Brevet FR2448272A1 — publié le 19800829

La présente invention concerne dune façon générale 1Damélloration des performances des haut-parleurs de basses et se rapporte plus particulièrement à une technique et à un appareil nouveaux permettant d 3 obtenir un système de haut-parleurs économique compact et de relativement bon rendement présentant des performances relativement excellentes Pour obtenir la meilleure reproduction des sons, la meilleure solution actuellement connue est celle du systeme de haut-parleurs BOSE 901 DIRECT/REFLEX du type décrit dans le brevet U.S.A. NO 3 582 553. Ce système utilise un très grand nombre de circuits d'excitation couvrant toute la gamme, ces circuits étant associés à un égaliseur électronique actif possédant plus de cent composants.L'utilisation de moyens de haut-parleurs multiples couvrant toute la gamme permet dEeliminer les résonances audibles et dgeviter les inconvé- nients des haut-parleurs de basses et d'aiguës associés a des circuits séparateurs. Cependant l'utilisation d'un nombre aussi grand de haut-parleurs et d'éléments d'égalisation est très coûteuse. La solution la plus économique consiste à utiliser un haut-parleur de basses, un haut-parleur d aiguës et un circuit séparateur dirigeant les signaux basse fréquence vers le haut-parleur de basses et les signaux haute fréquence vers le haut-parleur diaiguës, tous ces éléments étant contenus dans une boite ou "baffle" à évents. Une approche typique du problème consiste à rechercher une caractéristique de réponse de type Butterworth à la manière décrite dans un article de A.N. Thiele intitulé "Haut-parleurs en boites à évents et publié dans les numéros de Mai et Juin 1971 du JOURNAL OF THE AUDIO ENGINEERING SOCIETY, pages 382-91 et 471-83. Des systèmes de haut-parleurs spécifiques utilisant ces principes sont décrits dans des articles de Raymond, J.Newman intitulé 'fSys- tème de haut-parleurs utilisant une caractéristique de réponse Butterworth du sixième ordre" publié dans le JOURNAL OF THE AUDIO ENGINEERING SOCIETY Juillet/Aout 1973 pages 450-56, et de D.B. Keele Jr. intitulé "Nouvel ensemble de réglages de systèmes de haut-parleurs en boîtes à évent de sixième ordre" publié dans le JOURNAL OF THE AUDIO ENGINEERING SOCIETY Juin 1975 pages 354-60.Ces articles décrivent l'établissement de la résonance fondamentale du haut-parleur de basses en boite fermée a une fréquence correspondant au point à mi-puissance d'un système comprenant le haut-parleur dans son enceinte et un filtre complémentaire du type décrit par Thiele au titte de son adaptation 15 Bien que cette approche du problème conduise à ne réponse en fréquence raisonnablement uniforme au-dessus du point à mi-puissance inférieur, le rendement est cependant inférieur. à. ce qui serait souhaitable. Par suite, la présente invention a pour principal but de créer un système de haut-parleurs de basses et d'aiguës présentant un rendement amélioré. L'invention a également pour but de réaliser un système tel que. celui ci-dessus qui fournisse en même temps une bonne caractéristique de réponse aux fréquences basses. L'invention a encore pour objet d'atteindre les buts ci-dessus par des moyens éconoXiquese A cet effet, la présente invention concerne un système de haut-parleurs comprenant un haut-parleur de basses et au moins un haut-parleur d'aiguës excités par l'intermédiaire dsun circuit séparateur et placés à l'intérieur dun baffle, système caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant de régler la résonance fondamentale du haut-parleur de basses en boîte fermée à une fréquence plus élevée que la fréquence à mipuissance du système de haut-parleurs, cette demi-puissance étant définie par rapport à la plage à puissance de sortie constante, et des moyens d'égalisation active permettant de compenser les chutes de puissance dans la courbe de réponse en fréquence, à partir dgune fréquence située juste au-dessus de la fréquence à mi-puissance et jusqu a une fréquence prédéterminée située nettement au-dessous de la fréquence à mi-puissance de telle manière que la réponse en fréquence du système de haut-parleurs entre ces deux valeurs situées de part et d'autre de la fréquence à mi-puissance, reste parfaitement constante, tout en augmentant considérablement le rendement du système par rapport à celui dans lequel la résonance fondamentale du hautparleur de basses en boite fermée se fait exactement à la fréquence à mi-puissance