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：
本實(shí)用新型涉及一種能消除末端失真的音響系統(tǒng)，是一款將超大功率放大器和大
功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)聯(lián)級(jí)的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式驅(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 雜。 現(xiàn)有的功率放大器也存在一定缺陷。當(dāng)前的功率放大器的功率管均是直接并聯(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PIb，晶體管的P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 以使高頻段特性平坦，而且場(chǎng)效應(yīng)管的輸出電流為gmUes， 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，本實(shí) 用新型設(shè)計(jì)了一種大功率、大動(dòng)態(tài)、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，本實(shí)用新型設(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)了靜態(tài)、動(dòng)態(tài)多管輸出電流一致、 功耗一致、產(chǎn)生熱量一致、各管的輸入和輸出特性一致，使得多管并聯(lián)后具有極高的輸入阻 抗、極低的輸出阻抗，拓寬了頻帶，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)。 本實(shí)用新型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。 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種新型大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器以滿足其大功率、大動(dòng)態(tài)要求，本實(shí)用新型對(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、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)(

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，增加電聲效率和快變速度；設(shè)計(jì)強(qiáng)磁場(chǎng)是為了增加磁縫的飽和通密度，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，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種超大功率放大器是采用功率管和運(yùn)算放大器組合成一組，多組并聯(lián)而成(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)，大大的減化了驅(qū)動(dòng)電器和靜態(tài)偏置電路，從輸入到輸出無限趨入線性化，提高了功率和效率。 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)出一種揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)。它將小信號(hào)處理A/D轉(zhuǎn)換器1、單片計(jì)算機(jī)、超大功率放大器、大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器依次相連，然后大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器輸出的電信號(hào)又連接至A/D轉(zhuǎn)換器2， A/D轉(zhuǎn)換器2又送回單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化比較，運(yùn)算出預(yù)失真電壓，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)音響系統(tǒng)的不失真。[0011] 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)l.模擬運(yùn)算處理(圖3)，2.數(shù)字運(yùn)算處理(圖4)。其一為模擬運(yùn)算處理過程先將原信號(hào)經(jīng)小信號(hào)處理、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)，再經(jīng)緩沖將原信號(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。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4^=^^使得揚(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，最后解決音響系統(tǒng)的失真問題。 本實(shí)用新型的有益效果是，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g = 并獲得有源制動(dòng)以抑制振動(dòng)系統(tǒng)遇到的任何阻力，抑制失真。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
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)，IO.高阻抗輸入有源電流分配，ll.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。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型對(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、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)。在圖1中，電工鐵(1)與電工鐵(1)、電工鐵 (1)與釹鐵硼磁鐵(4)連接閉合，形成強(qiáng)磁場(chǎng)，電工鐵(1)之間設(shè)計(jì)長(zhǎng)磁縫、寬磁縫，最終形 成內(nèi)磁結(jié)構(gòu)，即磁場(chǎng)包圍線圈的結(jié)構(gòu)。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。 本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種超大功率放大器是采用功率管和運(yùn)算放大器組合成一組，
多組并聯(lián)而成。在圖2中，此超大功率放大器，能使雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、IGBT管三
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)，大大的提高了功率和效率。 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)出一種揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)。它將小信號(hào)處理
A/D轉(zhuǎn)換器l、單片計(jì)算機(jī)、超大功率放大器、大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器依次相連，然
后大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器輸出的電信號(hào)又連接至A/D轉(zhuǎn)換器2， A/D轉(zhuǎn)換器2又送
回單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化比較，運(yùn)算出預(yù)失真電壓，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)音響系統(tǒng)的不失真。 在圖3所示實(shí)施例中，原信號(hào)經(jīng)小信號(hào)處理(5)、緩沖1 (6)、電壓激勵(lì)(9)至揚(yáng)聲
器，進(jìn)行電聲變換(ll)，即電-聲過程，再由揚(yáng)聲器的聲-電裝置進(jìn)行電聲變換(11)產(chǎn)生 電信號(hào)(此信號(hào)與聲波同頻、同相、同比例)，再經(jīng)緩沖2(7)將原信號(hào)與聲-電信號(hào)進(jìn)行比 較，進(jìn)行預(yù)矢真運(yùn)算(8)。 在圖4所示的另一個(gè)實(shí)施例中，原輸入信號(hào)經(jīng)小信號(hào)處理(5)與揚(yáng)聲器發(fā)出的 聲_電信號(hào)分別進(jìn)行模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換1(12)，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)，進(jìn)行單片計(jì)算機(jī)預(yù)失真運(yùn)算(14)，輸出的數(shù)據(jù)差，再進(jìn)行數(shù)模(A/D)轉(zhuǎn)換 2(13)，數(shù)模轉(zhuǎn)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。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。
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)，其特征是小信號(hào)處理A/D轉(zhuǎn)換器1、單片計(jì)算機(jī)、超大功率放大器、大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器依次相連，然后大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器輸出的電信號(hào)又連接至A/D轉(zhuǎn)換器2，A/D轉(zhuǎn)換器2又送回單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化比較，運(yùn)算出預(yù)失真電壓。
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)，其特征是所述的 大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器是采用強(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)，其特征是所述的 超大功率放大器是采用功率管和運(yùn)算放大器組合成一組，多組并聯(lián)而成。
專利摘要一種能夠消除末端失真的揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)閉環(huán)測(cè)位伺服式音響系統(tǒng)。它將小信號(hào)處理A/D轉(zhuǎn)換器1、單片計(jì)算機(jī)、超大功率放大器、大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器依次相連，然后大功率大動(dòng)態(tài)磁路新結(jié)構(gòu)揚(yáng)聲器輸出的電信號(hào)又連接至A/D轉(zhuǎn)換器2，A/D轉(zhuǎn)換器2又送回單片計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化比較，運(yùn)算出預(yù)失真電壓。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)，以降低音響系統(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可以實(shí)現(xiàn)電流無限增益放大，提高輸出功率，且并聯(lián)的功率器件型號(hào)和數(shù)量不限，電路簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H03F1/32GK201528418SQ20092000691
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者楊希良 申請(qǐng)人:楊希良