SE416014B - CROSSOVER - Google Patents

Description

790-8949-5 mekaniskt. Den elektriska och elektroniska sidan av ljudanläggningar har under senare år utvecklats snabbt och skivspelare, bandspelare och förstärkare kan idag tillverkas relativt billigt med bibehållen kvalitet. Högtalarelementen, som är mekaniska komponenter och dessutom arbetar efter sedan länge kända principer, har däremot inte genomgått samma tekniska utveckling. 790-8949-5 mechanically. The electrical and electronic side of sound systems has in recent years developed rapidly and turntables, tape recorders and amplifiers can today be manufactured relatively cheaply while maintaining quality. The speaker elements, which are mechanical components and also work according to long-known principles, have not undergone the same technical development.

Varje högtalarelement är behäftad med brister och har en egen, ofta unik, återgivningskarakteristik.Each speaker element is flawed and has its own, often unique, reproduction characteristics.

Vid anslutning av högtalarelement till ljudanlägg- ningar av olika slag kravs vanligen någon form av anpassningskrets och då flera högtalarelement ansluts till en och samma utgång eller kanal krävs också att denna anpassningskrets innefattar ett delnings- filter. Delningsfiltret har till uppgift att diri- gera elektriska signaler med låga frekvenser till hög- talarelement för lågfrekvens- eller basfrekvensåter- givning samt elektriska signaler med höga frekvenser till högfrekvens- eller diskanthögtalare. I det fall även högtalarelement för mellanfrekvensåtergivning används tillser delningsfiltret att mellanfrekvens- registret tillföras mellanfrekvenshögtalaren.When connecting loudspeaker elements to sound systems of different types, some form of matching circuit is usually required, and when several loudspeaker elements are connected to one and the same output or channel, it is also required that this matching circuit comprises a division filter. The function of the crossover filter is to direct low-frequency electrical signals to speaker elements for low-frequency or bass frequency reproduction, as well as high-frequency electrical signals to high-frequency or treble speakers. In the event that also speaker elements for intermediate frequency reproduction are used, the crossover filter ensures that the intermediate frequency register is supplied to the intermediate frequency speaker.

Det finns idag ett flertal olika lösningar på delnings- filter för två eller flera högtalarelement. Sådana delningsfilter har den huvudsakliga uppgiften att bl.a. åstadkomma en så konstant belastning, impedans, på förstärkaren som möjligt samt filtrera och för- dela olika frekvenser och frekvensband till det eller de högtalarelement, vilka är anordnade att återge resp. frekvensband. Dessa uppgifter klarar dagens del- ningsfilter med skiftande resultat.Today, there are several different solutions for crossover filters for two or more speaker elements. Such division filters have the main task of e.g. achieve as constant a load, impedance, on the amplifier as possible and filter and distribute different frequencies and frequency bands to the speaker element (s), which are arranged to reproduce resp. frequency band. These tasks can handle today's crossover filters with varying results.

