[发明专利]伪零阻抗扬声方法及扬声电路

说明书

本发明涉及一种扬声技术的改进以及使用该技术的扬声系统。

对于广泛使用的扬声器，音频信号电压直接加在线圈两端，因为存在扬声器线圈的阻抗，使系统具有选频性，扬声系统的频率响应不理想。为了克服这个缺陷，人们采用多个扬声器分频扬声及附加频率补偿电路等方法，但效果仍不理想。

本发明的目的是提供一种扬声器的驱动方法，使扬声系统具有较为理想的频响特性，即减小扬声系统的选频性，使之具有好的声音还原性。

本发明的另一个目的是提供应用上述方法的扬声电路。

本发明的方案是：实时测量与扬声器振动膜运动速度相关的物理量，该物理量与扬声系统拾取的音频信号共同控制振动膜的运动，使振动膜的速度V(t)与扬声系统拾取的音频信号U(t)＝KU(t)，其中K为常量。

上述方法中与振动膜运动速度相关的物理量是线圈在磁场中运动的动生电动势。

应用上述方法的扬声电路为：电压比较器的一个输入端作为音频信号输入端，其输出端经功率放大器接扬声器驱动及信号采样电路，该电路经反馈电路接电压比较器的另一个输入端，扬声器与扬声器驱动及信号采样电路的输出端相联。

在扬声系统中，电动扬声器线圈阻抗导致扬声系统的选频性。下面证明若线圈阻抗为零，则扬声系统无选频性。设某电动扬声器线圈阻抗为零，则：

        U＝Em＝2πrN|B||V|式中Em为线圈动生电动势，r为线圈半径，N为线圈匝数，B为磁感应强度。故线圈速度V＝U/(2πrN|B|)               …………………………(1)磁场对线圈的作用力

        f＝2πrNI|B|这样，扬声器功率输出

        P＝FV＝IU                   …………………………(2)可见，能量转换过程中无能量损失。

下面以受迫振动模型考察电声能量转换。因为一周期内扬声器换能 W = m ∫ 0 T fVdt = [ ∫ 0 T ( d 2 X / d t 2 + 2 βdX / dt + ω 0 2 X ) Vdt ] · m ]]>式中X为线圈位移，β为系统阻尼系数，T为系统振动周期。取f(t)＝f_oexp(jωt)，则周期内平均换能功率为 P ‾ = ∫ 2 βm ( dX / dt ) 2 dt / T = β V ‾ 2 · m = L V 2 ‾ - - - - ( 3 ) ]]>其中m为振动膜与线圈的质量和；L＝β·m为常量。由(1)、(3)式可以看到，零阻抗扬声器不具有选频性。鉴于声波的平均能流密度与空气振动速度平方的平均值成正比，振动膜表面空气速度等于振动膜振动速度，及(3)式结果，我们有理由认为零阻抗电动扬声器为理想扬声器。