EP1039778A1 - Device for improving the sound reproduction in the range of low frequencies - Google Patents
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- EP1039778A1 EP1039778A1 EP00103869A EP00103869A EP1039778A1 EP 1039778 A1 EP1039778 A1 EP 1039778A1 EP 00103869 A EP00103869 A EP 00103869A EP 00103869 A EP00103869 A EP 00103869A EP 1039778 A1 EP1039778 A1 EP 1039778A1
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
- H04R3/12—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones for distributing signals to two or more loudspeakers
- H04R3/14—Cross-over networks
Definitions
- the hearing frequency range covers a range of approximately 9 octaves. A Rendering the entire area with just a single membrane is, in particular with higher quality requirements and higher volume hardly possible.
- the audio signal is therefore divided into sub-frequency ranges, for example in a low and in a mid-high channel and through Radiated speaker systems with optimized properties for these areas.
- crossovers The electronic circuits necessary for the division are called crossovers designated. There are two main differences Techniques used.
- the so-called passive crossovers are immediate arranged in front of the respective area systems and filter from the already amplified audio signal for the respective frequency range the area system. These filters must therefore have relatively high outputs transferred and are therefore comparatively complex and expensive.
- the so-called active crossovers divide the audio signal in front of the Power amplification on and are comparative with modern circuit technology inexpensive and realizable with the highest audio quality. After The sub-frequency ranges naturally have to be separately power-amplified and the sub-range speakers are supplied. Although in comparison more power amplifier trains are required for the passive crossovers Overall, active separation is common these days cheaper than passive switch implementation.
- Another advantage of an active system is in psychoacoustic phenomena justified. Occurs in the passive system by overdriving the power amplifier Distortions on, so these of all subarea systems reproduced and perceived by the ear as disturbing. To step on the other hand, in an active system, for example, oversteer processes in the Low-frequency channel, these are due to psychoacoustic masking processes often imperceptible as long as the other sub-area can be reproduced undistorted. Active systems, especially at higher volumes, therefore subjectively as higher quality than passive Systems felt.
- the state of the art is generally characterized by the goal of implementation an acoustic frequency response that is as linear as possible according to amount and phase.
- it is often only the transfer function of the switch considered, although without considering the transfer function the loudspeaker naturally does not provide any information about the frequency and phase response of the overall system.
- the transfer function of the subsystems are linked to the electrical ones Turnout functions, so that the overall transfer function Product of the individual transfer functions results.
- the summation at The overall signal occurs only in the acoustic area near the listener's ear. in the The transition areas will vary depending on the type of turnout, attenuated, so that there is approximately a linear frequency response.
- Both systems are using a conventional active crossover Activated separately, the total frequency response of the overall system is obtained as a sequence of the partial frequency responses and the total sound pressure is equal to the sound pressure of the individual systems.
- the passive system generated by simple parallel connection shines, however same terminal voltage, a higher sound power in bass mode than the actively separated systems because in the passive system in the overlap area radiate two membranes simultaneously. Due to the addition of the The sound pressure of the broadband system and subwoofer is emphasized by the frequency response, which is often subjectively perceived as an advantage.
- the actively separated system has the advantage, however, with higher modulation the subjectively cleaner rendering.
- the invention is based on the object, active crossovers educate that the benefits of active operation with the sound level gain of passive overlapping operation can be connected without a significant change in the frequency response of the overall system in the different operating modes must be accepted. For simplification handling should not switch over from the user must be made so that it is active for the application or choose passive mode without further thought.
- the aim of the above-mentioned conventional crossovers is generally the implementation of a frequency response that is as linear as possible in terms of amount and phase underlying.
- the transfer functions of the subsystems are in a chain with the electrical switch functions, so that turns out to be an overall transfer function results in the product of the individual transfer functions.
- the total signal is only added up in the acoustic range at the ear of the listener.
- the areas in the transition area are different weakened by switch type, so that approximately a linear Frequency response results.
