KR870000060Y1 - 스피이커 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

스피이커 장치

제1도는 종래예를 나타내는 회로도.

제2도 및 제3도는 제1도의 예의 음압특성 및 임피던스특성을 각각 나타낸 도표.

제4도는 본 고안의 기본회로 구성을 나타내는 회로도.

제5도는 제4도의 회로구성의 장치를 베이스 리이플렉스(bass-reflex)형 캐비닛에 수납한 때의 등가회로(等價回路).

제6도는 종래예 등과 비교하여 제10도의 장치의 음압특성 및 애드미턴스 특성을 나타낸 도표.

제7도는 제5도에 있어서 각 권선에 가변저항기를 삽입한 등가회로도.

제8도는 제7도의 예에 있어서 가변저항기를 가변한 때의 음압레벨의 변화를 나타낸 도표.

제9도는 덕트조건이 변화된 때의 제5도의 장치의 음압 특성을 나타낸 도표.

제10도는 제5도의 예에 있어서 덕트개구를 전폐해서 Co를 변화시킨 때의 음압특성을 나타낸 도표.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 보이스코일 la, 1b : 권선

L : 인덕터 C : 캐패시터(capacitor)

분 고안은 2개의 권선으로 된 보이스 코일을 사용하여 저음역의 재생한계주파를 저하시키도록한 동전형 스피이커 장치에 관한 것이다.

종래는 이 종류의 스피이커장치로서 제1도에 표시한 것이 있었다.

도시한 스피이커장치의 기본원리는 제1도 및 제2도의 2개의 권선(la, 1b)에 의하여 구성된 보이스 코일(1)을 진동판(2)에 결합하고, 권선 부분을 자기회로의 자기 갭내에 위치시켜서 된 동전형 스피이커를 사용하여, 제1도의 권선(la)과 이것에 직렬로 접속한 인덕터(L) 및 캐패시터(C)로 된 LC 직렬 공진회로와의 직렬회로와, 제1도의 권선(1b)을 입력단자(3,3')간에 병렬접속하고, 또한 LC 직렬 공진회로의 공진주과수를 스피이커의 최저 공진주파수(f_oc) 부근에 선택하여, 이것에 의하여 최저 공진주파수(f_oc) 부근에서 제2도의 권선(1b)뿐만 아니라 제1도의 권선(la)에도 신호전류가 흐르게 하여 스피이커의 최저 공진주파수(f_oc) 부근의 음압레벨을 증대시켜, 겉보기의 스피이커의 공진선예도(Q_oc)가 크게 된것과 같이 보이게 하고 있다.

이때의 음압특성(A)를 단일의 권선으로 된 보이스 코일의 경우(B)와 비교하여 제2도에 표시한다.

또 이때의 임퍼먼스 특성(A)을 단일 권선으로 된 보이스 코일의 경우(B)와 비교하여 제3도에 표시하고, 도럭에서 전대역을 통하여 임피던스 특성이 평탄화되어 있는 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 이 스피이커 장치는 최저 공진주파수(f_oc)는 변화하지 않고, 겉보기의 Q_oc만을 변화시켜 있으므로, 보다 낮은 주파수까지 재생시키려면 진동계의 중량을 크게하여 f_oc를 저하시킬 필요가 있다.

이 결과, 음압레벨이 저하하므로 원래의 음압레벨을 유지하기 위하여는 보다 큰 구동력 즉, 역계수(Bl)(B : 자거갭 자속밀도, ℓ : 보이스 코일 유효길이)를 필요로 하며, 필연적으로 Q_oc의 저하에 결부되기 때문에 기대한 만큼의 음압레벨의 상승을 얻지 못하는 결점이 있었다.

또 제3도에 표시한 바처럼 임피던스가 저하하기 때문에 구동증폭기의 부하는 무거워지고, 증폭기의 발열이 커지는 등의 결점도 있었다.

본 고안은 상술한 점을 감안하여 된 것으로, 고능률이며 실질적인 재생대역을 저음역측에 확대할 수 있도록 한 동전형 스피이커 장치를 제공하는데 있다.

다음에 본 고안을 제4도 이후의 것을 참조하여 설명하겠는데 제1도와 같은 부분에는 동일 부호가 붙여있다. 제4도에서, 동일의 보빈에 제1의 권선(la)과 제2의 권선(1b)을 권회하여 보이스코일(1)을 형성하고, 이 보이스코일(1)을 진동판(2)에 결합하는 동시에 그 권선 부분을 자기회로의 자기 갭내에 위치시킨 점은 제도1의 스피이커 장치와 같다.

제1의 권선(la)의 일단은, 캐패시터(C)와의 인덕터(L)의 각기의 일단에 접속되고, 상기 인덕터(L)의 타단에 제2의 권선(1b)의 일단이 접속되어 있다. 또 제1 및 제2의 권선(la,1b)의 타단은 신호의 귀로(歸路)에 직접 접속되어 있다.

이와 같이 결선된 동전형 스피이커를 베이스 리이플렉스형의 캐비닛 내에 수납해 있다.

