Hjem Høyttalere Design

---

Design

Her skriver jeg litt om hva som kan være lurt å ta i betraktning når man skal designe en høyttaler.
Dette er ment som et supplement til høyttalerboken.
Desingtipsene har som mål å gi lineær respons, men ellers er det egne ønsker og hvilken lyd man foretrekker som avgjør hvordan designet blir.



Frekvensrespons:
Målet er normalt en flat kurve mellom 20Hz og 20kHz. For mye nivå rundt 2-4 kHz kan gi litt hard og ubehagelig lyd, da øret er spesielt følsom for dette frekvensområdet. Smak og behag avgjør ellers f.eks bruk av økt nivå i bassområdet og øvre diskantområde, da lyd er en subjektiv opplevelse.

Delefrekvens:
Velges slik at alle elementene har naturlig lineær respons frem til delefrekvensen.

Diskanten begrenser delefrekvensen nedover i frekvens, med tanke på effekttålighet utover selve frekvensresponsen til elementet. Ved lave delefrekvenser under ca. 2500 Hz anbefales høyere ordens filter.

Basselementene begrenser delefrekvensen oppover i frekvens, med tanke på spredning i forhold til diameter, og hurtighet i forhold til massen på elementet.
Jo større diameter på basselement, jo lavere delefrekvens bør det være. Derfor vil det ofte være naturlig at det fra og med 8" blir brukt 3-veis konfigurasjon, hvis ikke diskanten tåler lav delefrekvens rundt 2000 Hz.
En god tommelfingerregel er at høyeste delefrekvens for basselement ligger rundt 340/diameter(m).
F.eks for 5" blir anbefalt høyeste delefrekvens: 340/0,125 = ca 2700 Hz.

Filterorden:
Valg av filterorden er vanskelig å gi noe fasitsvar på.
Dette må avgjøres i forhold til elementenes naturlige avrulling i frekvensrepons og spredning for bass/mellomtone, og frekvensrespons og effekttålighet for diskant, samt at diskanten ikke blir for komprimert hvis den må gjengi for bredt frekvensområde.

Lavere ordens filter tilstrebes for et økonomisk design med lavt effekttap og færre komponenter som kan ødelegge for kvaliteten på lydsignalet.
1. og 2. ordens filter kan passe hvis diskanten har høy delefrekvens, og bass/mellomtone ruller naturlig sterk av i nivå ved stigende frekvens, eller i deler av 3-veis konfigurasjon der mellomtonen har stort arbeidsområde.

3. og 4. ordens kan passe for diskant med lav delefrekvens, eller 3 og 4-veis konfigurasjon ved smalt frekvensområde mellom elementene.

Impedans:
Må tenkes på ved design av delefilter, og må der være så jevn som mulig for at filteret skal få riktig effekt.
For å få jevn impedans som ligger nær nominell impedans til f.eks basselementet, blir det her brukt en RC-shunt i parallell med elementet.

Fase:
Blir satt i delefilteret, er med på å forme frekvensrepsonsen rundt delefrekvensen.
Fasen rundt delefrekvensen er avhengig av hvilken orden delefilteret har.
1. og 3. ordens har lineær fase og gir jevn overgang i nivået rundt delefrekvensen.
4. ordens Linkwitz-Riley har lik fase på høy- og lavpassfilteret,
og vil med -6dB ved delefrekvens derfor gi flat overgang.

Baffelstepkompensasjon:
Avhengig av bredden på frontplaten vil lydnivået senkes fra en øvre frekvens, og ned til -6 dB ved en nedre frekvens. Jo smalere bredde, jo høyere i frekvens vil denne virkningen være, og omvendt.
-3dB punktet for dette "steget" er 115/(bredde i meter).
For å kompensere for dette nivåtapet kan det brukes et lite filter bestående av en spole i parallell med en motstand. Dette senker systemfølsomhet for høyttaleren tilsvarende baffelsteget, og må verdien på spolen må muligens justeres litt ved lyttetesting.
Verdien til spolen beregnes som utgangspunkt som et 1. ordensfilter med delefrekvens et lite stykke over -3dB punktet for baffelsteget.
Resistoren i parallell velges til minimum lik som den nominelle impedansen til basselementet, og justeres for ekstra demping.
Ellers kan verdien på spolen som en tommelfingerregel beregnes slik: L (mH) = (R x Bredde i cm) / 102
BSC calculator
For å unngå nivåtap kan det istedenfor designes enten designes en 3-veis høyttaler med 2 basselementer, eller 2.5 veis høyttaler med 2 basselementer, der nedre delefrekvens blir ca 0,7x[frekvensen til baffelsteget].
TrueAudio.com

Copyright © Frode Nesset.