KR20010071499A

KR20010071499A - 전기음향식 스피커를 위한 무-캐패시터형 크로스오버네트워크

Info

Publication number: KR20010071499A
Application number: KR1020007014323A
Authority: KR
Inventors: 에릭 알렉산더
Original assignee: 레이 엘. 킴버; 디아우랄 엘.엘.씨.
Priority date: 1998-07-23
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2001-07-28
Also published as: PL345661A1; IL140329A0; ID28906A; CN1295735A; EP1097510A1; BR9815987A; US6115475A; CA2334842C; NO20006329L; DK1097510T3; ATE431647T1; AU762084B2; US6381334B1; EP1097510A4; DE69840835D1; NO20006329D0; AU9784198A; JP2002521902A; EP1097510B1; CN1127201C

Abstract

증폭기로부터의 전기 오디오 신호를 다수의 주파수 대역, 즉 고주파수 대역, 저주파수 대역 또는 고주파수 대역, 중주파수 대역, 저주파수 대역으로 분활하는 크로스오버 네트워크. 크로스오버 캐패시터의 사용을 요하지 않으며 비용과 성분을 감소시키는 직렬 배렬에 의해 실시된다. 한 실시예에서, 고주파수 드라이브(48)는 인덕터 (46)와 병렬 배렬되어 있고 저항은 저주파수 드라이브 (52)와 적어도 부분적으로는 병렬 배렬된다. 본 발명의 크로스오버 네트워크는 향상된 성능을 제공하고 크로스오버 네트워크의 실시를 간략화한다.

Description

전기음향식 스피커를 위한 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크 {Capacitor-less crossover network for electro-acoustic loudspeakers}

오디오 시스템은 사용자의 감상을 위한, 예컨대, 음악 또는 연설을 위한 동시성 발산 오디오 콘텐트는 대체로 서로 다른 주파수들로 이루어진 다른 것을 고려할 수 있다. 오디오 시스템이 스피커에 대한 단일쌍의 와이어에 있는 전기 오디오 주파수 스펙트럼 또는 입력을 보강 또는 재생할 수도 있는 한편, 스피커 컴포넌트의 특수한 물리적 실행은 주파수의 적합한 대역으로 감응시키기에 최적이다. 예컨대, 저주파수는 우퍼(woofer)로서 알려진 물리적으로 큰 드라이버에 의해 더욱 양호하게 분사되는 경향이 있다. 마찬가지로, 중간영역의 주파수는 중간영역크기의 드라이버에 의해 더욱 순조롭게 재생된다. 부가적으로, 높은 주파수는트위터(tweeter)로서 잘 알려진 물리적으로 아주 작은 드라이버에 의해 양호하게 재생된다.

증폭기가 단일쌍의 와이어를 지나 스피커에 전체 오디오 주파수 스펙트럼을 전기적으로 수송하기도 하지만, 고, 중 및 저 주파수가 스피커 내에 대응하는 트위터 드라이버, 중간영역 드라이버 및 우퍼 드라이버를 자동적으로 찾는다는 것을 기대하기란 어렵다. 사실, 트위터 드라이버에 대한 고역률 저 주파수의 접속은 가칭주파수의 일그러짐(audible distortion)을 야기시키고 그리고 전형적으로 트위터 드라이버의 피로 및 파괴를 야기시킬 것이다.

따라서, 현대의 고 정밀도 오디오 시스템 스피커는 단일쌍의 와이어에 수령된 전기 오디오 주파수 스펙트럼을 뚜렷한 주파수 대역 또는 영역으로 분할하고 그리고 단지 적합한 주파수들만이 적절한 드라이버에 확실하게 발송시키는 크로스오버를 이용한다. 즉, 크로스오버는 오디오주파수를 개별적인 드라이버에의 적용을 위한 상이한 대역들로 분할시키는 전기회로 또는 네트워크이다. 따라서, 크로스오버는 다중 드라이버 시스템 디자인에서의 핵심요소이다.

크로스오버는 경우에 따라 특정 또는 일반 시스템에 대해 개별적으로 설계될 수 있고, 또는 2 및 3 웨이 스피커 시스템을 위한 커머셜-오프-더-셀프 크로스오버 네트워크(commercial-off-the-shelf crossover network)로서 시판되기도 한다. 2-웨이 스피커시스템에 있어, 고 주파수는 트위터 드라이버에 대해 구획되어 움직이고 저 주파수는 우퍼 드라이버로 움직여진다. 인덕터와 캐패시터를 사용하는 2-웨이 크로스오버는 전지 필터로서 사용했을 때 이 구획화를 실현한다. 크로스오버 네트워크는 지금까지 적어도 1 이상의 캐패시터, 및 통상적으로 1 이상의 인덕터를 이용해 왔고, 그리고 또한 1 이상의 저항을 포함하기도 하였으며, 이때 저항은 서로 합쳐져서 특수한 오디오 주파수들을 적절하고도 양면적인 드라이버에 표출되기 위한 대역으로 구획시키는 하나의 전기 필터를 형성하게 된다.

도1은 스피커 시스템내의 전형적인 2-웨이 크로스오버 네트워크를 보여준다. 도1의 크로스오버 네트워크는 네트워크의 각 브랜치의 최종 응답이 6 dB/octave의 신호를 줄이기 때문에 퍼스트-오더 크로스오버 네트워크로서 명명되기도 한다. 도1의 그래프는 결국 2-웨이 스피커 시스템에서의 퍼스트-오더 크로스오버로 되는 우퍼 드라이버와 트위터 드라이버의 응답을 예시한다.

