JP2004254128A

JP2004254128A - スピーカ駆動回路

Info

Publication number: JP2004254128A
Application number: JP2003043161A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Konishi; 慶和小西
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】スピーカ１２のボイスコイル１３に流れる電流を電流検出用の抵抗Ｒｘで変換した電圧と、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で得られた駆動電圧の分圧値との差分をオペアンプ１５ａで求めることで、ボイスコイル１３に生じたモーショナル電圧を感知し、駆動信号にフィードバックするようにしたスピーカ駆動回路１１において、力強い低音と、歪みの少ない高音とを、同時に得られるようにする。
【解決手段】正帰還を行うことで低音増強を行うことができ、負帰還を行うことで音質改善を行うことができ、しかしながら同時に両方のフィードバックを掛けてしまうと効果が相殺されてしまうことになるので、正負のオペアンプ１６ａ，１５ａを設けるとともに、ローパスフィルタ１６ｂおよびハイパスフィルタ１５ｂを合わせて設け、周波数帯域によって正帰還と負帰還とを使い分ける。したがって、中点付近では、低域成分の正帰還と中高域成分の負帰還とを同時に掛けられる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低域から高域までを再生するオーディオ用のスピーカを駆動するための回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気機械変換素子であるスピーカは、アンプの出力インピーダンスによって制動条件が異なり、インピーダンスが低くなる程制動が強くなり、振動板の動きが鈍くなるが、過渡特性は良くなることが一般的に知られている。逆に出力インピーダンスが高い場合には、制動が掛かり難くなり、振動板は動き易くなるが、過渡特性は悪くなる。そこで、スピーカと、その駆動回路とを組み合わせた特性を向上するために、従来から、たとえば特開平６−２２４６５４号公報で示すように、スピーカの可動コイルに生じたモーショナル電圧を感知し、駆動信号にフィードバックを掛けるようにしたスピーカ駆動回路が用いられている。
【０００３】
そして、前記低域から高域までを再生するスピーカにおいて、低音増強を目的とすると正帰還回路が用いられ、スピーカコードも含めての音質改善を目的とすると負帰還回路が用いられる。このように互いに逆の動作をする回路となり、従来では、正帰還と負帰還とを同時に掛けると、効果が相殺されてしまうので、どちらか一方が採用されることが一般的であった。
【０００４】
図２に、負帰還回路１だけを用いた従来の駆動回路２の構成を示す。この駆動回路２は、スピーカ３のボイスコイル４とアースとの間に挿入した電流検出用の抵抗ｒｘによって、前記ボイスコイル４に生じたモーショナル電圧を感知し、駆動増幅器５において、駆動信号に加算することで負帰還するように構成されている。
【０００５】
前記ボイスコイル４と抵抗ｒｘとの直列回路と並列に、スピーカ３の実際の駆動電圧を分圧する分圧抵抗ｒ１，ｒ２の直列回路が設けられている。前記抵抗ｒｘは、通常はボイスコイル４の百分の一程度の値に設定されており、これに対応して、前記分圧抵抗ｒ１，ｒ２の分圧比も、百分の一程度に設定されている。これによって、ボイスコイル４：抵抗ｒｘと、分圧抵抗ｒ１：ｒ２とでブリッジを構成し、それらの差の成分を求めることで、前記負帰還回路１を構成するオペアンプ１ａは、前記モーショナル電圧を検出し、前記駆動増幅器５へ出力する。
【０００６】
図２では、前記ボイスコイル４と抵抗ｒｘとの接続点の電圧がオペアンプ１ａの正入力端に入力され、分圧抵抗ｒ１とｒ２との接続点の電圧がオペアンプ１ａの負入力端に入力されることで前記負帰還回路１を構成しているけれども、オペアンプ１ａの入力極性を逆にすることによって、正帰還回路を構成することができる。
【０００７】
一方、他の従来技術として、特開平１０−１６４６８５号公報では、正帰還および負帰還の２つの回路を持ち、正負の切り替えを連続して行える従来に無い方式を特徴にしている。しかしながら、この回路では、正負帰還が連続して切り替えられるけれども、中点では正負で打消すことになり、帰還が掛からなくなる。このように、動作する点では正負どちらかの帰還しか掛からず、従来と同様である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−２２４６５４号公報（公開日：平成６年８月１２日）
【０００９】
【特許文献２】
