JPH1032896A - 増幅回路付き電気音響変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 高ダイナミックレンジの信号の再生に於て
も、最大出力が大きい増幅器を使用しなくても、再生音
中に信号クリップに起因する歪み音が発生することがな
い、安価、且つ高性能な電気音響変換装置を提供する。 【解決手段】 複数個のボイスコイルＭ1，Ｍ2，…を具
備する複合駆動型の電気音響変換装置１と、当該複数個
のボイスコイルＭ1，Ｍ2，…の夫々に接続されている複
数個の増幅器Ａ1，Ａ2，…と、当該複数個の増幅器Ａ
1，Ａ2，…のうち最終段位の増幅器を除く各増幅器の出
力回路に接続されて夫々の出力信号からクリップ成分を
抽出するクリップ抽出回路Ｃ1，…とからなり、当該ク
リップ抽出回路Ｃ1，…は、接続されている増幅器Ａ1，
…の出力信号中にクリップ成分が存在すれば当該クリッ
プ成分を抽出して次段の増幅器Ａ2，…に入力するよう
に接続されている。前記複合駆動型の電気音響変換装置
１は、１振動系に複数個のボイスコイルを具備した単一
の動電型スピーカであり、又、通常の動電型スピーカを
複数個使用した方式でもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、増幅回路付き電
気音響変換装置に関し、複数個の駆動部を有する電気音
響変換装置を使用し、一個の駆動部に通常の信号を印加
し、増幅器がクリップした場合にクリップ成分を抽出し
て、別途設けた増幅器から他の駆動部に印加して、クリ
ップによる欠如信号を補うようにした増幅回路付き電気
音響変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、周知のごとく、スピーカを増幅
器で駆動する場合、信号の大振幅時に増幅器がクリップ
すればスピーカから異音が発生する。これは信号がクリ
ップすることにより波形が歪み、ハイレベルの高次調波
成分が歪み成分として再生音中に混在するようになるか
らである。このような現象を防止するために、従来は増
幅器の入力部にリミッタ回路を挿入して大振幅時に入力
信号の振幅を抑制し、クリップしないようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のクリッ
プ防止手段は、使用するリミッタ回路の振幅リミット特
性があまり急峻な場合には、増幅器でクリップされたと
同一の結果となり、クリッピング歪みが発生するので、
この弊害を避けるためにリミッタが徐々に作動するよう
な特性としているが、結果として信号のダイナミックレ
ンジが狭くなると共に、大振幅の部分に挟まれた小振幅
の部分でもリミッタが作用するために、増幅器の最大出
力が十分に生かされないという欠点があり、又、クリッ
プすることなく十分なダイナミックレンジを確保するに
は、最大出力が大きい増幅器を使用しなければならず、
通常の使用状態に対して不経済となるという解決しなけ
ればならない課題を有していた。

【０００４】そこで、本発明は、上記した従来の問題点
を解消するために、主となる増幅器に信号クリップが発
生した場合、そのクリップ成分を抽出して別途増幅し、
前記主となる増幅器の信号と併せて電気音響変換装置に
入力して再生することにより、高ダイナミックレンジの
信号の再生に於ても、主となる増幅器に、さほど最大出
力が大きい増幅器を使用しなくても、再生音中に信号ク
リップに起因する歪み音が再生される事のない電気音響
変換装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】該目的を達成するための
本発明にいう増幅回路付き電気音響変換装置を、実施例
の説明に於いて使用する符号を用いて説明すると、本第
１発明は、ｎ個のボイスコイルＭ1，Ｍ2，…，Ｍｎを具
備する複合駆動型の電気音響変換装置１と、当該ｎ個の
ボイスコイルＭ1，Ｍ2，…，Ｍｎの夫々に接続されてい
るｎ個の増幅器Ａ1，Ａ2，…，Ａｎと、当該増幅器のう
ち（ｎ−1）番目までの増幅器Ａ1，Ａ2，…，Ａ（ｎ−
1）の各出力回路に接続されて夫々の出力信号からクリ
ップ成分を抽出するクリップ抽出回路Ｃ1，Ｃ2，…，Ｃ
（ｎ−1）とからなり、当該クリップ抽出回路Ｃ1，Ｃ
2，…，Ｃ（ｎ−1）は、各々が夫々接続されている前記
各増幅器Ａ1，Ａ2，…，Ａ（ｎ−1）の各出力信号中に
クリップ成分が存在すれば当該クリップ成分を抽出して
次段の増幅器に入力するように接続されている構成とな
っている。

