Compensation of low Frequency Resonance in Current Driven Loudspeakers using DSP

DSP를 이용한 전류구동 스피커의 저주파 공진 보상

The impedance of the speaker is likely to be recognized as a fixed value. However, speaker impedance continues to vary with frequency variation, especially larger in resonant frequency region. The sound pressure level of loudspeakers is determined by the current flowing throughout the coil that consists loudspeakers. If loudspeakers are driven by voltage, sound pressure level of the loudspeaker is distorted by the variation of loudspeaker impedance. Current-drive of loudspeakers can solve this problem, but distortion of sound pressure level occurs in low frequencies due to resonance. The distortion can degrade the sound quality of the sound system. So to solve this problem, In this paper, we propose a resonance compensation circuit using DSP. we simulates audio systems using an equivalent model of loudspeakers to verify distortion of sound pressure level due to impedance variation and propose a circuit to compensate it. The proposed circuit is configured using a state variable filter and it can adjust the center frequency and output, so it will be used various sound systems.

음향시스템을 구성하는 스피커의 임피던스는 고정된 값으로 인식되고 있다. 그러나 스피커의 임피던스는 입력신호의 주파수 변화에 따라 계속 변화하고 그 변화량은 스피커의 공진 주파수 대역에서 매우 크다. 스피커의 음압 레벨은 스피커를 구성하는 코일에 흐르는 전류에 따라 결정되는데 스피커를 전압 구동 할 경우 변화하는 임피던스에 의해 음압 레벨의 왜곡이 발생한다. 스피커를 전류 구동 할 경우 이러한 문제는 해결되지만 저주파에서 공진의 영향으로 음압 레벨의 왜곡이 발생하는데 이는 음향시스템의 음질 저하를 가져올 수 있다. 본 논문에서는 전류구동 음향시스템의 음질 개선을 위해 DSP(Digital Signal Processing)를 이용하여 음압레벨의 왜곡을 보정하는 공진 보상회로를 제안한다. 본 논문은 스피커의 등가 모델을 이용한 음향 시스템의 전류 구동 모의실험을 통해 주파수 변화에 따른 음압 레벨 왜곡을 확인하고 이를 보정하는 회로를 제안하는 것으로 구성하였다. 제안한 회로는 상태변수필터를 이용하여 구성하였고 주파수 및 출력이 조절 가능하여 다양한 음향 시스템에 적용 가능 할 것으로 보인다.