专利名称：一种反电动势信号无失真音响重放装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种音响装置，特别是一种反电动势信号无失真音响重放装置。
背景技术：
目前的音响重放系统包括三部分前级、后级和扬声器，而前级和后级往往又合在一起，称为合并机，无论前级后级合与不合，而扬声器则总是独立的。音响功率放大器生产厂家关心的是放大器的功率、失真度、频响等指标，至于扬声器的工作情况是好是坏则较少关注。尽管功放和扬声器同称为一个音响系统，但它们不是一个真正意义上的电子网络系统。不难看到，功放的输出通过一对线接扬声器，扬声器因振动而发声，显然，扬声器发声情况如何，系统全然不知，当然就更谈不上对声音进行修正了。另功放的失真度可达 0.01%，而扬声器的失真度却只有3-5%，能达到已是很了不起了，两者相差竟达两个数量级。难怪人们把注意力集中到扬声器身上！其实这里存在一个很大的误区扬声器失真大，这固然是个事实，但解决这个问题并非只从扬声器单一方面去考虑。从网络理论上看，扬声器只有输入而无输出(电信号)，是个两端网络而不是一个标准的四端网络，如果将扬声器改为一个标准的四端网络，既有输入亦有输出，而且输出的信号能真实反映扬声器运动的电信号，此时功放和扬声器就可以同属在一个真正意义上的电子网络系统，那么扬声器的失真可望得到解决。上世纪九十年代，音响界曾提出一个称之为“动反馈系统”。其工作原理大概如下 在扬声器前面加装一个麦克风，拾取扬声器的发声情况，转为电信号后反馈给系统进行修正。显然“动反馈系统”的设想是很完美的，它把功放和扬声器通过麦克风连系起来形成一个电子网络系统，目的就是想通过系统解决扬声器的失真。但是，“动反馈系统”实施起来却很困难，且不说麦克风的质量要求相当高，而且还要对麦克风得到的信号进行无失真放大，否则，麦克风的失真及较窄的频响被带进系统，造成新的失真。麦克风的放置位置就很令人头痛。人们自然把目光投向扬声器干脆把麦克风装到扬声器里。于是就设计出所谓“动反馈扬声器”。但，无论是“动反馈系统”也好，“动反馈扬声器”也好，都用加装麦克风这一概念来实现，自然带来加装麦克风而引起的蔽病， 加上由于种种其他因素的影响，实际上总不能达到预期的结果。正因为这一原因，直到至今，目前市场上根本就没有这种系统或扬声器出现，这不能不说是个很大的遗憾！
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种设计合理，将扬声器改为一个标准的四端网络， 既有输入亦有输出，而且输出的信号能真实反映扬声器运动的电信号，使功放和扬声器同属在一个真正意义上的电子网络系统，并由反电动势信号放大器进行纠偏处理的反电动势信号无失真音响重放装置。本实用新型的目的可以通过以下措施来达到一种反电动势信号无失真音响重放装置，其特征在于包括反电动势信号扬声器、反电动势信号放大器，当扬声器本身失真及纸盘运动速度受到音箱内空气压迫或声音反射、共振、驻波、谐波因数的影响而偏移预期值时，反电动势信号扬声器中与纸盘相连的音圈即时检测到产生的偏差，并将偏差反馈给反电动势信号放大器，反电动势信号放大器立即产生回应，进行纠偏处理，直至偏差完全消失为止。本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到所述反电动势信号扬声器中的音圈可视为有效长度相等的K+1段，从音圈同名端开始为第1段，直到κ-ι、κ、κ+ι段，再到音圈非同名端结束，在K-I段与K段之间引出抽头作输出端，将Κ+1段与运动的音圈分离，改为固定在扬声器内导磁的软铁上，不参与音圈的运动，并将其反接。所述反电动势信号扬声器中的音圈可分为两组并联，两组都是从第1段到第K段，两组绕线方向完全相同，每组K-I 段与K段之间引出抽头作输出端，并将其中一组的K段改为固定在扬声器内导磁的软铁上， 不参与音圈的运动。所述反电动势信号扬声器中的音圈可视为有效长度相等的K段，从音圈同名端开始为第1段，直到κ-1、K段，再到音圈非同名端结束，在K-I段与K段之间引出抽头作输出端，将K段与运动的音圈分离，改为固定在扬声器内导磁的软铁上，不参与音圈的运动，并将其反接，另在反电动势信号扬声器的输入端接两只分压电阻，将总输出电压值 U作K分之一分压，再与K-I段与K段之间引出输出端的电压绝对值相减。