【０００６】

【発明の実施の形態】このような構成とした増幅回路付
き電気音響変換装置を実施するに当たって、一例として
ｎ＝２、即ちボイスコイルが２個の場合を図１、図２を
基に説明すると、電気音響変換装置１は、基本構造は衆
知の構造のダイナミックスピーカに類似し、駆動部Ｍを
第１のボイスコイルＭ1と第２のボイスコイルＭ2とを共
通の巻き枠Ｂｏに巻着した構造とし、この駆動部Ｍを振
動板Ｄｉの中心に固着した振動系を、前記第１のコイル
Ｍ1と第２のコイルＭ2とが磁気回路Ｇの磁気空隙内を接
触すること無く振動し得るように、フレームＦｒの内部
に、エッジＥｄにより支持した構造とする。

【０００７】上記電気音響変換装置１を駆動する増幅回
路は第１の増幅器Ａ1と、クリップ成分を抽出するクリ
ップ抽出回路Ｃ1、及び第２の増幅器Ａ2の各部分からな
り、第１の増幅器Ａ1は通常の電力増幅器で、入力信号
Ｖi を増幅して主信号出力Ｖｏ1として前記電気音響変
換装置１の第１のコイルＭ1に印加する。

【０００８】クリップ抽出回路Ｃ1は、２個の演算増幅
器Ｃ11，Ｃ12を使用し、一方の演算増幅器Ｃ11には、主
信号出力Ｖｏ1を分割抵抗Ｒ1，Ｒ2によって前記入力信
号Ｖiと同レベルとした出力比較信号Ｖi2を正極性で入
力し、演算増幅器Ｃ11の出力を分圧して他方の演算増幅
器Ｃ12に負極性で入力すると共に前記入力信号Ｖi （＝
Ｖi1）を同じく演算増幅器Ｃ12に正極性で入力すること
により、出力比較基準信号Ｖi2と入力信号Ｖi とを比較
して、第１の増幅器Ａ1のクリップによって発生した歪
み成分電圧Ｖi3を抽出して第２の増幅器Ａ2で増幅し、
クリップ成分Ｖｃlとして電気音響変換装置１の第２の
コイルＭ2に印加する。

【０００９】尚、参考までに、前述した入力信号Ｖi と
出力比較基準信号Ｖi2及び歪み成分電圧Ｖi3、並びに主
信号出力Ｖｏ1とクリップ成分出力Ｖｏ2の夫々の波形
が、図１の該当箇所に記入されている。同図に於いて、
クリップ抽出回路Ｃ1の抵抗Ｒ4〜抵抗Ｒ9の値の設定
を、抵抗Ｒ4＝抵抗Ｒ5＝抵抗Ｒ6＝抵抗Ｒ7、抵抗Ｒ8＝
抵抗Ｒ9とし、又、増幅器Ａ1，増幅器Ａ2の増幅度を共
にＡoとすると、 Ｖi3＝Ｖi1−Ｖi2＝Ｖi −Ｖｏ1・Ｒ2／(Ｒ1＋Ｒ2) Ｒ2／(Ｒ1＋Ｒ2)＝１／Ａo とすると、 Ｖi3＝Ｖi −Ｖｏ1／Ａo 増幅器Ａ１がクリップした時、主信号出力Ｖｏ1はクリ
ップされない主信号出力（＝Ｖi ・Ａo）からクリップ
成分出力Ｖｏ2（＝Ｖｃl）が欠如された信号となるの
で、 Ｖｏ1＝Ｖi ・Ａo−Ｖｃl ∴Ｖi3＝Ｖi −（Ｖi ・Ａo−Ｖｃl）／Ａo＝Ｖｃl／Ａ
o ∴Ｖｏ2＝Ｖi3・Ａo＝Ｖｃl となって、電気音響変換器１の駆動部Ｍには Ｖｏ1＋Ｖｏ2＝Ｖi ・Ａo 即ち、クリップされない主信号出力相当の駆動力が発生
する。

