JPH0728474B2 - 駆動装置およびその制御情報収納体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、スピーカシステムを構成するスピーカユニ
ットのような電気音響変換器を、この変換器の出力特性
を改善するように駆動するとともに、複数種のシステム
に対応可能にした駆動装置およびこの駆動装置の駆動特
性を容易に変更または設定するための制御情報収納体に
関する。

［従来の技術］ 従来、スピーカシステムに組み込まれたスピーカユニッ
トを駆動する駆動装置としては、一般に、出力インピー
ダンスが実質的に０のパワーアンプが用いられていた。
また、従来のスピーカシステムは、このような出力イン
ピーダンスが実質的に０のパワーアンプにより、いわゆ
る定電圧駆動されたときに最良の音響出力特性を発揮す
るように構成されていた。

第10図は、従来の密閉形のスピーカシステムの断面図を
示す。図示のように、密閉された箱体（キャビネット）
１の前面には穴が開けられ、ここに振動板２を有する動
電形スピーカユニット３が取り付けられている。

この密閉形スピーカシステムの共振周波数f_OCは、 f_OC＝f_O（１＋S_C／S_O）^1/2 ‥‥（１） で表される。また、このスピーカシステムのＱ値Q
_OCは、 Q_OC＝Q_O（１＋S_C／S_O）^1/2 ‥‥（２） で表される。ここで、f_O,Q_Oは動電形スピーカユニット
３の最低共振周波数およびＱ値、すなわちこのスピーカ
ユニット３を無限平面バフルに取り付けたものとしたと
きの共振周波数およびＱ値を示す。また、S_Oは振動系の
等価スチフネス、S_Cはキャビネット１の等価スチフネス
を示す。

そして、この密閉形スピーカシステムにおいては、f_OC
が一様再生帯域の低音の再生限界、すなわち最低再生周
波数の目安となる。また、Q_OCは共振周波数f_OCの辺りの
周波数特性曲線に関係し、高過ぎると特性曲線がこのf
_OCの辺りで持ち上がり過ぎ、低すぎると下がり過ぎて、
いずれも周波数特性の平坦性が悪くなる。Q_OCは、通
常、0.8〜１程度に設定される。

第11図は、従来の位相反転形（バスレフ形）スピーカシ
ステムの構成の一例を示す断面図である。同図のスピー
カシステムは、キャビネット１の前面に穴を開けて振動
板２を有する動電形スピーカユニット３を取り付け、ま
た、その下方に音道７を有する共鳴ポート（バスレフポ
ート）８を設けて、この共鳴ポート８とキャビネット１
とでヘルムホルツ共鳴器を構成したものである。このヘ
ルムホルツ共鳴器においては、閉じられた空胴であるキ
ャビネット１の空気バネと共鳴ポート８の音道７内の空
気質量とによって空気の共鳴現象が生じる。そして、こ
の共鳴周波数f_OPは f_OP＝c(A/lV)^1/2/2π ‥‥（３） として求められる。ここで、ｃは音速、Ａは音道７の断
面積、ｌは音道７の長さ、Ｖはキャビネット１の容積で
ある。ここで、通常の基本設定に従ったバスレフ形スピ
ーカシステムにおいては、前記共鳴周波数f_OPを、バス
レフ形キャビネット１に組み込んだ状態でのスピーカユ
ニット３の最低共振周波数f_OC′（≒f_OC）より僅かに低
く設定してある。そして、前記共鳴周波数f_OPよりも高
い周波数では、振動板２の後面からの音圧が音道７のと
ころで逆位相となり、従ってキャビネット１の前方で
は、振動板２の前面からの直接放射音と共鳴ポート８か
らの音が結果的に同相となり、同相加算されて音圧が強
められる。つまり、この同相加算によって、システムと
しての最低共振周波数が共鳴器の共振周波数f_OPまで伸
び、最適設計されたバスレフ形スピーカシステムによれ
ば出力音圧の周波数特性をスピーカユニット３の前記最
低共振周波数f_OC′以下まで伸ばすことができ、第12図
に２点鎖線で示すように、一様再生範囲を無限平面バフ
ル（実線）や密閉形バフル（１点鎖線）よりも広げるこ
とができる。