Uppfinningens ändamål och viktigaste känneteeken Ändamålet med föreliggande uppfinning Hr att åstadkomma 790-80149-5 ett delningsfilter med vilket två eller flera högtalar- element kan styras så att originalljudet, d.v.s. det ljud som ursprungligen avgivits från exempelvis en orkester och som inspelats och lagrats på band eller skiva eller liknande medium vid uppspelning tillföras exempelvis från en förstärkare till två eller flera högtalarelement, åter- ges med så liten förvrängning och distortion som möjligt och så likt originalljudet som möjligt. Ett ändamål med uppfinningen är därvid att elektriskt dämpa och anpassa högtalarens akustiska karakteristik i frekvensbandet 300-1200 Hz. Det är härvid viktigt att den speciella, d.v.s. den rums- liga, informationen återges så oförvrängt som möjligt. An- talet i delningsfiltret ingående komponenter bör även vara så fâ som möjligt för att underlätta och förbilliga produk- tionen samt göra delningsfiltret litet och därmed lättpla- cerat. Detta löses därigenom att i serie med det eller de högtalarelement som är anordnade för mellan- och/eller has- frekvensåtergivning och de därtill anslutna kretskompo- nenterna är anordnad minst en parallellresonanskrets inne- fattande en induktansspole, en därmed parallellkopplad kon- densator samt en med induktansspolen och kondensatorn parallellkopplad komponentkrets bestående av en kondensator och en resistor kopplade i serie och att parallellt med sagda parallellresonanskrets och det högtalarelement för mellan- och/eller hasfrekvensåtergivning samt därtill anslutna kretskomponenter är anordnat minst ett högtalar- element för diskantåtergivning och därtill anslutna kretskomponenter för åstadkommande av en effektiv tran- sientåtergivning samt för god återgivning av den elek- triska signalens speciella information.OBJECTS AND MAIN FEATURES OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a crossover filter with which two or more loudspeaker elements can be controlled so that the original sound, i.e. the sound originally emitted from, for example, an orchestra and recorded and stored on tape or disc or similar medium during playback is applied, for example, from an amplifier to two or more speaker elements, reproduced with as little distortion and distortion as possible and as similar to the original sound as possible. An object of the invention is then to electrically attenuate and adapt the acoustic characteristics of the loudspeaker in the frequency band 300-1200 Hz. It is important here that the special, i.e. spatial, the information is reproduced as undistorted as possible. The number of components included in the crossover filter should also be as few as possible to facilitate and cheapen production and make the crossover filter small and thus easy to place. This is solved in that in series with the speaker element (s) which are arranged for intermediate and / or hash frequency reproduction and the circuit components connected thereto, at least one parallel resonant circuit is arranged comprising an inductance coil, a capacitor connected thereto and one with the inductor and the capacitor parallel-connected component circuit consisting of a capacitor and a resistor connected in series and that in parallel with said parallel resonant circuit and the speaker element for intermediate and / or hash frequency reproduction and connected circuit components is arranged at least one of efficient transient reproduction and for good reproduction of the special information of the electrical signal.

Beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i ut- föringsexempel under hänvisning till bifogade ritningar, 'varvid i '79G8Û49-5 Figur 1 visar ett kopplingsscnema över ett uppfinningsen- ligt delningsfilter innefattande två nögtalarelement, Figur 2 visar ett trevägsfílter, d.v.s. ett delníngs- filter vari tre högtalarelement ingår, samt Figur 3 visar ett uppfinningsenligt fvrvägsfilter.Description of the drawings The invention will be described in the following in an exemplary embodiment with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a circuit diagram of a dividing filter according to the invention comprising two speaker elements, Figure 2 shows a three-way filter, i.e. a division filter in which three loudspeaker elements are included, and Figure 3 shows a path filter according to the invention.

Beskrivning av utföringsexempel Figur l visar ett uppfinningsenligt, passivt, delnings- filter av tvåvägstyp, d.v.s. delningsfiltret innefattar två högtalarelement l, 2. Ett första högtalarelement l, ett diskantelement, är avsett för återgivning av höga frekvenser, och ett andra högtalarelement 2, en bashögtalare, är avsedd för återgivning av låga bas- ooh/eller mellanfrekvenser.Description of exemplary embodiments Figure 1 shows an inventive, passive, division filter of two-way type, i.e. the crossover filter comprises two loudspeaker elements 1, 2. A first loudspeaker element 1, a treble element, is intended for reproduction of high frequencies, and a second loudspeaker element 2, a subwoofer, is intended for reproduction of low bass and / or intermediate frequencies.