【００１０】言い換えれば、この様な構造とすることに
より、入力信号Ｖi が大振幅となって第１の増幅器Ａ1
でクリップされた時、電気音響変換装置１のボイスコイ
ルＭ１にはクリップ成分Ｖｃlが欠如した主信号出力Ｖ
ｏ1が、ボイスコイルＭ2にはクリップ成分Ｖｃlが、夫
々同時に流入し、あたかも駆動部Ｍに入力信号Ｖi がそ
のまま増幅されたクリップされていない主信号出力が印
加されたと同じ駆動力を発生する。従って、電気音響変
換装置の振動系は原信号波形はそのままに、十分な振幅
で振動して正常なダイナミックレンジの音響を放射す
る。

【００１１】入力信号Ｖi のダイナミックレンジが更に
大きく、第２の増幅器Ａ2がクリップを生じる場合に
は、第２の増幅器Ａ2の出力部に第２のクリップ抽出回
路Ｃ2を接続し、更にこのクリップ抽出回路Ｃ2の出力部
に第３の増幅器Ａ3を接続し、これら３個の増幅器を３
個のボイスコイルＭ1，Ｍ2，Ｍ3を有する電気音響変換
装置１に接続することにより対応する。この場合は前述
の、課題を解決するための手段の記載に於いて、（ｎ＝
3）の場合に相当する。

【００１２】第１の増幅器Ａ1がクリップしないとき
は、歪み成分電圧Ｖi3は抽出されず、従って、第２の増
幅器Ａ2は動作しない。第２の増幅器Ａ2はクリップ成分
Ｖｃlのみを増幅するのであり、特にダイナミックレン
ジが大きい低音専用スピーカによる音楽再生では、クリ
ップ成分は時間的にも、レベル的にも頻度が少ないの
で、電源部も含めて大出力に対する熱設計を必要としな
い。

【００１３】

【実施例】図１は、（ｎ＝2）の場合に相当する、最も
簡単で基本的な構造の第１実施例の回路説明図、図２は
第１実施例に於ける電気音響変換装置１の断面図、図３
は第１実施例の変形例の説明図である。

【００１４】図１、図２に於て、第１実施例の電気音響
変換装置１に付随する増幅回路に於ける増幅器Ａ1、増
幅器Ａ2、及び演算増幅器Ｃ11、並びに演算増幅器Ｃ12
は共に通常多用されている構造の増幅器が用いられる。
増幅器Ａ1はクリップ動作をしても良いので、従来の同
程度のアンプよりも小パワーでよく、特に増幅器Ａ2は
クリップ成分のみを増幅するので、クリップ成分が時間
的にもレベル的にも頻度が少ないため、大パワーに対す
る熱設計は必要ない。実験結果ではパワー増幅部、電源
部の熱設計は、増幅器Ａ１のみの場合と殆ど同等とする
ことができ、増幅器Ａ1、増幅器Ａ2の電源電圧が等しい
場合は、謂ゆるミュージックパワーは増幅器Ａ１の２倍
となる。