ところで、前記（１）および（２）式において、等価ス
チフネスS_Cはキャビネット１の容積Ｖに反比例する。し
たがって、第10図および第11図に示すようなスピーカシ
ステムは、定電圧駆動する場合、周波数特性、特に低域
特性がキャビネット１の容積Ｖに影響され、この低域特
性を損なうことなく、キャビネット１、ひいてはスピー
カシステムを小形化することは困難であるという不都合
があった。

また、例えば、キャビネットを小形化したことにより低
下した低音再生能力を補うため、第13図に示すように、
駆動アンプ側でトーンコントロール、グライコまたは専
用イコライザー等によって低音をブーストする方法が考
えられる。これは、再生し難いf_OC以下の帯域に対し入
力電圧を大きくすることで音圧を増す方法である。この
方法でf_OC以下の音圧を上げることは可能であるが、小
形キャビネットに入れたことで上昇したQ_OCによるf_OCで
の過渡反応の悪化や同じくQ_OCが高いことによるf_OCでの
急な位相変化等、Q_OCが高くなったことによる悪影響は
取り去れないため、単に低音の音圧を上げる効果のみで
あり、適切な容量Ｖをもつキャビネットを用いたf_OC,Q
_OCが適切な値のスピーカシステムと同等の音質は得られ
ないという不都合があった。

さらに、第11図に示すようなバスレフ形スピーカシステ
ムにおいては、定電圧駆動した場合の周波数特性を平坦
にしようとすれば、例えばバスレフ形キャビネットに組
み込んだ状態でのスピーカユニット３のＱ値を に、共鳴周波数を に設定するというように、スピーカユニット３の特性値
（f_O,Q_O）、キャビネット１の容積Ｖおよび共鳴ポート
８の寸法（A,l）等を高度にマッチングさせる必要があ
り、設計上の制約が多いという不都合があった。ここ
で、Q_OC′およびf_OC′は、近似的には上記（１）および
（２）式によりQ_OCおよびf_OCとして求めることができ
る。

第14図は、本出願人が先に出願した特願昭62−334262号
（特開平１−302997号）において示した負性インピーダ
ンス発生回路を示す。スピーカシステムの駆動装置とし
てこのような負性インピーダンス発生回路を用い、出力
インピーダンス中に負性抵抗−R_Oを含ませてスピーカの
ボイスコイル抵抗R_Vを低減または無効化する駆動方法
（以下、負性抵抗駆動という）によれば、出力インピー
ダンス０のパワーアンプで定電圧駆動する場合よりも前
記Q_OC,Q_OC′を小さく、かつQ_OPを大きくすることがで
き、スピーカシステムの小形化や音響出力特性の改善に
効果がある。

しかしながら、この先願の負性抵抗駆動方式のアンプで
現在実用されているものは、アンプとスピーカシステム
とが１対１対応であるため、１種類のアンプを複数種の
スピーカシステムの駆動に用いることができないという
不都合があった。

この理由は、以下の通りである。すなわち、前記負性抵
抗駆動方式では、負性抵抗値−R_Oをスピーカのボイスコ
イル抵抗R_Vに対しR_O＜R_Vとしなければならないし、さら
にはこの負性抵抗値−R_Oに応じて駆動するスピーカシス
テムからの出力音圧の周波数特性が変化するため、負性
抵抗値−R_Oのコントロールに加えてこれに伴う周波数特
性変化の補償をも行なう必要がある。ところが、例えば
現在、音楽ソースに合せたイコライジングは、グラフィ
ックイコライザ等により可能であるが、一般ユーザにと
って適正なイコライジングは比較的困難な実状にある。
したがって、負性抵抗値−R_Oのコントロールとこれに伴
う周波数特性変化補償設定の双方を適性に行なうこと
は、一般ユーザにとってはもはや不可能に近いと考えら
れる。このような理由で、前記先願の負性抵抗駆動方式
のアンプはスピーカシステムと１対１対応のもののみが
現在実用されている。

［発明が解決しようとする課題］ この発明の目的は、電気音響変換器をこの変換器の出力
特性を改善して駆動することが可能であって、複数種の
変換器の容易に対応し得る駆動装置、およびこの駆動装
置を複数種の変換器に対応可能とするために用いる制御
情報収納体を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するためこの発明では、電気音響変換器
の駆動電流に対応する信号を帰還することによって所定
の負性インピーダンスを等価的に生成しこの変換器に固
有の内部インピーダンスを低減もしくは無効化してこの
変換器の振動体に対する周囲からの反作用を打ち消すよ
うにこの変換器を駆動する駆動回路を備えるとともに、
この駆動回路において各種の変換器に対応する制御情報
を収納する部分を切り離し、制御情報収納体として構成
したことを特徴とする。