증폭기는 신호를 (+)입력부(12)와 (-)입력부(14)로 이루어진 입력부 쌍(10)으로 제공한다. 크로스오버 네트워크(8)의 상부 브랜치(16)에 있어, 고 주파수들은 여과되어서 고 주파수 드라이버(18)에 통과되도록 되어진다. 여과는 저 주파수의 통과를 억제하고 고 주파수 드라이버(18)로의 통과를 허용하는 캐패시터(20)에 의해 수행된다. 크로스오버 네트워크의 그와 같은 부분은 통상 "하이 패스(high pass)" 필터로서 언급된다.

저 주파수는 크로스오버 네트워크(8)의 브랜치(22)를 통해 여과되어서 인덕터(26)로서 도시한 여과소자의 사용을 통해 저 주파수 드라이버(24)로 들어간다. 크로스오버 네트워크의 이 부분은 통상 "로오 패스(low pass)" 필터로서 언급된다. 필히 지적되어야 하는 것은 크로스오버 네트워크가 전형적으로 입력부쌍(10)의 (+)입력부(12)와 (-)입력부(14)를 가로질러 평행하게 형성된 네트워크 브랜치의 사용을 통해 주파수를 대역들로 구획한다는 것이다.

도1의 그래프는 2-에이 크로스오버 네트워크로부터 이루어지는 우드퍼와 트위터 드라이버의 주파수 응답을 예시한다. 크로스오버 네트워크(8)는 2-웨이 스피커 시스템에서 퍼스트 오더 크로스오버로서 나타냈다. 저 주파수 또는 우퍼응답(28)은 대략 200 Hertz 롤-오프(rolling-off)되기 시작한다. 도1에 예시한 바와 같이, 825 Hertz에서, 우퍼응답(28)은 0dB의 기준 응답으로부터 -3dB까지 감소시킨다. 트위터 응답(30)은 6dB/octave의 비율크기로 증대되고 825 Hertz 에서는 역시 0dB의 기준응답으로부터 -3dB이다. 그러나, 825 Hertz 이후에는 트위터 응답(30)은 0dB까지 증가하고 우퍼응답(28)은 6dB/octave의 비율로 롤 오프를 계속한다. 우퍼와 트위터 응답을 나타내는 곡선의 교차는 "크로스오버 주파수"를 한정한다. 입력부쌍(10)에 나타난 크로스오버 주파수 위의 주파수들은 고 주파수에서 종료하는 브랜치(16)의 저 임피던스 경로 또는 브랜치(22)를 통해 고 임피던스 경로가 아닌 트위터 드라이버(18)를 따라 증대하면서 따르며, 이 브랜치(22)는 저 주파수 또는 우퍼 드라이버(24)로 인도한다. 크로스오버 주파수를 선택하기 위한 이행은 어떤 특성들을 고려하여 주위깊게 평가 하고 선택하여서 스피커 시스템의 드라이버에 크로스오버 네트워크의 이상적인 매칭등의 어려움을 피하도록 한다.

도1은 6dB/octave의 특정적인 비율을 가지는 1차 크로스오버 네트워크를 나타낸다. 도2는 2dB/octave의 특정비율을 가지는 2차 크로스오버 네트워크를 나타낸다. 도3은 18 dB/octave의 특정비율을 가지는 3차 크로스오버 네트워크를 나타낸다. 도4은 24 dB/octave의 특정비율을 가지는 4차 크로스오버 네트워크를 나타낸다. 이는, 감소의 높은 비율을 얻기 위해, 네트워크 중의 엘레멘트의 수가 크로스오버 네트워크의 각 평행 브랜치에서 증가한다는 것을 나타내는 것이다.

크로스오버 네트워크의 차수(order)가 높으면 높을수록 여과장치도 더욱 민감해진다. 예컨대, 1차 크로스오버 네트워크는 -6dB/octave의 비율로 감소하고 2차 크로스오버 네트워크는 -12dB/octave의 비율로 감소한다. 따라서, 충분히 낮은 크로스오버 주파수가 선택되고 그리고 1차 크로스오버 네트워크가 채용된다면, 실질량의 저주파수가 트위터에 제공되어질 것이다. 이것의 의미는 그와 같은 효과가 바람직하지 않은 가청 일그러짐을 야기시키고, 파워 핸들링을 제한하고, 그리고 결국 고차 크로스오버 네트워크 필터를 사용함으로써 피할 수 있는 트위터 손상을 쉽게 받을 수 있다는 것이다.

도1-4는 크로스오버 네트워크를 예시한 것으로서, 크로스오버 네트워크들이 개재적인 필터들로된 평행세트로 이행된다는 것을 예시한다. 아울러, 크로스오버 네트워크는 지금까지 필요한 여과를 제공하거나 전기 오디오 스펙트럼을 주파수 대역으로 구획시키는 캐패시터(20)와 같은 적어도 하나의 용량성 구성요소의 포함을 요구해 왔다. 고정겔도를 갖춘 이들 장치는 캐패시터들이 스피커 레벨 신호로 사용되는 이상적인 구성요소이라고 할 수 있다는 것으로 인식된다. 아울러, 캐패시터에 관련된 공차는 스피커시스템용 구성요소들을 정확하게 매치 또는 특성화시키고자 할때 아주 고가의 구성요소를 요구하는 경향이 있다. 부가적으로, 오디오 시스템과 함께하는 관련품은 또한 크로스오버 네트워크에 사용된 용량성 구성요소들과 같은 개개의 구성요소의 비용을 거의 포함하는 구성요소비용은 오디오 시스템의 전체가격, 상세하게는 스피커와 관련된 전체가격에 영향을 끼친다는 것을 알 수 있다.