特開平１０−１６４６８５号公報（公開日：平成１０年６月１９日）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上述のように正または負の帰還のみでは、それぞれの帰還回路の持つ特長を両立させて、スピーカの持つ最適な性能を発揮させることができないという問題がある。すなわち、何れか一方のみの帰還では、入力信号に対して忠実な音響出力を得ることができない。
【００１１】
本発明の目的は、正帰還と負帰還との特長を両立させることができるピーカ駆動回路を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピーカ駆動回路は、スピーカの可動コイルに生じたモーショナル電圧を感知し、駆動信号にフィードバックするようにしたスピーカ駆動回路において、前記フィードバックのために設けられる正帰還増幅器および負帰還増幅器と、前記正帰還増幅器の出力の低域成分を抽出する低域フィルタ手段と、前記負帰還増幅器の出力の中高域成分を抽出する高域フィルタ手段と、前記低域フィルタ手段および高域フィルタ手段を介するフィードバック信号を前記駆動信号に加算して前記スピーカに与える駆動増幅器とを含むことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成によれば、前記モーショナル電圧を感知し、駆動信号にフィードバックするにあたって、正帰還を行うことで低音増強を行うことができ、負帰還を行うことで音質改善を行うことができ、しかしながら同時に両方のフィードバックを掛けてしまうと、効果が相殺されてしまうことになるので、本発明では、それら両方のフィードバックをかけるための正帰還増幅器および負帰還増幅器を設けるとともに、低域フィルタ手段および高域フィルタ手段をさらに設け、周波数帯域によって正帰還と負帰還とを使い分ける。
【００１４】
したがって、中点付近では、低域成分の正帰還と中高域成分の負帰還とを同時に掛けることも可能になり、力強い低音と、歪みの少ない高音とを、同時に得ることができる。
【００１５】
また、本発明のスピーカ駆動回路では、前記低域フィルタ手段はローパスフィルタであり、前記高域フィルタ手段はハイパスフィルタであることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、前記低域フィルタ手段および高域フィルタ手段を具体的に構成することができる。
【００１７】
さらにまた、本発明のスピーカ駆動回路は、前記ローパスフィルタの出力が抵抗素子の一端に与えられ、前記抵抗素子の他端には前記ハイパスフィルタの出力が与えられ、前記抵抗素子の途中の電位を取出すことで、前記低域成分と中高域成分との配合割合を調整するボリウム手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、正負の帰還割合を連続して変化させ、聴感上の音質の変化を連続して得ることができる。
【００１９】
また、本発明のスピーカ駆動回路は、前記ボリウム手段の出力が入力される可変利得アンプから成り、その出力を前記フィードバック信号として前記駆動増幅器へ出力する帰還量調整手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、前記ボリウム手段とともに、正負の帰還量を任意に調整することができる。したがって、駆動回路とスピーカとの整合を充分に取ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。
【００２２】
図１は、本発明の実施の一形態の駆動回路１１の電気的構成を示すブロック図である。この駆動回路１１は、スピーカ１２のボイスコイル１３とアースとの間に挿入した電流検出用の抵抗Ｒｘによって、前記ボイスコイル１３に生じたモーショナル電圧を感知し、駆動増幅器１４において駆動信号に加算することで、フィードバックするようにした点は、前記従来の駆動回路２と同様である。
【００２３】
注目すべきは、本発明では、負帰還回路１５と、正帰還回路１６とが、合わせて設けられていることである。そして、正負両方の帰還を実現するために、それらの帰還回路１５，１６には、それぞれオペアンプ１５ａ，１６ａが設けられるとともに、負帰還回路１５にはハイパスフィルタ１５ｂが設けられ、正帰還回路１６にはローパスフィルタ１６ｂが設けられる。
【００２４】
一方、前記駆動回路１と同様に、前記ボイスコイル１３と抵抗Ｒｘとの直列回路と並列に、スピーカ１２の実際の駆動電圧を分圧する分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路が設けられている。前記抵抗Ｒｘは、通常はボイスコイル１３の百分の一程度の値に設定されており、これに対応して、前記分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の分圧比も、百分の一程度に設定されている。これによって、ボイスコイル１３：抵抗Ｒｘと、分圧抵抗Ｒ１：Ｒ２とでブリッジを構成し、それらの差の成分を求めることで、前記オペアンプ１５ａ，１６ａは、前記モーショナル電圧を検出し、前記駆動増幅器１４へ出力する。
