DE2600905A1

DE2600905A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur frequenzkompensation eines elektromechanischen uebertragers

Info

Publication number: DE2600905A1
Application number: DE19762600905
Authority: DE
Inventors: Warren Benefield Boast
Original assignee: University of Iowa Research Foundation UIRF
Current assignee: University of Iowa Research Foundation UIRF
Priority date: 1975-01-14
Filing date: 1976-01-12
Publication date: 1976-07-15
Also published as: US3988541A; GB1535935A; JPS5195833A; NL7600347A

Description

Ames, Iowa 50011, 213 Beardshear U. S. A.

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Frequenzkompensation eines elektromechanischen Übertragers

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine breite Klasse von Übertragern, die als elektromechanisch^ Übertrager zu bezeichnen sind. Zu solchen Übertragern gehören beispielsweise Mikrofone, Lautsprecher, Relais, Linearmotoren oder Rotationsmotoren und sogar Servomotoren oder andere Übertrager, bei welchen die mechanische Ansprechcharakteristik des Übertragers eine Masse oder ein Trägheitsmoment, eine bestimmte Elastizität, beispielsweise ein Federaufhängesystern, und einen gewissen Energieverbrauch aufweist.

Es ist bekannt, daß Übertrager dieses allgemeinen Typs eine Abhängigkeit von oder eine Empfindlichkeit gegenüber der Frequenz des Signals haben, welches den Übertrager speist.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Auswirkung dieser Frequenzabhängigkeit des mechanischen Verhaltens von Übertragern zu beseitigen.

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Allgemein bezieht sich die Erfindung auf eine Klasse von Einrichtungen, die nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeiten, bei welchem eine Kraft in einem einen Strom führenden Leiter in einem Magnetfeld hervorgerufen wird. Das Ausgangssignal, welches eine Information beinhaltet, kann die Geschwindigkeit sein, wie im Falle der Schwingspule eines Lautsprechers, oder es kann die Verlagerung oder die Auslenkung sein, wie im Falle des Aufzeichnungskopfes eines Streifenblatt-Aufzeichnungsgerätes.

In einem Lautsprecher der oben genannten Art ist eine Masse vorhanden (die Masse des Konus und der Übertragerspule), und es ist eine Elastizität oder eine Federkraft vorhanden (im Aufhängesystem des Konus und der Spule), und es tritt ein Energieverlust auf (einschließlich Verbrauch im Konus und bei der Arbeit, die geleistet werden muß, damit die Luft in Schwingungen versetzt wird, um eine akustische Abstrahlung zu erreichen).

Diese drei Parameter der Masse, der Federkraft und des Energieverbrauches werden nachfolgend auch als mechanische Parameter oder als mechanische Ansprechparameter des Übertragers bezeichnet. Gemäß den obigen Ausführungen erzeugen sie eine Frequenzabhängigkeit des mechanischen Verhaltens gegenüber einem elektrischen Signal.

Zusätzlich zu den oben genannten mechanischen Parametern hat ein Übertrager derjenigen Art, auf welche sich die Erfindung bezieht, insbesondere ein Audio-Lautsprecher, Ohm'sche Verluste und eine Eigeninduktivität oder Selbstinduktivität, welche die Ansprechcharakteristik des Übertragers verändern können.

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Die Erfindung läßt sich am "besten aus der genaueren Beschreibung der Aufgabe und der erfindungsgemäßen Lösung verstehen, kurz zusammengefaßt läßt sich jedoch feststellen, daß die Erfindung einen stromgesteuerten Leistungsverstärker vorsieht (d. h., einen Verstärker, der eine sehr hohe Ausgangsimpedanz im Vergleich zu der Last aufweist, so daß sein Ausgangsstrom im wesentlichen von der Lastimpedanz unabhängig ist), um den Lautsprecher zu speisen. Mit anderen Worten, ein stromgesteuerter Verstärker ist ein solcher Verstärker, bei welchem der Ausgangsstrom des Verstärkers durch das Eingangssignal gesteuert wird (entweder eine Spannung oder einen Strom) und es ist unabhängig von der LastimpedanzV Auf diese Weise haben die Impedanz der tJbertragerspule, welche durch ihren Ohm'sehen Widerstand verursacht wird, und ihre Eigeninduktivität bzw. Selbstinduktivität keine frequenzverzerrende Auswirkung, weil der stromgesteuerte Leistungsverstärker den gewünschten Strom einer beliebigen elektrischen Last aufträgt bzw. einprägt, die einen Impedanzwert hat, der von einem Kurzschluß (Impedanz Null) bis zur höchsten Impedanz innerhalb des Leistungsbereiches des Verstärkers liegt.

Die Verwendung eines stromgesteuerten Leistungsverstärkers zur Speisung des Lautsprechers überwindet somit die Frequenzabhängigkeit der elektrischen Parameter der LautSprecherspule, kompensiert jedoch nicht die Ifrequenzabhängigkeit der mechanischen Parameter des Lautsprechers.

Um die Frequenzabhängigkeit der mechanischen Parameter des Lautsprechers zu kompensieren, wird das Eingangssignal des stromgesteuerten Verstärkers (der auch einfach als Stromverstärker bezeichnet wird) in der Weise modifiziert, daß eine Frequenzcharakteristik erreicht wird, welche das Komplement der entsprechenden Frequenzcharakteristik der mechanischen Parameter des Übertragers ist. In diesem Zusammenhang

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soll der Ausdruck "Komplement" bedeuten, daß das Eingangssignal groß ist, wenn die mechanische Reaktion klein ist und umgekehrt. Eine genauere Analyse legt unten die Bedeutung im einzelnen näher fest.

Bei den veranschaulichten Ausführungsbeispielen wird diese Kodifikation des Stromtreibersignals durch die Verwendung eines entsprechend maßstäblichen elektrischen Netzwerkes erreicht, welches ein Modell der mechanischen Parameter des Übertragers darstellt. Dies bedeutet, daß das Eingangssignal für den Strom-Leistungsverstärker dadurch abgeleitet wird, daß das Eingangsspannungssignal nach seiner Verstärkung einem elektrischen Netzwerk zugeführt wird, dessen Elemente derart ausgewählt und ausgebildet sind, daß sie elektrische Gegenstücke der Äquivalenzschaltung der tatsächlichen mechanischen Parameter des Lautsprechers sind. Dies wird unten manchmal als elektrisches Modellnetzwerk oder als Kompensationsnetzwerk bezeichnet und wird unten im einzelnen näher erläutert. Insgesamt wirkt dann das elektrische Eingangssignal auf das Modellnetzwerk in der Weise ein, daß das Eingangssignal in der Weise modifiziert wird, daß das sich ergebende Signal eine Frequenzcharakteristik hat, die das Komplement der entsprechenden Frequenzcharakteristik der mechanischen Parameter des Lautsprechers darstellt. Dieses dabei entstehende Signal wird dann dazu verwendet, einen Stromverstärker zu speisen, der seinerseits den Lautsprecher speist.