- the switch according to the invention works with a high pass and low pass 2. Order whose pole qualities, at approximately the same pole frequencies, approximately be selected equal to 1.
- the sum function of an individual Switch surprisingly deviates from the sum function of the derailleur system only about half a dB off at the nominal crossover frequency the addition of both signals in both cases is identical to 2.
- this bell-shaped addition function can be used to frequency response of an overall system declining towards low frequencies to linearize. Since the signals are only added in the acoustic range, is the load on power amplifiers and speaker systems much lower than with frequency response equalization in the electronic Area of the transmission chain.
- Fig. 1 shows the frequency response of a broadband speaker for professional Applications.
- the characteristic sound pressure level of this speaker system is around 96 dB, the cut-off frequency is around 85 Hz.
- Fig. 2 shows the frequency response of a subwoofer with built-in passive crossover.
- the sound pressure level here is around 100 dB, the cut-off frequencies at around 90 Hz and 200 Hz.
- the subwoofer falls at low frequencies less steep than the broadband speaker.
- Fig. 3 shows the basic circuit with parallel operation of both systems.
- the output signal of the power amplifier is sent directly to both loudspeakers created.
- Fig. 4 shows the measured frequency response of the parallel connection of both loudspeakers.
- FIG. 5 shows the basic structure when the boxes are activated by an active one Crossover.
- the audio signal is in the low level range the active crossover into a mid-high section and a bass section Cut.
- the signals are then transmitted through separate power amplifiers amplified and fed into the associated loudspeakers.
- FIG. 6 shows the amplitude frequency response of a typical active crossover.
- a Linkwitz-Riley crossover with a slope of 24 dB / octave.
- Fig. 7 shows the frequency response of the box combination, operated with a 100th Hz Linkwitz-Riley crossover with 24 dB / octave slope.
- Fig. 9 shows the frequency response of the box combination, operated with an inventive Crossover with 100 Hz crossover frequency.
- a comparison with 4 and 7 show the advantage of the switch according to the invention.
- FIG 10 shows the amplitude frequency response of FIG two second-order Linkwitz-Riley crossovers connected in chain with 12 dB / octave slope. The total is a 6 dB reduction at the crossover frequency. This behavior is typical for derailleur gears of point functions according to the current state of the art.
- Fig. 11 shows the frequency response of the derailleur of the invention Crossover with a Linkwitz-Riley crossover 2nd order with 12 dB / octave slope.
- a small ripple on is compared to the derailleur from Switch functions according to the state of the art.
- FIG. 13 shows the amplitude frequency response of the circuitry shown in FIG. 12 Realization.
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Abstract
Description
Der Hörfrequenzbereich umfasst einen Bereich von etwa 9 Oktaven. Eine Wiedergabe des gesamten Bereiches mit nur einer einzigen Membran ist, insbesondere bei höheren Qualitätsanforderungen und größeren Lautstärken kaum möglich. Das Audiosignal wird deshalb in Teilfrequenzbereiche aufgeteilt, beispielsweise in einen Tiefton- und in einen Mittel-Hochtonkanal und durch Lautsprechersysteme mit optimierten Eigenschaften für diese Bereiche abgestrahlt.The hearing frequency range covers a range of approximately 9 octaves. A Rendering the entire area with just a single membrane is, in particular with higher quality requirements and higher volume hardly possible. The audio signal is therefore divided into sub-frequency ranges, for example in a low and in a mid-high channel and through Radiated speaker systems with optimized properties for these areas.
Die zur Aufteilung notwendigen elektronischen Schaltungen werden als Frequenzweichen bezeichnet. Dabei werden im wesentlichen zwei unterschiedliche Techniken verwendet. Die sogenannten passiven Frequenzweichen sind unmittelbar vor den jeweiligen Bereichssystemen angeordnet und filtern aus dem bereits leistungsverstärkten Audiosignal den jeweiligen Frequenzbereich für das Bereichssystem heraus. Diese Filter müssen also relativ hohe Leistungen übertragen und sind deshalb vergleichsweise aufwendig und teuer.The electronic circuits necessary for the division are called crossovers designated. There are two main differences Techniques used. The so-called passive crossovers are immediate arranged in front of the respective area systems and filter from the already amplified audio signal for the respective frequency range the area system. These filters must therefore have relatively high outputs transferred and are therefore comparatively complex and expensive.
