Bredbåndshøjttaler

Til min fuldtone-højttaler står jeg overfor (måske) at skulle bruge en serie-sugekreds til at dæmpe den primære opbrydning ved 3,2 kHz (en parallel-sugekreds alene duer ikke, da den blot ændrer den belastning, forstærkeren ser uden at lave spændingsdeling). I det tilfælde, kan man ikke bare se bort fra parasit-komponenterne. I praksis kan jeg dog se bort fra dem alle på nær én - nemlig spolens seriemodstand. Sugekredsen ser således ud:

 

Størrelsen af den ideelle serie-sugekreds' impedans ved dens resonans er lig R (dvs. uendelig hvis R ikke havde været der). Lad os sige, at R er 10 ohm og at belastningen (dvs. højttalerens impedans) også er 10 ohm. Da vil dæmpningen ved sugekredsens resonansfrekvens være 6 dB (dvs. overføringsfunktionens relative niveau er -6 dB). Sådan går det bare slet ikke, når man måler på det. Jeg havde forventet en indflydelse fra Rsl, men jeg havde ikke regnet på, hvor meget det rent faktisk betød. Spolen i min indledende opstilling er 50 uH med en ækvivalent seriemodstand på ca. 0,15 ohm. Kondensatoren er 50 uF og modstanden (R) er 10 ohm. Den relativt store kondensator (og derfor lille spole) er nødvendig, fordi der er tale om en høj-Q resonans. Jeg målte kun en dæmpning på 3 dB (hvor jeg teoretisk set havde forventet 6 dB). Den efterfølgende beregning bekræftede dette fuldstændig. Alene p.g.a. de 0,15 ohm når sugekredsens impedans kun op på lige knap 7 ohm ved resonansfrekvensen - og det vel at mærke uden modstanden R. Med R på 10 ohm når den således kun op på 4 ohm, og det giver en dæmpning på sølle 2,9 dB. Det er altså en afvigelse, der vil noget. Dette viser blot, at bare fordi vi befinder os nede midt i audio-området, kan vi ikke altid nøjes med at betragte komponenterne som ideelle. Jeg kan ikke opnå den dæmpning, jeg ønsker, om jeg så helt udelader R. Løsningen er en spole med endnu mindre modstand. Jeg kan få en 50 uH spole med en modstand på 0,04 ohm. Her vil R så skulle være 18 ohm (altså stadig noget højere end de teoretiske 10 ohm) for at give mig den ønskede dæmpning på 6 dB. 

1) Passivt korrektionsled til at skabe en hylde-formet overføringsfunktion.

2) En meget lav-Q serie-sugekreds.

3) En "for" lav elektrisk delefrekvens i lavpas-filteret med blød afrulning.

4) Digitalt FIR-filter - kræver én biquad.

5) Aktivt analog filter.

Ad 1:

Oftest anvendte løsning i forbindelse med passive filtre (og teoretisk set også den mest rigtige løsning).

Ad 2:

Kan anvendes, hvis man gerne vil have et løft i toppen (og vel dermed kun evt. relevant i fuldtone-konstruktioner).

Ad 3:

Sparer komponenter/reducerer kompleksitet men kræver, at enhedens øvre afrulning er egnet til dette. Det kan fungere godt men kan langt fra altid bringes til at fungere i praksis.

Ad 4:

Glimrende løsning hvis man kører med digitalt filter.

Ad 5:

Med de digitale filtres indtog er dette nærmest blevet irrelevant - kører man aktivt i dag, kører man digitalt.

I mit projekt er kun løsningerne 1) og 4) interessante. Man kunne godt argumentere for løsning 2), men jeg tror ikke, den kommer til at gøre noget godt her - og et lille løft (som måske slet ikke er nødvendigt) får jeg automatisk med løsning 1), idet enhedens impedans stiger en lille smule med frekvensen, hvilket betyder, at dæmpningen aftager svagt med frekvensen.

Her ses mulige netværk til løsning 1):

Traditionelt anvender man/jeg næsten altid version A, men denne korrektion er blødere og virker over et bredere frekvensområde end selve baffel-steppet i praksis. Det råder version B bod på og muliggør samtidig et Q højere end 0.707, hvorved der kan skabes et mere eller mindre blødt dyk på højre side af hyldefunktionen, som kan kompensere for det tilsvarende hæv (se simulering herunder), der praktisk talt altid ses på kantdiffraktionen/baffel-steppet. Denne mulighed har man netop også med FIR-filter løsningen (man vælger blot Q-værdien, når man beregner koefficienter til biquad'en). Simulering af kantdiffraktion:

Herunder ses overføringsfunktioner for version A og B af den passive løsning. Rød kurve er for version A og er ens i de to eksempler. Blå kurve er for version B - kritisk dæmpet i første eksempel og underdæmpet i andet eksempel (jo mindre kondensator, jo større dyk).