SE450613B - Forfarande och kretsanordning for att forbettra frekvensatergivningen hos en audio-basforsterkare - Google Patents

Description

15 20 ZS 30 35 40 450 613 Z Ändamålet med föreliggande uppfinning är således att åstad- komma en basförstärkarkoppling för en högtalare innehållande en talspole, vilken uppvisar en viss resistans och induktans, där inverkan av talspolens induktans vid högre audiofrekvenser av- sevärt har reducerats. ' Uppfinningen är därvid kännetecknad såsom framgår av efter~ följande patentkrav.

Figurförteckning Uppfínningen skall närmare beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar där; Fig 1 visar ett ekvivalensschema för den kända basför- stärkar-högtalarkopplingen vid laga frekvenser; Fig 2 visar ett ekvivalensschema för samma koppling vid höga frekvenser, Fig 3 visar ett blockschema över en kretsanordning enligt uppfinningen; _ Fig 4 visar i ett kopplingsschema närmare en utföríngsform av kretsanordningen enligt fig 3; Fig 5 visar ett diagram över högtalarutsignalens nivå som funktion av frekvensen hos den föreslagna kretsanordningen.

Utföringsformer För att ytterligare belysa den problemställning som ligger till grund för uppfinningen hänvisas till fig 1 och 2.

Fig,J_visar ekvivalensschemat för en sådan audio-basför- stärkarkoppling som visas i ovannämnda USA-patent. Komponenter- na CP, LP och RP representerar därvid den ekvivalenta kapacítansen, induktansen resp resistansen från ACE-förstärkar- steget och komponenterna CM, MM och RM utgör de elektriska ekvivalenterna för högtalarens mekaniska storheter, nämligen fjädring, massa resp dämpning.

Resistansen-RS utgör den negativa utgàngsresistansen från förstärkarsteget som teoretiskt skall vara lika stor som RE, talspolens resistans. Då -RS+RE är lika med noll, så kan parallellänkarna sammanföras såsom visas i fig 1 och 2, qçh massan, styvheten och dämpníngen på högtalarelementet ökar.

Vid höga frekvenser (ca 100-500 Hz) inverkar emellertid talspoleinduktansen LE och de båda parallellånkarna kan inte sammanföras. Man får i stället ett lågpassfilter av tredje ordningen som bildas av komponenterna CP, LE och CM i en s k F-länk. Detta filter får en gränsfrekvens mellan 100 och S00 Hz 10 15 20 ZS 30 35 40 3 4-50 . 6.115 s och ett högt Q-värde samt en dämpning som stiger med en lut- ning 18 dB/oktav.

I fig 3 visas ett blockschema över en kretsanordning en- ligt uppfinningen. De båda blocken ACE1, ACE2 jämte motstånden R3, R4 och RS tillhör den förut kända ACE-förstärkaren vars egenskaper vid högre frekvenser, dvs för frekvenser större än en viss gränsfrekvens fs skall förbättras Enligt uppfinningen har en serielänk ínkopplats parallellt med ACE1, vilken inne- håller en högpassfílterdel HP och en fasvridande del AP, an- sluten fram till effektförstärkaren EF.

Högpassfiltret HP skall ha en gränsfrekvens fs som huvud- sakligen sammanfaller med den gränsfrekvens som man får från lågpassfilterdelen enligt fig 2, vilken bildas om hänsyn tas till talspolens induktans. Högpassfiltret HP skall sålunda ha en brytfrekvens som tar över där ACE-basförstärkaren ej längre fungerar. i I serie med högpassfiltret HP har vidare ett allpassfilter AP eller någon annan fasvrídande krets inkopplats. Allpass- filtret AP har till uppgift att få fasen hos de signaler som uppträder i punkterna al och aZ i huvudsak lika vid ovannämnda gränsfrekvens fs, så att dessa kan sammanföras i sammanbind- ningspunkten A i effektförstärkaren EF. Om nämligen signalerna i dessa punkter al och a2 ej är lika, fås vid gränsfrekvensen fs ett dip diagram_över utgångsniván från länken innehållande lågpass- filterdelen LP (ACE1) och högpassfilterdelen HP.

Genom den föreslagna kopplingen kan man säga att den totala i frekvensgàngen, se fig 5 som åskådliggör ett förstärkaren visad i fig 3 arbetar enligt den kända metoden med ACE-basförstärkning till dess att den faller av uppåt i frekvens på grund av talspoleínduktansen och över denna frekvens arbetar som en ström-strömåterkopplad förstärkare, där mot- ståndet R2 och R1 bestämmer förstärkningen enligt det kända sambandet F= -R1/R2.

Pig 4 visar närmare hur högpassfíltret HP och (i detta fall) allpassfiltret AP kan utformas. Dessutom visas närmare utformningen av de båda blocken ACE1 och ACE2 enligt fig 3.