Die sogenannten aktiven Frequenzweichen teilen das Audiosignal vor der Leistungsverstärkung auf und sind mit moderner Schaltungstechnik vergleichsweise preiswert und mit höchster Audioqualität realisierbar. Nach der Aufteilung müssen die Teilfrequenzbereiche naturgemäß getrennt leistungsverstärkt und den Teilbereichslautsprechern zugeführt werden. Obwohl im Vergleich zu den passiven Frequenzweichen mehr Leistungsverstärkerzüge benötigt werden, ist heutzutage die aktive Trennung insgesamt gesehen häufig preiswerter als die passive Weichenrealisierung. The so-called active crossovers divide the audio signal in front of the Power amplification on and are comparative with modern circuit technology inexpensive and realizable with the highest audio quality. After The sub-frequency ranges naturally have to be separately power-amplified and the sub-range speakers are supplied. Although in comparison more power amplifier trains are required for the passive crossovers Overall, active separation is common these days cheaper than passive switch implementation.
Ein weiterer Vorteil eines aktiven Systems ist in psychoakustischen Phänomenen begründet. Treten beim passiven System durch Übersteuerung des Leistungsverstärkers Verzerrungen auf, so werden diese von allen Teilbereichssystemen wiedergegeben und vom Ohr als störend wahrgenommen. Treten hingegen in einem aktiven System beispielsweise Übersteuerungsvorgänge im Tieftonkanal auf, so sind diese aufgrund von psychoakustisch bedingten Maskierungsvorgängen häufig nicht wahrnehmbar, solange die anderen Teilbereich unverzerrt wiedergegeben werden. Aktive Systeme werden, insbesondere bei höheren Lautstärken, deshalb subjektiv als qualitativ hochwertiger als passive Systeme empfunden.Another advantage of an active system is in psychoacoustic phenomena justified. Occurs in the passive system by overdriving the power amplifier Distortions on, so these of all subarea systems reproduced and perceived by the ear as disturbing. To step on the other hand, in an active system, for example, oversteer processes in the Low-frequency channel, these are due to psychoacoustic masking processes often imperceptible as long as the other sub-area can be reproduced undistorted. Active systems, especially at higher volumes, therefore subjectively as higher quality than passive Systems felt.
Passive Frequenzweichen wurden vor etwa 70 Jahren im Zusammenhang mit den ersten Lautsprecheranlagen für Kinos entwickelt und werden, mit nur unwesentlichen Änderungen, noch heute eingesetzt. Aktive Frequenzweichen konnten erst mit der Halbleitertechnik der letzten 30 Jahre ökonomisch realisiert werden und haben mittlerweile auch in sehr preiswerten Beschallungsanlagen Einzug gehalten.Passive crossovers were associated with about 70 years ago the first loudspeaker systems for cinemas and are developed with only minor ones Changes, still used today. Active crossovers could only be economically realized with the semiconductor technology of the past 30 years are and are now also in very inexpensive public address systems Moved in.
