Current driving of loudspeakers, comparison with voltage-driving technique

Electroacoustic devices are utilized to transmit and reproduce audio. During this operation audio signal distortion should be kept at minimum. The end point of this chain are electrodynamic loudspeakers, however, they are usually the components that generate non-linear distortion the most. They can usually be considered as the bottleneck. There are several digital and analog techniques and accumulated knowledge in order to improve the audio quality. This project has been dedicated to investigate one of the kind in analog domain for driving loudspeakers, which is by using so called the current-controlled amplifier. Conventional methods have been driving the loudspeakers with a voltage signal, which enables a well controlled, flat frequency response. However, there are successful research studies in last 20 years which demonstrate, that utilizing current as a driving signal can enable less harmonic and intermodulation distortion. Then, it would be a shame, if the whole world is still using voltage control, and keeping everyone away from a better and more realistic sound quality. Starting with this motivation, this thesis project is approaching this problem with an A/B comparison setup. It consists of two amplifiers, one voltage-controlled the other current-controlled. Firstly, objective results are verified. For this purpose, intermodulation and harmonic distortion are measured with a two-tone test for both control techniques. As an outcome of these tests, current-driving loudspeakers reduces the intermodulation terms that are generated due to voice coil motion and voltage-to-current conversion. Furthermore, thermal distortion is investigated in order to see if power compression of loudspeakers can be overcome with current-drive technique, and the results show an advantage in this sense as well. Once the empirical results are verified, a subjective listening test is performed to evaluate the effect on human perception.

I dispositivi elettroacustici vengono utilizzati per trasmettere e riprodurre l'audio. Durante questa operazione la distorsione del segnale audio deve essere mantenuta al minimo. Il punto finale di questa catena sono i diffusori elettrodinamici, tuttavia di solito sono i componenti che generano maggiormente la distorsione non lineare. Di solito possono essere considerati il ​​collo di bottiglia. Ci sono molti digitali e analogici tecniche e conoscenze accumulate per migliorare la qualità audio. Questo progetto è stato dedicato allo studio di un tipo nel dominio analogico per il pilotaggio di altoparlanti, che utilizza il cosiddetto amplificatore controllato in corrente. I metodi convenzionali hanno guidato gli altoparlanti con un segnale di tensione, che consente una risposta in frequenza piatta ben controllata. Tuttavia, ci sono studi di ricerca di successo negli ultimi 20 anni che dimostrano che l'utilizzo della corrente come segnale guida può consentire una minore distorsione armonica e di intermodulazione. Quindi sarebbe un peccato se il mondo intero usasse ancora il controllo della tensione e tenesse tutti lontani da una qualità del suono migliore e più realistica. A partire da questa motivazione, questo progetto di tesi sta affrontando questo problema con una configurazione di confronto A / B. Consiste di due amplificatori, uno controllato in tensione e l'altro controllato in corrente. Innanzitutto, vengono verificati risultati oggettivi. A tale scopo, l'intermodulazione e la distorsione armonica vengono misurate con un test a due toni per entrambe le tecniche di controllo. Come risultato di questi test, gli altoparlanti che pilotano corrente riducono i termini di intermodulazione generati a causa del movimento della bobina vocale e della conversione da tensione a corrente. Inoltre, viene studiata la distorsione termica al fine di vedere se la compressione di potenza degli altoparlanti può essere superata con la tecnica di azionamento della corrente e i risultati mostrano anche un vantaggio in questo senso. Una volta verificati i risultati empirici, viene eseguito un test di ascolto soggettivo per valutare l'effetto sulla percezione umana.