Das Ergebnis besteht in einem Gesamtverhalten oder einem Ansprechverhalten für das System, welches im wesentlichen von der Frequenz unabhängig ist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

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JB¹Ig. 1 eine schematische Darstellung, welche die mechanischen Ansprechparameter eines Lautsprechers veranschaulicht,

Fig. 2 ein elektrisches Schaltschema, welches die Parameter der Admittanz oder des Scheinleitwertes einer Äquivalenzschaltung für die mechanischen Ansprechparameter der Spule gemäß Pig. 1 veranschaulicht,

Fig. 3 ein ähnliches elektrisches Schaltschema wie Fig. 2, wobei jedoch die Äquivalenzschaltung für die Lautsprecherspule eingeschlossen ist,

Fig. 4A eine idealisierte grafische Darstellung, welche die elektrische Impedanz der mechanischen Ansprechparameter - der Spule der Fig. 1 als Funktion der Frequenz darstellt,

Fig. 4B eine idealisierte grafische Darstellung, welche die Gesamteingangsimpedanz der Spule einschließlich der beiden mechanischen und elektrischen Parameter veranschaulicht ,

Fig. 5 ein Schaltschema, welches teilweise als Blockschaltbild dargestellt ist und ein System veranschaulicht, welches zur Kompensation der frequenzabhängigen mechanischen Ansprechparameter eines Lautsprechers dient,

Fig. 6 ein Schaltschema, welches teilweise als Blockschaltbild dargestellt ist und ein alternatives System veranschaulicht, welches zur Kompensation der frequenzabhängigen mechanischen Ansprechparameter eines Lautsprechers dient, und

ifunktionsblockdiagramm eines elektrischen Systems zur Kompensation der Irequenzabhängigkeit der mechanischen Ansprechcharakteristika eines Streifenblatt-Eegistriergerätes.

In der 3?ig. 1 ist in schematischer Darstellung im Schnitt ein allgemein mit 10 bezeichneter elektrischer Lautsprecher dargestellt. Dieser Lautsprecher weist einen Magneten 11 auf, der einen zentralen Schenkel 12 und einen ringförmigen äußeren Schenkel 13 hat. In der dargestellten Ausführungsform ist der zentrale Schenkel als Nordpol ausgebildet und mit M" bezeichnet. Der ringförmige Umfangsteil 13 ist als Südpol ausgebildet und mit S bezeichnet.

Der Lautsprecher 10 weist weiterhin eine Membran 14 auf, welche einen zentralen Konus 15 hat, welcher den rückwärtigen Teil des zentralen Schenkels 12 umgibt und um welchen herum eine mit 16 bezeichnete Spule gewickelt ist. Die Pole des Magneten 11 sind gemäß der Darstellung getrennt, um einen ringförmigen Luftspalt zu bilden, welcher allgemein mit 17 bezeichnet ist und welchem die bewegbare Schwingspule 16 angeordnet ist.

Wenn ein Strom durch die Spule 16 fließt, wird nach der hinreichend bekannten Beziehung

F₆ - BIi

auf die Spule eine Kraft ausgeübt. In der obigen Gleichung haben die Symbole folgende Bedeutung:

f ist die Kraft auf die Spule,

B ist die Flußdichte im Luftspalt,' 1 ist die Länge der Spule, und

i ist der durch die Spule fließende Strom.

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Die Kraft £ ist natürlich, ein Vektor, und die Richtung der Kraft hängt von der Polarität des Stromes ab, in jedem Falle verläuft die Kraft jedoch parallel zu der Achse des mittleren Schenkels 12 des Magneten,

Die Membran 14 ist mittels einer herkömmlichen Einrichtung befestigt, welche eine flexible Aufhängung aufweist, die In ihrer Gesamtheit mit 19 bezeichnet ist.

Für ein mechanisches System dieser Art besteht zwischen der Geschwindigkeit v(t) der Spulen- und der Konusverlagerung und der Kraftfunktion f_e(t) sowie den mechanischen Parametern des Systems folgende Beziehung:

+ Dv(t) + Kjv(t)dt (1)

wobei M die Masse des Lautsprecherkonus und der Schwingspule ist.

D ist der Eeibungs- und Leistungsverbrauchsparameter des Systems, welcher beliebige Verluste in der Aufhängung der Schwingspule selbst einschließt und auch den Energiebedarf, welcher erforderlich ist, um die Luft vor dem Konus in Bewegung zu versetzen, wodurch wiederum die akustische Abstrahlung vom System hervorgerufen wird, und K ist die Federwirkung der Konusaufhängung.

Wenn angenommen wird, daß die Parameter M, D und K Konstanten sind (d. h. sie ändern sich weder mit der Zeit oder der Frequenz, noch mit der Amplitude der Kraft oder der Geschwindigkeit, welche auf sie einwirken) und daß in der Schwingspule ein Wechselstrom i(t) mit einer einzigen Frequenz vorhanden ist, kann die Lösung für die harmonische Treiberfunktion

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in Form eines Phasors folgendermaßen ausgedrückt werden:

Tr g

² + (oM - K/co )²

wo"bei

V der quadratische Kittelwert der sich harmonisch verändernden Geschwindigkeit v(t) ist, wobei

Ψ der quadratische Mittelwert der Schwingspulenkraft f-Ct) ist und wobei

0) gleich 2 Tf ist, wenn f die einzige Frequenz des die Spule erregenden Wechselstromes ist.

Die Gleichung (2) ist als die charakteristische Gleichung eines einfachen mechanischen Systems zweiter Ordnung erkennbar, welches eine Dämpfung, eine Federkonstante und eine Masse aufweist. Sie entspricht auch einer einfachen elektrischen Schaltung, welche durch eine entsprechende Quelle mit einer einzigen Frequenz getrieben wird, wobei die Schaltung einen Widerstand, eine Induktivität und eine Kapazität enthält.

Die elektrische Äquivalenz schaltung der mechanischen Ansprechparameter des Übertragers wird nachfolgend abgeleitet.

Das Verhältnis T/¥ kann definiert werden als die mechanische Admittanz bzw. Scheinleitwert eines mechanischen Systems mit einem Körper, d. h. es stellt die Schwingungsgeschwindigkeit "V dar, welches das mechanische System zuläßt, wenn eine oszillatorische Kraft F" darauf einwirkt. Der Nenner der Gleichung (2) ist der reziproke Wert dieser Admittanz.

In bezug auf die augenblicklichen Werte oder die Momentanwerte läßt sich feststellen, daß die Kraftkomponente der Gleichung (1), welche durch die Masse M hervorgerufen wird, d. h. f™, folgender Beziehung genügt:

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%(t) = M S^J. (3)

Die Geschwindigkeit tritt als oszillatorische Geschwindigkeit mit einer einzelnen Frequenz auf:

v(t) = V_max Sin 21Γ ft = V_max Sin Ot Dann beträgt die Komponente der Kraft f^

f_?i(t) = CJM V_max cos GJt (5)

Die Geschwindigkeit kann als Phasor des quadratischen Mittel wertes V ausgedrückt werden und die der Masse M zugehörige Kraftkomponente ist

f_{M = +} j «MV (worin j = V^l) (6)

In ähnlicher Weise lassen sich folgende Beziehungen angeben:

f_D » DT (8)

Der gesamte Satz der Kraftkomponenten entspricht der angelegten Kraft TF , wobei alle Komponenten als Phasoren auftreten, und

T? - i+ä («H - Κ/ω) + D]T (9)

T 1

» j CuM - Κ/ω; + D

In der obigen Gleichung stellt D den Verbrauch dar, und zwar sowohl den Energieverbrauch aufgrund der Reibungsverluste im Konus als auch diejenige Leistung, welche dazu verbraucht wird, die akustische Energie zu erzeugen.