Zu passiven und insbesondere aktiven Frequenzweichen sind eine große Anzahl von Veröffentlichungen, insbesondere im angloamerikanischen Sprachraum erschienen. Als Beispiele seien hier angeführt: R.H. Small, "Constant-Voltage Crossover Network Design", J. Audio Engl. Soc., vol. 19, pp. 12-19 (Jan. 1971), J.R. Ashley und L.M. Henne, "Operational Amplifier Implementation of Ideal Electronic Crossover Networks", J. Audio Engl. Soc., vol. 19, pp. 7-11 (Jan. 1971), S.H. Linkwitz, "Acitive Crossover Ntworks for Noncoincident Drivers", J. Audio Eng. Soc., vol. 24, pp. 2-8, (Jan./Feb. 1976), A.N. Thiele, "Optimum Passive Loudspeaker Dividing Networks", Proceedings of the I.R.E.E. (Australia), pp. 220-224, (July 1975).There are a large number of passive and in particular active crossovers of publications, especially in the Anglo-American language area published. Examples are: R.H. Small, "Constant Voltage Crossover Network Design ", J. Audio Engl. Soc., Vol. 19, pp. 12-19 (Jan. 1971), J.R. Ashley and L.M. Henne, "Operational Amplifier Implementation of Ideal Electronic Crossover Networks ", J. Audio Engl. Soc., vol. 19, pp. 7-11 (Jan. 1971), S.H. Linkwitz, "Acitive Crossover Works for Noncoincident Drivers ", J. Audio Eng. Soc., Vol. 24, pp. 2-8, (Jan./Feb. 1976), A.N. Thiele, "Optimal Passive Loudspeaker Dividing Networks", Proceedings of the I.R.E.E. (Australia), pp. 220-224, (July 1975).
Kennzeichnend für den Stand der Technik ist generell das Ziel der Realisierung eines nach Betrag und Phase möglichst linearen akustischen Frequenzgangs. In der Literatur wird häufig auch lediglich die Übertragungsfunktion der Weiche betrachtet, obgleich diese ohne Berücksichtigung der Übertragungsfunktion der Lautsprecher naturgemäß keine Aussage über den Frequenz- und Phasengang des Gesamtsystems gestattet.The state of the art is generally characterized by the goal of implementation an acoustic frequency response that is as linear as possible according to amount and phase. In the literature it is often only the transfer function of the switch considered, although without considering the transfer function the loudspeaker naturally does not provide any information about the frequency and phase response of the overall system.
Die Übertragungsfunktion der Teilsysteme liegen in Kette mit den elektrischen Weichenfunktionen, so dass sich als Gesamtübertragungsfunktion jeweils das Produkt der einzelnen Übertragungsfunktionen ergibt. Die Summierung zum Gesamtsignal erfolgt erst im akustischen Bereich beim Ohr des Zuhörers. Im Übergangsgebiet werden die Bereiche unterschiedlich, je nach Weichentyp, abgeschwächt, so dass sich näherungsweise ein linearer Frequenzgang ergibt.The transfer function of the subsystems are linked to the electrical ones Turnout functions, so that the overall transfer function Product of the individual transfer functions results. The summation at The overall signal occurs only in the acoustic area near the listener's ear. in the The transition areas will vary depending on the type of turnout, attenuated, so that there is approximately a linear frequency response.
In professionellen Beschallungsanlagen, beispielsweise für Theater- und Musikveranstaltungen, ist für die realistische und befriedigende Wiedergabe von Schallereignissen ein Frequenzgang von etwa 40 Hz bis 15 kHz und ein Spitzenpegel von etwa 100 dB beim Zuhörer anzustreben. Aus physikalischen Gründen lassen sich diese Anforderungen in vergleichsweise kleinen Lautsprechergehäusen nicht erfüllen. Für den portablen Betrieb werden deshalb häufig zwei Lautsprecherboxentypen eingesetzt, nämlich ein vergleichsweise kleines Breitbandsystem für den Bereich von etwa 60 Hz bis 15 kHz und ein sogenannter Subwoofer für die unterste Oktave von 40 Hz bis 80Hz.In professional sound systems, for example for theater and music events, is for the realistic and satisfactory reproduction of Sound events have a frequency response of around 40 Hz to 15 kHz and a peak level of around 100 dB for the listener. From physical These requirements can be reasoned in comparatively small loudspeaker housings not meet. For portable operation, therefore, are becoming common two types of speakers used, namely a comparatively small Broadband system for the range from about 60 Hz to 15 kHz and a so-called Subwoofer for the lowest octave from 40 Hz to 80 Hz.
