Olika högtalarelement

Hem > Högtalarelement > Olika högtalarelement

Att återge basen är inte helt problemfritt.
Mellanregistret och diskanten är egentligen kanske den viktigaste delen i hela högtalarsystemet.
Det finns inget som kan få en högtalare att låta så illa som en dålig diskant.

Generellt om bas-element

Vilken typ av musik vill du spela? Olika element har olika egenskaper, som passar olika bra i olika lådor, som i sin tur passar olika bra till olika sorters musik.

När du sorterat bort de element som inte alls har de önskade egenskaperna (resonansfrekvens, Qts, etc), och ändå har ett rimligt pris finns det kanske inte så många kvar att välja på. Då är det läge att se om dessa kandidater håller måttet.

Har du tillgång till ett beräkningsprogram kan du oftast se vilka som passar och inte passar dig. Du kan i förväg bestämma en lämplig undre gränsfrekvens för systemet, och därefter försöka hitta ett element som får en fin frekvenskurva, baserat på den undre gränsfrekvens du valt. Lådan får inte heller bli allt för stor för att passa in i möblemanget.

För hemmabruk brukar en vanlig sluten låda, eller en basreflexlåda vara det bästa valet. De är också relativt enkla att beräkna och få att fungera bra. Den slutna lådan är minst känslig för lådvolymen. Volymskilnader på upp till 10% ger oftast ingen hörbar skillnad. Basreflexlådan är det mer noga med, då dess basreflexport måste vara fint anpassad till elementets egenskaper och lådans storlek.

Lång väg kvar

Om vi nu bygger en låda till våra bashögtalare, är vi färdiga då? Nej, man behöver ha flera högtalar-element för att täcka hela frekvensområdet från bas till diskant.

En stor bashögtalare har svårt att ge en stor spridningsvinkel för ljudet över hela frekvensområdet. Konens stora massa och diskant-tonernas små amplituder (attacker/rörelser) samt korta periodtid gör, att endast området närmast talspolen sätts i rörelse. Bashögtalaren förmår alltså inte att återge de övre frekvenserna bra, p g a den stora konen. Därför kompletteras alltid baselementet med ett diskantelement, som alltså har till uppgift att ta hand om det frekvensområde som bashögtalaren inte klarar av. Diskanter har en mycket liten kon, p g a att den ska kunna hantera de snabba attackerna bra. Tillsammans bildar de ett tvåvägssystem.

Detta fungerar bra om inte det använda baselementet är för stort. Med större kon än 8 tum krävs oftast ett mellanregisterelement, p g a att frekvensområdet för bashögtalaren blir mindre ju större kon den har. Dessutom har större element nästan alltid en mindre behaglig klang högre upp i frekvens.

Mellanregistret har till uppgift att återge ljudet mellan bas och diskant. Detta kallas trevägssystem.

För att få så bra spridning som möjligt av alla frekvenser, bör mellanregistret motsvara halva baselementets storlek, dvs. 5 tum mellanregister med 10 tum bas.

De olika enheterna är som sagt byggda för att spela inom ett visst frekvensområde, men inga av elementens områden är begränsade från fabrik, utan det får vi ordna själva.

Hur gör man då? De olika elementen separeras från varandra genom att frekvenserna delas upp och skickas till respektive högtalare som är gjord för att på bästa sätt återge detta. Detta görs med ett delningsfilter. På så sätt begränsas högtalarens uppgift som därigenom utförs bättre.

Ett delningsfilters huvudkomponenter är spolar och kondensatorer, där spolen bromsar de höga frekvenserna och kondensatorn de lägre. Genom att ändra komponentvärde kan olika delningsfrekvenser erhållas. Motstånd används ibland för att anpassa de olika elementens verkningsgrad så att inget element blir dominerande, vilket blir tröttsamt att lyssna på i längden.