【００１５】電気音響変換装置１は、図２に示すように
基本構造は衆知の構造のダイナミックスピーカに類似
し、駆動部Ｍを第１のボイスコイルＭ1と第２のボイス
コイルＭ2とを共通の巻き枠Ｂｏに２重に巻着した構造
とし、この駆動部Ｍを振動板Ｄｉの中心に固着した振動
系を、前記第１のコイルＭ1と第２のコイルＭ2とが磁気
回路Ｇの磁気空隙内を接触すること無く振動し得るよう
に、フレームＦｒの内部に、エッジＥｄにより支持した
構造としているが、これと等価な構造として、駆動部Ｍ
を、第１のボイスコイルＭ1及び第２のボイスコイルＭ2
を別々の巻き枠Ｂｏに巻着した、従来構造のボイスコイ
ルの集合体とし、共通の（例えば長円形の）振動板に固
着した構造も考えることができる。

【００１６】図３は、図１に示した第１実施例の変形例
であって、電気音響変換装置１が夫々に単一のボイスコ
イルを有するスピーカＳ1，Ｓ2の集合体となっている。
従ってボイスコイルＭ1はスピーカＳ1に、ボイスコイル
Ｍ2はスピーカＳ2に、夫々装着せられ、増幅器Ａ1はス
ピーカＳ1に、増幅器Ａ2はスピーカＳ2に、夫々接続さ
れている。この変形例は、従来構造のダイナミックスピ
ーカをそのまま使用できるので装置として手軽、且つ安
価であり、振動板の総合的な実効面積を大きくすること
が容易であり、従って低音再生専用とするに適した構造
である特徴を有する。又、図３では、スピーカＳ1，Ｓ2
は１個のキャビネットＣａに取り付けられているが、ス
ピーカ個々に独立したキャビネットを設けても同様であ
って、共に本発明の権利範囲に属する事は言うまでもな
い（図示省略）。

【００１７】図４は、第２実施例の構造を示す。第２実
施例は、第１実施例に於いては２段であったクリップレ
ベルの分割段数を３段としたもので、（ｎ＝3）の場合
に相当する。増幅回路部分の構造は、第１実施例の構造
を３段に拡張したもので、第２の増幅器Ａ2の出力部に
第２のクリップ抽出回路Ｃ2を接続し、更にこのクリッ
プ抽出回路Ｃ2の出力部に第３の増幅器Ａ3を接続し、こ
れら３個の増幅器を３個のボイスコイルＭ1，Ｍ2，Ｍ3
と夫々に駆動部分を有する電気音響変換装置１に接続す
る。この、第２実施例の構造を，更に多段に拡張した構
成も考えられ、一般的にｎ段とした場合、クリップ抽出
回路は(ｎ−1)段目の増幅器まで接続され、クリップ抽
出回路（ｎ−1）が出力するクリップ成分は、最終段の
増幅器ｎに入力されることになる。この様に多段に拡張
した構成もやはり本発明の権利範囲に属する。

【００１８】第２実施例に於ける電気音響変換装置１
は、図４に示したように、上記３個のボイスコイルＭ
1，Ｍ2，Ｍ3を共通の巻き枠Ｂｏに巻着した、１振動板
を有する構造でもよいが、第１実施例の変形例と同じ
く、３個のボイスコイルを３個のスピーカに分散し、共
通のキャビネット或いはスピーカ個々にキャビネットに
取り付ける構造とするのが実際的である。図５ではこの
変形例に相当する、個々にキャビネットＣａに取り付け
る構造が記載されている。

【００１９】以上本発明の代表的と思われる実施例、変
形例について説明したが、本発明は必ずしもこれらの実
施例、変形例の構造のみに限定されるものではなく、本
発明にいう前記の構成要件を備え、本発明にいう目的を
達成し、以下にいう効果を有する範囲内において適宜改
変して実施することができるものである。

【００２０】

【発明の効果】本発明にいう増幅回路付き電気音響変換
装置は、主となる増幅器と、当該主となる増幅器がクリ
ップした時にクリップ成分のみを増幅する増幅器を備
え、これら２個の増幅器を使って複数の駆動部を有する
電気音響変換器を動作させる構造となっている。従っ
て、ダイナミックレンジが拡大され、クリップによる音
質の劣化を防ぐ事ができる。