따라서, 필요로 하는 시스템은 증폭기에 의해 나타난 전기 오디오 주파수 스펙트럼을 오디오 신호를 재생시킬 수 있는 드라이버에 제시하기 위한 다수의 주파수 대역으로 구획시키는 시스템이다. 아울러 필요로 하는 것은 오디오 시스템 특히, 스피커에 관련된 구서요소비용을 요구된 구성요서의 전체수량의 감소를 통해 그리고 보다 신뢰적이고 저렴한 구성요소의 사용을 통해 최소화 하는 시스템이다.

본 발명은 전기음향식 또는 오디오용 스피커 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 오디오 증폭기의 출력부로부터 전기 오디오 신호의 주파수를 스피커 시스템안에 있는 전기-음향 변환기에 표출시키기 위해 다수의 주파수 대역으로 분할하는 것에 관한 것이다.

본 발명의 상술한 다른 장점들이 얻어지도록 하기 위해서는 간단히 상술한 본 발명에 대해서 좀더 상세한 설명이 첨부된 도면에서 도시되는 특정 실시예를 참조하여 주어질 것이다. 이들 도면은 본 발명의 전혀적 실시예만을 도시하므로 발명 범위의 한계라고 간주되어서는 안된다. 본 발명은 도면에서 좀더 특정되고 상세히 설명될 것이다.

도 1-4는 종래 기술에 따른 적어도 하나의 캐패시터를 사용하는 크로스오버 네트워크를 도시한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 2-웨이 직렬형 캐패시터없는 크로스오버 네트워크의 회로도이다.

도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3-웨이 직렬형 캐패시터없는 크로스오버 네트워크의 회로도이다.

도 7는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 4-웨이 직렬형 캐패시터없는 크로스오버 네트워크의 회로도이다.

도 8는 본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따른 3-웨이 직렬-병렬형 (series-parallel-configured) 캐패시터없는 크로스오버 네트워크의 회로도이다.

도 9 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 N-웨이 직렬-병렬형형 캐패시터없는 크로스오버 네트워크의 회로도이다.

본 발명은 크로스오버 네트워크 회로안에 뚜렷한 캐패시터의 사용없이 전기 오디오 신호의 주파수를 대역별로 구획시키는 스피커시스템의 크로스오버 네트워크를 이행하는 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 전통적인 크로스오버 네트워크를 수행하는 구성요소 없이 크로스오버의 사용을 토해 전기 오디오 신호를 대역별로 주파수 구획화 시키는 장치를 제공한다.

아울러, 본 발명은 N개의 개별 드라이버의 캐스캐이딩(cascading)을 N-웨이 스피커 시스템으로 형성시키는 크로스오버 네트워크 구조를 제공한다.

본 발명은 스피커 시스템용 크로스오버 네트워크를 수행하기 위한 신규의 무-캐패시터 필터 네트워크를 제공한다. 모든 형식의 드라이버와 일치하는 무-캐패시터 크로스오버 네트워크 워킹은 전기적인 오디오, 저, 중 및 고 대역 개개의 드라이버에 표출되는 특정 주파수 스펙트럼으로 효과적으로 분할시킨다. 본 발명의크로스오버 네트워크는 뚜렷한 캐패시터를 크로스오버 네트워크에 도입함이 없이 크로스오버 네트워크 기능을 수행한다.

본 발명의 크로스오버 네트워크는 결국 증진된 임피던스 및 위상특성을 갖는다. 이 본 발명의 무-캐패시터 크로스오버 네트워크는 전통적인 크로스오버 네트워크보다 아주 적은 구성요소를 이용할 뿐이다. 본 발명의 개시에 따라 실행될 때, 이 무-캐패시터 크로스오버 네트워크는 전기 오디오 스펙트럼을 구획화 시켜서 결국 종래의 크로스오버 네트워크보다 개선된 동력취급 네트워크가 된다.

본 발명의 크로스오버 네트워크에 있어, 인덕터는 저 주파수 신호를 지저된 저 주파수 드라이버에 동시에 효과적을 보내고 한편은 고 주파수를 저지한다. 따라서, 본 발명에 따른 예시적인 네트워크에서의 고 주파수에 대한 최소한의 저항경로는 고 주파수 드라이버가 될 것이다.

저항은, 본 발명의 무-캐패시터 크로스오버 네트워크에 있어, 일련의 인덕턴스로 인해 고 주파수 손실을 반환시키는 기능을 하고 동시에 전체 네트워크의 임피던스를 레벨링 시킨다. 본 발명의 결과적인 잇점은 대응 네트워크에 채용된 구성요소들의 특성에 의해 발휘된다. 따라서, 무-캐패시터 크로스오버 네트워크는 하나의 유닛으로서 기능하고 그리고 크로스오버 네트워크의 개개적인 요소들의 변경은 결국 전체 스피커 시스템의 재조정된 성능을 실현시킬 것이다.

본 발명의 이들 잇점 및 기타 특징은 아래의 설명 및 특허청구범위에서 명백히 알 수 있으며, 또한 첨부도면을 참고로 한 다음의 실시예에서 이해될 것이다.

여기서 사용된 것과 같이, 증폭기(amplifier)라는 용어는 전기적 음향신호를 부착된 스피커에서 사용되기에 충분한 파워로 만들어 주는 장치 또는 전기 회로를 가리킨다. 이러한 장치들은 파워증폭기(power amplifier) 또는 앰프(amp)라고도 지칭된다.

