DE967169C

DE967169C - Gegenkopplungsanordnung fuer elektrodynamische Lautsprecher

Info

Publication number: DE967169C
Application number: DEH12940A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Holle
Original assignee: WERNER HOLLE DR ING
Current assignee: WERNER HOLLE DR ING
Priority date: 1952-06-20
Filing date: 1952-06-20
Publication date: 1957-10-17

Description

Es sind eine Reihe von Vorschlägen bekanntgeworden, denen die Aufgabestellung zugrunde liegt, mit Hilfe einer Gegenkopplungsanordnung die Wiedergabe von Lautsprechern zu verbessern. Die Vorschläge waren zum Teil durch eine unmögliche Zielsetzung nicht realisierbar, so z. B. solche, die sich die Aufgabe gesetzt hatten, die Gegenkopplungsspannung von der Bewegung der gesamten Membran abzuleiten. Die meisten Vorschläge sehen vor, als Gegenkopplungsspannung eine »Bewegungsspannung« herzunehmen, wobei zur Gewinnung dieser Gegenspannung meist eine zusätzliche Tauchspule, wie bei einem Tauchspulmikrophon, vorgeschlagen wird. Diese wird von der Triebspule des Lautsprechers durch eine geeignete Maßnahme entkoppelt, oder die in der Triebspule selbst induzierte »Bewegungsspannung« wird aus der vielfach größeren Speisespannung durch eine Kunstschaltung herausgelöst.

Es haben jedoch alle diese Anordnungen zu ao keinem befriedigenden Ergebnis geführt. Dies liegt hauptsächlich daran, daß die von einem elektrodynamischen Empfangssystem gelieferte Spannung proportional der »Schnelle« der bewegten Spule ist. Benutzt man die der »Schnelle« proportionale as Spannung zur Gegenkopplung, so erzwingt man damit bei hinreichend großer Gegenkopplung, daß bei konstanter Spannung am Verstärkereingang die Schnelle der Lautsprechermembran frequenzunabhängig wird. Damit zwingt man dem Lautsprecher einen völlig unerwünschten Frequenzgang auf. Da der Strahlungswiderstand eines Lautsprechers mit dem Quadrat der Frequenz ansteigt, bis die Wellenlänge in die Größenordnung des Durchmessers

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kommt, muß die Schnelle proportional mit der Frequenz abfallen, was bekanntlich beim Lautsprecher ohne Gegenkopplung durch die Massenhemmung des oberhalb der Eigenresonanz des betriebenen Systems erreicht wird.

Die Erfindung sieht daher vor, daß als Gegenkopplungsspannung eine der Beschleunigung der Membranbewegung, zumindest im Bereich zwischen der Eigenresonanz und der Frequenz, bei der die ίο Wellenlänge gleich dem Membrandurchmesser wird, proportionale Spannung benutzt wird. Diese »Beschleunigungsspannung« kann durch einen sehr klein ausführbaren Beschleunigungsempfänger, der in geeigneter Weise an der Membran oder am Spulenhals eingebaut ist, gewonnen werden. Ein solcher Beschleunigungsempfänger läßt sich z. B. für den benötigten Frequenzbereich sehr einfach als Kristallbieger aufbauen.

Weiterhin ist es aber auch möglich, die Beschleunigungsspannung durch elektrische Differentiation einer »Schnelle-Spannung« zu gewinnen; dafür wird ein C2?-Glied benutzt. Dieses Ci?-Glied kann weiterhin erfindungsgemäß so dimensioniert werden, daß von einer bestimmten Frequenz ab keine Differentiation mehr stattfindet, so daß unterhalb dieser Frequenz eine »Beschleunigungsspannung« und oberhalb dieser eine »Schnelle-Spannung« geliefert wird. Die »Schnelle-Spannung« kann auf eine der eingangs erwähnten Arten gewonnen werden.

Es ist zwar schon bekanntgeworden, zwischen der erzeugten »Schnelle-Spannung« und dem Einkopplungspunkt in den Verstärker zusätzliche Schaltelemente zur Beeinflussung des Frequenzganges vorzusehen, doch sollen diese verhindern, daß an den Frequenzbandgrenzen des Verstärkers die Gegenkopplung zur Mitkopplung wird.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In Fig. ι ist 1 der Kern des Magnetsystems des dynamischen Lautsprechers, 2 die Polplatte, 3 die Schwingspule, 4 der innere Teil der Membran. Am Spulenhals ist außer der Membran 4 ein Beschleunigungsempfänger angebracht, bestehend aus einem Gehäuse 5, in das ein Piezokristallbieger 6 eingesetzt ist. Beim Schwingen der Schwingspule 3 und der Membran 4 erzeugt der Kristallbieger 6 eine Spannung, die an den Zuführungen 7 erscheint und in den nicht dargestellten Verstärker im Sinne einer negativen Rückkopplung eingespeist wird.

In den Fig. 2 und 3 sind Beispiele gegeben, eine »Schnelle-Spannung« zu erzeugen und die differenzierte »Schnelle-Spannung« als Gegenkopplungsspannung in den Verstärker zurückzuspeisen. In den beiden Figuren sind 8 die Eingangsklemmen des Verstärkers 9, der auf den Lautsprecher 10 arbeitet.

