專利名稱：揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能消除末端失真的音響系統(tǒng)，是一款利用大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié) 構(gòu)揚(yáng)聲器、超大功率放大器的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，公知的音響系統(tǒng)揚(yáng)聲器在結(jié)構(gòu)上都基本一致，都存在一定缺陷。例如動(dòng)態(tài) 范圍小，互調(diào)失真大，電聲效率低等。由于都采用低頻諧振法，所以在低頻諧振點(diǎn)附近的音 頻有牽引效應(yīng)，使低頻造成不同程度的頻率失真和相位失真，音質(zhì)渾濁不清，中高頻模糊嘈現(xiàn)有的功率放大器也存在一定缺陷。當(dāng)前的功率放大器均是直接并聯(lián)，對(duì)功率器 件的一致性要求很高，很難實(shí)現(xiàn)更大功率輸出，如需更大的功率輸出，須采用電子管。從效 率、體積、重量方面考慮，最好使用雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、IGBT管并聯(lián)，但是三種功率 器件的并聯(lián)也存在一定缺陷。雙極晶體管由于輸出電流為0 1b，晶體管的β值離散性很 大，而且雙級(jí)晶體管是電流型控制元件，如要得到大的輸出功率，需要多管并聯(lián)幾級(jí)復(fù)合， 而這樣造成電路復(fù)雜，穩(wěn)定性差，漂移失控電流難以控制，各管輸出電流差異很大；場(chǎng)效應(yīng) 管雖然輸入阻抗高，輸出電流大，具有較高的電流增益，但在高頻時(shí)，輸入電容很大，難以使 頻率特性平坦，而且場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電流為gmUGS，gm值的離散性很大，難以使用多管并 聯(lián)；IGBT管是雙極晶體管和場(chǎng)效應(yīng)晶體管的復(fù)合，復(fù)合后的各自缺點(diǎn)仍在，也不能使用多 管并聯(lián)。以上三種器件，如多管并聯(lián)要求各器件特性一致，否則，一旦其中一個(gè)發(fā)生故障，就 需要更換所有器件，在生產(chǎn)和維修中都有不便。迄今為止，整個(gè)音響系統(tǒng)都是只保證各獨(dú)立環(huán)節(jié)一定程度的不失真，而不能保證 整個(gè)音響系統(tǒng)的不失真，其中功率放大器部分和揚(yáng)聲器部分是實(shí)現(xiàn)整個(gè)音響系統(tǒng)末端不失 真的關(guān)鍵所在。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有揚(yáng)聲器動(dòng)態(tài)范圍小、互調(diào)失真大、電聲效率低、無大功率的問題，本發(fā) 明設(shè)計(jì)了一種大動(dòng)態(tài)、大功率、無互調(diào)失真、無相位失真、頻率特性平坦的揚(yáng)聲器。為了解決目前無大功率放大器的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種超大功率放大器，并提 出了一種有源均流分配法以克服雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、IGBT管按傳統(tǒng)方法多管并聯(lián) 時(shí)的各種不足。有源均流分配法在多管并聯(lián)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了多管輸出電流一致，功耗一致，產(chǎn)生 熱量一致；各管的輸入和輸出一致，使得多管并聯(lián)后具有極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗 和輸出線性化，實(shí)現(xiàn)電流無限增益放大；而且并聯(lián)功率器件的型號(hào)和數(shù)量不限，電路簡(jiǎn)單， 便于制作和維護(hù)。本發(fā)明將超大功率放大器和大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器聯(lián)級(jí)二次反饋伺服， 采用揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服技術(shù)解決了整個(gè)音響系統(tǒng)的各種失真問題。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種新型揚(yáng)聲器以滿足其大功率、大動(dòng)態(tài)要求，本發(fā)明對(duì)揚(yáng)聲器磁路結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，采用強(qiáng)磁場(chǎng)、長(zhǎng)磁縫、寬磁縫和內(nèi)磁結(jié)構(gòu)，即磁場(chǎng)包圍線圈的結(jié)構(gòu)(圖1)。