DE3839070A1 - SPEAKER SYSTEM - Google Patents

Abstract

The system has at least two loudspeakers, intended for high-quality sound reproduction, mainly in the region of consumer electronics. The input signal on the input terminal (1) is amplified by a comparison amplifier (3) and applied to the input of a passive crossover (6). Thereafter it is divided by means of the passive crossover (6) into respective frequency bands and applied to the input terminals of the respective loudspeakers (9, 10). The voltages on the input terminals of the loudspeakers are attenuated by the corresponding attenuation-correcting tripoles (12, 15) and applied to the second input of the comparison amplifier. By a complementary attenuation-correcting tripole (18), auxiliary negative feedback is introduced in the frequency region above the acoustic band. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Lautsprechersystem, das mindestens zwei Lautsprecher aufweist, die für eine hochwertige Klangwiedergabe auf dem Gebiet der Unterhaltungselektronik bestimmt sind.The invention relates to a speaker system that has at least two speakers for one high quality sound reproduction in the field of Consumer electronics are intended.

Zur hochwertigen Klangwiedergabe werden üblicherweise Lautsprechersysteme mit zwei oder mehr Lautsprechern benutzt. Die Anwendung von Spezialwandlern ermöglicht eine optimale elektroakustische Umwandlung der elektrischen in akustische Signale im ganzen hörbaren Bereich. Dabei ist es notwendig, die verarbeiteten akustischen Signale in zwei oder mehr Frequenzbänder zu teilen. Es sind passive Lautsprechersysteme bekannt, bei denen diese Aufteilung mittels einer passiven elektronischen Schaltung einer sogenannten Frequenzweiche, verwirklicht wird.For high quality sound reproduction are usually Speaker systems with two or more speakers used. The use of special converters enables one optimal electroacoustic conversion of electrical to acoustic signals in the entire audible range. It is it is necessary to process the processed acoustic signals in to share two or more frequency bands. They are passive Speaker systems known in which this division by means of a passive electronic circuit so-called crossover is realized.

Derartige passive Lautsprechersysteme sind mit zahlreichen Nachteilen behaftet.Such passive speaker systems are numerous Disadvantages.

Die Nachteile der passiven Lautsprechersysteme folgen aus den Eigenschaften der realen Frequenzweichen und Lautsprecher. Die Frequenzabhängigkeit der Lautsprecherimpedanz beeinflußt in unerwünschter Weise einerseits die Genauigkeit der Aufteilung des zugeführten Signals in Teilbänder und andererseits die gesamte Frequenzcharakteristik des Lautsprechersystems, die weiterhin durch die Herstellungstoleranz der einzelnen Bestandteile der Frequenzweiche ungünstig beeinflußt wird. So werden z. B. durch Spulen mit elektromagnetischen Kernen zusätzliche nicht-lineare Verzerrungen eingeführt. Luftspulen beeinflussen die Funktion der Frequenzweiche durch ihre wechselseitigen Kopplungen und sind außerdem sehr kostspielig. Elektrolytkondensatoren verschlechtern die Langzeitstabilität von Lautsprechersystemen durch ihre Alterung. Außerdem ist die Genauigkeit ihrer Kapazität nicht ausreichend. Die verwendeten Lautsprecher müssen ferner ungefähr die gleiche Impedanz und charakteristische Empfindlichkeit haben. Die angeführten Nachteile können zwar teilweise unterdrückt werden, was jedoch immer auf Kosten der Einfachheit und Kostspieligkeit der Frequenzweiche geht. Ein weiterer Nachteil bestimmter Typen von Lautsprechern beruht auf der unzureichenden Dämpfung der eigenen Grundresonanzen bei Mittelton- und Hochtonlautsprechern, was durch das Anwachsen der betreffenden Ausgangsimpedanzen der Frequenzweiche außerhalb der entsprechenden Durchlässigkeitbänder verursacht wird. Dies führt zu einem Anwachsen der Intermodulationsverzerrung und zu einer Verschlechterung der Einschwingcharakterstik des Lautsprechersystems. Bei komplizierteren Frequenzweichen treten außerdem prinzipiell nicht beseitigbare Schwingungen auf, die ebenfalls die Einschwingcharakteristiken des Lautsprechersystems verschlechtern.The disadvantages of passive speaker systems follow the properties of the real crossovers and Speaker. The frequency dependence of the Loudspeaker impedance undesirably affects on the one hand the accuracy of the distribution of the fed  Signals in subbands and on the other hand the entire Frequency characteristic of the speaker system, the continue through the manufacturing tolerance of the individual Components of the crossover is adversely affected. So z. B. by coils with electromagnetic Additional non-linear distortions were introduced. Air coils affect the function of the crossover through their mutual couplings and are also very expensive. Electrolytic capacitors deteriorate the long-term stability of speaker systems through their Aging. In addition, the accuracy of their capacity unsatisfactory. The speakers used must also approximately the same impedance and characteristic Have sensitivity. The disadvantages mentioned can may be partially suppressed, but always on Cost of simplicity and costly the Crossover goes. Another disadvantage of certain Types of speakers rely on the inadequate Attenuation of your own fundamental resonances with mid-range and Tweeters what is due to the growth of the relevant output impedances of the crossover outside the corresponding permeability bands is caused. This leads to an increase in Intermodulation distortion and deterioration the transient characteristics of the speaker system. At more complicated crossovers also occur vibrations that cannot be eliminated in principle, the also the transient characteristics of the Speaker system deteriorate.