Selon une autre caractéristique de lLinventione les moyens d'égalisation actifs sont constitués par-un circuit à transistor unique et à deux pôles. De nombreuses autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit et qui se réfère aux dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est un diagramme par blocs lllustJant la disposition logique, dgun système selon l'invention - la figure 2 est une vue en perspective dune forme préférée de réalisation de boîte ou baffle de hautparleurs selon l'invention ; - la figure 3 représente une forme préférée de réalisation d'un circuit séparateur ; - la figure 4 est un schéma de circuit diane forme préférée d'égaliseur actif ;; - la figure 5 est une représentation graphique, en fonction de la fréquence, de la réponse en fréquence du hautparleur de basses pour un circuit séparateur selon la figure 4 sans égalisation, avec une égalisation de 6 décibels à 45 Hz et avec une égalisation de 10 décibels à 45 Hz En se référant à la figure 1 des dessins, celle-ci représente un diagramme par blocs illustrant la disposition logique dsun système selon-l'invention. Un signal appliqué à la borne d'entrée 11 est reproduit par le haut-parleur de basses 12 et le haut-parleur d'aiguës 13 montés dans le baffle 14 et excités par un amplificateur de puissance 16 branché par l'intermédiaire du circuit séparateur 15. L'égaliseur actif 17 fournit un signal égalise à l'amplificateur de puissance 16 de manière à compenser les "trous" de réponse du haut-parleur de basses 12 à partir d'une fréquence située au-dessus de la fréquence de résonance du haut-pareur de basses en boite fermée. Dans un exemple préféré de réalisa- tion5 la résonance fondamentale du haut-parleur de basses en boîte fermée est à 81,5 Hz et le point à 3 décibels du système non égalisé se situe à 65 Hz. En se référant à la figure 2, celle-ci représente en perspective une forme préférée de réalisation d'un baffle selon l'invention dont la structure correspond essentiellement à celle commercialisée par le haut-parleur BOSE Modèle 30i à cette différence près que la fréquence de résonance fondamentale du haut-parleur de basses en boîte fermée, a été portée de 79 Hz à 81,5 Hz en réduisant la masse du haut-parleur de basses5 ainsi qu'en utilisant une bobine vocale à moins grand nombre de spires. Cette réduction du nombre de spires et de la masse augmente le rapport B1 et l'amortissement tout en fac11i- tant l'égalisation par un circuit à deux pôles relativement bon marché.Un système classique de point à mi-puissance situé à 40 Hz nécessiterait un volume de baffle à peu près double pour obtenir le même amortissement et son rendement en milieu de bande serait le quart du rendement du présent exemple Le baffle 14 supporte le haut-parleur de basses 12 sur le panneau avant et le haut-parleur djaiguës 13 sur un panneau incliné 21 qui porte également le tube d'évent 22. Un déflecteur de son 23 est monté dans le prolongement de l'arbre 24 suspendu au bouton 25 pour permettre le contrôle de la directivité effective du haut-parleur d'aiguës. La figure 3 représente le schéma d'une forme préférée de réalisation du circuit séparateur 15 sur lequel on a porté les valeurs spécifiques des paramètres. La figure 4 représente le schéma du circuit d'égalisation actif 17 qui reçoit un signal d'entrée par la borne 11 et commande l'amplificateur de puissance 16 par un signal pris entre la borne 32 et la terre. A la borne 31 est appliquée la tension collecteur de ce circuit émetteur-suiveur à deux pôles.Les valeurs typiques des paramètres sont les suivantes C1, C2 0,022GF R1,-R2 3,3 M # R3 18 K # R4 47 K Jn; Q1 2 S C 1335 C3, C4 0,022 F R5, R6 56 KA Par rapport à la réponse en fréquence à 1 KHz, le circuit de la figure 4 donne une réponse 10 db plus élevée à 45 Hz de façon que la réponse globale du système soit comprise dans + 3 db depuis 40 Hz jusqu'à une fréquence supérieure à 100 Hz, et chute de 36 db par octave avec une fréquence à mipuissance située à 42 Hz. La figure 5 représente graphiquement la réponse du système en fonction de la fréquence, la courbe 41 représentant la réponse sans égalisation dont le point à 3 db se situe à 65 Hz, la courbe 42 représentant la réponse avec une égalisation de 6 db à 45 Hz, et la courbe 43 représentant la réponse d'une forme préférée de réalisation de l'invention avec une égalisation de 10 db à 45 Hz donnant une réponse en fréquence comprise à l-interieur de