本实用新型相比现有技术具有如下优点1、系统重放频响宽而平，声音无失真，无相移。就是说，声音重放达到相当理想境界。2、有如此宽的频响，可用一只反电动势信号扬声器替代音箱中所有高中低扬声器，也省去调整麻烦的分频器了，大大降低音箱制造成本。3、音箱是个相当复杂的声学系统，要设计一个完美的音箱确实不容易。但用反电动势信号扬声器设计一个完美的音箱并不是一件难事。其道理在于当扬声器本身失真及纸盆运动速度受到音箱内空气压迫或声音反射，共振，驻波，谐波等等因素的影响而偏移预期值时，反电动势信号扬声器中与纸盆相连的音圈即时检测到产生的偏差，并将偏差传给反电动势信号放大器，反电动势信号放大器立即产生回应，进行纠偏处理，直至偏差完全消失为止。纠偏所需时间极短(整个过程是个负反馈过程)。从系统分析角度上看，本系统不但把扬声器纳入其中，还把音箱也纳入其中，因此扬声器失真可消除，音箱造成的失真同样可以得到消除。
图1为本实用新型的电路原理方框图；图2 图4为本实用新型三个实施例的电路原理接线图。
具体实施方式
本实用新型下面将结合附图(实施例)作进一步详述参照图1，本实用新型包括反电动势信号扬声器1、反电动势信号放大器2。经过严密求证发现扬声器本身已经包含音圈运动(声音)的准确无误电信息，而且只需用简单的方法就可把它萃取出来。这个电信息就是“反电动势信号”。能输出反电动势信号的扬声器称为“反电动势信号扬声器”，用来处理反电动势信号的放大器称“反电动势信号放大器”。 由“反电动势信号扬声器”和“反电动势信号放大器”共同组成本装置。下面二个公式很重要U = E+ZI这里U是功放加到扬声器的电压，E是音圈运动时产生的反电动势，Z是音圈的总阻抗(包括感抗和电阻)，I是流过音圈的电流。这里特别注意的是音圈运动时产生的反电动势E，称‘ 信号”。E = BLV这里B是扬声器磁体的磁感应强度，L是音圈有效长度而V就是音圈的运动速度， 即我们听到的声音。从此式看到“E信号正比V(BL为常数)”。我们说扬声器本身已经包含音圈运动(声音)的准确无误的电信息就是从上面两公式得到的结论。从公式U = E+ZI里我们还发现一个相当重要的问题加给扬声器的电压是U，而我们听到的是却是E(E正比V)，显然两者不成正比，就是说即使功放和扬声器都没有任何失真，我们听到的还是失真的声音！所以我们不能把失真全部责任推给扬声器。由于扬声器运动时产生的反电动势信号是深藏在扬声器里，仪器是无法测量到的，当然也就无法取出。要得到反电动势信号须用特殊的方法。以下是三种实施例实施例一参照图2，把扬声器音圈视为有效长度相等的(K+1)段，从音圈热端(同名端)开始为第1段，直到Κ_1，Κ，Κ+1段再到音圈冷端(非同名端)结束。在K-I段与K段之间引出抽头作输出端。对于常规扬声器，输出端(与音圈冷端之间)应得到Uo = 2E+2I(ZL+R)， 这里E，ZL, R是一段线圈的参数，I是音圈电流。反电动势信号扬声器作两点改动首先将K+1段与运动的音圈分离，改放在扬声器内导磁的软铁内，就是说第K+1段不参与音圈的运动，此时Uo = E+2I(ZL+R)，减少了一个 E。然后又将其反接，根据自感原理K，K+1段所得到IZL大小相等，但因方向相反而抵消，故此时Uo = E+2IR，至此我们看到，输出端成功捕捉到K段的反电动势信号Ε，这正是我们所渴望的！其E值为音圈总E值的K分之一。至于附加到E上的2RI，由于R是个不随频率而变化的常数(音圈中的感抗则不同，它是频率的函数，而且在扬声器内还受很多复杂因素的影响)，故在E信号放大器里将其扣除(用“2RI扣除电路”)是很容易的。实施例二参照图3，用两只电阻Rl、R2将总Uo值作K分之一分压代替实施例一中可动的K 段可得到Uo = E+I(ZL+R)，而在音圈中取消K段后K-l，K+1段相连并取出抽头，此处得到负值的I(ZL+R)，再与电阻分压的E+I(ZL+R)混合相加，刚好抵消了 I(ZL+R)项，剩下反电动势E信号输出到反电动势信号放大器里。此法较实施例一简单，缺点是分压电阻调整要精确。实施例三参照图4，将扬声器音圈分为两组并联(实际扬声器音圈经常都用双线并绕)，两组都是从第一段到第K段，两组绕线方向完全相同，每组K-1，K两段之间都引出输出线，对于常规扬声器，两输出线(与音圈冷端之间)都得到电压值Uo = E+I (ZL+R)。