成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的節能音響系統的製作方法

2023-05-12 20:30:06

專利名稱：成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的節能音響系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高保真音響系統，特別是涉及一種成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的名符其實高保真的節能音響系統。
現有音響技術，多對揚聲器恆壓驅動。根據傳統電聲理論，只要揚聲器輻射體振速V恆定，其輻射聲壓P就恆定。因恆壓驅動時V＝BlUYm/ZY，對揚聲器來說，雖然其磁隙中的等效磁通密度B和音圈導線在磁場中的等效總長度l是恆定的，但其力學系統的等效輸入力導納YM和輸入電阻ZY是可變的，故揚聲器輻射的聲壓P並不恆定。又因ZY＝R+jωL+(Bl)2YM，除含有音圈等效電感L的感抗jωL外，還將YM擴大了(Bl)2倍，故其對P不恆定的影響遠遠大於YM。因恆流驅動時V＝BliYM，故恆流驅動可以消除ZY對P不恆定的影響。名稱為「開環電晶體恆流放大器」的ZL96111117.8號專利和名稱為「不平衡/平衡變換超保真開環電晶體恆流放大器」的ZL98107268.2號專利，就是為消除ZY對P不恆定的影響而發明的。然而，恆流放大器雖大大減小了聲壓P的失真，但並沒有消除YM不恆定對P的不良影響，且電聲轉換效率仍較低，成本也較高。
本發明的目的，是提供一種成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的節能音響系統，即完全消除了YM和ZY對P不良影響的名符其實高保真的音響系統。
本發明由負阻恆壓放大器和無感揚聲器或低音揚聲器連接構成，其特徵是負阻恆壓放大器的輸出端連接無感揚聲器或低音揚聲器的正端，負阻恆壓放大器的取樣端連接無感揚聲器或低音揚聲器的負端，負阻恆壓放大器的供電端連接Ucc，負阻恆壓放大器的接地端連接地。
負阻恆壓放大器由運放和電阻連接構成，其特徵是負阻恆壓放大器輸入端與運放反相端之間跨接輸入電阻，運放反相端與運放輸出端之間跨接負反饋電阻，運放反相端與負阻恆壓放大器接地端之間跨接下地電阻，運放同相端與負阻恆壓放大器接地端之間跨接取樣電阻，運放輸出端連接負阻恆壓放大器輸出端，運放同相端連接負阻恆壓放大器取樣端，運放供電端連接負阻恆壓放大器供電端，運放接地端連接負阻恆壓放大器接地端。這種負阻恆壓放大器能產生負阻效應而抵消掉揚聲器音圈的等效電阻且輸出電壓恆定。
無感揚聲器可以是全音域揚聲器，也可以是中音揚聲器或高音揚聲器。全音域無感揚聲器和盆形中、高音無感揚聲器的音圈骨架由不導磁金屬材料與防塵罩一體化製成。球頂形中、高音無感揚聲器的音圈骨架也由不導磁金屬材料與球頂形振膜一體化製成。這兩種音圈骨架能在音圈運動時產生一個與音圈電流磁場方向相反的磁場而抵消掉音圈的等效電感。
由於恆壓驅動時V＝BlUYM/[R+jωL+(Bl)2YM]，當用負阻恆壓放大器抵消掉揚聲器音圈的等效電阻R和用無感揚聲器抵消掉揚聲器音圈的等效電感L以後，可使V＝U/Bl。對低音揚聲器來說，其音圈的等效電感L在低頻時可以忽略，即L≈0，可以認為是無感的。這就是說，只要U恆定，V就恆定，P亦恆定。所以，本發明實現了重放聲壓恆定。本發明雖然仍是恆壓驅動，但與傳統的恆壓驅動有著本質區別。因本發明的V與Bl成反比，故減小Bl可提高聲壓P。這不僅可降低揚聲器的製作成本，且是減小驅動電壓U以降低放大器成本的一種有效途徑，故能顯著提高音響系統的電聲轉換效率和顯著降低音響系統的成本並具有明顯的節能作用。
附