De övre högtalarregistren

Mellanregistret och diskanten är egentligen kanske den viktigaste delen i hela högtalarsystemet. Det mänskliga örat är ganska okänsligt för detaljer i basen, men är i gengäld desto känsligare för små fel och brister högre upp i frekvens. Mycket små avvikelser kan uppfattas även av ett otränat öra. Kanske inte så att det låter illa, men den där speciella känslan av att solisten verkligen står där mellan högtalarna går lätt förlorad om frekvensgången inte är riktigt rak eller om elementen inte passar riktigt bra ihop.

Högtalarens bassystem kan påverkas högst avsevärt av byggaren. Själva högtalar-elementet är i det fallet inte riktigt lika viktigt som att lådan är rätt dimensionerad. Lådan, i den mån där den överhuvudtaget kan påverkas, är för diskant och mellanregister av underordnad betydelse. Den ska självklart inte glömmas bort, men med fel högtalarelement blir det helt enkelt inte bra!

Mellanregister-element

Den vanligaste typen av mellanregister är konhögtalare. Konen är för det mesta gjord av plast eller papper. Plasten har i allmänhet mindre problem med resonanser (=jämnare frekvensgång) men är dyrare och går ofta inte lika högt upp i frekvens. Varianter med någon form av fibrer i konmaterialet förekommer också.
Plast och fibrer är två sätt att lösa ett och samma problem som brukar kallas break-up, uppbrytning. Det är bara vid de lägsta frekvenserna som en kon rör sig lika mycket längs inne vid talspolen som vid ytterkanten. Konen rör sig i det fallet som om den vore helt stel. När konen rör sig snabbare kommer den också att tvinas accelerera mer. Resultatet blir att konen “böjer sig”.

Att konen inte är helt stel är i sig inget problem. Bekymret är att en kon, precis som alla andra mekaniska föremål, har ett antal s k egenfrekvenser eller resonansfrekvenser. Vid dessa frekvenser tenderar konen att själv vibrera olika mycket på olika ställen. Resultatet blir toppar och dalar i frekvensgången vid resonanserna.

Genom att göra konen mycket stel kan resonansfenomenen flyttas upp i frekvens, helst så långt att problemen börjar först över de frekvenser örat förmår att uppfatta. Om konen istället görs mjuk kan man välja ett material som “äter upp” vibrationerna effektivt. Man låter med andra ord konen bara röra sig i centrum vid höga frekvenser.

Genom att utforma membranet (konen) som en bubbla (eller “dom”) istället, och tillverka denna av tyg som är behandlat med någon klibbig massa får man en mycket resonansfri konstruktion. Problemet är att det användbara frekvensområdet blir begränsat i jämförelse med en vanlig kon.
Det är också vanligt att man behandlar papperskoner med något som minskar resonansbenägenheten. En behandling som brukar ge bra resultat.

Om talspolen i elementet har ovanligt stor diameter i förhållande till konens storlek minskas uppbrytningsproblemen eftersom drivkraften fördelas mycket jämnare. Med stor talspole kan även konen göras “grundare”, vilket minskar tidsfördröjningen i elementet. Storleken förbättrar också värmeavledningsförmågan vilket ökar effekttåligheten.

Diskant-element

Det finns inget som kan få en högtalare att låta så illa som en dålig diskant. I jakten på en säljande häftig bas frestas många tillverkare att snåla in på diskanten. Det främsta skälet till att en diskant inte låter bra är, precis som för mellanregister, diverse resonansfenomen. Är högtalarens filter inte korrekt dimensionerat kan man dessutom få uttalade distorsionsproblem.

Generellt om diskant-element

På marknaden finns det diskanter i många varianter. Den vanligaste principen idag är nog en liten behandlad tygdom. Dessa diskanter ger ofta ett vackert ljud utan otrevliga resonanser. Det finns också modeller där domen är gjord av metall. För att det ska fungera måste metallen vara både mycket hård och lätt. Den låga vikten är ett krav för att man ska få en rimlig känslighet (en tyngre kon kräver mer energi för att vibrera). Är inte domen tillräckligt hård uppstår mycket skarpa resonanser i det hörbara området.