［作用］ この発明の駆動装置は、電気音響変換器に固有の内部イ
ンピーダンスを負性インピーダンスによって低減もしく
は無効化しこの変換器の振動体に対する周囲からの反作
用を打ち消すようにこの変換器を駆動する。このような
駆動装置としては、出力インピーダンス中に等価的に負
性インピーダンス成分（−Z_O）を発生させる負性インピ
ーダンス発生回路を適用することができる。

このように、電気音響変換器の振動体に対する周囲から
の反作用を打ち消すようにこの変換器を駆動することに
より、第14図の先願装置について前述したように、従来
のバスレフ形スピーカシステムにおける前記欠点を解消
することができる。

すなわち、第11図に示すようなバスレフ形スピーカシス
テムに形状的には類似する共鳴ポート付スピーカシステ
ムに適用した場合について説明すると、キャビネットの
等価スチフネスS_Cとユニット側共振系（S_Oとm_O）とのQ
_OC′を小さく、または０にすることにより、振動板を高
制動状態で駆動することができ、第13図に示すようなキ
ャビネットを小形化した場合の周波数f_OC′におけるピ
ークを抑えて音質を改善することができる。また、Q_OP
を前記Q_OC′とは無関係に比較的大きな値に設定するこ
とができ、スピーカシステムを小形化した上、一様再生
帯域、特に低域特性を改善することができる。なお、第
10図に示すような密閉形スピーカシステムは、前記バス
レフ形スピーカシステムの共鳴ポートの断面積Ａが０に
なった状態、すなわち共鳴ポートの等価質量m_Pが∞の状
態である。したがって、密閉形スピーカシステムにおい
ても、この発明の駆動装置で駆動することによって、Q
_OCが低下または０となり、駆動装置の入力信号レベルの
増減と組合せることにより、最低再生周波数を下げ、か
つ音質を改善することができる。また、音響出力特性を
損なうことなく、キャビネットの小形化を図ることがで
きる。

この発明では、さらに、電気音響変換器の種類に応じて
調整すべき部分を本体部から切り離して制御情報収納体
とし、この収納体をこの発明の駆動装置により駆動しよ
うとする電気音響変換器に対応して選択し本体部に設定
することにより、その変換器に適正な出力インピーダン
ス等を設定することができるようにしてある。そして、
さらに、必要に応じてイコライザ特性も前記収納体によ
り設定できるようにしている。

［効果］ したがって、この発明によれば、一般ユーザは、この駆
動装置で駆動すべき変換器に対応する制御情報収納体を
選択して駆動装置に結合するだけで、この駆動装置の出
力インピーダンス等の特性値を容易、かつ確実に適正な
値に設定することができる。

また、この発明の駆動装置は、制御情報収納体を取り替
えるだけで複数種の変換器に対応させることができるた
め、ユーザはこれら複数種の変換器から所望のものを選
択することができる。また、変換器を交換する際にも、
制御情報収納体のみを購入すれば駆動装置本体部はその
まま使用することができ、コスト投資は少なくて済む。

さらに、通常のイコライザでは周波数特性のコントロー
ルを主としているが、この発明では、モーショナル分の
フィードバック量をコントロールしているため、Ｑ値の
コントロールを積極的に行なうことができる。

さらに、本発明によれば、電気音響変換器を駆動するた
めの電力増幅構成はアナログ回路であり、制御情報もア
ナログ素子回路で構成されているため、相互結合が極め
て容易である。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る駆動装置の外観お
よび全体構成を示し、第２図は、基本的回路構成を示
す。第１図において、駆動装置10のケース11内には、コ
ネクタ（ジャック）12および第２図に詳細を示す本体内
回路部31を配設された本体内回路基板13が格納されてい
る。カートリッジ15（15A,15B,‥‥）は、この駆動装置
に接続されるべき例えば共鳴ポート付の各スピーカシス
テム21（21A,21B,‥‥）のそれぞれに対応して用意され
ており、それぞれコネクタ12に接続可能なコネクタ（プ
ラグ）16および第２図に詳細を示すカートリッジ内回路
部32を設けられたカートリッジ内回路基板17を格納され
ている。コネクタ12および16には、本体内回路基板13と
カートリッジ内回路基板17との間で電源V_CC、電気信号
入力E_IN、スピーカ負側端子（−）および共通線GNDを接
続するための４つの接点が設けられている。