Die kraft f (t) der Gleichung (1) wird durch die Wirkung des Stromes i_(t) in der Schwingspule erzeugt und läßt sich folgendermaßen ausdrücken:

f_g(t) - Bli_c(t) (11)

Das Produkt von f„(t) v(t) ist die erzeugte mechanische Energie, und das Produkt von e-r(t) i_c(t) ist die Energie in elektrischer Form, welche in der Schwingspule in mechanische Energie umgesetzt wird, wobei e-j-(t) die reaktive Spannung oder die selbstinduzierte Spannung der Spule ist, welche durch die Bewegung der Spule in dem Magnetfeld hervorgerufen wird.

fg(t) v(t) = e_L(t) i_c(t) (12)

Bei einem Betrieb mit einer einzigen Frequenz können diese Momentanformen als Phasoren ausgedrückt werden, wenn ¥ und sowie Et und I in Phase sind, so daß die folgende Beziehung gilt:

^Tc

und mit

Eine Substitution ¥ = BlT liefert:

g c

= Bl? (15)

Die aktive elektrische Admittanz des Übertragersystems, gesehen von der Verstärkerschaltung am Punkt der Umwandlung in mechanische Energie (d. h. wenn im Moment der Ohm'sche Widerstand und die Induktivität der Spule vernachlässigt

Β09829/08Θ?

werden) ergibt:

Y elek. Äquiv. » -£■ - -E - ■ -S (16)

¹E (Bl)Y (Bl)² 1

Wenn 3F-/V aus Gleichung (10) substituiert wird, so ergibt sichj

Y elek. Iquiv. - —^_ [^(«jm _ κ/ο) + _D] (17)

(Bl)²

Gemäß iig. 2 ist die Admittanz einer elektrischen Schaltung mit dem Kondensator G und der Induktionsspule L und einem Widerstand R^ für eine einzelne Frequenz

Y = +juC - o(l/wL) + (1/R_D) (18)

Ein Vergleich der Gleichungen (17) und (18) liefert die äquivalenten elektrischen Parameter am Punkt der Energieumsetzung in folgender Weise:

- M (19)

L « (Bl)²ZK (20)

R_D - (Bl)²ZD (21)

Unter Berücksichtigung des Ohm¹ sehen Widerstandes R_ und der Selbstinduktivität L_Q der Schwingspule ist eine elektrische Äquivalenz schaltung in der I'ig. 3 dargestellt.

Das veränderliche. Ifrequenzverhalten des mechanischen Systems am Punkt des Übertragers (Y-äquivalent) ist rechts von der gestrichelten Linie dargestellt und entspricht demjenigen des Punktes der Energieumwandlung von elektrischer in mechanische Form. Indem die Vereinfachungen

CBlJ

(22)

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b - K/(B1)² (23)

c « [D/(B1)²] (24)

getroffen werden, ergibt sich:

X elek.Äquiv. = a(ao- b/u) + c (25)

Unter Bezugnahme auf die Pig. 3 läßt sich zusammenfassend feststellen, daß der Widerstand 21 der Ohm¹sehe Widerstand der Schwingspule ist, daß die Induktionsspule 22 die Selbstinduktivität der Schwingspule ist, daß der Kondensator 23 das elektrische Äquivalent des mechanischen Ansprechparameters ist, nämlich der Masse des Konus und der Schwingspule. Die Induktionsspule 24 stellt das elektrische Äquivalent der Pederaufhängung des Konus und der Schwingspule dar, und der Widerstand 25 stellt das elektrische Äquivalent des Energieverbrauches des mechanischen Ansprechverhaltens dar, und zwar einschließlich dem Energieverbrauch durch die Beibungsverluste im Konus und infolge der Abstrahlung der akustischen Leistung.

Weiterhin läßt sich vom elektrischen Standpunkt aus zusammenfassend feststellen, daß eine Klemmenspannung E_ß den Klemmen des Übertragers eingeprägt wird, welche zu einem Strom T« führt. Dieser Strom wirkt auf die elektrischen Äquivalente der mechanischen Ansprechparameter des Übertragers ein, um die Kasse (Kondensator 23) zu bewegen, um die Kraft der Federaufhängung (Induktionsspule 24) zu überwinden und um die Reibung des Konus zu überwinden und die akustische Energie (Widerstand 25) zu erzeugen. Die Bewegung der Spule 16 im Magnetfeld im Luftspalt 17 gemäß Pig. 1 erzeugt die Spannung TL-, welche als reaktive Spannung zu bezeichnen ist oder als selbstinduzierte Spannung der Spule. Grundsätzlich handelt es

sich um eine Gegen-EMK, welche dadurch erzeugt wird, daß ein einen Strom führender Leiter in einem Magnetfeld bewegt wird. Diese reaktive Spannung IL ist nicht an den Klemmen des Übertragers zu beobachten, und zwar wegen der Spannungsabfälle am Spulenwiderstand 21 und an der Spuleninduktivität 22, welche durch den Spulenstrom T hervorgerufen werden.

In der Fig. 4A ist eine Berechnung der Größe (d. h. des Absolutwertes) der Impedanz der mechanischen Ansprechparameter veranschaulicht, wie sie beispielsweise in der Fig. 2 dargestellt sind, und zwar für einen übertrager derjenigen Art, wie er oben erläutert wurde, als Punktion der Frequenz. In der Fig. M-A ist auf der Abszisse die Frequenz aufgetragen, und auf der Ordinate ist die Impedanz aufgetragen. Die Darstellung dient zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Impedanz un der Frequenz.

Mit anderen Worten, die grafische Darstellung der Fig. 4A stellt die Impedanz dar, wie sie sich den Klemmen zeigt, welche durch die gestrichelte Linie in der Fig. 3 durchkreuzt werden, und es sind nur die mechanischen Ansprechparameter des Übertragers veranschaulicht. Wenn die tatsächlichen gerätetechnischen Klemmen des Übertragers betrachtet werden, würde sich eine Impedanz über der Frequenz als Kurve ergeben, wie sie als durchgezogene Kurve in der Fig. 4B dargestellt ist, wenn der Ohm'sche Widerstand und die Selbstinduktivität der Spule berücksichtigt werden. Die Ordinaten dieser Kurve sind aus der Größe der Spannung an den Klemmen der Schwingspule berechnet, geteilt durch die Größe des daraus in der Spule resultierenden Stroms, wobei jedes Paar von Spannungsund Stromwerten bei einer diskreten Frequenz und bei einer entsprechenden Verteilung im Hörbereich gemessen wurde.

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Die Geschwindigkeit V des Konus bestimmt den akustischen Strahlungspegel des Schalls. Die Geschwindigkeit ist mit der reaktiven Spannung E^ des Kerns durch die Gleichung (15) verknüpft. Es sei in Erinnerung gebracht, daß die reaktive Spannung E^ die Klemmenspannung des Übertragers ist, vermindert um den Spannungsabfall - im Sinne eines Phasors - am Widerstand R und die Induktivität L, der Schwingspule.