In der Fig. 2 ist der Ausgangstransformator 11 außerhalb des Verstärkers 9 dargestellt, weil er eine Zusatzwicklung 12 erhält. Zwischen der Sekundärseite des Ausgangstransformators und dem Lautsprecher 10 ist außerdem eine Nachbildung, bestehend aus der Selbstinduktion 13 und dem Widerstand 14, eingeschaltet. Diese bildet den elektrischen Schwingspulenwiderstand nach; allerdings ist vorgesehen, daß diese Nachbildung nur einen bestimmten Prozentsatz des Scheinwiderstandes erhält, um Leistungsverluste zu vermeiden. Das Verhältnis der Windungszahl der Zusatzwicklung 12 zur übrigen Sekundärwicklung wird nach dem gleichen Prozentsatz bemessen (oder aus Stabilitätsgründen etwas größer gewählt). Die von der Zusatzwicklung gelieferte Spannung ist also ein bestimmter Bruchteil der an den Lautsprecher gelieferten Spannung. Wird nun von dieser Spannung der Spannungsabfall an der Nachbildung subtrahiert, so bleibt die in der Schwingspule induzierte Spannung — geteilt durch das Windungsverhältnis — übrig. Die zwischen den Punkten 15 und 16 liegende Spannung ist also ein bestimmter Bruchteil der in der stromlos gedachten Spule infolge der Bewegung induzierten Spannung. Diese Spannung ist auf Grund des Induktionsgesetzes der Schnelle proportional. Um aus dieser »Schnelle-Spannung« eine »Beschleunigungsspannung« zu gewinnen, wird eine Differentiation durch das CR-GYitd 17, 18 vorgenommen. Die Spannung am Widerstand 18 wird als Differenzspannung zur Klemmspannung 8 in den Eingang des Verstärkers zurückgeführt, go

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel einer andersartigen Gewinnung der »Schnelle-Spannung«, die ebenfalls mit Hilfe des Ci?-Gliedes 17, 18 differenziert und als Gegenkopplungsspannung in den Verstärker zurückgeführt wird. Zwischen dem Verstärker 9, der einen nicht dargestellten Ausgangsübertrager einschließt, und dem Lautsprecher 10 ist wiederum die Nachbildung 13,14 eingeschaltet. Die Spannung über 13, 14 wird über einen Übertrager mit den Wicklungen 19 und 20 herauf transformiert, und zwar etwa im Verhältnis des Scheinwiderstandes von 13,14 zum Scheinwiderstand der festgebremsten Schwingspule. Die Spannung an der Wicklung 20 wird mit der Klemmenspannung des Lautsprechers derartig gepolt in Reihe gelegt, daß der transfermierte Spannungsabfall an der Nachbildung und der elektrische Spannungsabfall in der Schwingspule sich kompensieren, so daß die — in diesem Falle gesamte — Induktionsspannung in der Schwingspule übrigbleibt.

Bekanntlich kommt bei den normalenAusführungen der elektrodynamischen Lautsprecher in der Größenordnung 1000 Hz der Membrandurchmesser in die Größe der Wellenlänge, so daß der Strahlungswiderstand nicht mehr ansteigt. Es kann daher vorteilhaft sein, das Ci?-Glied so zu bemessen, daß die differenzierende Wirkung oberhalb Hz allmählich aufhört, was durch eine entsprechende Wahl der Grenzfrequenz des CR-Gliedes leicht erreicht werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Gegenkopplungsanordnung für elektrodynamische Lautsprecher, bei der eine aus der Bewegung der Membran hergeleitete elektrische

Spannung als Gegenkopplungsspannung in den den Lautsprecher speisenden Verstärker eingekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Gegenkopplungsspannung eine der Beschleunigung der Membranbewegung, zumindest im Bereich zwischen Eigenresonanz und der Frequenz der ersten Membranunterteilung, proportionale Spannung benutzt ist.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Gegenkopplungsspannung ein auf die Membran oder an den Spulenhals aufgesetzter mechanisch-elektrischer Beschleunigungsempfänger dient.
3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anwendung eines piezoelektrischen Beschleunigungsempfängers.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsspannung aus einer der »Schnelle« der Membran proportionalen elektrischen Spannung über ein differenzierendes Ci?-Glied gewonnen wird.
5. Anordnung nach Anspruch/]., dadurch gekennzeichnet, daß die »Schnelle-Spannung« durch einen elektrodynamischen oder elektromagnetischen Empfänger gewonnen wird.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die direkte elektrische oder magnetische Beeinträchtigung des »Empfänger«- Systems durch das »Trieb«-System mit Hilfe einer Brücken- oder Kompensationsschaltung unwirksam gemacht wird.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die »Schnelle-Spannung« aus der Spannung an der Triebspule unter Subtraktion der Spannung an einer Nachbildung der Triebspule gewonnen wird, die in Reihe mit der Triebspule liegt.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Selbstinduktion und der ohmsche Widerstand der Triebspule nachgebildet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 719499;

USA.-Patentschrift Nr. 1822758;

»Lehrbuch der Funkempfangstechnik« von Pitsch, 1948, S. 506;

Buch von H. F. Olson »Elements of Acourtical Engineering«, 2. Auflage, New York 1947, S. 158/ 159·

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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