여기서 사용된 것과 같이, 소스 장치(source device)라는 용어는 완전히 그 안에서 전기적 음향 주파수 신호를 만들어 내는 장치와 같은 전기적 음향 신호 발생장치를 가리키는데, 그 예로는 테스트 신호 발생기를 들 수 있다. 본래의 음향적 활동으로부터 전기적 음향 주파수 신호를 발생 시키는 장치로, 예를 들어 마이크(microphone)을 들 수 있다. 본래의 기계적 활동으로부터 전기적 음향 주파수 신호를 발생 시키는 장치로, 예를 들어 전기 기타, 전자 올겐을 들 수 있다. 기록 또는 프로그램 매체로부터 전기적 음향 주파수 신호를 발생시키는 장치로, 예를 들어 테이프플레이어, 축음기, CD 플레이어, 신디사이저를 들 수 있다.

라디오 주파수 방송으로부터 전기적 음향 주파수 신호를 발생시키는 장치로, 예를 들어 튜너(tuner)를 들 수 있다.

여기에 사용된 것과 같이, 전치 증폭기(pre-amplifier)라는 용어는 소스장치와 증폭기 사이에 전기적으로 삽입되는 장치를 가리키는데, 조절기능과 다른 조건들을 수행하기 위해서나 전기적 음향 주파수 신호를 증폭기의 입력부에 연결시키기 전에 가공하기 위한 것이다. 예를 들면, 소스장치들의 선택, 두개이상의 소스장치의 동시 믹싱(mixing), 볼륨조절, 툰 조절, 등화(equalization) 그리고/또는 밸런스(balance)를 들 수 있다.

만약에 그러한 조절이 바람직하지 않고 소스장치의 전기적 신호가 적절한 특성을 지니고 있다면, 소스장치는 바로 직접 증폭기에 연결가능하다. 상술한 기능들의 하나 이상은 소스장치 또는 증폭기 자체내에서 포함된 것을 때때로 볼 수 있다.

여기서 사용된 것과 같이, 전기-음향 변환기(electro-acoustic transducer)라는 용어는 전기적 음향 주파수 신호를 음향신호로 전환시키는 장치를 가리킨다.

여기에 사용된 것과 같이, 드라이브(drive)라는 용어는 직접 혹은 전기적 수동 필터(electrically passive filter)를 거쳐서 통상 증폭기의 출력부에 연결된 전기-음향 변환기를 가리킨다.

여기서 사용된 것과 같이, 스피커(speaker)라는 용어는 두개 이상의 드라이브와 그 내부에 장착된 전기적 수동 필터를 가지고 있는 박스형 물체들로 구성된 장치를 가리키는데, 예를 들어 음악 또는 연설의 전기적 음향 주파수 신호를 음악 또는 연설의 음향신호로 전환시키기 위해서 사용된다.

상기한 드라이브들은 수용가능 음향주파수의 부분에 따라서 다양하다.

여기서 사용된 것과 같이, 전기적 수동필터(electrically passive filter)라는 용어는 적어도 하나의 전기 소자를 가리키는데, 예를 들면 증폭기의 출력부와 드라이브의 입력부 사이의 캐패시터 또는 인덕터 회로이다. 그런데, 이것의 목적은 통상 스피커의 박스형 물체 내부에 놓인 특정한 드라이브에 부적절한 주파수를 감쇠시키는 것이다.

여기에 사용된 것과 같이,크로스오버(crossover)라는 용어는 적어도 하나의전기적 수동 필터를 가리킨다.

여기에 사용된 것과 같이, 음향 시스템(audio system)이라는 용어는 스피커, 증폭기, 전치 증폭기 그리고 소스 장치를 포함하는 장치 또는 장치의 집합을 가리킨다.

본 발명은 음향 시스템 증폭기에 의해 발생된 전기적 음향 스펙트럼을 스피커 안의 해당 드라이브를 구동하기 위해서 다수의 주파수 대역으로 나누기 위한 장치를 구현한다. 본 발명의 주파수 분할 공정은 전기적 음향 스펙트럼을 나누기 위해서 캐패시터를 요하지 아니하는 크로스오버 회로망을 사용하여 달성된다. 게다가, 본 발명은 전기적 음향 스펙트럼을 주파수 대역으로 나누는 크로스오버 회로망의 필터 브랜치가 종래 기술의 전형적인 병렬형(parallel-configuration)이 아닌 직렬형(series-configure)인 구성을 하고 있다. 본 발명의 목적은 요구되는 요소들의 수를 줄이고 크로스오버 회로망에 필요한 요소들의 종류를 바꾸는 것이다.

본 발명은 크로스오버 회로망 안의 캐패시터의 감퇴효과(degenerative effect)에 의해서 방해받지 않는 크로스오버 회로망을 제공한다. 게다가, 스피커 안의 드라이브들을 그룹화 하는 것과 관련된 파워 핸들링(power-handling)은 전체 시스템의 동적 범위를 증가시킴으로써 현저히 향상된다.

부가적으로, 본 발명의 크로스오버 회로망 특성으로 인해 크로스오버 회로망과 통상 관련된 디자인 노력이 크게 감소되고 개발시간과 단가가 준다.