In der Fig. 4A ergibt sich, der Punkt der maximalen Impedanz 33 bei der Resonanzfrequenz für die mechanischen Ansprechparameter des Übertragers. Für Frequenzen unterhalb der .Resonanzsteile nimmt die Impedanz ab, und zwar wegen der geringen Impedanz der Induktivität 24. Für Frequenzen oberhalb der Resonanzstelle nimmt die Impedanz ab, und zwar aufgrund der Wirkung des Kondensators 23· Wenn nur die mechanischen Ansprechparameter des Übertragers berücksichtigt werden, können der Kondensator 23 und die Induktionsspule 24 als Parallelresonanzkreis aufgefaßt werden, der an der Resozianzstelle seine maximale Impedanz hat. Wenn dieser Resonanzkreis eine maximale Impedanz aufweist, fließt ein maximaler Anteil des Stroms Τ_Λ über den Widerstand 25 und erzeugt ein maximales akustisches Ansprechen, d. h. einen maximalen akustischen Schallpegel. Für Frequenzen unterhalb der Resonanzstelle erscheint das Federaufhängesystem des Konus verhältnismäßig klein, und ein großer Teil der Kraft, welche durch den Spulenstrom T erzeugt wird_? wird dazu verwendet, den Konus um ein verhältnismäßig großes Stück zu verlagern, es ist jedoch die Geschwindigkeit und nicht der Abstand, welcher die Schallintensität hervorruft. Bei Frequenzen oberhalb der Resonanz stelle wird ein großer (Teil der Kraft des Stromes T dazu benötigt, die Masse der Spule und des Konus zu bewegen, da bei den höheren Geschwindigkeiten mehr Kraft erforderlich ist, die Verlagerung der Spule mit dem momentanen Wert des Erregerstromes synchron zu halten.

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Es ist die Beziehung der Impedanz der mechanischen Ansprechparameter des Übertragers, wie sie in der Fig. 4A veranschaulicht ist und oben erläutert wurde, zusammen mit den Auswirkungen des Widerstandes und der Selbstinduktivität der Spule 16, welche die Abweichung im Ansprechverhalten des Übertragers als Funktion der Frequenz zumindest teilweise hervorrufen.

In der Fig. 5 sind die elektrischen Äquivalente der mechanischen Ansprechparameter des Übertragers zusammen mit dem Ohm¹ sehen Widerstand und der Selbstinduktivität der Spule auf der rechten Seite der Darstellung wiederholt. Der Lautsprecher 10 wird von einem stromgesteuerten Verstärker getrieben (d. h. es wird der Ausgangsstrom gesteuert), welcher mit 40 bezeichnet ist. Der Stromverstärker 40 ist ein linearer Verstärker über eine vorgegebene Amplitude und einen entsprechenden Frequenzbereich, welcher eine Stromrückkopplung verwendet, um eine hohe Ausgangsimpedanz zu erreichen. Es gibt viele bekannte Stromverstärker, und die Bauweise von Stromverstärkern, die entweder mit Spannungs- oder mit StromeingangsSignalen beaufschlagt werden, ist hinreichend bekannt. Der Verstärker kann somit gegebenenfalls eine Spannungsverstärkung haben (beispielsweise in einem Emitterfolger, der einen Typ eines Stromverstärkers darstellt, wobei die Spannungsverstärkung etwas geringer ist als eins). Der Frequenzbereich des Verstärkers 40 wird den gesamten Erfordernissen des Systems angepaßt. Seine Verstärkung bzw. sein Verstärkungsmaß, welches eigentlich unter dieser Definition einerAdmittanz entspricht, läßt sich folgendermaßen festlegen:

G₉ - ΤΓ-2- (26)

^{2 E}s2

In der Schaltung der Fig. 5 ißt vor dem Stromverstärker 40 ein elektrisches Netzwerk angeordnet, welches in seiner

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Gesamtheit mit 42 "bezeichnet ist und welches einen Widerstand 43, einen Kondensator 44- und eine Induktionsspule 4-5 aufweist, die alle parallelgeschaltet sind. Das Netzwerk 42 ist ein maßstäbliches Modell des elektrischen Äquivalentes der mechanischen Ansprechparameter des Lautsprechers 10 nach den folgenden Beziehungen:

Der Wert des Widerstandes 43 in Ohm (mal einem Maßstabsfaktor k, falls ein solcher verwendet wird) ist gleich dem Widerstand des Widerstandes 25 j der seinerseits gleich dem fieziprokwert des Verbrauchs im Lautsprecher ist, geteilt durch (Bl)² oder k[H₄₅ = (Bl)²/DJ0hm,

der Wert des Kondensators 44- in Farad (geteilt durch den Maßstabsfaktor k, falls dieser verwendet wird) ist gleich der Kapazität des Kondensators 23, welche ihrerseits gleich der Masse des Konus und der Spule ist, geteilt durch (Bl) oder l/k [C₄₄ - IV(Bl)²]Farad.

Der Wert der Induktionsspule 45 in Henry (mal dem Maßstabsfaktor k, falls ein solcher verwendet wird) ist gleich demjenigen der Induktionsspule 24, welcher wiederum gleich dem Keziprokwert der Federkonstanten des Aufhänge sy st ems ist, geteilt durch (Bl)² oder kCL^ » (Bl)²/K]Henry.

Mit anderen Worten, das elektrische Netzwerk 42 ist ein maßstabsgetreues Modell der mechanischen Ansprechparameter des Übertragers in dem Sinne, daß der Leistungsverbrauch des Übertragers (einschließlich Reibung und akustische Abstrahlung, dargestellt durch den Widerstand 25) durch den Widerstand 43 in dem Modellnetzwerk 42 dargestellt ist. In ähnlicher Weise ist das elektrische Äquivalent der Masse des Übertragers durch den Kondensator 44 dargestellt, und das elektrische Äquivalent des Federparameters 24 ist durch die Induktionsspule 45 dargestellt.

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Die rechte Klemme 46 des Modellnetzwerkes 42 ist in der dargestellten Ausführungsform mit einer Klemme eines Widerstandes 47 verbunden, der seinerseits an den Eingangsklemmen des Stromverstärkers 40 liegt. Die linke Klemme 48 des Modellnetzwerkes 42 ist mit der Signalausgangsklemme des Spannungsverstärkers 50 verbunden. Der Spannungsverstärker 50 ist ein linearer Verstärker über eine vorgegebene Amplitude und einen entsprechenden Frequenzbereich, der eine Spannungsrückführung verwendet bzw. eine Spannungsrückkopplung benutzt, um eine niedrige Ausgangsimpedanz und eine konstante Spannungsverstärkung zu erreichen. Für den Bau solcher Verstärker sind entsprechende Schaltungen bekannt, die entweder mit Spannungs- oder mit Stromeingangssignalen arbeiten. Das Eingangssignal für den Spannungsverstärker ist das Signal, welches reproduziert werden soll, wie es durch den Generator 51 dargestellt ist, wobei das Signal mit

Έ bezeichnet ist.
s

Bei der Erläuterung der Arbeitsweise des Systems der Fig. wird der Stromverstärker 40 manchmal als Leistungsverstärkerstufe bezeichnet, und der Spannungsverstärker 50 wird manchmal als SignalVerarbeitungsstufe bezeichnet.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung erläutert. Die Arbeitsweise des Systems der Fig. 5 läßt sich so betrachten, daß das Eingangssignal für den Leistungsverstärker verarbeitet oder modifiziert wird, indem das Modell- oder das Kompensationsnetzwerk 42 in der Weise geschaltet wird, daß seine Frequenzcharakteristika genau das Komplement der Frequenzcharakteristika der mechanischen Ansprechcharakteristika des Lautsprechers sind. Somit kompensiert das Netzwerk 42 die nicht-linearen Eigenschaften des mechanischen Ansprechverhaltens des Lautsprechers. Mit anderen

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Worten, für Frequenzen oberhalb der Resonanzstelle nimmt die Impedanz des Modellnetzwerkes 42 ab, so daß der Durch- ■ gang eines höheren Treiberstromes durch das Modellnetzwerk ermöglicht wird. Bei dieser höheren Frequenz ist zu beobachten, daß der Übertrager weniger wirksam ist, elektrische Energie in akustische Energie umzuwandeln, und zwar wegen der zusätzlichen Kraft, die erforderlich ist, um die Masse der Schwingspule und des Konus des Lautsprechers zu bewegen. Aufgrund des größeren Gesamtgewinns bzw. der größeren Gesamtverstärkung des Systems vor dem Leistungsverstärker, und zwar aufgrund der entsprechenden Ausbildung des Netzwerkes 42, steht bei diesen höheren Frequenzen mehr Strom für den Lautsprecher zur Verfügung und sogar exakt in dem Verhältnis zu der Menge, um welche der Energieumwandlungs-Wirkungsgrad des Verstärkers vermindert ist, so daß dieser Effekt kompensiert wird. Somit wird das Gesamtansprechverhalten des gesamten Systems nicht verschlechtert.

