DE3107799C2

DE3107799C2 - Verfahren zum Einstellen der Parameter einer Kombination von Audioverstärker und Lautsprecher

Info

Publication number: DE3107799C2
Application number: DE3107799A
Authority: DE
Inventors: Hideki Iwafune Tochigi Sakano; Shigeo Fujisawa Kanagawa Todokoro
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1981-02-28
Publication date: 1985-05-30
Also published as: JPS56134807A; DE3107799A1; GB2072993B; US4387270A; GB2072993A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Einstellen einer Kombination von Audioverstärker (10) und Lautsprecher (24) weist der Audioverstärker (10) einen Leitungsverstärker (16) und eine positive Rückkopplungsschaltung (30) zur Kompensierung der Gegen-EMK des Lautsprechers (24) auf. Die Schwingspule des Lautsprechers (24) wird mechanisch bewegt, um an den Anschlüssen (28a, 28b) des Lautsprechers (24) ein Signal zu erzeugen. Hierauf wird der Verstärkungsfaktor des Leitungsverstärkers (16) oder der positiven Rückkopplungsschaltung (30) derart eingestellt, daß die Signalspannung an den Anschlüssen (28a, 28b) des Lautsprechers (24) während des Durchschleifens des erzeugten Signals durch die positive Rückkopplungsschaltung (30) und durch den Leitungsverstärker (16) ein Minimum wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Verfahren ist bereits aus der DE-OS 28 46 381 bekannt, bei der ein niederfrequentes Tonsignal einem Verstärker elektrisch eingegeben und nach der Verstärkung einem Lautsprecher zugeführt wird. Durch ein Potentiometer werden die Parameter der bekannten Schaltung so eingestellt, daß der Leitungswiderstand des Verbindungskabels von Verstärker und Lautsprecher zu Null wird, damit sich der Dämpfungsfaktor verringert und Frequenzverzerrungen verhindert werden können. Das Verfahren zum Verändern der Ausgangsimpedanz des Verstärkers ist auf eine bestimmte Verbindungsleitung beschränkt; werden andere Verbindungsleitungen verwendet, so fallen die zuvor erwähnten Vorteile weg.

Aus der DE-AS 23 45 544 sowie aus der DE-OS 27 13 023 ist es bekannt, eine positive Rückkopplung als Mittel zur Kompensierung der veränderlichen Charakeristik eines Lautsprechers zu verwenden. In der Praxis läßt sich mit diesen Verfahren jedoch kaum ein zufriedenstellendes Resultat erzielen, da es in der Massenproduktion praktisch nicht möglich ist, Audioverstärker mit gleichen Eigenschaften herzustellen, denn die Eigenschaften der hierzu verwendeten Bauteile wie Transistoren, Widerstände und Kondensatoren schwanken zu stark.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Einstellen der Parameter einer Kombination von Audioverstärker und Lautsprecher zu schaffen, mit welchem die Treiberspannung für den Lautsprecher lediglich vom Eingangssignal abhängt und damit unabhängig von den zum Lautsprecher führenden Verbindungskabel ist.

Zur Lösung dieser Aufgbe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Tonerzeugungsanlage und

F i g. 2 ein Schemaschaltbild zur Durchführung eines gegenüber F i g. 1 abgewandelten Verfahrens.

In den Figuren sind durchwegs gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