I delningsfiltrets ena ände är en första och en andra kontaktpunkt 3, H anordnad och till vilka externa elektriska signaler, vilka här ljudinformation, tillföres från exempelvis en förstärkare (ej visad). Ett första komponentnät är anordnat att styra elektriska signaler med låga frekvenser till bashögtalaren 2. I detta komponentnät är hashög- talarens 2 ena anslutning förbunden med delningsfiltrets andra kontaktpunkt H. En kondensator 5 är parallellkopplad med öashögtalaren 2 och i serie med bashögtalaren 2 och kondensatorn 5 är en induktansspole 6 anordnad.At one end of the crossover filter a first and a second contact point 3, H are arranged and to which external electrical signals, which here audio information, are applied from, for example, an amplifier (not shown). A first component network is arranged to control low-frequency electrical signals to the subwoofer 2. In this component network, one connection of the hash speaker 2 is connected to the second contact point H of the dividing filter. A capacitor 5 is connected in parallel with the island speaker 2 and in series with the subwoofer 2 and the capacitor 5 an inductor 6 is arranged.

Dessa komponenter utgör ett lågpassfilter och filtrerar följdaktligen bort signaler med höga frekvenser. En ytterligare kondensator 7 är parallellkopplad med induktans- spolen 6, den första kondensatorn 5 resp. bashögtalaren 2. Parallellt med kondensatorn 7 är även en resistor 8 kopplad. Denna krets bestående av kondensatorerna 5, 7, induktansspolen 6, bashögtalaren 2 samt resistorn 8 är kopplad i serie med en filterkrets, en parallellreso- nanskrets, innefattande en induktansspole 9, vars mot- stående ände är ansluten till delningsfiltrets första 7908049-5 kontaktpunkt 3 en parallellt med induktansspolen 9 parallellt med induktansspolen 9 och kondensatorn 10 kopplad krets bestående av en kondensator 11 seriekopplad med en re- sistor 12.These components form a low-pass filter and consequently filter out signals with high frequencies. A further capacitor 7 is connected in parallel with the inductor 6, the first capacitor 5 resp. the subwoofer 2. A resistor 8 is also connected in parallel with the capacitor 7. This circuit consisting of the capacitors 5, 7, the inductor 6, the subwoofer 2 and the resistor 8 is connected in series with a filter circuit, a parallel resonant circuit, comprising an inductor 9, the opposite end of which is connected to the first contact point 3 of the crossover filter 3. a circuit connected in parallel with the inductor 9 in parallel with the inductor 9 and the capacitor 10 consisting of a capacitor 11 connected in series with a resistor 12.

Delningsfiltrets andra komponentnät består av fyra komponenter förutom diskanthögtalaren 1. Komponent- nätet är huvudsakligen anordnat att tillföra diskant- högtalaren 1 elektriska signaler med hög frekvens och är så konstruerat att det fungerar såsom ett nögpassfilter.The second component network of the crossover filter consists of four components in addition to the tweeter 1. The component network is mainly arranged to supply the tweeter 1 with high frequency electrical signals and is so designed that it functions as a narrow pass filter.

Härvid är diskanthögtalarens l ena anslutning kopplad till delningsfiltrets andra kontaktpunkt H. I serie med diskanthögtalaren är en kondensator 13 kopplad och parallellt med kondensatorn 15 och diskantnögtalaren 1 är en induktansspole lü anordnad. I serie med induktans- spolen lä och kondensatorn 13 resp. diekanthögtalaren 1 är en ytterligare kondensator 15 kopplad. I serie med denna kondensator 15 är en resístor 16 anordnad.In this case, one connection of the tweeter 1 is connected to the second contact point H of the dividing filter. In series with the tweeter, a capacitor 13 is connected and in parallel with the capacitor 15 and the tweeter 1, an inductance coil 11 is arranged. In series with the inductance coil lä and the capacitor 13 resp. the diecan speaker 1 is an additional capacitor 15 connected. A resistor 16 is arranged in series with this capacitor 15.

Detta komponentnät filtrerar bort elektriska signaler med lägre frekvenser. Resistorn 16 är anordnad att begränsa effekttillförseln till diskanthögtalaren 1.This component network filters out electrical signals with lower frequencies. The resistor 16 is arranged to limit the power supply to the tweeter 1.