In ähnlicher Weise wird bei Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz die Impedanz des Netzwerkes 42 ebenfalls vermindert, so daß der Durchgang eines höheren Stromes durch das Modellnetzwerk in der Weise ermöglicht wird, daß der verminderte Wirkungsgrad des Lautsprechers bei der Umwandlung elektrischer Energie in akustische Energie exakt kompensiert wird, und zwar aufgrund des Federaufhängesystems. Aufgrund der elektrischen Nachbildung der mechanischen Ansprechparameter wird wiederum das Signal für die Leistungsstufe in exakt dem gleichen Verhältnis angehoben, in welchem es erforderlich ist, um ein Ansprechverhalten hervorzurufen, welches gleich demjenigen bei der Resonanzfrequenz ist.

Weiterhin hat aufgrund der Tatsache, daß der Lautsprecher mit einem Leistungsverstärker betrieben wird, dessen Ausgangsstrom gesteuert wird, wobei im Unterschied zu der häufiger

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verwendeten Spannungsrückkopplung eine Stromrückkopplung verwendet wird, die Impedanz der Üb ertragerspule einschließlich des Ohm¹sehen Widerstandes R und der Selbstinduktivität L .

c c

die in der Fig. 5 jeweils mit 21 "bzw. 22 bezeichnet sind, keinen nennenswerten Effekt einer Frequenzverzerrung. Die hohe Ausgangsimpedanz des Stromverstärkers 40 sorgt dafür, daß der gewünschte Strom einer beliebigen elektrischen Schaltung zugeführt wird, welche einen beliebigen Impedanzwert .hat, und zwar von einer Impedanz Null bis zur höchsten Impedanz bei der Nennleistung des Verstärkers. Der Verstärker 40 hat bei einer dargestellten Ausführungsform vorzugsweise eine hohe Eingangsimpedanz, die so bemessen ist, daß er nur einen vernachlässigbaren Strom zieht, und der Wert des Widerstandes 47, welcher mit R bezeichnet ist, ist im Vergleich zu dem Wert des Widerstandes 43 vernachlässigbar, einschließlich ■ einer gegebenenfalls vorhandenen Maßstabsveränderung. Eine entsprechende Maßstabsveränderung der Parameter des Netzwerkes 42 durch den Faktor k kann dazu verwendet werden, um die Impedanz des Netzwerkes auf einen geeigneten Wert zu bringen, der davon abhängt, welche Modellschaltungsparameter zur Verfügung stehen, wobei auch die Eingangsimpedanz des Verstärkers 40 und die Ausgangsimpedanz des Spannungsverstärkers 50 berücksichtigt sind. Wenn ein solches elektrisches Modellnetzwerk als Last für einen Spannungsverstärker verwendet wird oder mit einer Spannungsrückkopplung gearbeitet wird, so hat der sich dabei ergebende Strom, welcher mit X, bezeichnet ist, eine Frequenzcharakteristik, welche das exakte Komplement der Frequenzcharakteristik der mechanischen Ansprechparameter des Lautsprechers 10 ist. Wenn die Eingangsimpedanz des Verstärkers 40 in bezug auf die Impedanzpegel des Netzwerkes 42 vernachlässigbar klein ist, kann dieser Strom dazu verwendet werden, direkt den Leistungsverstärker zu treiben. Wenn die Eingangsimpedanz des Verstärkers 40 nicht vernachlässigbar

klein ist, dann wird gemäß Fig. 5 ein Shuntwiderstand 47 dazu verwendet, ein Spannungssignal aus dem Strom T₁ abzuleiten. Gemäß den obigen Ausführungen muß der Wert des Widerstandes 47 im Vergleich zu dem Wert des Modellwiderstandes 43 vernachlässigbar klein sein (z. B. kleiner als 1/10), durch welchen der Gesamtverbrauch der mechanischen Ansprechparameter des Lautsprechersystems dargestellt wird.

Eine Impedanz, welche den Übertragerimpedanzen 21, 22 entspricht, ist in dem Hodellnetzwerk 42 nicht erforderlich oder erwünscht.

Nachfolgend wird eine genauere Analyse des Systems der Fig. gegeben. Es wird angenommen, daß E₀ (oder die Eingangsimpedanz zum nächsten Verstärker, wenn er direkt durch T-, getrieben wird, und zwar als ein Verstärker mit einem Stromeingang und einem Spannungsausgang) in bezug auf kR vernachlässigbar klein ist (die niedrigste Impedanz des Modellnetzwerkes bei Resonanz), so ergibt sich der Strom T,

und der Ausgangsstrom des zweiten (Leistungstreiber)-Verstärkers ist

tjji + d K¹ - l/ω L) 3 (28)

und dieser Strom wirkt auf den Lautsprecher mit einer äqui valenten Impedanz Z. , um IL zu erzeugen.

Somit ergibt sich

T₂ I₂

Ti * 's ^Z *

in * γ * c + j (j£üa - b/o in

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und eine Substitution gemäß Gleichung (28) liefert ^sl ^S2 ^Rs ¹S

4 + a («ο¹ - i/(öL)]

^R — (30)

c + J (wa - b/o)

oder mit einer Substitution für a, b und c mit den elektrischen Äquivalentelementen

a - C·, b = l/L und c = l/R

JL _{m t} » —g—- ^g ( 31)

und die akustische Geschwindigkeit T ist HL/Bl, so daß sich die folgende Beziehung ergibt:

_ St 6o λ _

kBl s

und es tritt keine Verzerrung auf, weder in der Amplitude noch in der Phase der mechanischen Geschwindigkeit für eine beliebige Frequenzkomponente des Eingangssignals.

Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist ein System, bei welchem sowohl die Stufe niedriger Leistung oder die Signalverarbeitungsstufe als auch die Stufe hoher Leistung stromgesteuerte Verstärker sind. Die Signalverarbeitungsschaltung weist ein elektrisches Kompensationsnetzwerk auf, welches eine Reihenschaltung hat, die einen Kondensator, eine Induktionsspule und einen Widerstand aufweist, die analoge Bauelemente zu den entsprechenden mechanischen Ansprechparametern des Lautsprechers darstellen. Wenn eine ordnungsgemäße Kopplung von der Kompensations- oder der Modellschaltung gewährleistet ist, wird ein ordnungsgemäß kompensiertes Signal erzeugt und dem Leistungsverstärker bzw. dem Verstärker mit hoher Energie

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zugeführt, welcher seinerseits den Lautsprecher beaufschlagt.

