一種揚聲器的恆功率驅動的方法
2023-06-19 00:00:11
專利名稱：一種揚聲器的恆功率驅動的方法
技術領域：
本發明涉及電聲領域，尤指一種用功率負反饋使放大器的揚聲器負載獲得恆功率驅動的方法。
揚聲器的阻抗Zo是一種複合阻抗，在聲頻範圍內揚聲器的頻率阻抗特性曲線呈N字形並有10倍左右的變化量。現行用以驅動揚聲器的功率放大器，普遍採用恆壓方式驅動。用恆壓驅動時，利用電壓負反饋使揚聲器上的信號電壓恆比於輸入信號電壓。也有用恆流方式驅動，利用電流負反饋使揚聲器上的信號電流恆比於輸入信號電壓。由於揚聲器的阻抗在聲頻範圍內的變化，無論採用恆壓驅動或恆流驅動，揚聲器在放大器上獲取的功率也隨其變化而變化。也就是說，在帶著揚聲器負載工作的用傳統驅動方式的功率放大器，其聲頻範圍內的輸出功率不能恆比於輸入信號電壓，結果是產生頻率響應失真。
為降低揚聲器阻抗引起的失真，專利申請號為95216106.0《一種低失真揚聲器驅動裝置》實用新型專利提出，分別用取樣電阻R和取樣電感L模擬揚聲器間圈的直流電阻Ro和電感Lo，以此檢測揚聲器的運動狀態，並將檢測信號反饋至功率放大器。但此裝置要求Ro/R＝Lo/L，而不同品牌型號揚聲器的Ro和Lo是不同的，其結果只能先選取揚聲器，再去製造功率放大器，實際上這是製造商或使用者都不樂意接受的，因而使用價值不大。
同樣，為降低揚聲器阻抗對放大器輸出功率的影響，《音響技術》1997年第7期的文章《GW TW-200LM 2×68W帶動態反饋合併式功率反饋放大器》一文中提出過一種由電壓負反饋加電流負反饋組成的動態反饋電路，
圖1是該電路的原理圖。從圖可知，該方法只是對揚聲器採樣的電壓與電流信號的疊加值作為放大器的負反饋信號，其反饋信號不能準確表達揚聲器電壓電流信號的乘積關係即功率關係，因此不可能從根本上解決揚聲器阻抗對輸出功率影響的問題。
本發明的目的在於提供一種使揚聲器負載獲得恆功率驅動的方法。
本發明是通過如下技術方案實現的利用反饋網絡給懸浮供電方式的功率放大器構成功率負反饋，使放大器的揚聲器負載獲將恆功率驅動。
下面結合附圖對本發明進一步說明。
附圖2為本發明的原理圖。
見附圖2，放大器A是懸浮供電方式的功率放大器，它由串聯的電源E1和E2供電，兩電源的連接點與揚聲器Rz的一端相連，揚聲器Rz的另一端為信號公共端，信號公共端通過電流取樣電阻Ry與放大器A的輸出端連接。包含輸出輸入關係Vo＝Vx·Vy/N的反饋網絡F內含有運算模塊S，運算模塊S可以由四象限模擬乘法器構成的模擬處理方式或者由數字數位訊號處理器(DSP)構成的數字處理方式實現。(N是四象限乘法器輸入輸出關係中的一個常數，由該乘法器在設計時所定，N＞O)。與分壓調節電阻R1串接後並接在揚聲器Rz上的電壓取樣電阻Rx，以及與揚聲器Rz串接電流取樣電阻Ry分別為反饋網絡F提供取樣輸入信號Vx和Vy。
該電路在工作時，放大器A將輸入信號Vi作功率放大去驅動揚聲器Rz，運算模塊S的X輸入端組通過電壓取樣電阻Rx獲取揚聲器Rz兩端信號電壓Vz的分壓信號Vx，Y輸入端組通過電流取樣電阻Ry獲取流經揚聲器Rz電流信號Vy，其中Vx＝Vz·Rx/(R1＋Rx)，Vy＝IyRy，取樣經運算模塊S作Vo＝Vx·Vy/N運算後，Vo作為反饋電壓Vf反送到放大器A的輸入端構成負反饋，即Vf＝Vo＝Vx·Vy/N。若放大器A為理想功率運算放大器，則反饋電壓Vf跟隨放大器A的輸入信號Vi，即Vi＝Vf＝Vx·Vy/N，Vx Vy＝Vi·N，由此得出放大器A的輸出功率Po＝Vz·Iy＝Vx·Vy(R1＋Rx)/Rx·Ry，所以Po＝Vi·N(R1＋Rx)/Rx·Ry，在具體電路中N、R1，Rx和Ry是一固定值，所以放大器A的輸出功率Po將恆比於輸入信號電壓Vi而與揚聲器變化無關。
本發明的實質就是利用含有運算模塊S並有輸入輸出關係Vo＝Vx·Vy/N(N＞0)的反饋網絡，F給懸浮供電方式的功率放大器A構成了功率負反饋，使放大器A的揚聲器Rz負載獲得恆功率驅動。需要指出的是，如果功率放大器A採用常規的電源中點接地法，輸入信號和電壓電流採樣沒有信號公共地，難以用直接耦合準確方便地施行功率負反饋。在本發明中把放大器A設計成懸浮供電方式的功率放大器，不僅能給輸入信號Vi，輸出信號中的分壓信號Vx與電流信號Vy提供一個統一的電平基準端，也使功率反饋的頻率響應能向下延伸至直流。
本發明主要應用在對音質提出高要求的高保真音頻功率放大器上，也可以應用到在變化的負載上需要有恆定輸出功率如恆功率電源等其它的電路中。
權利要求
1.一種揚聲器的恆功率驅動的方法，其特徵在於用含有運算模塊S的反饋網絡F與懸浮供電方式的功率放大器A構成功率負反饋。
2.根據權利要求1所述的一種揚聲器的恆功率驅動的方法，其特徵在於運算模塊S可以由四象限模擬乘法器構成的模擬處理方式或者由數位訊號處理器(DSP)構成的數字處理方式實現。
3.根據權利要求1所述的一種揚聲器的恆功率驅動的方法，其特徵在於功率放大器A由串聯的電源E1、E2供電，兩電源的公共點與動態負載Rz的一端相連，動態負載Rz的另一端為信號公共端，信號公共端通過電流取樣電阻Ry與功率放大器A的輸出端連接。
全文摘要
一種揚聲器的恆功率驅動的方法，利用含有輸入輸出關係Vo=Vx·Vy/N的反饋網絡給功率放大器構成的功率負反饋，使放大器的輸出功率恆比於輸入信號電壓而與揚聲器阻抗在音頻範圍內的變化無關，抑制了由揚聲器阻抗特性引起的失真。本發明主要應用在對音質提出高要求的高保真音頻功率放大器上，也可以應用到在變化的負載上需要有恆定輸出功率如恆功率電源等其它的電路中。
文檔編號H04R9/06GK1239860SQ99116168
公開日1999年12月29日 申請日期1999年5月5日 優先權日1999年5月5日
發明者劉達強 申請人:劉達強