F i g, 1 zeigt eine Tonerzeugungsanlage mit einem Audioverstärker 10, der eine positive Rückkopplungsschaltung aufweist. Eine Eingangsklemme 12 ist an einen Eingang 14 eines Leitungsverstärkers 16 angeschlossen. Ein von einem Ausgang 18 des Leitungsverstärkers 16 abgenommenes Signal wird an eine Ausgangsklemme 20«·ι übertragen. Eine weitere Ausgangsklemme 206 ist geerdet. Das über den Ausgangsklemmen 20a und 20b auftretende Ausgangisignal wird über zwei Verlängerungskabel 26a und 266 einem Lautsprecher 24 zugeführt. Ein Lautsprecheranschluß 286, der mit der geerdeten Ausgangsklemme 206 verbunden ist. ist ferner an eine positive Rückkopplungsschaltung 30 mittels einer Rückkopplungsleitung 32 angeschlossen. Die positive Rückkopplungsschaltung 30 liegt im Audioverstärker 10. Eine am Lautsprechereingang 286 auftretende Signalspannung wird somit zum Eingang des Leitungsverstärkers 16 zurückgeführt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Tonerzeugungsanlage ist die positive Rückkopplungsschaltung 30 derart ausgelegt, daß sie das Treibersignal für den Lautsprecher 24 kompensiert. Bezeichnet man mit e„ die Ausgangsspannung des Audioverstärkers 10, mit et die an die Lautsprechereingänge 28a und 286 gelegte Treiberspannung, mit Zdie Impedanz jedes der gleichartigen Verlängerungskabel 26a bzw. 266 und mit Zi. die Impedanz des Lautsprechers 24, dann erhält man für die Treiberspannung e^ die folgende Beziehung:

O-

2Z + Z_L Z_L+2Z-A_XA₂Z

Bezeichnet man wiederum die Einganfssignalspannung des Audioverstärker 10 an der Eingangsklemme 12 mit e,. den durch die Verlängerungskabel 26a und 26b und durch den Lautsprecher 24 fließenden Ausgangsstrom mit ι und die Verstärkungen des Leitungsverstärkers 16 und der positiven Rückkopplungsschaltung 30 mit Au dann erhält man für die Ausgangsspannung des Audioverstärkers e_o die nachfolgende Beziehung:

Die Gleichung (2) läßt sich folgendermaßen umformen

_e ^f"4i ■ - (3)

Hierauf läßt sich Gleichung (1) durch Einsetzen in die Gleichung (3) folgendermaßen umformen:

In der Gleichung (4) ist die Treiberspannung zum Lautsprecher et unabhängig von der Lautsprecherimpedanz Zl. wenn die folgenden Bedingungen gelten: 2·>

2Ζ-Λ,Λ₂Ζ=0
d.h.,

A, · A₂ = 2 (5)

Unter diesen Bedingungen läßt sich die Spannung ej. durch die besondere Gleichung (6) folgendermaßen darstellen

e_L'~A, e, (6)

Gleichung (6) impliziert, daß die Treiberspannung eC an den Anschlüssen 28a und 28i> des Lautsprechers 24 lediglich vom Verstärkungsfaktor A\ des Leitungsverstärkers 16 und nicht von der Lautsprecherimpedanz Zi. und der Impedanz der Verlängerungskabel 26a und 26b abhängt. Daher ist der vom Lautsprecher 24 erzeugte Ton frei von Verzerrungen, die auf Änderungen in der Lautsprecherimpedanz Zl zurückführbar sind.

Es läßt sich jedoch nur sehr schwer ein Aufbau erstellen, der die Gleichung (5) erfüllt, da der Verstärkungsfaktor des Leitungsverstärkers 16 dann die erforderliche Verstärkung der positiven Rückkopplungsschaltung 30 bestimmt. Im allgemeinen wird der Verstärkungsfaktor A\ des Leitungsverstärkers 16 durch die erforderliche Ausgangsleistung festgelegt. Es muß daher der Verstärkungsfaktor A₁ der positiven Rückkopplungsschaltung 30 auf 21 A\ eingestellt werden, was eine verhältnismäßig kleine Dezimabah! ergibt. Die Einstellung des Verstärkungsfaktors A₁ auf genau 21 A\ ist aber sehr schwierig. Außerdem bereitet die Massenproduktion von Audioverstärkern, die die gewünschten Kompensationseigenschaften haben, Schwierigkeiten, da die Eigenschaften von Massenbauteilen wie Transistoren, Widerständen und Kondensatoren nicht gleichmäßig sind.