【００２５】
前記負帰還回路１５のオペアンプ１５ａには、前記負帰還回路１のオペアンプ１ａと同様に、前記ボイスコイル１３と抵抗Ｒｘとの接続点の電圧が正入力端に入力され、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点の電圧は負入力端に入力される。こうして、オペアンプ１５ａは負帰還増幅器を構成している。これに対して、前記正帰還回路１６のオペアンプ１６ａには、前記オペアンプ１５ａの出力が負入力端に入力され、正入力端は接地されている。これによって、オペアンプ１６ａは、極性反転アンプとなり、正帰還増幅器を構成している。こうして、相互に極性の異なる２種類の出力を得ることができる。
【００２６】
これらのオペアンプ１５ａ，１６ａからの出力は、高域フィルタ手段であるハイパスフィルタ１５ｂおよび低域フィルタ手段であるローパスフィルタ１６ｂにおいて、それぞれ高域成分および低域成分が抽出され、ボリウム手段である可変抵抗器ＶＲ１に入力される。可変抵抗器ＶＲ１の抵抗素子ＶＲ１ａの一端ＶＲ１ｂには前記ローパスフィルタ１６ｂからの出力が与えられ、他端ＶＲ１ｃには前記ハイパスフィルタ１５ｂからの出力が与えられ、可動片ＶＲ１ｄから途中の電位を取出すことで、前記低域成分と中高域成分との配合割合を調整することができる。
【００２７】
前記可変抵抗器ＶＲ１の可動片ＶＲ１ｄからの出力は帰還量調整回路１７に入力され、可変抵抗器ＶＲ２の抵抗素子ＶＲ２ａの一端ＶＲ２ｂに与えられる。この抵抗素子ＶＲ２ａの他端ＶＲ２ｃは接地され、可動片ＶＲ２ｄで取出された電位は、オペアンプ１７ａの正入力端に入力される。前記抵抗素子ＶＲ２ａの可動片ＶＲ２ｄ（オペアンプ１７ａの正入力端）と接地との間には、並列に入力分圧抵抗Ｒ３が設けられる。オペアンプ１７ａの出力は、前記フィードバック信号として前記駆動増幅器１４の負入力端に入力されるとともに、帰還抵抗Ｒ４を介して負入力端に負帰還されている。
【００２８】
前記駆動増幅器１４の正入力端には、図示しない音響信号源からの駆動信号が入力され、前記オペアンプ１７ａからの出力が減算されて前記ボイスコイル１３に与えられる。したがって、前記抵抗素子ＶＲ２ａの可動片ＶＲ２ｄを調整することで、前記フィードバック信号の帰還量を調整することができる。
【００２９】
以上のように、本発明の駆動回路１１は、スピーカ１２のボイスコイル１３に生じたモーショナル電圧を感知し、駆動信号にフィードバックするにあたって、正帰還用のオペアンプ１６ａおよび負帰還用のオペアンプ１５ａを設けるとともに、同時に両方のフィードバックを掛けてしまうと、効果が相殺されてしまうことになるので、ローパスフィルタ１６ｂおよびハイパスフィルタ１５ｂをさらに設け、周波数帯域を分割して正帰還と負帰還とを使い分ける。
【００３０】
したがって、中点付近では、低域成分の正帰還と中高域成分の負帰還とを同時に掛けることも可能になり、力強い低音と、歪みの少ない高音とを、同時に得ることができる。こうして、簡単な構成で、低域から高域までを再生するオーディオ用スピーカ１２の駆動回路１１の性能を改善することができる。
【００３１】
また、従来では、全帯域に亘って同一の帰還を施していたので、個々のスピーカ１２に合わせて適正な補正を行うことが困難であったのに対して、本発明では、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２を設け、前記低域成分と中高域成分との混合比およびフィードバック量を任意に変化可能としているので、組合わせるスピーカ１２に応じて、正帰還から負帰還まで連続可変で、必要な割合の出力を得ることが可能となる。これによって、スピーカ１２をベストな条件で動作させることができる。
【００３２】
すなわちスピーカ１２は、ボイスコイル１３のインピーダンスやコーンエッジの固さの違いなどによって、電気的性能や聴感上の性能が個々に異なる。このため、メーカ側では、所期の性能を発揮できるように、エージングとともに、調整が要望されることがある。また、ユーザ側でも、好みの聴感となるように、調整が要望されることがある。
【００３３】
そこで、前記調整として、スピーカ１２の動作によってボイスコイル１３に発生する逆起電力、ならびにダンパーや振動板のエッジで生じる機械的な反発力に対する影響を最小限に留めるように、実際のスピーカ１２の動作に合わせて、前記可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２を調整することで、駆動回路１１とスピーカ１２との整合を充分に取ることができる。
【００３４】