この駆動装置を使用する際は、接続コード18によってス
ピーカシステム21A,21B,‥‥のうちいずれか所望のもの
を本体内回路部31の出力端子33に接続するとともに、接
続したスピーカシステム21（21A,21B,‥‥のいずれか）
に対応するカートリッジ15（スピーカ21A用カートリッ
ジ15A,スピーカ21B用カートリッジ15B,‥‥のいずれ
か）を駆動装置本体10にセットして本体内回路基板13の
コネクタ12とカートリッジ内回路基板17のコネクタ16と
を接続する。これにより、駆動特性値をスピーカシステ
ム21に対して適正な値に設定された第２図に示すイコラ
イザ回路34および負性インピーダンス回路60を含む駆動
回路30が形成される。

第２図の駆動回路30において、負性インピーダンス回路
60は、増幅回路61、抵抗R_Sおよび帰還回路63から構成さ
れている。

この負性インピーダンス回路60においては、利得Ａの増
幅回路61の出力を出力端子33および接続コード18を介し
て負荷としてのスピーカユニット３に与える。そして、
負荷電流検出用抵抗R_Sによってこのスピーカユニット３
に流れる電流I_Lを検出し、伝達利得βの帰還回路63を介
して増幅回路61に正帰還する。このようにすれば、駆動
回路30、すなわち第１図の駆動装置の出力インピーダン
スZ_Oは、 R_O＝R_S（１−Ａβ） として求められる。この式からＡβ＞１とすればR_Oは開
放安定形の負性抵抗となる。

第３図は、第１図および第２図に示した構成の電気等価
回路を示す。

第３図は、第１図に示す共鳴ポート付スピーカシステム
21と第２図に示す負性インピーダンス回路60からなる部
分の電気等価回路を示す。ここで、並列共振回路Z₁はス
ピーカユニット３の等価モーショナルインピーダンスに
よるものであり、r_Oは振動系の等価抵抗を示し、S_Oは振
動系の等価スチフネスを示し、m_Oは振動系の等価質量を
示している。また、直列共振回路Z₂は共鳴ポート８とキ
ャビネット１とにより構成されるヘルムホルツ共鳴器の
等価モーショナルインピーダンスによるものであり、r_C
は共鳴器の空胴の等価抵抗を示し、S_Cは空胴の等価スチ
フネスを示し、r_Pは共鳴ポート８の等価抵抗を示し、m_P
は共鳴ポート８の等価質量を示している。また、図中の
Ａは力係数であり、スピーカユニット３が動電形直接放
射スピーカであるときには、Ｂを磁気ギャップ中の磁束
密度、l_Vをボイスコイルの導体の全長とするとＡ＝Bl_V
となる。さらに、図中のZ_Vは変換器３の内部インピーダ
ンス（非モーショナルインピーダンス）であり、スピー
カユニット３が動電形直接放射スピーカであるときに
は、主としてボイスコイルの抵抗R_Vとなり、わずかなが
らインダクタンスを含んでいる。

次に、第１図および第２図の構成の音響装置の作用を説
明する。

負性インピーダンス駆動機能を有する駆動回路30からス
ピーカユニット３に駆動信号が与えられると、ユニット
３はこれを電気機械変換して振動板２を前後（第２図中
の左右）に往復駆動する。振動板２はこの往復運動を機
械音響変換する。ここで、駆動回路30は負性インピーダ
ンス駆動機能を有するが故に、ユニット３の内部インピ
ーダンスは等価的に低減（理想的には無効化）されてい
る。したがって、ユニット３は、駆動回路30へ入力され
る駆動信号に忠実に応動して振動板２を駆動し、かつ上
記の共鳴ポート８とキャビネット１とにより構成される
ヘルムホルツ共鳴器に対して独立的に駆動エネルギーを
与える。このとき、振動板２の前面側（第２図中の右面
側）は音響を直接外部に放射するための直接放射部をな
しており、振動板２の後面側（第２図中の左面側）はキ
ャビネット１と共鳴ポート８からなるヘルムホルツ共鳴
器を駆動するための共鳴器駆動部をなしている。