Nachfolgend wird auf die Fig. 6 eingegangen. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 51 wiederum das Eingangsspannungssignal Eg. Dieses Signal wird dem Eingang eines ersten Stromverstärkers 55 zugeführt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 55 ist ein Strom I,, welcher einem Modell- oder Kompensationsnetzwerk zugeführt wird, welches allgemein mit 56 bezeichnet ist, wobei weiterhin eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C, , einem Widerstand E-, und einer Induktionsspule L^ vorhanden ist. An das Reihenkompensationsnetzwerk 56 ist ein zweiter Stromverstärker 57 angeschlossen, dessen Verstärkungsmaß gp * 12/Ego· Das Ausgangssignal des Stromverstärkers 57} nämlich 1^, wird dem Lautsprecher zugeführt und ist allgemein mit 59 bezeichnet, wobei dieselben Symbole wie bei den oben beschriebenen Lautsprechern verwendet sind.

Zur Vereinfachung der Gleichungen werden die folgenden Bezeichnungen festgelegt: Z^ stellt die komplexe Impedanz des Kompensationsnetzwerkes 56 dar, Zq stellt die Impedanz von Rq und Lq dar, und Zg stellt die Impedanz der mechanischen Ansprechparameter C, R und L dar.

Aus der Fig. 6 lassen sich die folgenden Gleichungen ableiten.:

(A1) (A2) (A3)

¹I-	S₁	^Es	• S₁	s^ZM	²H
^ES2	» I	1^ZK "	Sl	S₂ ^ES	^H²S
¹Z'	S₂	^ES2		gpE 2
^EL«	I₂	Zg «

Aus der Gleichung (A4) ist ersichtlich, daß die drei ersten Terme frequenzunabhängig sind. Wenn somit das Produkt Z_M und Zg so gestaltet werden kann, daß es von der Frequenz unabhängig ist, ist eine Kompensation der mechanischen Ansprechparameter

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des Lautsprechers erreicht. Z~ und Zg sind folgendermaßen definiert:

= [E + j) (ωΐ - ^r ) 3 k (A5)

^{und Z}S - ^(A6)

Wenn die folgenden Beziehungen dann ausgeführt werden, wird das Ergebnis der Gleichung (A4) unabhängig von der Frequenz, und zwar ohne Rücksicht auf den Wert von k,

R » c, L ■ a und O¹ * 1/b.

Somit ist die Konfigruation gemäß Fig. 6 mit den oben abgeleiteten Beziehungen ein alternatives Verfahren zur Kompensation der mechanischen Ansprechparameter eines Lautsprechers, auf welchem sich die Erfindung bezieht.

Nachfolgend wird auf die Fig. 7 Bezug genommen. In dieser Figur ist eine weitere Alternative zur Kompensation der mechanischen Ansprechcharakteristxka eines elektromagnetischen Übertragers veranschaulicht, welche nach dem Bli-Prinzip arbeitet. In diesem Falle ist der Übertrager die Aufzeichnungseinrichtung einer Streifenblatt-Registriereinrichtung. Sie hat mechanische und elektrische Parameter, welche das Äquivalent eines Lautsprechers mit einer Schwingspule darstellen. In diesem Falle ist jedoch die Winkelverlagerung θ anstatt der Geschwindigkeit ν die Veränderliche, für welche die Kompensation durchgeführt werden soll. Mit anderen Worten, es ist ein Arm an einer Welle angebracht, und der Arm trägt ein Aufzeichnungsinstrument. Ein Aufzeichnungspapier kann unter dem Arm hindurchgeführt werden, und die Verlagerung des Armes des Aufzeichnungsinstrumentes wird auf dem Streifenblatt aufgezeichnet. Die Winkelverlagerung des Armes ist ein Haß

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für den aufzuzeichnenden Parameter.

In der Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 51 ein Eingangsspannungssignal Eg, welches in dieser Ausführungsform einem Stromverstärker 55 zugeführt wird. Der Ausgangsstrom des Verstärkers 55? nämlich I,, wird dem Kompensationsnetzwerk 56 zugeführt, welches ähnlich aufgebaut ist wie das Kompensationsnetzwerk 56 der Fig. 6, und zwar in dem Sinne, daß die Bezeichnungen und die Konfiguration Jeweils dieselbe ist, wobei jedoch die Werte von C,, E^ und L₁ natürlich von den mechanischen Ansprechparametern und den elektrischen Parametern des Streifenregistiiergerätes abhängen, welches schematisch als Block 70 dargestellt ist.

Ein Pufferverstärker 60 spricht auf das Signal an, welches am Netzwerk 56 gebildet wird, und erzeugt eine entsprechende Ausgangsspannung E£, welche einem Differenziernetzwerk 61 zugeführt wird, welches einen Kondensator Cp und einen Widerstand Ro aufweist, welche in der dargestellten Schaltungskonfiguration angeordnet sind. Der Pufferverstärker 60 ist ein linearer Verstärker, der eine hohe Eingangsimpedanz aufweist, so daß das Signal nicht verzerrt wird, welches an dem Kompensations- oder Modell-Netzwerk 56 erzeugt wird.

Das am Widerstand JL-, &^es Differenziernetzwerkes 61 abgeleitete Signal wird einem Stromverstärker 62 zugeführt, der wiederum eine hohe Eingangsimpedanz hat, wobei sein Ausgangsstrom mit I bezeichnet ist und die Einrichtung der Streifenblatt-Aufzeichnungseinrichtung 70 beaufschlagt.

Wie oben bereits ausgeführt wurde, ist die Streifenblatt-Aufzeichnungseinrichtung eine sogenannte Verlagerungseinrichtung oder Auslenkungseinrichtung, zum Unterschied zu einer Geschwindigkeit seinrichtung, wie sie ein Lautsprecher darstellt. Somit wird das Differenziernetzwerk 61 verwendet, und zwar unter

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unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Geschwindigkeit die erste Ableitung des Weges nach der Zeit ist.

Wenn J = Trägheitsmoment der Spule,

D » Leistungsverbrauchsparameter und

K » Federelastizität,
und mit

Drehmoment - Kraft f χ Momentenarm L « BlLi,

cLÖig (Bl)

Wenn i - I_max Sin ( ω t + β ) '
und

^β " ^θ™χ ^Sin <^{ω c}>

df'" '"emax⁰⁰⁸ (^ω^) (Β2)

^Sin <^{ω c}> (B3)

wenn T-I « j (^ω c +
max

θ - θ

max

Als Phasoren

T" - BlLI - - ^ω2 JQ + j ω DG ' + Κθ ·' (Β6)

- [K + j wD - ^ω2 J] S" (Β7)

wD- W²J (B8)

609829/0667 * ^;

^ri

Eo - go E,

*· im JU

1*2 "" J "C₂E₂ (mit ^R ₂< <—(j-)

^E3 ^I2 ^R2

Γ (Strom, welcher die Schreibeinrichtungen der Streifenblattbewegung steuert)

ι g₃ U₃

Eine Kombination aller Teile ergibt

Ϊ - gi So go (j U)C₂R₇) [ -j -L- + R₁ + j L₁ ] E_o (B9)

Ϊ" " S₁ g₂ g₃ C₂ R₂ [ -ςΧ- + JwR₁ - ω ²L₁] E"_s (BIO)

θ - (BlL) _Βι g₂ g₃ C₂ R₂ ■ ^l4 ^{ω H M} 1 J f_{s (BU)}

[K + j _WD - _ω ² J]

Wenn 4-"KjE₁^DjL₁=J oder mit einem ilaßstabsfaktor k C₇T^] = K usw., dann gilt "θ «= k (BlL) g, g₀ ,g, C₀ ß_P Έ , und

