電流■は第６
図（Ｂ）に示す如く低音共振周波数ｆｓ付近で減少する
ようなものとする必要がある。この駆動電流■は現実に
ボイスコイル抵抗Ｒｖを介してスピーカ８に供給されて
いるので、スピーカ入力端子８ａには第６図（Ｃ）に示
す如く低音共娠周波数ｆ８以外で極めて大電圧となる電
圧Ｖが発生してしまう。このため、現実にはアンプ９が
すぐ飽和してしまうことになる。

上記の問題点は、本出順人が先に昭和６２年６月２日付
で出願した特許出願ｒＭＦＢ＊置」において開示した如
く、スピーカ入力端子がモーショナルインビーダスに対
してどのように伝達されるかを電気的にシュミレートし
たフィルタ回路を介して入力信号電圧Ｖ、スピーカ８へ
供給することにより、解決される。

第７図は、上記フィルタ回路を更に具備した本発明の第
２実施例の簡略回路図を示す。第７図において、１０は
スピーカ８の電圧伝達特性を電気的にシュミレートした
フィルタ回路を示し、抵抗ｋ　−Ｒｖ、インダクタンス
に−Ｌｖ及びモーショナルインピーダンスに−ＺＭ（但
し、ｋは任意の定数を示す）を有する。

このフィルタ回１１０により、スピーカ８内のモーショ
ナルインピーダンスＺｎに印加される電圧は、スピーカ
８を入力端子■、で駆動した場合と全く同じ周波数特性
を有するようになる。このため、当然にスピーカ８の音
圧−周波数特性はフラットとなる。また、アンプ９の入
力電圧は、モーショナルインピーダンスＺＩＩの低音共
振周波数ｆ８近傍を除くと極めて小さくなる。更に、前
述した如く低音共振周波数ｆａ以外てアンプ９の回路利
得が大きくなっても、出力電圧としてはそれ程大電圧と
なることはない。

次に、フィルタ回路ｌＯの具体的な実施例について説明
する。このフィルタ回路１０は、第８図に破線で示す如
きスピーカ８と同等の周波数応答特性Ｆを有する必要が
ある。これを実現するため、周波数応答特性Ｆを帯域通
過特性Ｇ、及び高域通過特性０２〜Ｇ４に分けて電気的
にシュミレートして、第９図に示す如き回路を構成した
。ここで、ｆ１〜ｆ３は、上記高域通過特性Ｇ２〜Ｇ４
のカットオフ周波数を各々示す。

第９図において、１１及び１２は各々人力及び出力バッ
ファを示し、アンプ１３及び抵抗Ｒ（４７０にΩ）及び
コンデンサＣ（０，００５６μＦ）等は帯域通過特性Ｇ
１を有する帯域フィルタを構成し、また、抵抗ｒ１１（
＋０１＜Ω）　、ｒ　＋　（２２にΩ）、ｒ２（６８に
Ω）及びコンデンサＣ、（０，０１６μＦ　）　−Ｃｂ
　（０−０１μＦ）、Ｃｏ（０，０８μＦ）等は高域通
過特性６２〜Ｇ４を実現する回路を構成する。また、そ
の他の回路定数は、抵抗Ｒｖ（６，８ＲΩ）、Ｒ，（ｌ
ｋΩ）　、　ｒ　（ｌｋΩ）及び２ｒ（２ＲΩ）となっ
ている。

また、帯域通過特性Ｇ＋の時定数はＴＩＩ＝Ｒ−Ｃ１高
域通過特性６２〜Ｇ４０時定数は各々Ｔ＋＝（ｒｉｌ＋
ｒ＋＋ｒａ）Ｉ　Ｃａ、Ｔ２＝　（ｒｓ＋ｒｔ）　　・
Ｃｂ及びＴ３＝Ｃ−・ｒｌ！となる。更に、第８図に示
す如く高域通過特性Ｇ２〜Ｇ４のレスポンスは各々ｒｆ
１／（ｒａ＋　ｒ＋＋　ｒ２）　、ｒ＋＋／　（ｒＩ！
＋　ｒ＋）及びｒｓ／ｒｅ＝１となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、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以外のインピ
ーダンス成分を打ち消すように構成したので、Ｑ及び低
音共据周波数ｆ１］を考慮ずろ必要がなく、この低音共
順周波１１　ｆ　ｓの制約による低域再生限界を除去す
ることができる。

また、本発明によれば、ダイナミ・ンクスと一カの等価
モーショナルインピーダンスへの電圧伝達特性で電気的
にシュミレートした構成を有し、入力信号に所望の周波
数補償特性を付与するフィルタ回路と、前記等価モーシ
ョナルインピーダンス以外のインピーダンスを相殺する
負の出力インピーダンスを有し、前記フィルタ回路を介
して入来する前記入力信号で前記ダイナミックスピーカ
を駆動する駆動手段とを具備したので、フィルタ回路の
特性設定時に低域側特性をより大きく設定することによ
り、基本的には任意に低域特性を大きくすることができ
、よって、小型スピーカでも重低音再生を可能とするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるスビ・−力駆動装置の基本的構成
を示す回路図、第２図は本発明の第１実施例を示す回路
図、第３図は第１実施例の要部の一実施例を示す回路図
、第４図は第１実施例の具体的構成を示す回路図、第５
図は第１実施例の他の変形例を示す回路図、第６図（Ａ
）〜（Ｃ）は第５図に示す回路の動作を説明する周波数
特性図、第７図は本発明の第２実施例を示す回路図、第
８図及び第９図は各々第２実施例の周波数特性図及びそ
の具体的構成を示す回路図である。 １　・・・・・・入力端子、２　・・・・・・パワーア
ンプ、３・・・・・・負荷、４　・・・・・・サーボア
ンプ、８　・・・・・・ダイナミックスピーカ、９　・
・・・・・　アンプ、１０・・・・・・フィルタ回路。 特許出願人　日本楽器製造株式会社 轟 第１図 第３図 、　１ｆｆｌｓ、、、ｊ ト 第７図 ｆｏ　　　　　　　　　　ｆ ｆｏ　　　　　　　　　　　ｆ 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を増幅してダイナミックスピーカを駆動
   するダイナミックスピーカ駆動装置において、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以
   外のインピーダンス成分を打ち消すように構成したこと
   を特徴とするダイナミックスピーカ駆動装置。
2. （２）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で電気的にシュミレートした
   構成を有し、入力信号に所望の周波数補償特性を付与す
   るフィルタ回路と、 前記等価モーショナルインピーダンス以外のインピーダ
   ンスを相殺する負の出力インピーダンスを有し、前記フ
   ィルタ回路を介して入来する前記入力信号で前記ダイナ
   ミックスピーカを駆動する駆動手段と を具備することを特徴とするダイナミックスピーカ駆動
   装置。
3. （３）前記駆動手段は、 前記フィルタ回路を介して入来する前記入力信号を増幅
   して前記ダイナミックスピーカの第１の入力端子に供給
   するパワーアンプと、 前記ダイナミックスピーカの第２の入力端子からの電圧
   を前記パワーアンプに負帰還するサーボアンプと よりなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   ダイナミックスピーカ駆動装置。