제4도의 본 고안의 스피이커 장치의 등가회로는 제5도에 표시한 바와 같고, 도중 e는 각(角) 주파수(ω)의 신호원의 전압, Co는 캐패시터(C)의 용량, Lo는 인덕터(L)의 인덕턴스, M은 제1 및 제2의 권선(la, 1b)의 상호이덕턴스, A_l은 제1의 권선(la)의 역계수(=Bl₁), A₂는 제2의 권선(1b)의 역계수(=Bl₂), Zm은 진동부의 기계 임피던스, Mo는 진동계의 등가질량, Cs는 지지계의 등가 컴플라이언스, Rm은 지지계의 기계저항, Cc는 캐비닛의 등가 컴플린이언스, Mp는 베이스 리이플렉스 덕트의 등가질량, Rp는 베이스 리이플렉스 덕트의 등가기계저항이며, 음압주파수 특성을 알기 위하여는 캐비닛의 컴플라이언스(Cc)를 흐르는 체적속도(Vo)를 구하면 되므로 이것을 계산하면 다음 식을 얻는다.

Vo=A/B

A=X₇X₁-Y₇Y₁+j(Y₇X₁+Y₁X₇) A₁X₄+A₂X₅+j(A₁Y₄+A₂Y₅)

B={X₇X₃-Y₈Y₃+j(X₇Y₃+Y₈X₃)}[X₆X₅-Y₆Y₅+A₁(A₁-A₂)+j(Y₆Y₅+X₆Y₅)-(X₇X₂-Y₈Y₂)+j(X₇Y₂+Y₈X₂)] A₁X₄+A₂X₅+j(A₁Y₄+A₂Y₅)

이 식에 있어서,

X₁=ω²MCO e

Y₁=ωCoR₁e

X₂=A₁(₁-ω²MCo)-A₂

Y₂=-ωCOR₁A₂

X₃=R₁(1-ω₂LoCo)+R₂

Y₃=ω{Lo-2M+Co(R₁R₂+ω²M₂)

X₄=R₂

Y₄=ω(L-M)

X₅= R₁

Y₅=-ωM

X₆=Rm+

Y₆=ωMo-

X₇=Rp

Y₇=εMp

Y₈=εMp-이다.

또한 음압특성을 다음 식에 의하여 구하여진다.

│ P │ =ωρ │ Vc │ S/2πr

식중, p는 공기의 밀도, S는 질동판의 면적, r은 거리이다.

제5도에 표시한 등가회로를 갖는 스피이커 장치에 대하여, 제6도의 애드미턴스, 음압특성을 참조하면서 설명한다. 동도에 있어서, 1점파선은 단일권선으로 된 보이스 코일을 가진 스피이커를 밀폐형 캐비닛에수납하였을 때의 각 특성을 표시하며, 공진선예도 Q_oc~0.5 정도에서의 시스템의 최저 공진주파수(f_oc)는 도면과 같은 위치로 된다. 같은 스피이커를 밀폐형 캐비닛과 동 내용적의 베이스 리이플렉스형 캐비닛에 수납하고, 덕트의 공진주파수를 f₁로 하면, 동도에 점선으로 표시한 것과 같은 특성으로 되고, 애드미턴스의 극대 주파수가 f₁일치하며, 음압특성의 저역 재생한계 주파수도 거의 이 f₁의 부근으로 되며, 겉보기의 Q가 높고, 즉 음압이 높아진다.

한편, 본 고안의 스피이커 장치의 경우, 제5도에 있어서의 용량(Co)과, 그후에 접속되어 있는 인덕턴스(Lo) 및 기계회로의 등가적인 인덕턴스 성분을 포함한 등가 인덕턴스(Le)에 의하여 구동력의 증대를 얻고, 음압레벨이 증대하게 된다(실선)

이 사실은 실선의 애드미턴스 특성에 있어서도, 주파수(f₁)에서 극대로 되어 있는 것으로도 알수 있다. 또한 2점파선은 제4도의 장치를 밀폐형 캐비닛에 수납하였을 때의 각 특성을 표시한다.

이 특성과 비교하여도 알수 있는 것과 같이, 밀폐형시스템의 것보다도 베이스 리이플렉스형 시스템의 애드미턴스 특성의 편이, 주파수(f₁)부근을 경계로 하여 저역측에서는 낮고, 고역측에서는 높게 되어있어, 음압레벨의 고저도 이에 대응하고 있다.

그런데 주파수(f₁)에 있어서는, 제2의 권선(1b)에 의하여 많은 전류를 흐르게 하는 편이 음압의 증대효과가 크다는 것이 실험에 의하여 확인되었으나, 이를 위한 최적치는 제1 및 제2의 권선(1a, 1b)의 역계수(R₁, R₂)와 직류저항(A₁, A₂)과의 선택방법에 따라 설정할수 있다. 시뮬레이션(전산)의 결과, A_l: A²=1 : 0.25내지 0.5정도가 가장 효과가 크다는 것을 알았다.

