NL8600901A

NL8600901A - Meerweg-luidsprekerstelsel.

Info

Publication number: NL8600901A
Application number: NL8600901A
Authority: NL
Original assignee: Ir Ronald Jan Geluk
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1986-04-09
Publication date: 1987-11-02
Also published as: EP0241994B1; CA1280374C; EP0241994A1; ATE67366T1; DE3772817D1; JPS62239796A; US4897879A; JPH07121157B2

Description

f . '

Meerweg-1 uidsprekerstelsel.

De uitvinding heeft betrekking op een meerweg-1uidsprekerstelsel met ten minste twee, in serie op een gemeenschappelijke signaal ingang aangesloten luidsprekers voor 5 het weergeven van verschillende gedeelten en in het bijzonder een laagfrequent en een hoogfrequent gedeelte van het totale frequentiespectrum van een aan de signaal ingang toegevoerd geluidsignaal, voorzien van een passief scheidingsfilter, dat een aan een eerste luidspreker voor het weergeven van een 10 eerste gedeelte van het geluidfrequentiespectrum parallelge-schakelde eerste impedantie en/of een aan een tweede luidspreker voor het weergeven van een tweede gedeelte van het geluidfrequentiespectrum parallel geschakelde tweede impedantie bevat.

Meerweg-1uidsprekerstelseis van deze soort zijn alge-15 meen bekenden verschillende uitvoeringsvormen van daarbij toe te passen scheidingsfilters zijn beschreven in het artikel "Constant-Voltage Crossover Network Design" van R.H. Small in "Proceedings I.R.E.E. Australia" van maart 1970, b1z.66t/m73. Zoals in dit artikel is aangegeven bezitten passieve schei-20 dingsfiIters van de eerste orde ten opzichte van passieve scheidingsfilters van hogere orden behalve het voordeel van een eenvoudiger uitvoering bovendien het belangrijke voordeel, dat door toepassing daarvan een meerweg-luidsprekerstelsel kan worden verkregen, waarbij een aan de ingang daarvan toege- 2.5 voerd signaal zonder amplitude- en/of fasevervorming naar de luidsprekers wordt overgedragen, hetgeen naar de tot dusver geldende opvattingen met passieve scheidingsfilters van hogere orden niet kan worden bereikt.

Naar eveneens in het bovengenoemde artikel is ver-30 meld hebben passieve scheidingsfilters van de eerste orde echter anderzijds het bezwaar, dat de verschillende delen daarvan dempingskarakteristieken met een helling van slechts 6dB/octaaf bezitten, waardoor de hiermede te verkrijgen scheiding tussen de laagfrequente en hoogfrequente gedeelten van 35 het geluidfrequentiespectrum betrekkelijk gering is.

Naar in het artikel "Active and Passive Filters as Loudspeaker Crossover Networks" van J. Robert Ashley en Allan L. Kaminsky in "Journal of the Audio Engineering Society", Volume 19, nr.6 van juni 1971, biz. 494 t/m 501 40 Λ "ϊ - 2 - is aangegeven kan de helling van de dempingskarakteristieken van de delen van een dergelijk passief scheidingsftiter van de eerste orde tot 12dB/octaaf worden vergroot door de filter-componenten zodanig te dimensioneren, dat onderdemping wordt 5 verkregen, waardoor in de omgeving van de zogenaamde overgangs-frequentie een geringe signaaTopslingering zal optreden. Deze vergroting van de helling van de dempingskarakteristieken is hierbij echter beperkt tot een betrekkelijk smalle frequentie-band aan weerszijden van de overgangsfrequentie, buiten welke 10 de helling van de dempingskarakteristieken weer 6dB/octaaf is. Voorts heeft een op dergelijke wijze uitgevoerd scheidings-filter het bezwaar* dat als gevolg van de verhoogde responsie in de omgeving van de overgangsfrequentie ongewenste pieken in het door de luidsprekers geleverde geluidsvermogen bij de 15 betreffende frequenties zullen optreden en hierbij in het overgangsgebied tussen de beide door het filter van elkaar te scheiden delen van de geluidfrequentieband signalen met een faseverschil van meer dan 90° aan de beide luidsprekers worden toegevoerd, hetgeen, zoals bekend een nadelige invloed op het 20 polaire stralingsdiagram van het 1 uidsprekerstelsel heeft.

De uitvinding verschaft een meerweg-luidsprekerstel-sel van de bovenbeschreven soort, waarbij onder vermijding van de laatstgenoemde bezwaren de helling van' de dempingskarakte-ristiek van ten minste een van de delen van het daarbij toe-25 gepaste passieve scheidingsfil ter tot ten minste 12dB/octaaf is vergroot, doordat dit stelsel is voorzien van een schakeling voor het compenseren van de stroom door een van de luidsprekers, welke via de met deze in serie geschakelde luidspreker (s). daaraan wordt toegevoerd.