Aus Gründen des einfachen Aufbaus werden Subwoofer häufig einfach parallel zum Breitbandsystem angeschlossen. Dies ist ohne größere Probleme möglich, wenn höhere Frequenzen, die zu Interferenzen mit dem Breitbandsystem führen würden, im Subwoofer durch eine passive Weiche abgetrennt werden. Da sich der Tieftonbereich des Breitbandsystems und der obere Teil des Tieftonbereichs des Subwoofers überlappen, tritt eine Addition der tieffrequenten Anteile auf, es ergibt sich also ein höherer Schalldruck im Tieftonbereich als der von Breitbandsystem und Subwoofer jeweils allein erzeugte Schalldruck.For reasons of simple construction, subwoofers often simply become parallel connected to the broadband system. This is possible without major problems, if higher frequencies lead to interference with the broadband system would be separated in the subwoofer by a passive crossover. There the low frequency range of the broadband system and the upper part of the low frequency range of the subwoofer overlap, an addition of the low-frequency occurs Shares, so there is a higher sound pressure in the bass range than the sound pressure generated by the broadband system and subwoofer alone.
Werden beide Systeme mittels einer herkömmlichen aktiven Frequenzweiche getrennt angesteuert, so ergibt sich der Summenfrequenzgang des Gesamtsystems als Aneinanderreihung der Teilfrequenzgänge und der Summenschalldruck ist jeweils gleich dem Schalldruck der einzelnen Systeme.Both systems are using a conventional active crossover Activated separately, the total frequency response of the overall system is obtained as a sequence of the partial frequency responses and the total sound pressure is equal to the sound pressure of the individual systems.
Das durch einfache Parallelschaltung erzeugte passive System strahlt aber, bei gleicher Klemmenspannung, eine höhere Schallleistung im Bassbetrieb ab als das aktiv getrennte Systeme, weil beim passiven System im Überlappungsbereich zwei Membranen gleichzeitig abstrahlen. Aufgrund der Addition der Schalldrücke von Breitbandsystem und Subwoofer ist der Frequenzgang bassbetont, was häufig subjektiv als Vorzug empfunden wird.The passive system generated by simple parallel connection shines, however same terminal voltage, a higher sound power in bass mode than the actively separated systems because in the passive system in the overlap area radiate two membranes simultaneously. Due to the addition of the The sound pressure of the broadband system and subwoofer is emphasized by the frequency response, which is often subjectively perceived as an advantage.
Das aktiv getrennte System hat aber, bei höherer Aussteuerung den Vorteil der subjektiv saubereren Wiedergabe.The actively separated system has the advantage, however, with higher modulation the subjectively cleaner rendering.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aktive Frequenzweichen dahingehend weiterzubilden, dass die Vorzüge des aktiven Betriebs mit dem Schallpegelgewinn des passiv-überlappenden Betriebs verbunden werden, ohne dass eine wesentliche Veränderung des Frequenzgangs des Gesamtsystems in den unterschiedlichen Betriebsarten in Kauf genommen werden muss. Zur Vereinfachung der Handhabung sollen auch vom Benutzer keinerlei Umschaltungen vorgenommen werden müssen, damit er für den Anwendungsfall den aktiven oder passiven Betrieb ohne weiteres Nachdenken geeignet wählen kann.The invention is based on the object, active crossovers educate that the benefits of active operation with the sound level gain of passive overlapping operation can be connected without a significant change in the frequency response of the overall system in the different operating modes must be accepted. For simplification handling should not switch over from the user must be made so that it is active for the application or choose passive mode without further thought.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gelöst, die die
Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind jeweils in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved with a device that the
Features of
Den oben angeführten herkömmlichen Frequenzweichen liegt generell das Ziel der Realisierung eines nach Betrag und Phase möglichst linearen Frequenzgangs zugrunde. Die Übertragungsfunktionen der Teilsysteme liegen in Kette mit den elektrischen Weichenfunktionen, so dass sich als Gesamtübertragungsfunktion jeweils das Produkt der einzelnen Übertragungsfunktionen ergibt. Die Summierung zum Gesamtsignal erfolgt erst im akustischen Bereich beim Ohr des Zuhörers. Im Übergangsgebiet werden die Bereiche unterschiedlich nach Weichentyp abgeschwächt, so dass sich näherungsweise ein linearer Frequenzgang ergibt.The aim of the above-mentioned conventional crossovers is generally the implementation of a frequency response that is as linear as possible in terms of amount and phase underlying. The transfer functions of the subsystems are in a chain with the electrical switch functions, so that turns out to be an overall transfer function results in the product of the individual transfer functions. The total signal is only added up in the acoustic range at the ear of the listener. The areas in the transition area are different weakened by switch type, so that approximately a linear Frequency response results.