このため、図中に矢印ａで示すように振動板２から音響
が直接放射されるとともに、キャビネット１中の空気が
共鳴させられて、図中に矢印ｂで示すように、共鳴放射
部（共鳴ポート８の開口部）から充分な音圧の音響が共
鳴放射される。そして、上記ヘルムホルツ共鳴器におけ
る共鳴ポート８内の空気等価質量の調整により、この共
鳴周波数f_OPを第11図のシステムにおけるヘルムホルツ
共鳴周波数 より低く設定し、かつ共鳴ポート８の等価抵抗の調整に
よるＱ値の適正レベルへの設定により、上記開口部から
適切なレベルの音圧が得られることを条件とし、さらに
入力信号レベルを適宜増減することによって、例えば第
４図に実線で示すような音圧の周波数特性を得ることが
できる。第４図において、２点鎖線は第10図の密閉形ス
ピーカシステムの周波数特性およびインピーダンス特性
を示し、破線は第11図のバスレフ形スピーカシステムの
周波数特性およびインピーダンス特性を示す。

以下、ヘルムホルツ共鳴器を利用したスピーカシステム
を負性インピーダンス駆動する場合の作用を説明する。

第５図は、第３図においてZ_V−Z_O＝０、すなわちスピー
カユニット３の内部インピーダンス（非モーショナルイ
ンピーダンス）が等価的に完全に無効化されたときの電
気的等価回路である。ここでは、各要素の値に付される
係数を省略して示した。

この等価回路から以下のことが明らかである。

先ず、スピーカユニット３の等価モーショナルインピー
ダンスによる並列共振回路Z₁は、両端が交流的にゼロイ
ンピーダンスで短絡されている。したがって、この並列
共振回路Z₁は、Ｑ値が０であり、実質的には、もはや共
振回路ではなくなっている。すなわち、このスピーカユ
ニット３にあっては、単にヘルムホルツ共鳴器にスピー
カユニット３を取り付けた状態で有していた最低共振周
波数という概念がもはやなくなっている。以後、スピー
カユニット３の最低共振周波数f_O相当量と言う場合に
は、実質的には無効化されてしまった上記概念を仮に呼
ぶに過ぎない。このように、ユニット共振系（並列共振
回路）Z₁が実質的に共振回路でなくなる結果、この音響
装置における共振系はヘルムホルツ共鳴系（直列共振回
路）Z₂のみ唯一つになってしまう。

また、スピーカユニット３は、振動系が実質的に共振回
路でなくなる結果、駆動信号入力に対してリアルタイム
で線形応答し、全く過渡応答することなく、入力電気信
号（駆動信号E_O）を忠実に電気機械変換し、振動板２を
変位させることになる。つまり、完全な制動状態（いわ
ゆるスピーカデッドの状態）である。この状態における
このスピーカの最低共振周波数f_O相当値近傍の出力音圧
周波数特性は、6dB/octとなる。これに対し、通常の電
圧駆動状態の特性は、12dB/octとなる。

一方、ヘルムホルツ共鳴器の等価モーショナルインピー
ダンスによる直列共振回路Z₂は、上記駆動信号源E_Oにゼ
ロインピーダンスで接続されているので、もはや並列共
振回路Z₁との間に相互依存の関係はなく、並列共振回路
Z₁と直列共振回路Z₂とは無関係に独立して併存すること
になる。したがって、キャビネット１の容積（S_Cに反比
例する）および共鳴ポート８の形状、寸法（m_Pに比例す
る）はスピーカユニット３の直接放射特性には影響せ
ず、また、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数およびＱ値
はスピーカユニット３の等価モーショナルインピーダン
スにも影響されない。すなわち、ヘルムホルツ共鳴器の
特性値とスピーカユニット３の特性値とは独立して設定
することができる。さらに、直列共振回路Z₂の直列抵抗
は、r_C＋r_Pのみであり、これらは通常、充分小さな値で
あるから、この直列共振回路Z₂、すなわちヘルムホルツ
共鳴器のＱ値は充分に高く設定することができる。