도5는 본 발명의 바람직한 실시예과 일치하는 직렬형 캐패시터 없는 2-웨이(two-way) 크로스오버 회로망의 간략화된 도면이다. 음향시스템 증폭기의 출력부에서 제시되는 전기적 음향 신호는 여러 음향 주파수로 구성되며, 양입력부(42)와 음 음력부(44)로써 본 발명의 직렬형 캐패시터 없는 크로스오버 회로망을 구성하는 입력부 쌍(4)을 경유하여서 크로스오버의 입력부에 부가된다. 전기적 음향신호를 주파수 대역으로 나누기 위해서 본 발명의 캐패시터 없는 크로스오버 회로망은 양입력부(42)와 전기적ㅇ로 또는 전도적으로(conductively) 짝지워진 제일 입력단(input end)을 포함하는 인덕터(46)로 구성된다. 인덕터(46)는 트위터(48) 또는 고 주파수 드라이브(48)로 알려진 고 주파수 전기-음향 변환기(48)와 병렬되어 있다. 고 주파수 드라이브(48)은 바람직하게는 그 자신의 양 입력부가 양 입력부(48)와 인덕터(46)의 제일 입력단과 전기적으로 또는 전도적으로 짝지워져 있다. 마찬가지로, 고 주파수 드라이브(48)의 음 입력부는 인덕터(46)의 제이입력단과 짝지워져서 도5에 도시된 병력 배열을 완성한다.

도5에 도시된 2-웨이 캐패시터없는 크로스오버 회로망은 저 주파수 드라이브(52) 주위에서 병렬 배열로 신호를 억제하는 분로 저항(shunt resist)(50)으로 아울러 구성된다. 저 주파수 전기-음향 변화기(52)는 당업자들에게는 저 주파수 드라이브 또는 우퍼(woofer)로 알려져 있다. 저 주파수 드라이브(52)는 바람직하게는 저 주파수 드라이브(2)의 양 입력부가 전기적으로 또는 전도적으로 분로 저항(50)의 일단, 인덕터의 제이 입력단, 고 주파수 드라이브(48)의 음 입력부와 짝지워지도록 배열되어 있다. 병렬 배열을 완성시키기 위해서, 분로 저항(50)의 또다른 단은 저 주파수 드라이브(52)의 음 입력부와 입력쌍(40)의 음 입력부(44)와 전기적으로 또는 전도적으로 짝지워진다. 저항(5)의 가능한 값은 드라이브 특성에 따라서 4Ω에서 ∞까지이다.

인덕터(46)의 전형적 값은 대략 4에서 10옴(ohm)의 임피던스를 보이는 고 주파수 드라이브(48)와 2 KHz이상의 주파수 반응대에 대해서 약 0.1 밀리헨티(miliHenry)에서 1 밀리헨티이다. 고 주파수 드라이브(48)의 한 예로는 전가동적(electro-dynamic) 돔 트위터이다.

본 예는 1인치 전기-동적 돔 트위터로 특정하고 있지만, 모든 종류의 고 주파수 드라이브가 사용될 수 있다는 것은 지적되어야 한다.

도6은 본 발명의 바람직한 실시예과 일치하는 직렬형 캐패시터없는 3-웨이 크로스오버 회로망을 도시한다. 도5와 같이, 도6의 3-웨이 크로스오버 회로망은 입력부 쌍(40)을 경유하여 전기적음향 신호를 받아들인다. 그러나, 도6의 3-웨이 크로스오버 회로망은 전기적 음향신호의 중 주파수 영역을 음향적 에너지로 가장 잘 변환시키기 위해서 중간 영역(mid-range)드라이브라고 알려진 중 주파수 전기-음향 변환기) (54)를 포함한다.

도6에 도시된 3-웨이 캐패시터없는 크로스오버 회로망은 저 주파수 드라이브(58)와 중 주파수 드라이브(54)에 병렬적으로 짝지워진 분로 저항(60)으로 구성된다. 병렬 배열을 완성시키기 위해서, 분로 저항(60)의 두번째 단은 저 주파수 드라이브(58)의 음 입력단과 전기적으로 또는 전도적으로 짝지워진다.

도5의 2-웨이 크로스오버 회로망과 유사하게, 도6의 3-웨이 크로스오버 회로망은 고 주파수 드라이브(56)와는 병렬전도로, 분로 저항(60)과는 직렬적으로 짝지워진 인덕터(62)로 구성된다. 중 주파수 드라이브(54)와는 병렬적으로 연결된 인덕터(64)가 인덕터(62)와는 직렬적으로 짝지워진다. 도6의 3-웨이 크로스오버 회로망에서 구성소자의 예제적 값으로는 약 8옴의 임피던스를 가진 고주파수 드라이브(56)와 5Khz 이상의 주파수 반응대에 대해서 0.25 밀리헨티인 인덕터(62)가 전형적이다. 게다가, 인덕터(64)는 약 8옴의 임피던스를 가진 중 주파수 드라이브(54)와 500 - 5 Khz의 주파수 반응대에 대해서, 그리고 약 8옴의 임피던스를 가진 저 주파수 드라이브(58)와 500 Hz 이하의 주파수 반응대에 대해서 1.0 밀리헨티라는 예제적 값을 취할 수 있다. 부가적으로, 도6의 3-웨이 배열에서 분로저항(60)은 8옴의 값을 취할 수 있다. 이러한 수치들은 특정한 실시에 대한 단지 예제값을 나타내는 것이지만, 다른 저항값, 인덕턴스값들도 본 발명의 3-웨이 크로스오버 회로망의 독특한 행동을 보여주도록 이용될 수 있다.