なお、低域フィルタや高域フィルタとしては、前記ローパスフィルタ１６ｂやハイパスフィルタ１５ｂに限らず、構造が簡単等の理由で、帯域通過フィルタや帯域阻止フィルタなどの他のフィルタが用いられてもよい。また、前記可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２は、いわゆる電子ボリウムなどで構成されて、オペアンプとともに、集積回路化されてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のスピーカ駆動回路は、以上のように、スピーカの可動コイルに生じたモーショナル電圧を感知し、駆動信号にフィードバックするようにしたスピーカ駆動回路において、正帰還を行うことで低音増強を行うことができ、負帰還を行うことで音質改善を行うことができ、しかしながら同時に両方のフィードバックを掛けてしまうと、効果が相殺されてしまうことになるので、本発明では、それら両方のフィードバックをかけるための正帰還増幅器および負帰還増幅器を設けるとともに、低域フィルタ手段および高域フィルタ手段をさらに設け、周波数帯域によって正帰還と負帰還とを使い分ける。
【００３６】
それゆえ、中点付近では、低域成分の正帰還と中高域成分の負帰還とを同時に掛けることも可能になり、力強い低音と、歪みの少ない高音とを、同時に得ることができる。
【００３７】
また、本発明のスピーカ駆動回路は、以上のように、前記低域フィルタ手段をローパスフィルタとし、前記高域フィルタ手段をハイパスフィルタとする。
【００３８】
それゆえ、前記低域フィルタ手段および高域フィルタ手段を具体的に構成することができる。
【００３９】
さらにまた、本発明のスピーカ駆動回路は、以上のように、前記ローパスフィルタの出力が抵抗素子の一端に与えられ、前記抵抗素子の他端には前記ハイパスフィルタの出力が与えられ、前記抵抗素子の途中の電位を取出すことで、前記低域成分と中高域成分との配合割合を調整するボリウム手段をさらに備える。
【００４０】
それゆえ、正負の帰還割合を連続して変化させ、聴感上の音質の変化を連続して得ることができる。
【００４１】
また、本発明のスピーカ駆動回路は、以上のように、前記ボリウム手段の出力が入力される可変利得アンプから成り、その出力を前記フィードバック信号として前記駆動増幅器へ出力する帰還量調整手段をさらに備える。
【００４２】
それゆえ、前記ボリウム手段とともに、正負の帰還量を任意に調整することができ、駆動回路とスピーカとの整合を充分に取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のスピーカ駆動回路の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】典型的な従来技術のスピーカ駆動回路の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１駆動回路
１２スピーカ
１３ボイスコイル
Ｒｘ電流検出用の抵抗
１４駆動増幅器
１５負帰還回路
１６正帰還回路
１５ａオペアンプ（負帰還増幅器）
１５ｂハイパスフィルタ（高域フィルタ手段）
１６ａオペアンプ（正帰還増幅器）
１６ｂローパスフィルタ（低域フィルタ手段）
１７帰還量調整回路
１７ａオペアンプ（帰還量調整手段、可変利得アンプ）
Ｒ１，Ｒ２分圧抵抗
ＶＲ１可変抵抗器（ボリウム手段）
ＶＲ２可変抵抗器（帰還量調整手段）
ＶＲ１ａ，ＶＲ２ａ抵抗素子
ＶＲ１ｂ，ＶＲ２ｂ一端
ＶＲ１ｃ，ＶＲ２ｃ他端
ＶＲ１ｄ，ＶＲ２ｄ可動片

Claims

スピーカの可動コイルに生じたモーショナル電圧を感知し、駆動信号にフィードバックするようにしたスピーカ駆動回路において、
前記フィードバックのために設けられる正帰還増幅器および負帰還増幅器と、
前記正帰還増幅器の出力の低域成分を抽出する低域フィルタ手段と、
前記負帰還増幅器の出力の中高域成分を抽出する高域フィルタ手段と、
前記低域フィルタ手段および高域フィルタ手段を介するフィードバック信号を前記駆動信号に加算して前記スピーカに与える駆動増幅器とを含むことを特徴とするスピーカ駆動回路。
前記低域フィルタ手段はローパスフィルタであり、前記高域フィルタ手段はハイパスフィルタであることを特徴とする請求項１記載のスピーカ駆動回路。
前記ローパスフィルタの出力が抵抗素子の一端に与えられ、前記抵抗素子の他端には前記ハイパスフィルタの出力が与えられ、前記抵抗素子の途中の電位を取出すことで、前記低域成分と中高域成分との配合割合を調整するボリウム手段をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のスピーカ駆動回路。
前記ボリウム手段の出力が入力される可変利得アンプから成り、その出力を前記フィードバック信号として前記駆動増幅器へ出力する帰還量調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項３記載のスピーカ駆動回路。