Schaltet man einem bereits mit passiven Weichen ausgerüsteten System einfach eine herkömmliche aktive Frequenzweiche in Kette, so ergibt sich kein linearer Frequenzgang mehr, sondern es kann durch die Multiplikation der beteiligten Übertragungsfunktionen zu einer Senke im Frequenzgang des Gesamtsystems kommen, selbst wenn die isolierte Betrachtung der aktiven Weiche in der Summierung einen linearen Frequenzgang ergibt.Simply switch a system that is already equipped with passive switches a conventional active crossover in chain, there is no linear frequency response more, but it can by multiplying the involved Transfer functions to a dip in the frequency response of the overall system come even if the isolated consideration of the active switch results in a linear frequency response in the summation.
Entscheidend für die Weichenfunktion ist, dass deren Summenfunktion bezüglich einer nachgeschalteten weiteren Weichenfunktion nahezu invariant ist, so dass bei Einsatz dieser neuartigen aktiven weiche vor einem bereits mit passiven Weichen ausgerüsteten System keine wesentlichen Frequenzgangsänderungen auftreten.It is crucial for the turnout function that its sum function regarding a subsequent switch function is almost invariant, so that when using this new type of active switch in front of a passive one Switch equipped system no significant changes in frequency response occur.
Die erfindungsgemäße Weiche arbeitet mit einem Hochpass und Tiefpass 2. Ordnung, deren Polgüten, bei näherungsweise gleichen Polfrequenzen, näherungsweise gleich 1 gewählt werden. Die Summenfunktion einer einzelnen Weiche weicht von der Summenfunktion der Kettenschaltung überraschenderweise nur etwa um ein halbes dB ab, an der nominellen Übergangsfrequenz ist die Addition beider Signale in beiden Fällen identisch gleich 2. Vorteilhafterweise lässt sich diese glockenförmige Additionsfunktion dazu benutzen, den nach tiefen Frequenzen hin abfallenden Frequenzgang eines Gesamtsystems zu linearisieren. Da die Addition der Signale erst im akustischen Bereich erfolgt, ist die Belastung von Leistungsverstärkern und Lautsprechersystemen wesentlich geringer als bei einer Frequenzgangentzerrung im elektronischen Bereich der Übertragungskette. The switch according to the invention works with a high pass and low pass 2. Order whose pole qualities, at approximately the same pole frequencies, approximately be selected equal to 1. The sum function of an individual Switch surprisingly deviates from the sum function of the derailleur system only about half a dB off at the nominal crossover frequency the addition of both signals in both cases is identical to 2. Advantageously this bell-shaped addition function can be used to frequency response of an overall system declining towards low frequencies to linearize. Since the signals are only added in the acoustic range, is the load on power amplifiers and speaker systems much lower than with frequency response equalization in the electronic Area of the transmission chain.
Bei Einsatz herkömmlicher Frequenzweichen weichen die Summenfunktionen um 6 dB und mehr voneinander ab und es kommt zu einer Absenkung im Frequenzgang im Vergleich zur Parallelschaltung der Systeme mit Passivweiche.When using conventional crossovers, the sum functions give way by 6 dB and more and there is a decrease in the frequency response compared to the parallel connection of systems with passive crossover.