도7은 본 발명에 따라 N-웨이 크로스오버 회로망으로 확장가능한 4-웨이 직렬형 캐패시터없는 크로스오버 회로망을 도시하고 있다. 도8은 고 주파수 드라이브, 상-중(upper mid) 주파수 드라이브, 하-중(lower-mid)주파수 드라이브, 그리고 저 주파수 드라이브로 구성된 4-웨이 스피커 시스템을 도시한다. 도7은 또한 그러한 직렬형 캐패시터없는 크로스오버 회로망을 실시하기 위한 전형적인 인턱터와 저항값을 보여준다. 캐패시터없는 크로스오버 회로망은 N-웨이 시스템으로 확장 가능하다는 점은 지적되어야 한다.

도 8,9는 병렬회로를 포함하는 대안적 실시예를 도시하고 있다. 도6의 종전 실시예에서는, 인덕터(64)가 중 주파수 드라이브(54)와 병렬연결 되어 있다. 도8,9의 본 실시예에서는 인덕터(66) (도8)가 다른 모든 고 주파수 드라이브 뿐만 아니라 바로 앞의 드라이브도 가로질러 병렬 연결되어 있다. 그러한 실시는 회로망의게인(gain)을 향상시킨다. 따라서, 그러한 병렬회로를 추가함으로써, 크로스오버 주파수 포인트 뿐만 아니라 신호수준(signal level)도 적합해진다. 본 실시예에서 고 주파수 드라이브와 저 주파수 드라이브들이 병렬이기 때문에, 그들의 효율에 있어서 전체적 게인은 향상된다. 마찬가지로, 도9는 본 발명의 대체적 분로 인덕터 배열을 이용하는 N-웨이 직렬형 커패시터없는 크로스오버 회로망을 대신하여 4-웨이 시스템을 도시하고 있다.

당업자들은 예를 들어 주파수 형성(shaping)이나 비선형 게인기능(function)을 위해서 회로에 캐패시터가 추가될 수 있다는 것을 알고 있다. 그러한 캐패시터 추가는 본 발명의 범위내로 간주된다. "캐패시터추가"(adding a capacitor)라는 표현에 어울리게 신호에 경계적응(marginal adjustment)을 주기 위해서 본 문제와 관계없는 캐패시터가 추가되는 것을 예상할 수 있다. 그러한 명목상의 변경도 본 발명의 범위내라고 볼 것이다.

당업자들은 또한 우퍼를 가로지르는 본로 저항은 드라이브 특정에 의해서 제거가능함을 알고 있다. 그 예가 충분한 효율을 가진 트위터이다.

본 발명은 본질적 특색을 떠나지 않고 다른 특정한 형태로 실시가능하다. 상술한 실시예들은 모든 면에서 단지 예시적이며 제한적이 아니라고 여겨져야 한다. 따라서, 발명의 범위는 상술한 설명에 의해서 보다는 첨부된 청구항들에 의해서 지정된다. 청구항의 의미와 동등범위(range of equivalency)내에 오는 모든 변경은 본 발명의 범위내이다.

Claims

오디오 시스템에 있어, 적어도 하나의 고 주파수 전기-음향 변환기와 저 주파수 전기-음향 변환기로 이루어지는 다수의 전기-음향 변환기를 구동하기 위해 적어도 하나의 증폭기에 제공된 전기 오디오 신호의 주파수를 적어도 하나의 고 주파수 대역과 하나의 저 주파수 대역으로 이루어지는 다수의 전기 오디오 주파수 대역들로 구획화시키는 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크가,

a. 상기 적어도 하나의 증폭기로부터 수신하는 (+)입력부와 (-)입력부로 구성된 입력부 쌍,

b. 상기 입력부 쌍 중 상기 (+)입력부에 전기적으로 결합된 제1 입력단 및 상기 적어도 하나의 고 주파수 전기-음향 변환기와 병렬상태로 결합되기 위한 제2 입력단을 가지는 인덕터; 및

c. 상기 인덕터의 상기 제2 입력단에 전기적으로 결합된 제1단 및 상기 입력부 쌍의 상기 (-)입력부에 전기적으로 결합되어 상기 저 주파수 전기-음향 변환기의 (-)입력부에 결합하게 되는 제2단을 가지며, 상기 저 주파수 전기-음향 변환기와 적어도 일부가 병렬관계로 결합하도록 하는 분로 저항을 포함하고, 상기 네트워크는 상기 오디오 신호를 상기 주파수 대역들로 구획화시키는 개별 캐패시터가 없는 것을 특징으로 하는 오디오시스템의 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 중간영역 주파수 전기-음향 변환기와 센트관계로 결합하는 적어도 하나의 제1 인덕터를 아울러 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1 인덕터 각각은 타측 인덕터와 일련적으로 결합되며, 상기 일련의 인덕터는 상기 인덕터의 (-)입력단 및 상기 일련의 인덕터 중 적어도 하나에 전기적으로 결합된 제1 중간 영역 터미널 단 및 상기 저 주파수 전기-음향 변환기의 제1 입력에 전기적으로 결합시키는 제2 중간영역 터미널 단을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오시스템의 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크.
제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 인덕터가 일측 중간 영역 주파수 전기-음향 변환기와 병렬관계로 결합하는 일측 인덕터를 포함하고, 상기 일측 인덕터는 상기 인덕터의 상기 (-)입력단에 전기적으로 결합된 제1단 및 상기 저 주파수 전기-음향 변환기의 상기 제1 입력과 전기적으로 결합하기 위한 제2단을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오시스템의 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크.
제3항에 있어서,

a. 고 주파수 전기-음향 변환기와 병렬관계로 부착된 상기 인덕터는 대략 0.25 밀리헨리의 값을 가지며;