30 Door de bij het 1 uidsprekerstelsel volgens de uit vinding toegepaste compensatieschakeling wordt bereikt, dat de stroom, welke via de met de in deze schakeling opgenomen eerste luidspreker in serie geschakelde tweede luidspreker aan het knooppunt van deze beide luidsprekers wordt toege-35 voerd geen bijdrage tot de signaalspanning over de tweede luidspreker levert en hierdoor dus een grotere helling van de dempingskarakteristiek voor deze tweede luidspreker wordt verkregen.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan 40 de hand van de tekening, waarin is: - · · i i --¾ - 3 - fig. 1 een schakelschema van een uit de stand van de techniek bekend tweeweg-1uidsprekerstelsel met een passief scheidingsfilter van de eerste orde.

fig. 2 een schakelschema van een 1uidsprekerstelsel 5 volgens fig. 1, voorzien van een compensatieschakeling volgens de uitvinding.

fig. 3 een schakelschema van een andere uitvoering van het stelsel volgens fig. 2.

fig. 4 een schakelschema van een tweeweg-luidspreker-10 stelsel volgens de uitvinding met een vertragingslijn voor het vergroten van de helling van de dempingskarakteristiek van het hoogfrequente gedeelte van het scheidingsfilter.

Het in fig. 1 weergegeven bekende 1uidsprekerstelsel bestaat uit een serieschakeling van een luidspreker voor het 15 weergeven van hoge frequenties met een impedantie en een luidspreker voor het weergeven van lage frequenties met een impedantie Z^, alsmede een scheidingsfilter, gevormd door een serieschakeling van een aan de luidspreker voor het weergeven van de hoge frequenties parallelgeschakelde zelfinductie met 20 een impedantie Z^ en een aan de luidspreker voor het weergeven van de lage frequenties parallelgeschakelde condensator met de impedantie

De serieschakeling van de beide luidsprekers en het daaraan parallelgeschakelde scheidingsfi1 ter zijn op een 25 gemeenschappelijke signaal ingang 1,2 aangesloten en het stelsel is zodanig gedimensioneerd, dat de impedanties Z^, Z^, Z^ en Zg bij de overgangsfrequentie tussen de beide door de luidsprekers weer te geven gedeelten van het geluidfrequentie-spectrum van het aan de signaal ingang 1,2 toegevoerde geluid-30 signaal ongeveer aan elkaar gelijk zijn. Voorts is bij dit stel sel de som van de signaal spanningen over de beide luidsprekers gelijk aan de signaal spanning op de signaal ingang 1,2.

Zoals in het voorgaande reeds is vermeld heeft het 35 stelsel volgens fig. 1 het bezwaar, dat de dempingskarakteris-tieken van de beide delen van het scheidingsfilter daarbij een helling van slechts 6dB/octaaf bezitten en de door dit filter bewerkstelligde scheiding tussen de door de luidsprekers weer te geven gedeelten van het geluidfrequentiespectrum 40 i - 4 - derhalve te wensen overlaat.

Bij de in de fig. 2 en 3 weergegeven luidspreker-stelsels volgens de uitvinding is dit bezwaar voor wat de weergave van de lage frequenties betreft opgeheven door toe-5 passing van een compensatieschakeling, door welke de via de luidspreker voor het weergeven van de hoge frequenties aan de condensator van het scheidingsfi1 ter en de daaraan parallel geschakel de luidspreker voor het weergeven van de lage frequenties toegevoerde stroom wordt gecompenseerd, zodat 10 over deze laatstgenoemde luidspreker de signaalspanningscom-ponenten met boven de overgangsfrequentie gelegen frequenties minimaal zijn.

Bij het stelsel volgens fig. 2 bestaat de compensatieschakel ing uit een transformator T, van welke de primaire 15 wikkel ing rechtstreeks op de signaal ingang 1,2 is aangesloten en een impedantie Z^, welke in serie met de secundaire wikkeling van de transformator aan de condensator van het schei -dingsfilter is parallelgeschakeld en wel zodanig, dat hierbij door de compensatieschakeling een stroom aan het knooppunt van 20 de beide luidsprekers wordt geleverd, welke tegengesteld is gericht aan de via de luidspreker voor het weergeven van de hoge frequenties aan dit knooppunt toegevoerde stroom. De compensatiestroom kan hierbij door een geschikte keuze van de transformatieverhouding van de transformator en een geschik-25 te dimensionering van de impedantie gelijk worden gemaakt aan de te compenseren stroom en zo kan bijvoorbeeld met een transformatieverhouding van 1:1 en met Z^=Z^ een volledige compensatie van deze stroom worden verkregen.

Het in fig. 3 weergegeven stelsel verschilt slechts 30 van het stelsel volgens fig. 2, doordat daarbij de impedantie ZN met de beide wikkelingen van de transformator T in serie is geschakeld en hierbij met een transformatieverhouding van 1:1 dus een volledige stroomcompensatie zal worden verkregen voor ZN= i ZH.