Es sind ferner aktive Lautsprechersysteme bekannt, deren einzelne Lautsprecher von getrennten Leistungsverstärkern gespeist sind. Die Teilung in Frequenzbänder erfolgt durch aktive Filter, die üblicherweise mit den zugehörigen Leistungsverstärkern und Schallwänden eine konstruktive Einheit bilden. Der Nachteil dieser Lautsprechersysteme beruht darauf, daß bei den aktiven Filtern verhältnismäßig hohe Genauigkeitsforderungen für die verwendeten Bauteile bestehen. Die aktiven Lautsprechersysteme haben also zwar nicht die Nachteile der passiven Lautsprechersysteme, sind jedoch insbesondere wegen der Verwendung einer größeren Anzahl von Leistungsverstärkern wirtschaftlich und konstruktiv anspruchsvoller und teurer.There are also active speaker systems known individual speakers from separate power amplifiers are fed. The division into frequency bands takes place through  active filters, usually with the associated ones Power amplifiers and baffles a constructive Form unity. The disadvantage of these speaker systems relies on being proportionate to the active filters high accuracy requirements for the components used consist. So the active speaker systems have are not the disadvantages of passive speaker systems however, particularly because of the use of a larger one Number of power amplifiers economical and constructively more sophisticated and expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Beseitigung der angeführten Nachteile ein Lautsprechersystem mit einem Verstärker und einer passiven Frequenzweiche anzugeben, das eine ausgeglichene Frequenzcharakteristik, auch bei Verwendung von Lautsprechern mit ungleichen Werten der charakteristischen Empfindlichkeit und der Impedanz, aufweist und konstruktiv einfach aufgebaut ist.The invention is based, below Eliminate the disadvantages mentioned Speaker system with an amplifier and a passive Crossover specify a balanced Frequency characteristics, even when using Speakers with unequal values of characteristic Sensitivity and impedance, has and constructive is simply constructed.

Die Aufgabe wird anspruchgemäß gelöst.The task is solved according to the claims.

Das erfindungsgemäße Lautsprechersystem auf der Basis eines Verstärkers und einer passiven Frequenzweiche an deren Ausgänge mindestens zwei Lautsprecher angeschlossen sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang jedes Lautsprechers der Eingang des zugehörigen Dämpfungs- und Korrektionsdreipols angeschlossen ist, wobei die zusammengeschalteten Ausgänge der Dämpfungs- und Korrektionsdreipole dem zweiten Eingang eines Komparatorverstärkers verbunden sind. An den ersten Eingang des Komparatorverstärkers ist die Eingangklemme und an seinen Ausgang die passive Frequenzweiche angeschlossen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist an den Ausgang des Komparatorverstärkers der Eingang eines zusätzlichen Dämpfungs- und Korrektionsdreipols angeschlossen, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Komparatorverstärkers verbunden ist.The speaker system according to the invention on the basis an amplifier and a passive crossover whose outputs have at least two speakers connected are characterized in that each Loudspeaker the input of the associated damping and Correction tri-pole is connected, the interconnected outputs of the damping and Correction triplets to the second input of a Comparator amplifier are connected. At first The input of the comparator amplifier is the input terminal and the passive crossover at its output  connected. According to a preferred embodiment to the output of the comparator amplifier the input of a additional damping and correction tripoles connected, the output of which is connected to the second input of the Comparator amplifier is connected.