b. 중간영역 주파수 전기-음향 변환기와 병렬관계로 부착된 상기 인덕터는 대략 2 밀리헨리의 값을 가지며; 그리고

c. 상기 분로저항은 대략 10옴의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오시스템의 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크.
제1항에 있어서, 상기 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크가 다이나믹 전자석 형식의 상가 고 주파수 및 저 주파수 전기-음향 변환기와 상호동작하는데 양용적인 것을 특징으로 하는 오디오시스템의 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크.
제1항에 있어서, 상기 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크가 압전형식의 상기 고 주파수 전기-음향 변환기와 상호 동작하는데 양용적인 것을 특징으로 하는 오디오시스템의 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크.
제1항에 있어서 상기 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크가 정전 형식의 상가 고 주파수 및 저 주파수 전기-음향 변환기와 상호동작하는데 양용적인 것을 특징으로 하는 오디오시스템의 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크.
a. 적어도 하나의 고주파수 전기-음향 변환기;

b. 저주파수 전기-음향 변환기; 및

c. 적어도 하나의 고 주파수 전기-음향 변환기와 저 주파수 전기-음향 변환기로 이루어지는 다수의 전기-음향 변환기를 구동하기 위해 적어도 하나의 증폭기에 제공된 전기 오디오 신호의 주파수를 적어도 하나의 고 주파수 대역과 하나의 저 주파수 대역으로 이루어지는 다수의 전기 오디오 주파수 대역들로 구획화시키는 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크가,

i. 상기 적어도 하나의 증폭기로부터 수신하는 (+)입력부와 (-)입력부로 구성된 입력부 쌍,

ii. 상기 입력부 쌍 중 상기 (+)입력부에 전기적으로 결합된 제1 입력단 및 상기 적어도 하나의 고 주파수 전기-음향 변환기와 병렬상태로 결합되기 위한 제2 입력단을 가지는 인덕터; 및

iii. 상기 인덕터의 상기 제2 입력단에 전기적으로 결합된 제1단 및 상기 입력부 쌍의 상기(-)입력부에 전기적으로 결합되어 상기 저 주파수 전기-음향 변환기의 (-)입력부에 결합하게 되는 제2단을 가지며, 상기 저 주파수 전기-음향 변환기와 적어도 일부가 병렬관계로 결합하도록 하는 분로 저항을 포함하고, 상기 네트워크는 상기 오디오 신호를 상기 주파수 대역들로 구획화시키는 개별 캐패시터가 없는 것을 특징으로 하는 오디오시스템.
제8항에 있어서, 적어도 하나의 중간영역 주파수 전기-음향 변환기와 센트관계로 결합하는 적어도 하나의 제1 인덕터를 아울러 포함하며, 상기 적어도 하나의 제1 인덕터 각각은 타측 인덕터와 일련적으로 결합되며, 상기 일련의 인덕터는 상기 인덕터의 (-)입력단 및 상기 일련의 인덕터 중 적어도 하나에 전기적으로 결합된 제1 중간 영역 터미널 단 및 상기 저 주파수 전기-음향 변환기의 제1 입력에 전기적으로 결합시키는 제2 중간영역 터미널 단을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오시스템.
제9항에 있어서, 상기 무-캐패시터 크로스오버 네트워크의 상기 적어도 하나의 인덕터가 일측 중간 영역 주파수 전기-음향 변환기와 병렬관계로 결합된 일측 인덕터를 포함하고, 상기 일측 인덕터는 고주파수 드라이버와 병렬 상태로 결합된상기 인덕터의 상기 제 2 입력단에 전기적으로 결합된 제1단 및 상기 저 주파수 전기-음향 변환기의 상기 제1 입력과 전기적으로 결합하기 위한 제2단을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오시스템.
제10항에 있어서,

a. 고 주파수 전기-음향 변환기와 병렬관계로 부착된 상기 인덕터는 대략 0.25 밀리헨리의 값을 가지며;

b. 중간영역 주파수 전기-음향 변환기와 병렬관계로 부착된 상기 인덕터는 대략 2 밀리헨리의 값을 가지며; 그리고

c. 상기 분로저항은 대략 10옴의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오시스템.
제8항에 있어서, 상기 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크가 다이나믹 전자석 형식의 상가 고 주파수 및 저 주파수 전기-음향 변환기와 상호동작하는데 양용적인 것을 특징으로 하는 오디오시스템.
제8항에 있어서, 상기 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크가 압전형식의 상기 고 주파수 전기-음향 변환기와 상호 동작하는데 양용적인 것을 특징으로 하는 오디오시스템.
제8항에 있어서, 상기 무-캐패시터형 크로스오버 네트워크가 정전 형식의 상기 고 주파수 및 저 주파수 전기-음향 변환기와 상호동작하는데 양용적인 것을 특징으로 하는 오디오시스템.
오디오 시스템에 있어, 전기 오디오 신호를 고 주파수 드라이버와 저 주파수 드라이버를 구동시키기 위해 고 주파수 대역과 저 주파수 대역으로 이루어지는 다수의 주파수 대역으로 주파수 구획화시키는 무-캐패시터 크로스오버 네트워크가,

a. 오디오 시스템 증폭기로부터 상기 전기 오디오 신호를 수신하기 위해 입력부 쌍을 형성하는 (+)입력부 및 (-)입력부;

b. 고 주파수 드라이버와 병렬관계로 연결되고 그리고 상기 입력부 쌍의 상기 (+)입력부에 전기적으로 결합된 제1 입력단 및 제2 입력단을 가지며, 상기 제1 및 제2 입력단을 거쳐 상기 고 주파수 드라이버와 병렬관계로 결합하도록 되어 있는 인덕터 ; 및 상기 인덕터의 상기 제2 입력단에 전기적으로 결합된 제1단 및 상기 입력부 쌍의 상기 (-)입력부에 전기적으로 결합된 제2단을 가지며 또한 상기 제1 및 제2단을 거쳐 상기 저 주파수 드라이버와 병렬관계로 결합하도록 되어 있는 분로저항을 포함하고;