Motståndet RZ utgörs här av en fast resistans R21 och en varia- bel resistans RZZ för att förstârkningen F skall begränsas (R2=0 medför F=°°enligt ovan) _Högpassfiltret HP utgörs av ett känt andra ordningens 450 613 4 filter med gränsfrekvensen f = 1 _ 1 S - _ = 194 Hz zTrV1oo-1oo-10"8.s,6-1z-1o6 zrr-znz-ÜZ* och Q-värdet I _ 3 Q=1Vl2__m_3=0,73 2 5,6- 10 Allpassfíltret AP utgörs av en fasskiftande länk av i och för sig känt slag där fasvridníngen ?ges av fß= 1800 - Ztanq (f/fs) och där fsz-ä.

Zfl R1C1 5 Genom att välja R1 och C1 på lämpligt sätt kan således fas- vridníngen av signalen som passerar genom länken bli sådan att fasskillnaden i punkterna al och a2 är nära noll vid gräns- frekvensen f5=194 Hz. Båda kretsarna HP och AP inverterar vardera den inkommande signalen, dvs fasvrider denna 1800, var- 10 för utsignalen från allpasslänken AP blir opåverkad före in- gången till effektförstärkaren EF.

Det sista steget ACE2 bildar med effektförstärkaren EF en positiv återkoppling och ger således negativ utimpedans till den efterföljande högtalaren, vilket erfordras för att uppfylla den 15 inledningsvis omnämnda kända metoden att upphäva inverkan av talspolelindningens resistans. Komponenterna C10 och R10 i fig 4 minskar den positiva áterkopplingen vid fs för att reduce- ra Q-värdet för làgpassfilterdelen ACE1. Bästa Q-värde är Q = VÄ: för flat frekvensgång. I diagrammet enligt fíg 5 är 2 20 denna frekvensgáng visad (heldragen) för likfasighet i punkten !'A. Den streckade kurvan d visar frekvensgången i närheten av fs = 194 Hz om signalerna ej är i fas.

Högpassfiltret HP bör vara ett andra ordningens högpass- filter, vilket är lämpligt eftersom länken skall överföra hög- 25 frekventa signaler, men det är självklart att ett högpassfílter s 450~613r av högre eller lägre ordning kan väljas beroende på det enskilda fallet. Likaså är det ej nödvändigt såsom ovan nämnts, att kretsen AP skall utgöras av en allpassfílterlänk, utan kan ut- göras av vilken som helst fasvridande krets som injusterar fasen vid gränsfrekvensen fs så att man får líkfasighet i punkten A. Detta senare villkor måste dock vara uppfyllt för att erhålla en rak frekvensgàng hos den totala förstärkarkopplíngen.

Claims (4)

A58. tål-Z: ' Patentkrav

1. Förfarande att förbättra frekvensåtergivningen vid frekvenser högre än en viss gränsfrekvens (fs) hos en audio- -basförstärkare, till vilken en audiosignal tillförs och vars effektiva utimpedans sett från ett högtalarelements spollind- ning väsentligen utgör en negativ resistans, k ä n n e t e c k- n a t av att jämsides-med att audiosignalen làgpassfiltreras i audio-basförstärkaren utförs en högpassfiltrering från nämnda gränsfrekvens (fs) av signalen och en fasvridning (W) av den högpassfiltrerade signalen i nämnda förstärkare så att de signaler som efter förstärkning tillförs högtalarelementet är i huvudsak likfasiga vid gränsfrekvensen (fs)f

2. Kretsanordning för att utföra förfarandet enligt patent- krav 1, innehållande en audio-basförstärkare med en lågpass- .filterdel (ACE1) och en effektförstärkardel (EF) med till- hörande strömåterkopplingsdel (ACE2) för förbättring av bas- àtergivningen hos en till förstärkaren ansluten högtalare, k ä n n e t e c k n a d av att till basförstärkarens ingång är ansluten en högpassfiltrerande krets (HP), vars undre gräns- frekvens i huvudsak överensstämmer med nämnda gränsfrekvens (fs) samt en krets (AP) för att vid gränsfrekvensen (fs) åstadkomma i huvudsak lika fas hos de audíosignaler som in- matas till efterföljande effektförstärkare (EF) i syfte att uppnà'rak frekvensgàng över ett utsträckt audiofrekvensomràde.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k- n a d av en serielänk bestående av nämnda högpassfiltrerande krets (HP) och nämnda krets för att åstadkomma lika fas, vil- ken länk är ansluten parallellt med nämnda làgpassfiltrerande del i audio-basförstärkaren och till effektförstärkaren (EF).

4. Anordning enligt patentkrav 2-3, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda krets för att åstadkomma lika fas ut- görs av ett allpassfilter (AP) med en sådan fasvridning (Y) så att i huvudsak lika fas hos de audíosignaler som inmatas till den efterföljande effektförstärkaren (EP) åstadkommas. S. Anordning enligt patentkrav Z-4, k ä n n e t e c k- n a d av att nämnda högpassfiltrerande krets utgörs av ett andra ordningens högpassfílter.