또 직류저항에 대하여는 제1, 제2의 권선의 어느 것에서도 작은 편이 음압 증대효과는 크나, 애드미턴스가 지나치게 커져서 실질적인 전기입력이 크게 되어 버리므로, 즉 구동증폭기의 출력을 증대시키므로, 목표로서는 f₁에 있어서의 애드미턴스의 극대치를 중역의 애드미턴스와 거의 같은 치로하는 것이 바람직하다. 제7도는 다른 실시예를 표시한 것이며, 각 권선과 직렬로 가변저항기(VR₁,VR₂)를 추가 삽입하고 있다. 이 가변저항기(VR₁,VR₂)를 변화시키면 제8도(a) 및 (b)에 표시한 것과 같이 저역특성을 간단히 변화시킬 수가 있다.

특히 VR₂는 최저음역의 소위 견(肩) 특성을 임의로 조절할수 있으므로 스피이커를 설치한 방의 정재파(定在波)에 의해서 저역에 피이크가 생기는 경우등의 해소수단으로서 유효하다. 또 VR₁은 최저음역의 견특성을 거의 변화시키지 않고 중저음역의 레벨을 조절할수 있으므로, 예컨대벽면에 꼭 밀착하여 설치하거나, 벽면에 매물하거나 또는 방구석에 설치한 경우 등에 일어나기 쉬운 중저음역 과다에 따른 부우미(boomy)한 저음의 해소에 유효하다. 도시예에서는, VR₁및 VR₂는 소위 연속가변형의 가변저항기를 표시하고있으나, 고정저항기와 스위치의 조합에 의하여 구성하여도 좋은 것은 물론이다. 또 VR₁과 VR₂는 각각 단독 또는 연동하여 변화하는 것도 좋다.

또한 베이스 리이플렉스 조건을 변화시키는 덕트의 전장(L) 및 개구면적(SP)을 변화시켰을 때의 음압특성의 변화를 제9도에 표시한다. 즉, 덕트의 등가질량(Mp)이 커지면, 겉보기의 Q는 적어지지만, 저역재생한계 주파수는 저하한다. 반대로 Mp를 적게하면, 반대로 겉보기의 Q는 커지며, 저역재생한계 주파수는 상승한다.

또한, 상기 Mp를 가변으로 하는 구체적인 수단으로서는 종래로 부터 사용되고 있는 슬라이드식의 덕트나 조인트방식의 덕트를 사용하여도 좋다. 개구면적은 가변하는 수단으로서도, 종래의 셔터식을 사용하여도 좋다.

이 경우 셔터를 전폐하여 밀폐형으로서 동작시키고, 또한 회로소자인 C의 치(CO)를 크게 하므로써, 제10도에 표시한 바와 같이 더욱 저음역측에 재생주판수 대역을 확대할 수가 있다.

본 고안은 상술한 바와 같이 보이스코일은 2개의 권선으로 구성하고, 그 한 쪽의 권선과 인덕터와의 직렬회로와 다른쪽의 권선과의 병렬회로에 캐패시터를 직렬로 접속하는 동시에 동전형 스피이커를 베이스 리이플렉스형 캐비닛에 수납하고 있기 때문에 단일권선의 보이스코일을 사용한 스피이커를 베이스 리이플렉스형 캐비닛에 수납한 것이나 2개의 권선을 사용하여도, 베이스 리이플렉스형 캐비닛에 수납하지 않은 것에 비하여, 저역의 실 제의 Q가 큰 견특성을 얻을 수 있는 동시에 인덕터와 캐패시터치의 조합에 의하여, 실제의 최저 공진주파수보다 낮은 임의의 최저 공진주파수를 선정할 수가 있고, 저음재생대역을 현저하게 확대할 수가 있다.

또한, 진동계 질량을 증가하므로써 저음재생대역을 확대한 것에 비교하여 음압레벨, 능률을 높일 수 있고, 따라서 동 음압레벨의 것에 비하여 소형의 자기회로로 족하게 되어 경제적이다.

또한 같은 정도의 저음재생 대역의 것과 비교한 경우, 진동계의 경량화가 도모되므로, 중고음역의 재생에 유리한 입상이 좋은 스피이커로 할 수가 있다.

또한, 초저음역의 음압 응답(response)의 저하가 급준하기 때문에 레코오드의 뒤틀림 등에 기인하는 불필요한 초저음입력에 의한 코운의 과대진폭이 억제되어, 혼변조 왜곡의 발생을 방지할 수가 있는 등 종래의 스피이커에는 없는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 동일보빈에 권회한 2개의 권선(la, 1b)으로 된 보이스코일(1)과 상기 2개의 권선(la, 1b)의 한 쪽과 인덕터(L)를 접속하여 직렬회로를 만들고 상기 2개의 권선(la, 1b)의 다른 쪽과 병렬회로를 이루는 그 사이에 캐패시터(C)를 직렬로 접속하고, 또한 상기 동전형 스피이커를 베이스 리이플렉스형 캐비닛에 수납해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 스피이커 장치.