別の見方をすれば、ユニット振動系は実効的には共振系
でなくなっているので、駆動信号入力に応じて変位し、
外力、特にキャビネットの等価スチフネスS_Cによる大気
反作用には実質的に影響されない。このため、スピーカ
ユニット３の振動板２はキャビネット側から見れば等価
的に壁となり、ヘルムホルツ共鳴器から見たときのスピ
ーカユニット３の存在が無効化される。したがって、ヘ
ルムホルツ共鳴器としての共鳴周波数およびＱ値は、ス
ピーカユニット３の非モーショナルインピーダンスに存
在せず、この共鳴周波数を通常の駆動方式では共鳴のＱ
値が非常に小さくなるような周波数に設定する場合にも
Ｑ値を充分に大きな値に維持することができる。また、
ヘルムホルツ共鳴系はユニット振動系とは全く独立して
音響放射を行なう仮想スピーカとも言うべき存在となっ
ている。そして、この仮想スピーカは、ポート径に相当
する小口径で実現するにもかかわらず、その低音再生能
力から見ると現実のスピーカとしては極めて大口径のも
のに相当する。

以上を第11図のバスレフ形スピーカシステムを通常のパ
ワーアンプで駆動する従来方式と比較すると、該従来方
式では、周知のように、ユニット振動系Z₁とヘルムホル
ツ共鳴系Z₂との複数の共振系が存在し、しかも各共振系
の共振周波数およびＱ値は相互に密接に依存していた。
例えば、ヘルムホルツ共鳴系Z₂の共振周波数を下げるた
めにポートを長くしたり、細くする（m_Pが大きくなる）
と、ユニット振動系Z₁ではＱ値が高くなり、ヘルムホル
ツ共鳴系Z₂では低くなるし、キャビネットの容積を小さ
くする（S_Cが大きくなる）と、ポートを長くしたり、細
くしてヘルムホルツ共鳴系Z₂の共振周波数を一定に保っ
たとしても、ユニット振動系Z₁ではＱ値および共振周波
数が高くなり、ヘルムホルツ共鳴系Z₂ではＱ値がさらに
低くなっていた。すなわち、スピーカシステムの出力音
圧周波数特性は、スピーカユニットの特性、キャビネッ
トの容積およびポートの寸法に密接に関連しているた
め、これらをマッチングさせるためには高度の設計技術
が必要であり、出力音圧周波数特性、特に低域特性を損
なうことなくキャビネット（システム）を小形化した
り、音質等他の特性を損なうことなく既存のシステムの
音響再生帯域を簡単に拡大することは、一般に無理であ
ると考えられていた。また、上記ヘルムホルツ共鳴系Z₂
における共振周波数f_OPより低い帯域での周波数と共鳴
音響放射能力との関係は、音圧レベルから見れば、周波
数の低下に対して12dB/oct程度の割合で低下し、共振周
波数をバスレフ形スピーカシステムの基本思想に対して
極度に低く設定すると、入力信号レベルの増減による補
正は極めて困難になっていた。

この実施例の駆動装置は、上述のように、ヘルムホルツ
共鳴を利用したスピーカシステムを負性インピーダンス
駆動するようにしたため、システムのユニット振動系と
ヘルムホルツ共鳴系の特性や寸法等を独立に設定でき、
かつ、ヘルムホルツ共鳴系の共振周波数を低く設定して
もＱ値、低音再生能力を高く保持することができるよう
になるうえ、ユニット振動系の共鳴器駆動能力も強力
（6dB/oct）となるので、周波数特性のうねりを、入力
信号レベルの増減、例えば通常の音質調整程度の増減に
より補正し得る等の特徴が得られ、このため、周波数特
性および音質を損なうことなくキャビネットを小形化し
てスピーカシステムを小形に構成することができるとと
もに、既存のスピーカシステムを従来の定電圧駆動によ
る場合よりも音質を向上させ、あるいは音響再生帯域、
特に低音側を簡単に拡大して駆動することができる。

なお、上述においては、Z_V−Z_O＝０の場合についてのみ
説明したが、この発明は−Z_O＜０であればZ_V−Z_O＞０の
場合をも含むものである。この場合、ユニット振動系お
よびヘルムホルツ共鳴系の特性値等は、上記インピーダ
ンスZ_V−Z_Oの値に応じて上記Z_V−Z_O＝０の場合と従来の
定電圧駆動方式の場合との間の値となる。したがって、
この性質を積極的に利用して、例えばヘルムホルツ共鳴
系のＱ値の調整を、ポート径を調節したり、キャビネッ
ト内にグラスウールやフェルト等の機械的Ｑダンパを入
れたりして行なう代わりに、負性インピーダンス−Z_Oを
調節することにより行なうようにすることができる。