【００２１】又、主となる増幅器は、音楽信号に於いて
時間率の低いハイレベルの部分に対しクリップの影響を
あまり考慮する必要がないので、従来のようにダイナミ
ックレンジを考慮した最大出力の大きい増幅器を使用す
る必要はない。

【００２２】特にクリップ成分のみを増幅する増幅器で
は、信号のハイレベルの部分に於てクリップにより生じ
た歪み成分のみからなり、時間的にもレベル的にも頻度
が少ないため、主となる増幅器より更に小出力の増幅器
でもよい。そのため電源回路の熱設計もほぼ主となる増
幅器のみと同等とすることができるので、当該クリップ
成分のみを増幅する小増幅器と各小増幅器に対し演算増
幅器２個及び抵抗若干を追加するだけで、上記主となる
増幅器の小形化と相俟って製造原価を低減すると共に、
効率よく音質改善ができるという効果が得られるに至っ
たのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成を示す回路説明図である。

【図２】図１の電気音響変換装置の断面図である。

【図３】第１実施例の変形例の説明図である。

【図４】第２実施例の構成を示す回路説明図である。

【図５】第２実施例の変形例の説明図である。

【符号の説明】

１ 電気音響変換装置 Ｓ1 動電型スピーカ Ｓ2 動電型スピーカ Ｓ3 動電型スピーカ Ｍ 駆動部 Ｍ1 ボイスコイル Ｍ2 ボイスコイル Ｍ3 ボイスコイル Ｂｏ 巻き枠 Ｄｉ 振動板 Ｇ 磁気回路 Ｆｒ フレーム Ｅｄ エッジ Ｃａ キャビネット Ａ1 増幅器 Ａ2 増幅器 Ａ3 増幅器 Ｃ1 クリップ成分抽出回路 Ｃ2 クリップ成分抽出回路 Ｃ11 演算増幅器 Ｃ22 演算増幅器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｎ個のボイスコイル（Ｍ1），（Ｍ2），
   …，（Ｍｎ）を具備する複合駆動型の電気音響変換装置
   （１）と、当該ｎ個のボイスコイル（Ｍ1），（Ｍ2），
   …，（Ｍｎ）の夫々に接続されているｎ個の増幅器（Ａ
   1），（Ａ2），…，（Ａｎ）と、当該増幅器のうち（ｎ
   −1）番目までの増幅器（Ａ1），（Ａ2），…，（Ａ
   （ｎ−1））の各出力回路に接続されて夫々の出力信号
   からクリップ成分を抽出するクリップ抽出回路（Ｃ
   1），（Ｃ2），…，（Ｃ（ｎ−1））とからなり、当該
   クリップ抽出回路（Ｃ1），（Ｃ2），…，（Ｃ（ｎ−
   1））は、各々が夫々接続されている前記各増幅器（Ａ
   1），（Ａ2），…，（Ａ（ｎ−1））の各出力信号中に
   クリップ成分が存在すれば当該クリップ成分を抽出して
   次段の増幅器に入力するように接続されていることを特
   徴とする増幅回路付き電気音響変換装置。
2. 【請求項２】 前記電気音響変換装置（１）が、ｎ個の
   ボイスコイル（Ｍ1），（Ｍ2），…，（Ｍｎ）が共通の
   巻枠（Ｂｏ）に捲着された駆動部（Ｍ）と、磁気回路
   （Ｇ）及び振動板（Ｄｉ）とを具備する複合ボイスコイ
   ルを有する単一の動電型スピーカである請求項１記載の
   増幅回路付き電気音響変換装置。
3. 【請求項３】 前記電気音響変換装置（１）が、複数個
   の動電型スピーカ（Ｓ1），（Ｓ2），…，（Ｓｎ）の集
   合体である請求項１記載の増幅回路付き電気音響変換装
   置。