[0033]反电动势信号扬声器只作一点改动将其中一组的K段改为固定在扬声器内导磁的软铁内，不参与音圈运动。此时两组输出线上得到的电压分别为Ul = E+I(ZL+R)和U2 =I (ZL+R)，此时将Ul和U2送到反电动势信号放大器里相减便可得到反电动势E信号，数值为音圈总E值的K分之一。此法与前两法相比，优点是少了反向绕组，因而减少磁通的损失，故音圈效率高。缺点是增加一条输出线，故较适用在有源音箱里。由于扬声器能输出反电动势信号，故称“反电动势信号扬声器”，它是一个我们所期望得到的标淮四端网络。可以看到“反电动势信号扬声器”结构是简单的，材料成本与常规扬声器一样(仅是绕制工艺稍为复杂一些)。反电动势信号放大器与常规的放大器(指功放纯后级)有本质上的区别，信号放大器把扬声器作为自身的一个元件(反电动势信号扬声器输出端与反电动势信号放大器输入负端连接)，为声音(即反电动势信号)而放大，为保证声音不失真而放大；而常规的放大器不把扬声器作为自身的一个元件(放大器输出K分压后与输入负端相连)，仅保证自身不失真而放大。当两者正端输入都是相同的Ui时，但输出的E却不相同对于反电动势信号放大器总E值E = KUi即声音(E)与输入电压(Ui)成正比。对于常规的放大器总E值E = KUi-ZI即声音(E)与输入电压(Ui)不成正比。
权利要求1.一种反电动势信号无失真音响重放装置，其特征在于包括反电动势信号扬声器 (1)、反电动势信号放大器( ，当扬声器本身失真及纸盘运动速度受到音箱内空气压迫或声音反射、共振、驻波、谐波因数的影响而偏移预期值时，反电动势信号扬声器(1)中与纸盘相连的音圈即时检测到产生的偏差，并将偏差反馈给反电动势信号放大器O)，反电动势信号放大器( 立即产生回应，进行纠偏处理，直至偏差完全消失为止。
2.根据权利要求1所述的一种反电动势信号无失真音响重放装置，其特征在于所述反电动势信号扬声器(1)中的音圈可视为有效长度相等的K+1段，从音圈同名端开始为第 1段，直到κ-ι、κ、κ+ι段，再到音圈非同名端结束，在K-I段与K段之间引出抽头作输出端， 将Κ+1段与运动的音圈分离，改为固定在扬声器内导磁的软铁上，不参与音圈的运动，并将其反接。
3.根据权利要求1所述的一种反电动势信号无失真音响重放装置，其特征在于所述反电动势信号扬声器(1)中的音圈可分为两组并联，两组都是从第1段到第K段，两组绕线方向完全相同，每组K-I段与K段之间引出抽头作输出端，并将其中一组的K段改为固定在扬声器内导磁的软铁上，不参与音圈的运动。
4.根据权利要求1所述的一种反电动势信号无失真音响重放装置，其特征在于所述反电动势信号扬声器(1)中的音圈可视为有效长度相等的K段，从音圈同名端开始为第1 段，直到κ-ι、κ段，再到音圈非同名端结束，在K-I段与K段之间引出抽头作输出端，将K段与运动的音圈分离并反接，改为固定在扬声器内导磁的软铁上，不参与音圈的运动，另在反电动势信号扬声器(1)的输入端接两只分压电阻，将总输出电压值U作K分之一分压，再与 K-I段与K段之间引出输出端的电压绝对值相减。
专利摘要一种反电动势信号无失真音响重放装置，其特征在于包括反电动势信号扬声器、反电动势信号放大器，当扬声器本身失真及纸盘运动速度受到音箱内空气压迫或声音反射、共振、驻波、谐波因数的影响而偏移预期值时，反电动势信号扬声器中与纸盘相连的音圈即时检测到产生的偏差，并将偏差反馈给反电动势信号放大器，反电动势信号放大器立即产生回应，进行纠偏处理，直至偏差完全消失为止。本实用新型设计合理，将扬声器改为一个标准的四端网络，既有输入亦有输出，而且输出的信号能真实反映扬声器运动的电信号，使功放和扬声器同属在一个真正意义上的电子网络系统。频响宽而平，声音无失真，无相移；用一只反电动势信号扬声器可替代音箱中所有高中低扬声器，也省去调整麻烦的分频器了，大大降低音箱制造成本。
文档编号H04R3/00GK202059559SQ20112017032
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月24日 优先权日2011年5月24日
发明者方炳钧 申请人:方炳钧