圖1是本發明的連接圖。
附圖2是本發明的負阻恆壓放大器線路圖。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明圖1所示的成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的節能音響系統，由負阻恆壓放大器16和無感揚聲器或低音揚聲器18連接構成，其特徵是負阻恆壓放大器16的輸出端4連接無感揚聲器或低音揚聲器18的正端，負阻恆壓放大器16的取樣端5連接無感揚聲器或低音揚聲器18的負端，負阻恆壓放大器16的供電端2連接Ucc，負阻恆壓放大器16的接地端3連接地。
圖2是由運放12和電阻6、7、8、9連接構成的負阻恆壓放大器16，其特徵是負阻恆壓放大器16的輸入端1與運放12的反相端10之間跨接輸入電阻6，運放12的反相端10與運放12的輸出端15之間跨接負反饋電阻8，運放12的反相端10與負阻恆壓放大器16的接地端3之間跨接下地電阻7，運放12的同相端11與負阻恆壓放大器16的接地端3之間跨接取樣電阻9，運放12的輸出端15連接負阻恆壓放大器16的輸出端4，運放12的同相端11連接負阻恆壓放大器16的取樣端5，運放12的供電端13連接負阻恆壓放大器16的供電端2，運放12的接地端14連接負阻恆壓放大器16的接地端3。
因無感揚聲器或低音揚聲器18的等效電感L＝0，故V＝(U-iR)/Bl。式中的i為通過無感揚聲器或低音揚聲器18的音頻電流，R為無感揚聲器18音圈的等效電阻，1/Bl為振速係數，表示R＝0和L＝0時單位電壓的振速，在一定範圍內是一常數。由於在特定情況下，正反饋可視為一種負阻效應，若使這種負阻效應與音圈等效電阻R相等，即可間接地使R＝0。這樣，揚聲器的振速V就只取決於驅動電壓U，U恆定，P就恆定。由圖1、2可以寫出U＝VBl+iR18+iR9，U＝-R8Ui/R6+iR9[1+R8/(R6‖R7)]。
將下式代入上式得-R8Ui/R6＝VBl+iR18-iR9R8/(R6‖R7)。很明顯，只要iR18-iR9R8/(R6‖R7)＝0，無感揚聲器或低音揚聲器18的音圈等效電阻R18即可抵消。此時，R7＝R6R8R9/(R6R18-R8R9)，V＝-R8Ui/BlR6。R7是用以確定負阻恆壓放大器16所呈現的負阻的。R6、R8可隨意選取，但R9不可取值過大，否則會使R7成為負值而無法實現。另外，在置換無感揚聲器或低音揚聲器18時，須使R18(含揚聲器饋線電阻)值符合負阻恆壓放大器16的設計要求。
權利要求
1.一種成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的節能音響系統，由負阻恆壓放大器(16)和無感揚聲器或低音揚聲器(18)連接構成，其特徵是負阻恆壓放大器(16)的輸出端(4)連接無感揚聲器或低音揚聲器(18)的正端，負阻恆壓放大器(16)的取樣端(5)連接無感揚聲器或低音揚聲器(18)的負端，負阻恆壓放大器(16)的供電端(2)連接Ucc，負阻恆壓放大器(16)的接地端(3)連接地。
2.根據權利要求1所述的成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的節能音響系統，其特徵在於負阻恆壓放大器(16)由運放(12)和電阻(6，7，8，9)連接構成，負阻恆壓放大器(16)的輸入端(1)與運放(12)的反相端(10)之間跨接輸入電阻(6)，運放(12)的反相端(10)與運放(12)的輸出端(15)之間跨接負反饋電阻(8)，運放(12)的反相端(10)與負阻恆壓放大器(16)的接地端(3)之間跨接下地電阻(7)，運放(12)的同相端(11)與負阻恆壓放大器(16)的接地端(3)之間跨接取樣電阻(9)，運放(12)的輸出端(15)連接負阻恆壓放大器(16)的輸出端(4)，運放(12)的同相端(11)連接負阻恆壓放大器(16)的取樣端(5)，運放(12)的供電端(13)連接負阻恆壓放大器(16)的供電端(2)，運放(12)的接地端(14)連接負阻恆壓放大器(16)的接地端(3)。
3.根據權利要求1所述的成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的節能音響系統，其特徵在於無感揚聲器(18)可以是全音域揚聲器，也可以是中音揚聲器或高音揚聲器；全音域無感揚聲器和盆形中、高音無感揚聲器的音圈骨架由不導磁金屬材料與防塵罩一體化製成；球頂形中、高音無感揚聲器的音圈骨架由不導磁金屬材料與球頂形振膜一體化製成。
全文摘要
本發明涉及一種成本低電聲轉換效率高重放聲壓恆定的名符其實高保真的節能音響系統，由負阻恆壓放大器和無感揚聲器或低音揚聲器連接構成。因負阻恆壓放大器抵消了揚聲器音圈電阻，無感揚聲器抵消了揚聲器音圈電感，故揚聲器振速V＝U/Bl，除實現重放聲壓恆定外，還可減小揚聲器磁通密度B和音圈導線長度l來加大聲壓，不僅能顯著降低揚聲器製作成本，且能顯著提高電聲轉換效率，還能顯著減小驅動電壓使放大器成本也降低，徹底解決了音響系統重放聲壓不恆定和電聲轉換效率低及成本高與耗能大等老大難問題。
文檔編號H04R1/20GK1409579SQ01141100
公開日2003年4月9日 申請日期2001年10月1日 優先權日2001年10月1日
發明者王天資, 王俁人 申請人:王天資