Nachfolgend werden zur Veranschaulichung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in den Zeichnungen einige Berechnungen und Messungen dargestellt. Der Einfachheit halber sind alle Berechnungen und Simulationen normiert auf die Kreisfrequenz 1 durchgeführt. In den Simulationen wird aber die zugehörige Frequenz dargestellt. Im einzelnen zeigen:
- Fign. 1 bis 7 und 10
- prinzipielle Beschaltungen und Frequenzgänge von parallel betriebenen Lautsprechersystemen mit und ohne aktive Frequenzweiche und
- Fign. 8 bis 9 sowie 11 bis 13
- Frequenzgänge und eine schaltungstechnische Realisierung einer erfindungsgemäßen Frequenzweiche.
- Fig. 1 to 7 and 10
- basic circuits and frequency responses of parallel operated speaker systems with and without active crossover and
- Fig. 8 to 9 and 11 to 13
- Frequency responses and a circuit implementation of a crossover according to the invention.
Fig. 1 zeigt den Frequenzgang einer Breitbandlautspeicherbox für professionelle Anwendungen. Der Kennschalldruckpegel dieses Lautsprechersystems liegt bei etwa 96 dB, die Grenzfrequenz bei etwa 85 Hz.Fig. 1 shows the frequency response of a broadband speaker for professional Applications. The characteristic sound pressure level of this speaker system is around 96 dB, the cut-off frequency is around 85 Hz.
Fig. 2 zeigt den Frequenzgang eines Subwoofers mit eingebauter passiver Frequenzweiche. Der Kennschalldruckpegel liegt hier bei etwa 100 dB, die Grenzfrequenzen bei etwa 90 Hz und 200 Hz. Zu tiefen Frequenzen fällt der Subwoofer weniger steil ab als die Breitbandlautsprecherbox.Fig. 2 shows the frequency response of a subwoofer with built-in passive crossover. The sound pressure level here is around 100 dB, the cut-off frequencies at around 90 Hz and 200 Hz. The subwoofer falls at low frequencies less steep than the broadband speaker.
Fig. 3 zeigt die prinzipielle Schaltung bei parallelem Betrieb beider Systeme. Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers wird direkt an beide Lautsprecherboxen angelegt. Fig. 3 shows the basic circuit with parallel operation of both systems. The output signal of the power amplifier is sent directly to both loudspeakers created.
Fig. 4 zeigt den gemessenen Frequenzgang der Parallelschaltung beider Lautsprecherboxen.Fig. 4 shows the measured frequency response of the parallel connection of both loudspeakers.
Fig. 5 zeigt den prinzipiellen Aufbau bei Ansteuerung der Boxen durch eine aktive Frequenzweiche. Das Audiosignal wird im niederpegeligen Bereich durch die aktive Frequenzweiche in einen Mittel-Hochtonanteil und in einen Bassanteil getrennt. Die Signale werden anschließend über getrennte Leistungsverstärker verstärkt und in die zugehörigen Lautsprecherboxen eingespeist.5 shows the basic structure when the boxes are activated by an active one Crossover. The audio signal is in the low level range the active crossover into a mid-high section and a bass section Cut. The signals are then transmitted through separate power amplifiers amplified and fed into the associated loudspeakers.
Fig. 6 zeigt den Amplitudenfrequenzgang einer typischen aktiven Frequenzweiche.
Hier ist eine Linkwitz-Riley Weiche mit einer Flankensteilheit von 24
dB/Oktave dargestellt. Die normierte Übertragungsfunktion dieser Frequenzweiche
ist
Die Summe beider Ausgänge ist ebenfalls abgebildet. Diese Summe wird aber naturgemäß erst im akustischen Bereich gebildet.The sum of both outputs is also shown. But this sum will naturally only formed in the acoustic area.
Fig. 7 zeigt den Frequenzgang der Boxenkombination, betrieben mit einer 100 Hz Linkwitz-Riley Weiche mit 24 dB/Oktave Flankensteilheit. Beim Vergleich mit Fig. 4 ist der Schallpegelunterschied in der Umgebung von 100 Hz unschwer zu erkennen.Fig. 7 shows the frequency response of the box combination, operated with a 100th Hz Linkwitz-Riley crossover with 24 dB / octave slope. When comparing with Fig. 4 the difference in sound level in the vicinity of 100 Hz is not difficult to recognize.