また、この場合、出力インピーダンスの設定や入力信号
レベルの増減を可変抵抗器や切換スイッチ等により適正
に設定することは、一般ユーザにとっては極めて困難で
あったが、第１図に示すように、カートリッジの設定ま
たは交換により帰還回路63の伝達特性を設定または変更
して、駆動すべきシステムに適正な負性インピーダンス
値−Z_O等を設定するようにしたため、この負性インピー
ダンス値−Z_Oの適正値への設定が極めて容易になった。

なお、密閉形スピーカシステムは、上述の共鳴ポート付
スピーカシステムの共鳴ポートを除去したものであり、
したがって第３図および第５図の等価回路で言えば共鳴
ポートの等価質量m_Pを∞、つまりコンデンサm_P/A²を短
絡したものとして把握することができる。すなわち、密
閉形スピーカシステムにおいても、出力インピーダンス
中に負性インピーダンスを含むパワーアンプで駆動し、
かつこのパワーアンプの入力信号レベルを増減すること
によって、キャビネットの容積に依らずスピーカユニッ
トの最低共振周波数f_O相当値近傍まで比較的高品質の再
生を実現することができるようになる。

第６図は、振動器を負性インピーダンス駆動するための
負性インピーダンス発生回路の基本構成を示す。

同図の回路は、利得Ａの増幅器61の出力をスピーカ３に
よる負荷Z_Lに与える。そして、この負荷Z_Lに流れる電流
I_Lを検出し、伝達利得βの帰還回路63を介して増幅回路
61に正帰還する。このようにすれば、回路の出力インピ
ーダンスZ_Oは、 Z_O＝Z_S（１−Ａβ） ‥‥‥‥（４） として求められる。この（４）式からＡβ＞１とすれば
Z_Oは開放安定形の負性インピーダンスとなる。ここで、
Z_Sは電流を検出するセンサのインピーダンスである。

したがって、この第６図の回路において、インピーダン
スZ_Sの種類を適宜選択することにより、出力インピーダ
ンス中に所望の負性インピーダンス成分を含ませること
ができる。例えば、電流I_LをインピーダンスZ_Sの両端電
圧により検出する場合には、インピーダンスZ_Sが抵抗R_S
であれば負性インピーダンス成分は負性抵抗成分とな
り、インダクタンスL_Sであれば負性インダクタンス成分
となり、キャパシタンスC_Sであれば負性キャパシタンス
となる。また、帰還回路63に積分器を用い、インピーダ
ンスZ_SとしてのインダクタンスL_Sの両端電圧を積分して
検出することにより負性インピーダンス成分を負性抵抗
成分とすることができ、さらに帰還回路63に微分器を用
い、インピーダンスZ_SとしてのキャパシタンスC_Sの両端
電圧を微分して検出しても負性インピーダンス成分は負
性抵抗成分となる。電流検出センサとしては、これらの
インピーダンス素子R_S,L_S,C_S等の他、C.T.やホール素子
等の電流プローブを用いることも可能である。

このような回路に相当する具体例は、例えば特公昭59−
51771号等に示されている。

また、電流検出をスピーカ３の非接地側で行なうことも
可能である。このような回路の具体例は、例えば特公昭
54−33704号等に示されている。第７図はBTL接続の例で
あるが、第６図の回路に適用することは容易である。第
７図の64は反転回路である。

第８図は出力インピーダンス中に負性抵抗成分を含むア
ンプの具体的回路例を示す。

第８図のアンプにおける出力インピーダンスZ_Oは、 Z_O＝R_S（１−R_b/R_a） ＝0.22（１−30/1.6） ＝−3.9（Ω） となる。また、第８図において、点線で囲んだ部分32が
第２図のカートリッジ内回路32に相当する。