設(shè)計(jì)長(zhǎng)磁縫可以大幅度提高低音的動(dòng)態(tài)范圍，提高低頻 段的響應(yīng)范圍；設(shè)計(jì)寬磁縫可以增加音圈數(shù)量，增加中高音的快變速度；設(shè)計(jì)強(qiáng)磁場(chǎng)是為 了增加磁縫的磁通密度，以提高聲壓和電聲變換效率。為了解決目前無不失真超大功率放大器(2kw以上)的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種超 大功率放大器(圖2)，能使三種功率器件中任意一種并聯(lián)，且并聯(lián)數(shù)量不限。采用有源均流 分配法實(shí)現(xiàn)多管輸出電流一致，同時(shí)實(shí)現(xiàn)各管輸入和輸出一致，使得多管并聯(lián)后具有極高 的輸入阻抗和極低的輸出阻抗，從而實(shí)現(xiàn)電流無限增益放大，低功耗激勵(lì)，大大的提高了功 率禾口效率。將超大功率放大器和大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器聯(lián)級(jí)，采用揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng) 閉環(huán)測(cè)位伺服技術(shù)設(shè)計(jì)出一種振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)。此技術(shù)的實(shí)施方案即 為電-聲-電(聲波)轉(zhuǎn)換過程。首先將功率放大器輸出的電流加到揚(yáng)聲器，再由揚(yáng)聲器 內(nèi)部聲電裝置，使之由聲變電，然后將原輸入信號(hào)與揚(yáng)聲器發(fā)出的電信號(hào)進(jìn)行比較。有兩種 技術(shù)方案可以實(shí)現(xiàn)1.模擬運(yùn)算處理(圖3)，2.數(shù)字運(yùn)算處理(圖4)，并且兩種技術(shù)處理 基本上是同效的。其一為模擬運(yùn)算處理過程先將原信號(hào)經(jīng)緩沖、功率放大器至揚(yáng)聲器，即 電-聲過程，再由揚(yáng)聲器的聲-電裝置產(chǎn)生電信號(hào)(此信號(hào)與聲波同頻、同相、同比例)，經(jīng) 緩沖再將原信號(hào)與聲-電信號(hào)進(jìn)行比較，運(yùn)算預(yù)失真電壓，即揚(yáng)聲器不失真所產(chǎn)生的預(yù)失 真電壓；其二為數(shù)字化運(yùn)算處理過程先將原輸入信號(hào)與揚(yáng)聲器發(fā)出的聲_電信號(hào)分別進(jìn) 行模數(shù)(A/D)變換，產(chǎn)生兩路數(shù)據(jù)，再將兩路數(shù)據(jù)同時(shí)送達(dá)比較運(yùn)算單片計(jì)算機(jī)，輸出的數(shù) 據(jù)差，再進(jìn)行數(shù)模變換，數(shù)模變換所輸出的電壓即為揚(yáng)聲器不失真所產(chǎn)生的預(yù)失真電壓。然 后將預(yù)失真電壓送入功率放大器至揚(yáng)聲器，直至揚(yáng)聲器輸出的電壓與輸入的原信號(hào)電壓一
致，讓原信號(hào)與揚(yáng)聲器的聲_電信號(hào)一致為止，保證f = A^1，使得揚(yáng)聲器聲波的變化速
At At
度與原信號(hào)比例一致，并獲得有源快變，有源阻尼，有源制動(dòng)，抑制振動(dòng)系統(tǒng)遇到的任何阻 力，提高信噪比，最后解決整個(gè)音響系統(tǒng)的失真問題。本發(fā)明的有益效果是，大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器可以提高低音的動(dòng)態(tài)范 圍，提高功率，提高線性度，提高承受功率，增大聲壓。超大功率放大器能有效滿足揚(yáng)聲器的 功率需要。在多管并聯(lián)時(shí)，有源均流分配法實(shí)現(xiàn)了多管輸出電流一致，功耗一致，產(chǎn)生熱量 一致；各管的輸入和輸出一致，使得多管并聯(lián)后具有極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗和輸 出線性化，實(shí)現(xiàn)電流無限增益放大，低功耗激勵(lì)，大大的提高了功率；有源均流分配法對(duì)三 種功率器件的型號(hào)和數(shù)量不限，電路簡(jiǎn)單，便于制作和維護(hù)。揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服 式音響系統(tǒng)通過采用揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服技術(shù)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器聲波的變化速度與原
信號(hào)比例一致，保證^，并獲得有源制動(dòng)以抑制振動(dòng)系統(tǒng)遇到的任何阻力，抑制箱 At At
聲和箱體內(nèi)的反射聲，提高信噪比，最后實(shí)現(xiàn)整個(gè)音響系統(tǒng)的不失真。