Med den uppfinningsenliga uppbyggnaden av delningsfiltret erhålls ett delningsfílter, vilket i bas- och mellan- frekvensregistret uppträder som ett fjärde gradens filter och som i diskantregistret uppträder som ett tredje ara- dens filter. Detta medför att signaler med frekvenser under resp. över delningsfiltrets delningsfrekvens, som med lämpligt komponentval är 2.600 Hz skarpt avgränsas från varandra.With the inventive structure of the crossover filter, a crossover filter is obtained, which in the bass and intermediate frequency register appears as a fourth degree filter and which in the treble register appears as a third row filter. This means that signals with frequencies below resp. over the crossover crossover frequency, which with a suitable component selection is 2,600 Hz sharply delimited from each other.

Genom parallellresonanskretsens utförande, d.v.s. induk- tansspolen 9, kondensatorerna 10, 11 samt resistorn 12, erhålles resonansfenomen, vilka bl.a. åstadkommer bättre transientåtergivning från diskantelementet 1 samt renare återgivning av bas- och mellanfrekvenser 79080læ9~5 via en bas- eller mellanfrekvenshögtalare 2, 17. Detta beror huvudsakligen på att parallellresonanskretsen elektriskt dämpar högtalarnas akustiska karakteristik väsentligen i frekvensbandet 300-1200 Hz. Även den spaoiella, rumsliga, ljudinformationen återges härmed bättre. Signalgången genom delníngsfíltret förändras såtillvida att diskant- elementets 1 transíentkarakteristik uppvisar en brantare stígning av signalens positiva flank, d.v.s. stigtiden förkortas.By performing the parallel resonant circuit, i.e. the inductor 9, the capacitors 10, 11 and the resistor 12, resonant phenomena are obtained, which i.a. provides better transient reproduction from the treble element 1 and cleaner reproduction of bass and intermediate frequencies 79080læ9 ~ 5 via a bass or intermediate frequency speaker 2, 17. This is mainly due to the fact that the parallel resonant circuit electrically attenuates the acoustic characteristics of the speakers substantially in the frequency band 300-1200 Hz. The spaoial, spatial, sound information is also better reproduced. The signal path through the division filter is changed to the extent that the transient characteristic of the treble element 1 shows a steeper rise of the positive edge of the signal, i.e. the rise time is shortened.

Den uppfinningsenlíga uppkopplingen av ett delnings- filter kan förutom i tvåvägssystem även tillämpas exempelvis på tre- resp. fyrvägssystem, d.v.s. delningsfiltret kan anbringas i högtalarenheter där tre, fyra eller flera högtalarelement ingår. Exempel på detta visas i figurerna 2 och 3. I båda fallen har parallellresonans- kretsen med induktanssolen 9, kondensatorerna 10, ll samt resistorn 12 anordnats i serie med nögtalarelementet för mellanfrekvensåtergivning och det därtill anslutna komponentnätet.The inventive connection of a dividing filter can, in addition to two-way systems, also be applied, for example, to three-way or three-way systems. four-way system, i.e. the crossover filter can be mounted in speaker units where three, four or more speaker elements are included. Examples of this are shown in Figures 2 and 3. In both cases, the parallel resonant circuit with the inductance sol 9, the capacitors 10, 11 and the resistor 12 have been arranged in series with the loudspeaker element for intermediate frequency reproduction and the component network connected thereto.

Figur 2 visar således ett delningsfilter innefattande tre högtalarelement, ett högtalarelement 18 för bas- frekvensåtergivning, ett högtalarelement 17 för mellan- frekvensåtergivning samt ett tredje högtalarelement 19, för diskantåtergivning.Figure 2 thus shows a division filter comprising three loudspeaker elements, a loudspeaker element 18 for bass frequency reproduction, a loudspeaker element 17 for intermediate frequency reproduction and a third loudspeaker element 19, for treble reproduction.