Das erfindungsgemäße Lautsprechersystem ermöglicht unter Anwendung der negativen Rückkopplung die Erzielung ausgeglichener Frequenzcharakteristiken, auch bei Verwendung von Lautsprechern mit ungleichen Werten der charakteristischen Empfindlichkeit und Impedanz. Weiterhin kommt es zur Unterdrückung der unerwünschten Eigenschaften von Komponenten der Frequenzweiche, an deren Auswahl folglich keine sehr strengen Forderungen zu stellen sind. Dabei werden auch die eigenen Einschwingungen der Frequenzweiche unterdrückt; ferner wird bei bestimmten Typen von Frequenzweichen auch eine bessere Dämpfung der Grundresonanzen von Mittelton- und Hochtonlautsprecher erzielt. Demzufolge ist das erfindungsgemäße Lautsprechersystem auch in wirtschaftlicher Hinsicht sehr günstig.The speaker system according to the invention enables under Applying negative feedback achieving balanced frequency characteristics, also with Using speakers with unequal values of the characteristic sensitivity and impedance. Farther the undesirable properties are suppressed of components of the crossover, on their selection consequently, there are no very strict requirements. Thereby, the own vibrations of the Crossover suppressed; furthermore, certain Types of crossovers also better attenuation of the Basic resonances of mid-range and tweeters achieved. Accordingly, this is the invention Loudspeaker system also very economical Cheap.

Ein Beispiel des Lautsprechersystems gemäß der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben, wobei dieAn example of the speaker system according to the invention is in the following with reference to the drawings described, the

Fig. 1 die Gesamtschaltung des Lautsprechersystems und die Fig. 1, the overall circuit of the speaker system and

Fig. 2 und 3 die Schaltung des Komparatorverstärkers darstellen.Represent Figs. 2 and 3, the circuit of the comparator amplifier.

Gemäß Fig. 1 ist der Eingangsanschluß 1 mit dem ersten Eingang 2 des Komparatorverstärkers 3 verbunden, dessen Ausgang 4 mit dem Eingang 5 der passiven Frequenzweiche 6 verbunden ist. An den ersten Ausgang 7 der passiven Frequenzweiche 6 ist der erste Lautsprecher 9 angeschlossen. An den zweiten Ausgang dieser passiven Frequenzweiche 6 ist der zweite Lautsprecher 10 geschaltet. Der Eingang des ersten Lautsprechers 9 ist mit dem Eingang 11 des ersten Dämpfungs- und Korrektionsdreipols 12 verbunden, während der Eingang des zweiten Lautsprechers 10 an den Eingang 14 des zweiten Dämpfungs- und Korrektionsdreipols 15 angeschlossen ist. Der Ausgang 13 des ersten Dämpfungs- und Korrektionsdreipols 12 und der Ausgang 16 des zweiten Dämpfungs- und Korrektionsdreipols 15 ist an den zweiten Eingang 20 des Komparatorverstärkers 3 geschaltet. Der Ausgang dieses Komparatorverstärkers 3 ist an den Eingang 17 des zusätzlichen Dämpfungs- und Korrektionsdreipols 18 angeschlossen, dessen Ausgang 19 mit dem zweiten Eingang 20 des Komparatorverstärkers 3 verbunden ist.Referring to FIG. 1, the input terminal 1 is connected to the first input 2 of the comparator amplifier 3, the output 4 is connected to the input 5 of the passive crossover. 6 The first loudspeaker 9 is connected to the first output 7 of the passive crossover 6 . The second loudspeaker 10 is connected to the second output of this passive crossover 6 . The input of the first speaker 9 is connected to the input 11 of the first attenuation and correction tripole 12 , while the input of the second speaker 10 is connected to the input 14 of the second attenuation and correction tripole 15 . The output 13 of the first attenuation and correction tripole 12 and the output 16 of the second attenuation and correction tripole 15 is connected to the second input 20 of the comparator amplifier 3 . The output of this comparator amplifier 3 is connected to the input 17 of the additional damping and correction tripole 18 , the output 19 of which is connected to the second input 20 of the comparator amplifier 3 .

Das dem Eingangsanschluß 1 zugeführte Signal wird durch den Komparatorverstärker 3 verstärkt und an den Eingang 5 der passiven Frequenzweiche 6 geleitet. Mittels der passiven Frequenzweiche 6 wird das Signal in zwei Teilbänder aufgetrennt und an die Klemmen der Lautsprecher 9 und 10 zugeführt. Die Spannung am Eingang des ersten Lautsprechers 9 wird durch den ersten Dämpfungs- und Korrektionsdreipol verarbeitet und dem zweiten Eingang 20 des Komparatorverstärkers 3 zugeführt. Die Spannung am Eingang des zweiten Lautsprechers 10 wird durch den zweiten Dämpfungs- und Korrektionsdreipol 15 verarbeitet und dem zweiten Eingang 20 des Komparatorverstärkers 3 zugeführt. Die Anwendung der negativen Rückkopplung ermöglicht die Unterdrückung der meisten unerwünschten Eigenschaften der passiven Frequenzweiche 6 und der Lautsprecher und dadurch eine Erhöhung der Qualität der Klangwiedergabe. The signal supplied to the input terminal 1 is amplified by the comparator amplifier 3 and passed to the input 5 of the passive crossover 6 . The signal is split into two sub-bands by means of the passive crossover 6 and fed to the terminals of the loudspeakers 9 and 10 . The voltage at the input of the first loudspeaker 9 is processed by the first damping and correction triple pole and fed to the second input 20 of the comparator amplifier 3 . The voltage at the input of the second loudspeaker 10 is processed by the second damping and correction triple pole 15 and fed to the second input 20 of the comparator amplifier 3 . The use of negative feedback enables the suppression of most of the undesirable properties of the passive crossover 6 and the loudspeakers and thereby an increase in the quality of the sound reproduction.