\j st _ Xc. ^ C C ö

es tritt kein Fehler in θ als Funktion von E auf, weder in

der Amplitude, noch in der Phase. Die Differenzierstufe

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erfordert, daß E^ ^<ch~ für die höchste i'requenzkomponente einer komplexen Welle, für welche eine naturgetreue, Wiedergabe bei der Streifenblatt-Aufzeichnung erreicht werden soll« Da die Differenzierschaltung Ströme mit einer Frequenz Null zurückweist bzw. unterdrückt, muß das hier verwendete Kompensationssystem in Verbindung mit einem herkömmlichen, direkt gekoppelten Ablenksystem verwendet werden, um das gesamte Ansprechverhalten von einer Frequenz Hull aufwärts bis zur höchsten Frequenz zu erfassen, für welche eine naturgetreue Wiedergabe erreicht werden soll.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Elektromechanischer Übertrager mit mechanischen Parametern von bekanntem Wert und mit einer einen Strom führenden Einrichtung in einem Magnetfeld, wobei die Ansprechcharakteristik des Übertragers eine bekannte Punktion der Frequenz des Treiberstromes in der stromführenden Einrichtung ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Treiberschaltungseinrichtung vorgesehen ist, welche ein Eingangssignal empfängt, um einen Treiberstrom für den stromführenden Leiter des Übertragers zu liefern, daß die Treiberschaltung weiterhin ein Kompensationsnetzwerk aufweist, welches dazu dient, die Frequenzcharakteristik des Eingangssignals derart zu modifizieren, daß sie dem Komplement der Frequenzcharakteristik des Übertragers entspricht, und daß das Kompensationsnetzwerk als Bauelemente Widerstände, Kondensatoren und Induktionsspulen enthält, die Jeweils einen Nennwert haben, der einem entsprechenden Nennwert der mechanischen Parameter des Übertragers entspricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberschaltung weiterhin einen Stromverstärker aufweist, welcher den Übertrager speist, und daß der Verstärker eine hohe Ausgangsimpedanz in bezug auf den Ohm¹ sehen Widerstand und die Selbstinduktivität des Übertragers aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzcharakteristik des Übertragers eine Geschwindigkeit scharakteristik ist, daß die mechanischen Ansprechparameter des Übertragers eine Masse, einen Federwert und

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einen Energieverbrauchswert aufweisen, daß das Kompensationsnetzwerk als Bauelemente Widerstände, Kondensatoren und Induktionsspulen hat, die zueinander parallelgeschaltet sind, daß der Widerstandswert im Kompensationsnetzwerk umgekehrt proportional zu dem Verbraucherwert des Übertragers ist, daß die Induktivität im Netzwerk umgekehrt proportional zu dem Federwert des Übertragers ist und daß der kapazitive Wert im Kompensationsnetzwerk proportional zu der Masse des Übertragers ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungseinrichtung vorgesehen ist, welches das Ausgangssignal der Kompensationsschaltung empfängt, um ein Eingangssignal für den Stromverstärker zu erzeugen.

5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin ein Spannungsverstärker vorgesehen ist, welcher ein Eingangssignal empfängt und eine niedrige Ausgangsimpedanz in bezug auf die Größe der Impedanz des Kompensationsnetzwerkes hat und daß der Ausgang des Spannungsverstärkers mit dem Eingang des Kompensationsnetzwerkes verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzcharakteristik des Übertragers eine Geschwindigkeitscharakteristik ist, daß die mechanischen Ansprechparameter des Übertragers eine Masse, einen Federwert und einen Energieverbrauchswert aufweisen, daß das Kompensationsnetzwerk als Bauelemente Widerstände, Kondensatoren und Induktionsspulen hat, die zueinander in Reihe geschaltet sind, daß der Widerstandswert im Kompensationsnetzwerk proportional zu dem Verbraucherwert des Übertragers ist,

daß die Induktivität im Netzwerk proportional zu der Masse des Übertragers ist und daß der kapazitive Wert im Kompensationsnetzwerk umgekehrt proportional zu dem Federwert des Übertragers ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromverstärker vorgesehen ist, der eine hohe Ausgangsimpedanz aufweist und der ein Eingangssignal empfängt, während sein Ausgangssignal dem Kompensationsnetzwerk zugeführt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzcharakteristik des Übertragers eine Verlagerungscharakteristik "bzw. eine Wegcharakteristik ist, daß zu den mechanischen Parametern eine Masse, ein Federwert und ein Energieverbrauchswert gehören und daß weiterhin eine Differenzierschaltung vorhanden ist, um das Ausgangssignal des Kompensationsnetzwerkes zu differenzieren, wobei der Ausgang der Differenzierschaltung mit dem Stromverstärker verbunden ist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzwerk resistive, kapazitive und induktive Bauelemente enthält, die miteinander in Reihe geschaltet sind, daß der resistive Nennwert im Kompensationsnetzwerk proportional zu dem Leistungsverbrauch im Übertrager ist, daß der induktive Nennwert im Kompensationsnetzwerk proportional zu der Masse des Übertragers ist und daß der kapazitive Nennwert im Kompensationsnetzwerk umgekehrt propor- ' tional zu dem Federwert des Übertragers ist.

10. Elektromechanischer Übertrager mit mechanischen Parametern von bekanntem Wert und mit einer verlagerbaren Einrichtung, welche eine einen Strom führende Leitereinrichtung in einem Magnetfeld aufweist, wobei die Kraft auf die verlagerbare Einrichtung von dem Treiberstrom in der Leitereinrichtung abhängt und wobei die daraus resultierende G-eschwindigkeitscharakteristik des Übertragers eine bekannte Funktion

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der Frequenz des Treiberstromes ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationsnetzwerk vorgesehen ist, welches ein Eingangssignal empfängt und eine Impedanzcharakteristik ■ hat, die eine Punktion der Frequenz ist und die derart beschaffen ist, daß das daraus resultierende Ausgangssignal das Komplement der frequenzabhängigen Geschwindigkeitscharakteristik des Übertragers ist, daß weiterhin ein Verstärker vorhanden ist, der eine Ausgangsimpedanz aufweist, die größer ist als die Impedanz, welche der Ohm'sehe Widerstand und die Selbstinduktivität des Übertragers haben, und daß der Verstärker das Eingangssignal empfängt, welches durch das Kompensationsnetzwerk modifiziert wurde, um den übertrager zu speisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker ein Stromverstärker ist, der eine Ausgangsimpedanz aufweist, welche groß ist in bezug auf die kombinierte Größe des Ohm'sehen Widerstandes und der Selbstinduktivität des Übertragers für den Frequenzbereich, in welchem der Übertrager arbeiten soll.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verlagerbare Einrichtung des Übertragers eine Masse und ein Aufhängesystem hat, welches einen Federwert und einen Energieverbrauchswert aufweist, daß der Verbrauch die Reibung und die Verluste bei der Umwandlung elektrischer Energie in akustische Energie umfaßt, daß das Netzwerk einen Kapazitätswert hat, welcher für die Masse der verlagerbaren Einrichtung repräsentativ ist, daß es weiterhin einen Induktivitätswert hat, welcher für den Federwert des Aufhängesystems der verlagerbaren Einrichtung repräsentativ ist, und daß es einen Widerstandswert hat, welcher für die Energieverluste des Übertragers repräsentativ sind.