F i g. 2 erläutert ein Verfahren zur Aufstellung einer Audioverstärker- und Lautsprecher-Anordnung, wobei der Audioverstärker eine positive Rückkopplungsschaltung zur Kompensation der Gegen-EM K des Lautsprechers gemäß Erfindung aufweist. Fig.2 zeigt außerdem Einrichtungen zum mechanischen Treiben der Schwingspule des Lautsprechers für die Erzeugung eines elektrischen Signals. Zum Zwecke der Erläuterung werden zwei Tonerzeugungsanlagen der in F i g. 1 dargestellten Art nebeneinander wie für eine Stereoanlage angeordnet gezeigt. Der zweite Teil der Tonerzeugungsanlage dient lediglich zur Erzeugung eines Tones für die Schwingspule des Lautsprechers der ersten Anlage. Es ist klar, daß die Schwingspule des Lautsprechers auch elektrisch oder magnetisch antreibbar ist.

In der nachfolgenden Beschreibung der F i g. 2 werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile gewählt, wobei die Bauteile einer Anlage mit einem Apostroph gekennzeichnet sind.

Zwischen die Anschlüsse 28a und 28b des Lautsprechers 24 der ersten Anlage S ist ein Wechselstrom-Voltmeter 36 geschaltet. Der anderen Anlage 5' wird ein Eingangssignal in derartiger Weise eingegeben, daß die Membran des Lautsprechers 24 der ersten Anlage S von dem akustischen Signal des zweiten Lautsprechers 24' w> der zweiten Anlage S' getrieben wird. Die Schwingspule des ersten Lautsprechers 24 erzeugt somit ein elektrisches Signal, das an den Anschlüssen 28a und 28b auftritt. Der Lautsprecher 24 arbeitet daher wie ein Mikrophon. Die an den Anschlüssen 28a und 28b des ersten Lautsprechers 24 auftretende Spannung Vl wird vom Voltmeter 36 angezeigt.

Die Spannung Vi. genügt der folgenden Gleichung (7):

V, = Z, i (7)

worin Z₀ die Treiberimpedanz für den Lautsprecher 24 an den Anschlüssen 28a und 28b, und / der durch den Audioverstärker 10 auf der Basis des erzeugten Signals fließende Strom ist.
Die Spannung Vi. läßt sich auch folgendermaßen darstellen:

Vt = 2/Z+V₀ (8)

worin Z die Impedanz jedes der Verlängerungskabel 26a bzw. 266, und V₀ die Spannung über den Ausgangsklemmen 20a und 20b ist. Die Spannung V₀ ist die Ausgangsspannung des Leitungsverstärkers 16, die dieser dann ausgibt, wenn er als Eingangssignal lediglich ein Signal von der positiven Rückkopplungsschaltung 30 erhält,
ι ο Somit ergibt sich die folgende Gleichung (9):

V₀= -/Z- A₂A₁ (9)

da ein über dem Verlängerungskabel 266 auftretender Spannungsabfall (—/ · Z) an die positive Rückkopplungsschaltung 30 geiegt wird.

Somit läßt sich Gleichung (8) durch Einsetzen in die Gleichung (9) folgendermaßen umformen:

V₁. = 2 /Z- iZ- A₇A, =iZ- (2-A₁A₂) (O)