상기 네트워크는 상기 오디오 신호들을 상기 주파수 대역들로 구획화시키는 개별적인 캐패시터를 포함하고 있지 않는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크.
제15항에 있어서,

a. 상기 인덕터는 고 주파수 드라이버에 연결되고 대략 0.25 밀리헨리의 값을 가지며 ; 그리고

b. 상기 분로저항은 대략 10옴의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크.
오디오 시스템에 있어, 고 주파수 드라이버, 중간 영역 주파수 드라이버 및 저 주파수 드라이버 각각을 구동시키기 위해 전기 오디오 신호를 고 주파수 대역, 중간 영역 주파수 대역 및 저 주파수 대역으로 이루어지는 다수의 주파수 대역으로 구획화 시키는 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크가,

a. 오디오시스템 증폭기로부터 상기 전기 오디오 주파수 신호를 수신하기 위한 입력부 쌍을 형성하는 (+)입력부 및 (-)입력부 ;

b. 상기 입력부 쌍 중 상기 (-)입력부에 전기적으로 결합된 제1 입력단 및 제2 입력단을 가지는 것으로 상기 제1 및 제2 입력단들을 거쳐 상기 고 주파수 드라이버와 병렬관계로 결합시키기 위한 제1 인덕터;

c. 상기 제1 인덕터의 상기 제2 입력단에 전기적으로 결합된 제1 입력단을거쳐 상기 제1 인덕터와 일련적으로 결합되고 그리고 제2 입력단을 가지며, 상기 제1 및 제2 입력단을 거쳐 상기 중간 영역 주파수 드라이버와 병렬관계로 결합하기 위한 제2 인덕터; 및

d. 상기 제1 인덕터의 상기 제2 입력단에 그리고 상기 제2 인덕터의 제1 입력단에 전기적으로 결합된 제1 단, 및 상기 입력부 쌍의 상기(-)입력부에 전기적으로 결합된 제2단을 가지는 분로저항을 포함하고,

상기 분로저항은 상기 저 주파수 드라이버와 병렬관계로 일부 결합시키게 되며, 상기 제2 인덕터의 제2 입력단과 상기 분로 저항의 제2단은 상기 저 주파수 드라이버와 전기적으로 결합하게 되며, 상기 네트워크는 상기 오디오 신호를 상기 주파수 대역들로 구획화시키는 개별적인 캐패시터들이 없는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크.
제17항에 있어서

a. 고 주파수 드라이버와 병렬관계로 연결된 제1 인덕터가 대략 0.25 밀리헨리의 값을 가지며;

b. 중간영역 주파수 드라이버와 병렬관계로 연결된 제2 인덕터가 대략 2 밀리헨리의 값을 가지며; 그리고

c. 상기 분로 저항은 대략 10옴의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템의 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크.
오디오 시스템 스피커에 있어, 고 주파수 드라이버, 중간 영역 주파수 드라이버 및 저 주파수 드라이버 각각을 구동시키기 위해 전기 오디오 신호를 고 주파수 대역, 중간 영역 주파수 대역 및 저 주파수 대역으로 이루어지는 다수의 주파수 대역으로 구획화 시키는 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크가,

a. 오디오시스템 증폭기로부터 상기 전기 오디오 주파수 신호를 수신하기 위한 입력부 쌍을 형성하는 (+)입력부 및 (-)입력부 ;

b. 상기 입력부 쌍 중 상기 (-)입력부에 그리고 고주파수 드라이버의 (+)입력단에 전기적으로 결합된 제1 입력단 및 고주파수 드라이버의 (-)입력단에 전기적으로 결합하는 제2 입력단을 가지는 것으로, 상기 고 주파수 드라이버의 (-)입력단이 중간영역 주파수 드라이버의 (+)입력단에 전기적으로 결합된 제 1인덕터;

c. 상기 제1 인덕터의 상기 제2 입력단에 전기적으로 결합된 제1 입력단을 거쳐 상기 제1 인덕터와 일련적으로 결합되고 그리고 제2 입력단을 가지며, 상기 제1 및 제2 입력단을 거쳐 상기 중간 영역 주파수 드라이버와 병렬관계로 결합하기 위한 제2 인덕터; 및

d. 상기 제1 인덕터의 상기 (-) 입력단에 그리고 상기 중간 영역 주파수 대역 인덕터의 (+) 입력단에 전기적으로 결합된 제1 단, 및 상기 입력부 쌍의 상기(-)입력부에 전기적으로 결합된 제2단을 가지는 분로저항을 포함하고,

상기 분로저항은 상기 저 주파수 대역 스피커와 병렬관계로 일부 결합시키게 된 것을 특징으로 하는 오디오 시스템 스피커의 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크.
제19항에 있어서,

a. 상기 제1 인덕터가 대략 0.25 밀리헨리의 값을 가지며;

b. 상기 제2 인덕터가 2 밀리헨리 값을 가지며; 그리고

c. 상기 저항이 대략 10옴의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 오디오 시스템 스피커의 직렬형 무-캐패시터 크로스오버 네트워크.