圖1是大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器。圖2是超大功率放大器。
圖3是基于模擬運(yùn)算處理的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)。圖4是基于數(shù)字運(yùn)算處理的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)。圖1-4中1.電工鐵，2.音圈支架，3.音圈，4.釹鐵硼磁鐵，5.小信號(hào)處理，6.緩沖1，7.緩沖2，8.預(yù)失真運(yùn)算，9.電壓激勵(lì)級(jí)，10.高阻抗輸入有源電流分配，11.電聲變 換，12. A/D轉(zhuǎn)換1，13. A/D轉(zhuǎn)換2，14.單片計(jì)算機(jī)預(yù)失真運(yùn)算。
權(quán)利要求
一種揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)，其特征是將超大功率放大器和大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器聯(lián)級(jí)，采用揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服技術(shù)(電-聲-電(聲波)轉(zhuǎn)換過程)，運(yùn)用模擬運(yùn)算處理或數(shù)字運(yùn)算處理與有源均流分配法相結(jié)合，使揚(yáng)聲器聲-電信號(hào)與原信號(hào)一致，保證即揚(yáng)聲器聲波的變化速度與原信號(hào)比例一致，并獲得有源制動(dòng)以抑制振動(dòng)系統(tǒng)遇到的任何阻力，提高信噪比，最后實(shí)現(xiàn)整個(gè)音響系統(tǒng)的不失真。F2009101194766C0000011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)中大功率大動(dòng)態(tài) 磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器，其特征是大功率大動(dòng)態(tài)的揚(yáng)聲器，采用強(qiáng)磁場(chǎng)、長(zhǎng)磁縫、寬磁縫、高密 度磁通結(jié)構(gòu)和內(nèi)磁結(jié)構(gòu)，即磁場(chǎng)包圍線圈的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)中超大功率放大 器，其特征是超大功率放大器，在多管并聯(lián)時(shí)采用有源均流分配法實(shí)現(xiàn)輸出電流一致，并 且有源均流分配法對(duì)三種功率器件的型號(hào)和數(shù)量不限；各管的輸入和輸出一致，使多管并 聯(lián)后具有極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗和輸出線性化，實(shí)現(xiàn)電流無限增益放大，低功耗 激勵(lì)，大大的提高了功率和效率。
全文摘要
一種能夠?qū)崿F(xiàn)不失真的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)(如下圖)。它將超大功率放大器和大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器聯(lián)級(jí)，采用揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服技術(shù)，運(yùn)用模擬運(yùn)算處理或數(shù)字運(yùn)算處理與有源均流分配法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器聲波的速度與原信號(hào)比例一致，保證并獲得有源制動(dòng)以抑制振動(dòng)系統(tǒng)遇到的任何阻力，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)音響系統(tǒng)的不失真。大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器采用磁場(chǎng)包圍線圈的結(jié)構(gòu)，以增大動(dòng)態(tài)范圍，提高功率，提高線性度，從而降低音響系統(tǒng)的失真度。超大功率放大器在多管并聯(lián)時(shí)采用有源均流分配法實(shí)現(xiàn)輸出電流一致，使多管并聯(lián)后具有極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗和輸出線性化，實(shí)現(xiàn)電流無限增益放大。
文檔編號(hào)H04R3/12GK101841755SQ20091011947
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者楊希良 申請(qǐng)人:楊希良