Fig. 8 zeigt den Amplitudenfrequenzgang der erfindungsgemäßen Weiche. Die
normierte Übertragungsfunktion ist
Die Summe beider Ausgänge ist am Maximum um 6 dB angehoben, die Summierung erfolgt natürlich erst im akustischen Bereich.The sum of both outputs is increased by 6 dB at the maximum, the summation naturally only takes place in the acoustic area.
Fig. 9 zeigt den Frequenzgang der Boxenkombination, betrieben mit einer erfindungsgemäßen Weiche mit 100 Hz Übergangsfrequenz. Ein Vergleich mit Fig. 4 und Fig. 7 zeigt den Vorteil der erfindungsgemäßen Weiche.Fig. 9 shows the frequency response of the box combination, operated with an inventive Crossover with 100 Hz crossover frequency. A comparison with 4 and 7 show the advantage of the switch according to the invention.
Fig. 10 zeigt zur weiteren Veranschaulichung den Amplitudenfrequenzgang von zwei in Kette geschalteten Linkwitz-Riley Frequenzweichen 2. Ordnung mit 12 dB/Oktave Flankensteilheit. Als Summe ergibt sich hier eine 6 dB Absenkung bei der Weichenübergangsfrequenz. Dieses Verhalten ist typisch für die Kettenschaltung von Weichenfunktionen nach dem derzeitigen Stand der Technik.10 shows the amplitude frequency response of FIG two second-order Linkwitz-Riley crossovers connected in chain with 12 dB / octave slope. The total is a 6 dB reduction at the crossover frequency. This behavior is typical for derailleur gears of point functions according to the current state of the art.
Fig. 11 zeigt den Frequenzgang der Kettenschaltung der erfindungsgemäßen Frequenzweiche mit einer Linkwitz-Riley Frequenzweiche 2. Ordnung mit 12 dB/Oktave Flankensteilheit. Hier tritt, im Vergleich zur Kettenschaltung von Weichenfunktionen nach dem Stand der Technik, nur eine geringe Welligkeit auf.Fig. 11 shows the frequency response of the derailleur of the invention Crossover with a Linkwitz-Riley crossover 2nd order with 12 dB / octave slope. Here occurs, compared to the derailleur from Switch functions according to the state of the art, only a small ripple on.
Fig. 12 zeigt eine schaltungstechnische Realisierung einer erfindungsgemäßen Frequenzweiche mit 100 Hz Übergangsfrequenz.12 shows a circuit implementation of an inventive one Crossover with 100 Hz crossover frequency.
Fig. 13 zeigt den Amplitudenfrequenzgang der in Fig. 12 gezeigten schaltungstechnischen Realisierung.FIG. 13 shows the amplitude frequency response of the circuitry shown in FIG. 12 Realization.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00103869A EP1039778A1 (en) | 1999-02-27 | 2000-02-24 | Device for improving the sound reproduction in the range of low frequencies |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP99103840 | 1999-02-27 | ||
| EP99103840 | 1999-02-27 | ||
| EP00103869A EP1039778A1 (en) | 1999-02-27 | 2000-02-24 | Device for improving the sound reproduction in the range of low frequencies |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1039778A1 true EP1039778A1 (en) | 2000-09-27 |
Family
ID=26070591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP00103869A Withdrawn EP1039778A1 (en) | 1999-02-27 | 2000-02-24 | Device for improving the sound reproduction in the range of low frequencies |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1039778A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2413640A1 (en) * | 1974-03-21 | 1975-09-25 | Arndt Klingelnberg | Active filter for multi-path loudspeaker combinations - has only one filter element for each crossover frequency with several amplifiers |
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| EP0335371A2 (en) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Digital filter for executing a video emphasis process through mode selection |
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-
2000
- 2000-02-24 EP EP00103869A patent/EP1039778A1/en not_active Withdrawn
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