35 Daar met de compensatieschakeling alleen die compo nenten van de stroom naar het knooppunt van de luidsprekers behoeven te worden gecompenseerd, waarvan de frequentie boven de overgangsfrequentie is gelegen kan in deze schakeling, zoals in fig. 3 met stippellijnen is weergegeven een uit een 40 serieschakeling van een weerstand en een condensator bestaande EU 0 0 28'695 Ξ> -» - 5 - impedantie worden toegepast, welke een vanaf de overgangs-frequentie naar lagere frequenties toenemende waarde bezit, teneinde het door de compensatieschakeling opgenomen vermogen .te beperken.

5 De bovenbeschreven compensatieschakeling heeft op de dempingskarakteristieken van het scheidingsfilter het effect, dat de helling van de dempingskarakteristiek van het 1aagfrequente deel van dit filter tot 12dB/octaaf wordt vergroot.

10 Hoewel dit niet in de tekening is weergegeven zal het duidelijk zijn, dat op overeenkomstige wijze ook een vergroting van de helling van de dempingskarakteristiek van het hoogfrequente deel van het scheidingsfilter kan worden verkregen door de via de luidspreker voor het weergeven van 15 de lage frequenties aan het knooppunt van de luidsprekers toegevoerde stroom te compenseren.

Volgens een verdere uitwerking van de uitvinding kan ook voor de beide delen van het scheidingsfilter een dempingskarakteristiek met een helling van 12dB/octaaf in de 20 omgeving van de overgangsfrequentie worden verkregen door, zoals in fig. 1 voor een stelsel volgens fig. 3 is weergegeven behalve een compensatieschakeling tevens een vertragings-lijn DL met een looptijd, gelijk aan de looptijd van het laag-doorlaatgedèelte van het scheidingsfilter daarin aan te brengen.

25 In verband met deze laatstgenoemde uitvoeringsvorm van een luidsprekerstelsel volgens de uitvinding wordt volledigheidshalve gewezen op het artikel "A Family of Linear-Phase Crossover Networks of High Slope Derived by Time Delay" van Stanley P. Lipshitz en Johan Vanderkooy in "Journal of the 30 Audio Engineers Society", Vol.31, No.1/2, 1983, biz. 2 t/m 20, waaruit de toepassing van vertragingslijnen in scheidingsfil ters voor het vergroten van de helling van de dempingskarakteristieken daarvan op zichzelf bekend is. Van de toepassing van een dergelijke vertragingslijn in combinatie met 35 een compensatieschakeling volgens de uitvinding in een luidsprekerstelsel met een passief scheidingsfilter is in dit artikel echter geen sprake.

40

Claims

1. Meerweg-1uidsprekerstel sel met ten minste twee, in serie op een gemeenschappelijke signaal ingang aangesloten luidsprekers voor het weergeven van verschillende gedeelten en in het bijzonder een laagfrequent en een hoogfrequent ge-5 deelte van het totale frequentiespectrum van een aan de signaal ingang toegevoerd geluidsignaal, voorzien van een passief scheidingsfi1 ter, dat een aan een eerste luidspreker voor het weergeven van een eerste gedeelte van het gel uidfrequentie-spectrum paral 1 elgeschakelde eerste impedantie en/of een aan 10 een tweede luidspreker voor het weergeven van een tweede gedeelte van het geluidfrequentiespectrum parallelgeschakelde tweede impedantie bevat, met het kenmerk, dat het stelsel is voorzien van een schakeling voor het compenseren van de stroom door een van de 1uidsprekers, welke 15 via de met deze in serie geschakelde luidspreker (S) daaraan wordt toegevoerd.

2. Luidsprekerstelsel volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de compensatieschakel ing bestaat uit eerr transformator en een met de primaire en/of de secun-20 dai.re wikkeling van deze transformator in serie geschakelde impedantie, waarbij de primaire transformatorwikkeling in serie met deze impedantie of rechtstreeks op de signaal ingang van het stelsel is aangesloten en de serieschakeling van de secundaire transformatorwikkeling en deze impedantie 25 zodanig met een eerste op het scheidingsfi1 ter aangesloten luidspreker is verbonden, dat daardoor aan het knooppunt van deze luidspreker en een andere luidspreker een tegengesteld aan de via deze eerste luidspreker aan dit knooppunt toegevoerde stroom gerichte compensatiestroom aan dit knooppunt 30 wordt toegevoerd.

3. Luidsprekerstelsel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de met de primaire en/of de secundaire transformatorwikkeling in serie geschakelde impedantie een zodanige frequentie-afhankelijkheid 35 bezit, dat de daardoor bewerkstelligde stroomcompensatie tot een voorafbepaald frequentiebereik is beperkt. ·· . V N ', - 7 -

4. Luidsprekerstelsel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het schei-dingsfilter als ingangsketen een vertragingslijn bevat, van welke de ingang op de signaal ingang van het stelsel is 5 aangesloten.