Aus Gleichung (10) folgt, daß die Bedingung A₂ = 2/A| erfüllt ist, wenn die Spannung V_L Null wird oder wenn der Verstärkungsfaktor A₂ der positiven Rückkopplungsschaltung 30 derart eingestellt ist, daß die Spannung Vi Null wird, so daß der Verstärkungsfaktor A₂ = 2/Ai ist. Der Verstärkungsfaktor A₂ in der positiven Rückkopplungsschaltung läßt sich somit durch Veränderung eines Potentiometers 37 im Sinne einer Einstellung des Verstärkungsfaktors A₂ derart einstellen, daß das Wechselstrom-Voltmeter 36 Null anzeigt. In der Praxis wird > der Verstärkungsfaktor A₂ der positiven Rückkopplungsschaltung 30 derart eingestellt, daß das Voltmeter 36 etwa Null anzeigt, da stets etwas Rauschen im Leitungsverstärker 16 sowie in der positiven Rückkopplungsschaltung vorhanden ist. Somit läßt sich die erste Anlage 5 auf die Bedingungen abstimmen, bei denen die Treiberspannung für den Lautsprecher 24 an den Anschlüssen 28a und 2Sb lediglich vom Eingangssignal abhängt und der Verstärkungsfaktor A₁ des Leitungsverstärkers 16 oder der positiven Rückkopplungsschaltung unab-

hängig ist von der Lautsprecherimpedanz Zl oder der Impedanz Z₀ der beiden Verlängerungskabel 26a und 266. Die Audioverstärker 10 bzw. 10' der ersten und zweiten Anlage S bzw. S' lassen sich natürlich auf die bestmöglichen Betriebsbedingungen einstellen, indem man während der Herstellung einen beliebigen Lautsprecher sowie Kabel verwendet, da die Beziehung A₂ = 2/A, unabhängig ist von der Lautsprecherimpedanz Z_L und Impedanz Zder Verlängerungskabel 26a und 26£>.

η Auf die Membran des Lautsprechers 24 läßt sich eine mechanische Kraft für die Erzeugung eines Audiosignais auch auf andere Weise ausüben, beispielsweise durch direktes Hineinsprechen oder durch Berühren der Membran.

In der Schaltung gemäß F i g. 2 dient das Voltmeter 36 zur Anzeige der Spannung über den Anschlüssen des Lautsprechers. Hierzu läßt sich natürlich auch eine andere Anzeigeeinrichtung verwenden, beispielsweise eine

jo optische Anzeige mit Hilfe einer Licht emittierenden Diode.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Einstellen der Parameter einer Kombination von Audioverstärker (10) und Lautsprecher (24). die durch ein Verbindungskabel (26a, 2ßb) mit einem Widerstandswert von mehr als null Ohm miteinander verbunden sind, wobei der Audioverstärker (10) einen Leitungsverstärker (16) und eine positive Rückkopplungsschaltung (30) zur Kompensierung der Gegen-EMK des Lautsprechers (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule des Lautsprechers (24) zur Erzeugung eines elektrischen Signals von außen mechanisch oder akustisch angestoßen wird, und daß der Verstärkungsfaktor (A 1 oder A 2) des Leitungsverstärkers (16) oder der positiven Rückkopplungsschaltung (30) während des Durchschleifens des erzeugten Signals durch die positive Rückkopplungsschaltung (30) und durch den Leitungsverstärker (16) derart eingestellt wird, daß die Spannung an den Anschlüssen (28a, 2&b) des Lautsprechers (24) ein Minimum wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Anstoßen der Schwingspule des Lautsprechers durch Berühren der Membran des Lautsprechers erfolgt

is

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Anstoßen der Schwingspule

des Lautsprechers durch eine auf die Membran des Lautsprechers gerichtete Schallwelle erfolgt

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwelle von einem an einen weiteren Audioverstärker angeschlossenen weiteren Lautsprecher erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Audioverstärker einen Kanal einer

Stereoanlage bildet und daß der weitere Verstärker den anderen Kanal der Stereoanlage darstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Verstärkungsfaktors des Leitungsverstärkers oder der positiven Rückkopplungsschaltung zur Minimierung der Spannung an den Anschlüssen des Lautsprechers unter Verwendung eines spannungsempfindlichen Anzeigegerätes erfolgt, das über die Anschlüsse des Lautsprechers geschaltet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß man als Anzeigegerät ein Voltmeter verwendet.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß man als Anzeigegerät eine Licht emittierende Diode verwendet.