t 3 db de 40 Hz à plus de i00 Hz. La technique antérieure décrite dans les exemples ci-dessus indique de choisir pour fréquence d:accord fb en boite fermée la même fréquence que la fréquence basse f3 à mi-puissance du système, par rapport à sa plage de puissance de sortie constante. Au contraire la caractéristique importante de la présente invention consiste à choisir la fréquence d'accord en en boîte fermée au-dessus de la fréquence 3 à mi-puissance du système, par rapport à sa plage de puissance de sortie constante Cela permet d'obtenir une augmentation très importante de rendement tout en utilisant une égalisation active bon marché à deux pôles, et en conservant une réponse basse fréquence exceptionnellement bonne pour ce système bon marché et de petite taille .En effet, le système selon l'invention peut facilement s'utiliser avec un amplificateur de puissance de 10 Watts pour donner des nivaux sonores exceptionnellement élevés reproduisant avec fidelite des fréquences relativement basses Dans la présente forme de réalisation de l'invention, le haut-parleur d'aiguës est un haut-parleur de 76 mm, d2ìmpe- dance nominale de bobine de 8 ohms, le haut-parleur de basses 12 est un haut-parleur de 203 mm, d'impédance nominale de bobine de 8 ohms, le volume de baffle 14 est de 20 litres et le tube évent 22 présente une longueur de 152 mm et un diamètre de 63,5 mm. On a décrit ci-dessus une technique et un appareil nouveaux permettant d'accroître notablement le rendement d'un système de haut-parleurs de basses et d'aiguës compact et économique donnant une réponse basse fréquence exceptlonnellement bonne pour un dispositif aussi compact et aussi bon marché I1 est évident que les specialistes de la question pourront trouver beaucoup d'autres applications et apporter de nombreuses modifications à la forme de réalisation particulière décrite ici5 sans pour cela sortir du cadre de l'invention, REVENDICATIONS 10) Système de haut-parleurs comprenant un hautparleur de basses et au moins un haut-parleur d'aiguës excités par l'intermédiaire dsun circuit séparateur et placés à lginté- rieur dun baffle, système caractérisé en ce quil comprend des moyens permettant de régler la résonance fondamentale du haut-parleur de basses en bolte fermée à une fréquence plus élevée que la fréquence à mi-puissance du système de hautparleurs, cette demi-puissance étant définie par rapport à la plage à puissance de sortie constante, et des moyens diégalisa- tion active permettant de compenser les chutes de puissance dans la courbe de réponse en fréquence, à partir deune fréquence située juste au-dessus de la fréquence à mi-puissance et jus qu a une fréquence prédéterminée située nettement au-dessous de la fréquence à mi-puissance de telle manière que la réponse en fréquence du système de haut-parleurs entre ces deux valeurs situées de part et d'autre de la fréquence à mi-puissance, reste parfaitement constante, tout en augmentant considérablement le rendement du système par rapport à celui dans lequel la résonance fondamentale du haut-parleur de basses en boîte fermée se fait exactement à la fréquence à mi-puissance 20) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'égalisation active sont constitués par un circuit à deux pôles. 30) Système selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le circuit à deux pôles est un circuit R C à deux pôles. 40) Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit à deux pôles ne comprend qu'un transistor unique. 50) Système selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit à deux pôles comprend un transistor possédant au moins une base, un émetteur et un collecteur, une borne d'entrée et une borne commune, une résistance d'émetteur branchée entre l'émetteur du transistor et la borne commune, une résistance de base branchée entre la base du transistor et la borne commune, deux condensateurs branchés en série entre la borne d'entrée et la base du transistor, et une troisième résistance branchée entre le point de jonction des deux condensateurs et l'émetteur 6 ) Système selon l'une quelconque des revendlcations 1 à 5 caractérisé en ce quail comprend en outre des moyens d'amortissement suffisantes pour que les moyens d'égali- sation active puissent compenser efficacement les chutes de puissance de la courbe de réponse en fréquence a l'aide dun circuit à deux pôles, ces moyens d'égalisation active etant constitués par un circuit à deux pôles.