En metallhögtalare får en något annorlunda klang (trots att frekvensgången kanske är identisk med sin motsvarighet i tyg). Kondiskanter av papp eller plast förekommer egentligen bara i de allra enklaste och billigaste högtalarna. Materialen är billiga men räcker inte riktigt till för hifi. Däremot finns det utmärkta diskanter med en kon av metall. Ljudkaraktären liknar den hos en metalldom.

Bandelement

Bandelement är lite speciella i konstruktionen. Man använder ett platt magnetsystem som består av mängder med mindre magneter. Mellan magneterna ligger vad som både är ett membran och talspole. Den stora fördelen med ett bandelement är den mycket jämna drivkraften. Alla delar av membranet påverkas samtidigt och åt samma håll. I en traditionell konhögtalare är drivkraften koncentrerad till centrum och fördelas ut över konen. Bandelement blir genom sin konstruktion befriad från många resonansproblem. En svårighet är att göra membranet tillräckligt lätt för att få en rimlig känslighet. Dessa högtalare blir ganska dyra, men får å andra sidan speciella ljudande egenskaper. Ljudet blir mycket “lätt” och “luftigt”. Transientegenskaperna blir genom den speciella drivningen av membranet också ovanligt bra.

Bandelement har ytterligare en speciell egenskap. Vanliga runda högtalarelement strålar ut ljudet i en “akustisk kon”, dvs lika mycket åt sidorna som uppåt och nedåt. Ett bandelement sprider ljudet betydligt mer horisontellt än vertikat, därmed reduceras tidiga reflexer från golvet. Den horisontella spridningen är dessutom mycket större än för vanliga kon- eller domelement.

Piezoelement

En annan populär form av högtalarelement är s k piezoelement. Det finns både mellanregister och diskanter. Priset är, tack vare mycket få ingående delar, mycket lågt. Tyvärr är ljudkvaliteten inte den allra bästa, men duger gott i enklare konstruktioner. Ett piezoelement är ganska speciella så tillvida att det är kapacitivt, dvs själva piezokristallen som genererar ljudet är elektriskt sett en kondensator.

Hornhögtalare

Precis som med bashögtalare kan mellanregister och diskanter förses med ett horn för att höja verkningsgraden. Horn för bashögtalare blir mycket stora, men vid högre frekvenser blir storleken reducerad. Det blir därför realistiskt med mellanregister- och diskanthorn även i hemmastereon. Ett horn har ofta en känslighet på en bit över 100 dB mot runt 90 dB för vanliga konhögtalare. Man kan få samma ljudtryck med en tiondel av förstärkareffekten! Man ska dock tänka sig för innan man väljer ett horn i en renodlad hifihögtalare. En orsak är spridningen som i många horn inte är så bra. Rakt framför hornet blir ljudet mycket hårt och påträngande. En bit åt sidan blir det istället en smula stympat, man hör istället mer reflexer från väggarna.

I en högtalare som främst är avsedda för danslokaler eller som orkesterhögtalare är däremot horn förträffliga! Dels på grund av den högre känsligheten, men även då ljudkaraktären inte blir lika markerad på lite avstånd. Det lite hårda ljudet passar dessutom ofta bra till dansmusik. Speciellt trummor och blås får ofta det rätta bettet i en hornhögtalare.

Bredbands-element

En stor bashögtalare har svårt att ge en stor spridningsvinkel för ljudet över hela frekvensområdet. Konens stora massa och diskant-tonernas små amplituder (attacker/rörelser) samt korta periodtid gör, att endast området närmast talspolen sätts i rörelse. Bashögtalaren förmår alltså inte att återge de övre frekvenserna bra, p g a den stora konen.

Detta har man försökt lösa genom att applicera en liten kon/tratt närmast talspolen, som kan utföra sina egna rörelser, dvs spela diskant.

Exempel på bredbandselement är Lowther och Fostex.

Fördelar:

1. Lägre kostnad
2. Bara en ljudkälla
3. Mindre interferens
4. Inga fasproblem på grund av delningsfilter