Delningsfiltret enligt figur 2 kan schematiskt indelas i fyra komponentnät där komponenterna anslutna till bashögtalaren 18 utgör ett första komponentnät, kom- ponenterna anslutna till mellanfrekvenshögtalaren 17 utgör ett andra komponentnät, komponenterna anslutna till diskanthögtalaren 19 utgör ett tredje komponentnät samt komponenterna anordnade mellan det första och andra komponentnätet utgör ett fjärde komponentnät.The crossover filter according to Figure 2 can be schematically divided into four component networks where the components connected to the subwoofer 18 constitute a first component network, the components connected to the intermediate frequency speaker 17 constitute a second component network, the components connected to the tweeter 19 constitute a third component network and the components arranged between the first and second the component network constitutes a fourth component network.

Det första komponentnätet utgöres alltså av en bas- 7908049-5 högtalare 18, en därmed seriekopplad induktansspole 20, en parallellt med induktansspolen 20 och bashögtalaren 18 kopplad kondensator 21 samt en induktansspole 22 kopplad i serie med kondensatorn 21, induktansspolen 20 och bashögtalaren 18. Det fjärde komponentnätet består följaktligen av en induktansspole 23 seriekopplad med en kondensator 24 samt en kondensator 25, vars ena tilledare är ansluten mellan kondensatorn 2H och induktansspolen 23. Detta fjärde komponentnät utgör ett högpassfilter och släpper alltså igenom elektriska signaler med mellanfrekvens eller nögfrekvens. Det andra komponentnätet innefattar förutom den uppfinningsenliga parallellresonanskretsen även en med mellanfrekvenshög- talaren 17 parallellkopplad komponentkrets bestående av en kondensator 26 seriekopplad med en resistor 27.The first component network thus consists of a subwoofer 18, an inductor 20 connected in series, a capacitor 21 connected in parallel with the inductor 20 and the subwoofer 18 and an inductor 22 connected in series with the capacitor 21, the inductor 20 and the subwoofer 18. the fourth component network consequently consists of an inductor 23 connected in series with a capacitor 24 and a capacitor 25, one of the conductors of which is connected between the capacitor 2H and the inductor 23. This fourth component network constitutes a high-pass filter and thus transmits electrical signals with intermediate frequency or zero frequency. In addition to the parallel resonant circuit according to the invention, the second component network also comprises a component circuit connected in parallel with the intermediate frequency speaker 17, consisting of a capacitor 26 connected in series with a resistor 27.

I serie med mellanfrekvenshögtalaren 17, kondensatorn 26 samt motståndet 27 är en induktansspole 28 anordnad.An inductance coil 28 is arranged in series with the intermediate frequency speaker 17, the capacitor 26 and the resistor 27.

Parallellt med induktansspolen 28 och mellanfrekvenshög- talaren 17 är en vtterligare kondensator kopplad 29.A further capacitor 29 is connected in parallel with the inductor 28 and the intermediate frequency speaker 17.

Det tredje komponentnätet innefattar en diskantnögtalare 19, en därmed seriekopplad kondensator 30 och en parallellt med kondensatorn 30 och diskanthögtalaren 19 kopplad in- duktansspole 31. I serie med induktansspolen 31, kondensatorn 30 och diskanthögtalaren l9 är slutligen en vtterligare kondensator 52 kopplad.The third component network comprises a tweeter 19, a capacitor 30 connected thereto and an inductor 31 connected in series with the capacitor 30 and the tweeter 19. In series with the inductor 31, the capacitor 30 and the tweeter 19, a further capacitor 52 is finally connected.