Durch die Wahl der Dämpfungsverhältnisse der einzelnen Dämpfungs- und Korrektionsdreipole 12, 15 ist es möglich, die Einflüsse von Unterschieden in der charakteristischen Empfindlichkeit und der Impedanz der einzelnen Lautsprecher 9, 10 ohne zusätzliche Leistungsverluste zu kompensieren.By selecting the damping ratios of the individual damping and correction tripoles 12 , 15 , it is possible to compensate for the effects of differences in the characteristic sensitivity and impedance of the individual loudspeakers 9 , 10 without additional power losses.

Durch Verwendung von Dämpfungs- und Korrektiondreipolen 12, 15 mit einstellbarer Dämpfung kann die ausgestrahlte Leistung in Teilbändern verlustlos geregelt werden. Der zusätzliche Dämpfungs- und Korrektionsdreipol 18 führt eine Hilfsrückkopplung im Bereich der Frequenzen oberhalb des akustischen Bands durch und sichert dadurch die Hochfrequenzstabilität des Komparatorverstärkers 3.By using damping and correction tripoles 12 , 15 with adjustable damping, the radiated power can be regulated without loss in subbands. The additional damping and correction triple pole 18 carries out an auxiliary feedback in the range of the frequencies above the acoustic band and thereby ensures the high-frequency stability of the comparator amplifier 3 .

Der Komparatorverstärker 3 ist in Fig. 2 in nicht invertierender und in Fig. 3 in invertierender Ausführung dargestellt.The comparator amplifier 3 is shown in FIG. 2 in a non-inverting version and in FIG. 3 in an inverting version.

Das erfindungsgemäße Lautsprechersystem ist für Klangwiedergabe in guter Qualität besonders für Einrichtungen der Unterhaltungselektronik bestimmt. Es ist ferner auch besonders zur Anwendung für professionelle Zwecke geeignet.The speaker system according to the invention is for Good quality sound reproduction especially for Consumer electronics equipment determined. It is also especially for professional use Suitable purposes.

Claims (2)

1. Lautsprechersystem mit einem Verstärker und einer passiven Frequenzweiche, an die mindestens zwei Lautsprecher angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß an den Eingang jedes Lautsprechers (9, 10) der Eingang (11, 14) eines zugehörigen Dämpfungs- und Korrektionsdreipols (12, 15) angeschlossen ist, deren Ausgänge (13, 16) miteinander verbunden und an den zweiten Eingang (20) eines Komparatorverstärkers (3) angeschlossen sind, wobei der erste Eingang (2) des Komparatorverstärkers (3) mit einem Eingangsanschluß (1) verbunden und sein Ausgang (4) an eine passive Frequenzweiche (6) angeschlossen sind.1. Loudspeaker system with an amplifier and a passive crossover, to which at least two loudspeakers are connected, characterized in that at the input of each loudspeaker ( 9 , 10 ) the input ( 11 , 14 ) of an associated attenuation and correction tripole ( 12 , 15 is connected) to be the outputs (13, 16) connected to one another and a comparator amplifier (3) are connected to the second input (20), wherein the first input (2) connected to the comparator amplifier (3) having an input terminal (1) and Output ( 4 ) are connected to a passive crossover ( 6 ). 2. Lautsprechersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (4) des Komparatorverstärkers (3) an den Eingang (17) eines zusätzlichen Dämpfungs- und Korrektionsdreipols (18) angeschlossen ist, dessen Ausgang (19) mit dem zweiten Eingang (20) des Komparatorverstärkers (3) verbunden ist.2. Loudspeaker system according to claim 1, characterized in that the output ( 4 ) of the comparator amplifier ( 3 ) is connected to the input ( 17 ) of an additional damping and correction tripole ( 18 ), the output ( 19 ) of which is connected to the second input ( 20 ) of the comparator amplifier ( 3 ) is connected.