［実施例の変形例］ なお、この発明は、上述の実施例に限定されることなく
適宜変形して実施することができる。

例えば上述においては、制御情報収納体としてのカート
リッジ15に、イコライザ回路34および帰還回路63の全体
を駆動装置本体10より切り離して収納した例を示した
が、制御情報収納体に、少なくとも帰還回路63の帰還特
性を変更または設定するに足る部分が収納されていれば
この発明の範囲に含まれるものである。

また、カートリッジ15A,15B,‥‥は、第９図に示すよう
に、１つのスピーカシステム例えば21Aに対応して制御
情報の異なる複数種15A−1,15A−2,‥‥を用意し、駆動
装置の出力インピーダンス等の特性を、スピーカシステ
ムの種類の他、発生しようとする音楽、例えばジャズ、
クラシック、‥‥等に合わせて設定するように構成する
こともできる。第９図において、（ａ）は定電圧駆動状
態における音圧出力の周波数特性を示し、（ｂ）は負性
インピーダンス駆動の特性値を各音楽用に設定した場合
の音圧出力の周波数特性を示す。

さらに、前記出力インピーダンスに周波数特性を持たせ
ることにより、Q_OC′やQ_OP等の設定の自由度を向上させ
ることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る駆動装置の基本構
成を示す外観模式図、 第２図は、第１図の駆動装置の回路構成の説明図、 第３図は、第１図および第２図の音響装置の電気的等価
回路図、 第４図は、第１図および第２図の音響装置から放射され
る音響の音圧周波数特性図、 第５図は、第３図においてZ_V−Z_O＝０としたときの等価
回路図、 第６図および第７図は、負性インピーダンスを発生する
回路の基本的回路図、 第８図は、負性抵抗駆動の具体的回路図、 第９図（ａ）（ｂ）は第１図の駆動装置の変形例を示す
説明図、 第10図は、従来の密閉形スピーカシステムの構成を示す
断面図、 第11図は、従来のバスレフ形スピーカシステムの構成を
示す断面図、そして 第12図は、第10図および第11図のスピーカシステムの音
圧特性の説明図、 第13図は、小形のキャビネットに取り付けたスピーカユ
ニットを低音をブーストした信号で定電圧駆動する場合
の回路および周波数特性の説明図、そして 第14図は、先願に係る負性インピーダンス発生回路の基
本構成図である。 1:キャビネット、2:振動板、 3:スピーカユニット、8:共鳴ポート、 10:駆動装置本体、12,16:コネクタ、 15A,15B,‥‥：カートリッジ、 21A,21B,‥‥：スピーカシステム、 30:駆動回路、31:本体内回路部、 32:カートリッジ内回路部、 34:イコライザ回路、 60:負性インピータンス発生回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気音響変換器に駆動電力を供給する電力
   増幅器と、 この電力増幅部に所定の負性出力インピーダンスが等価
   的に生成されるように、前記変換器の駆動電流に対応す
   る信号を検出して前記増幅器の入力側に正帰還する帰還
   回路とを備え、 前記変換器をこの変換器の振動体に対する周囲からの反
   作用を打ち消すように、この変換器に固有の内部インピ
   ーダンスを低減もしくは無効化して駆動する駆動装置に
   おいて、 前記帰還回路は、この帰還回路の正帰還伝達特性を変更
   または設定するための変更設定手段を有し、 この変更設定手段は、 前記増幅器に接続された本体部と、 前記正帰還伝達特性を設定するための所定の利得特性を
   有するアナログ素子回路からなる制御情報を収納しかつ
   前記本体部に対し分離および結合自在に構成された制御
   情報収納体と に切り離されている ことを特徴とする駆動装置。
2. 【請求項２】前記電気音響変換器は音楽を再生するため
   のスピーカシステムであり、前記制御情報収納体は前記
   音楽の種類に対応して複数の前記制御情報を収納してあ
   る請求項１記載の駆動装置。
3. 【請求項３】前記電力増幅器の前段に接続されて駆動す
   べき電気音響変換器の出力音圧の周波数特性と相補的な
   周波数特性に設定可能な周波数特性補正回路を、さらに
   具備する請求項１記載の駆動装置。
4. 【請求項４】前記制御情報収納体は、さらに前記周波数
   特性補正回路の周波数特性を変更または設定するための
   所定の伝達特性を有するアナログ素子回路からなる第２
   の制御情報を収納してある請求項３記載の駆動装置。
5. 【請求項５】前記請求項１、２または４記載の制御情報
   収納体。