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13« Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator, die Induktionsspule und der Widerstand des Kompensationsnetzwerkes parallelgeschaltet sind, daß weiterhin ein Spannungsverstärker vorgesehen ist, welcher das Eingangssignal empfängt und das Kompensationsnetzwerk speist, daß weiterhin ein Shuntwiderstand zwischen dem Ausgang des Netzwerkes und dem Eingang des stromgesteuerten Verstärkers angeordnet ist und einen Viderstandswert hat, der sehr viel kleiner ist als der Impedanzwert des Kompensationsnetzwerkes für den Frequenzbereich, über welchen der Übertrager arbeiten soll.

. Vorrichtung zum Speisen eines elektromechanischen Übertragers mit einer verlagerbaren Einrichtung und mit mechanischen Parametern wie einer Masse, eines Pederwertes und eines Energieverbrauchswertes, wobei eine bekannte Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der verlagerbaren Einrichtung des Übertragers und der Frequenz eines Treibersignals bzw. Speisesignals besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Verstärkereinrichtung vorgesehen ist, welche einen Spannungsgesteuerten Verstärker aufweist, der das Eingangssignal empfängt, um es zu verstärken, daß weiterhin ein Kompensationsnetzwerk vorhanden ist, welches Impedanzelemente aufweist, die jeweils für ein entsprechendes elektrisches Äquivalenzelement eines mechanischen Parameters des Übertragers repräsentativ sind, daß das Netzwerk das Ausgangssignal des ersten Verstärkers aufnimmt, um das Signal in der Weise zu modifizieren, daß es eine Frequenzcharakteristik aufweist, welche das Komplement der Geschwindigkeitscharakteristik der mechanischen Parameter des Übertragers darstellt, daß weiterhin

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eine Stromverstärkereinrichtung vorhanden ist, welche das Ausgangssignal des Kompensationsnetzwerkes aufnimmt, um den Übertrager zu speisen, und daß der Stromverstärker eine Ausgangsimpedanz hat, welche größer ist als die Größe der Impedanz des Übertragers für den gesamten Frequenzbereich, über welchen der Übertrager arbeiten soll.

Vorrichtung zum Speisen eines elektromechanischen Übertragers mit einer verlagerbaren Einrichtung und mit mechanischen Parametern wie einer Masse, eines iederwertes und eines Energieverbrauchswertes, wobei eine bekannte Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der verlagerbaren Einrichtung des Übertragers und der Frequenz eines Treibersignals bzw. Speisesignals besteht, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Verstärkereinrichtung vorgesehen ist, welche einen Stromverstärker aufweist, der ein Eingangssignal empfängt, um es zu verstärken, daß weiterhin ein Kompensationsnetzwerk vorhanden ist, welches Impedanzelemente wie Widerstände, Kondensatoren und Induktionsspulen enthält, die jeweils für ein entsprechendes elektrisches Äquivalenzelement von einem der mechanischen Parameter repräsentativ sind, daß die Elemente des Kompensationsnetzwerkes in Reihe geschaltet sind und das Ausgangssignal des ersten Stromverstärkers aufnehmen, um das Signal in der Weise zu modifizieren, daß es eine Frequenzcharakteristik hat, welche das Komplement des Geschwindigkeitsverhaltens der mechanischen Parameter des Übertragers darstellt, daß weiterhin eine zweite Stromverstärkereinrichtung vorgesehen ist, welche das Ausgangssignal von dem Kompensationsnetzwerk empfängt, um den Übertrager zu speisen, und daß der erste und der zweite Stromverstärker jeweils eine Ausgangsimpedanz haben, die

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größer ist als die Größe ihrer zugehörigen Lastimpedanzen für den Frequenzbereich, über welchem der Übertrager arbeiten soll.

16. Vorrichtung zum Speisen eines elektromechanischen Übertragers mit einer verlagerbaren Einrichtung und mit mechanischen Parametern wie einer Masse, eines Federwertes und eines Energieverbrauchswertes, wobei eine bekannte Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der verlagerbaren Einrichtung des Übertragers und der Frequenz eines Treibersignals bzw. Speisesignals besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationsnetzwerk vorgesehen ist, weiches ein Eingangssignal empfangt und Impedanzelemente wie Widerstände, Kondensatoren und Induktionsspulen aufweist, die jeweils für ein entsprechendes elektrisches Äquivalenzelement eines mechanischen Parameters des Übertragers repräsentativ sind, daß das Kompensationsnetzwerk das Eingangssignal in der Weise modifiziert, daß es eine Frequenzcharakteristik hat, welche das Komplement der Geschwindigkeitscharakteristik der mechanischen Parameter des Übertragers ist, daß weiterhin eine Differenzierschaltung vorhanden ist, welche das Ausgangssignal des Kompensationsnetzwerkes empfängt, um dieses zu differenzieren, wodurch das Ausgangssignal der Differenzierschaltung in bezug auf die Verlagerungscharakteristik des Übertragers kompensiert wird, daß weiterhin eine Stromverstärkereinrichtung vorhanden ist, welche das Ausgangssignal der Differenzierschaltung aufnimmt, um den Übertrager zu speisen, und daß die Stromverstärkereinrichtung eine Ausgangsimpedanz hat, welche größer ist als die Größe der Impedanz des Übertragers für den Frequenzbereich, über welchen der Übertrager arbeiten soll.

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17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente des Kompensationsnetzwerkes in Reihe geschaltet sind, daß das Widerstandselement des Kompensationsnetzwerkes proportional zu dem Energieverbrauchswert des Übertragers ist, daß das Induktionselement des Kompensationsnetzwerkes proportional zu der Masse der verlagerbaren Einrichtung des Übertragers ist und daß das kapazitive Element des Kompensationsnetzwerkes umgekehrt proportional zu dem Federwert des Übertragers ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente des Kompensationsnetzwerkes parallel zueinander geschaltet sind, daß das Widerstandselement umgekehrt proportional zu dem Energieverbrauchswert des Übertragers ist, daß das induktive Element des Kompensationsnetzwerkes umgekehrt proportional zu dem Federwert des Übertragers ist und daß das kapazitive Element des Kompensationsnetzwerkes proportional zu der Masse der verlagerbaren Einrichtung des Übertragers ist.

19· Verfahren zum Kompensieren der frequenzabhängigen Ansprechcharakteristik eines Übertragers, der mechanische Parameter wie Masse, iederwert und Energieverbrauchswert aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechende Werte für die elektrischen äquivalenten Schaltelemente zu den mechanischen Parametern für den Übertrager bestimmt werden, zu denen ein resistives Element, ein induktives Element und ein kapazitives Element gehören, daß jedes Element für ein entsprechendes elektrisches Äquivalent eines mechanischen Parameters des Übertragers repräsentativ ist, daß ein Kompensationsnetzwerk mit einem zweiten Widerstand, einem zweiten Kondensator und einer zweiten

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Induktionsspule gebildet wird, wobei der Wert Elementes eindeutig durch ein zugehöriges äquivalentes Schaltungselement der mechanischen Parameter des Übertragers festgelegt wird, daß dem Kompensationsnetzwerk ein Eingangssignal zugeführt wird, um dieses Eingangssignal zu modifizieren, und daß der Übertrager mit einem Strom gespeist wird, welcher dem Eingangssignal entspricht, wie es durch das Kompensationsnetzwerk modifiziert wurde.

20. Verfahren nach Anspruch 19> dadurch gekennzeichnet, daß die Ansprechcharakteristik des Übertragers eine Verlagerungscharakteristik ist, und daß das Ausgangssignal des Kompensationsnetzwerkes differenziert wird, bevor der Übertrager mit dem modifizierten Signal gespeist wird.

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