Som nämnts ovan kan det uppfínningsenliga delningsfiltret även modifieras så att fvra eller flera högtalarelement kan anslutas. Ett exempel på en delningskrets för fyra högtalarelement visas i figur 3. Ett ytterligare komponentnät har härvid anslutits, vilket innefattar ännu ett diskantelement BU, en därmed parallellkopplad induktansspole 53 och en i serie med induktansspolen 53 och diskantelementet BU kopplad kondensator 35.As mentioned above, the crossover filter according to the invention can also be modified so that four or more loudspeaker elements can be connected. An example of a dividing circuit for four loudspeaker elements is shown in Figure 3. A further component network has been connected, which further comprises a treble element BU, an inductor coil 53 connected thereto and a capacitor 35 connected in series with the inductor 53 and the treble element BU.

Detta andra diskantelement 34 och de därtill anslutna filterkomponenterna dimensioneras lämpligen så att kom- 79080149-5 ponentnätet återger de högsta, hörbara frekvenserna och utgör därmed ett komplement till den i trevägsystemet anordnade diskanthögtalaren 19. Fvrvägsfíltret överens- stämmer principiellt med trevägsfiltret, dock med den skillnaden att vissa av de i delningsfíltret ingående konponenterna måste tilldelas andra värden så att en justering av signalgången åstadkommas.This second treble element 34 and the filter components connected thereto are suitably dimensioned so that the component network reproduces the highest, audible frequencies and thus forms a complement to the treble speaker 19 arranged in the three-way system. that some of the components included in the crossover filter must be assigned other values so that an adjustment of the signal path is achieved.

Uppfinningen är naturligtvis inte begränsad till beskrivna utföringsexempel utan kan varieras på ett flertal sätt inom ramen för uppfinningen.The invention is of course not limited to described embodiments but can be varied in a number of ways within the scope of the invention.

Claims (1)

1. 7908049-5 P A T E N T K R A V Delningsfílter, för två eller flera högtalarelement, av det slag som i beroende av frekvens uppdelar en in- kommande elektrisk signal i två eller flera frekvens- band, vilka vart och ett tillföras det eller de hög- talarelement vilka är anordnade att återge resp. frek- vensband, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, att i serie med det eller de nögtalarelement (2) som är anord- nade för mellan- och/eller hasfrekvensåtergivning och de därtill anslutna kretskomponenterna (5, 6, 7, 8), är anordnad minst en parallellreeonanskrets innefattande en induktansspole (9), en därmed parallellkopplad kon- densator (l0) samt en med induktansspolen (9) och kon- densatorn (l0) parallellkopplad komponentkrets bestående av en kondensator (ll) och en resístor (12) kopplade i serie och att parallellt med sagda parallellresonanskrets och högtalarelementet (2) för mellan- och/eller bas- frekvensåtergivning samt därtill anslutna kretskompo- nenter (5, 6, 7, 8) är anordnat minst ett högtalar- element (1) för diskantåtergivning och därtill anslutna kretskomponenter (13, lä, 15) för åstadkommande av en effektiv transíentåtergivning samt för god återgivning av den elektriska signalens speciella information.7.909049-5 PATENT REQUIREMENTS Crossover filters, for two or more loudspeaker elements, of the kind which, depending on the frequency, divide an incoming electrical signal into two or more frequency bands, each of which is supplied to the loudspeaker element or elements which are arranged to reproduce resp. frequency band, characterized in that in series with the keynote speaker element (2) which are arranged for intermediate and / or hash frequency reproduction and the connected circuit components (5, 6, 7, 8), are arranged at least one parallel resonant circuit comprising an inductor (9), a capacitor (10) connected thereto and a component circuit connected in parallel with the inductor (9) and the capacitor (10) consisting of a capacitor (11) and a resistor (12) connected in series and that in parallel with said parallel resonant circuit and the loudspeaker element (2) for intermediate and / or bass frequency reproduction and connected circuit components (5, 6, 7, 8) are arranged at least one loudspeaker element (1) for treble reproduction and in addition connected circuit components (13, lä, 15) for providing efficient transient reproduction and for good reproduction of the special information of the electrical signal.