Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 10. 6 mars 1956 - Icke-linjär distorsion i högtalare, av Lennart Brandqvist
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
13 mars 1956
197
Icke-linjär distorsion
i högtalare
Ingenjör Lennart Brandqvist, Göteborg
621.3.018.783 : 621.395.623./
En direktstrålande elektrodynamisk konhögtalare kan
förenklat betraktas som ett i vakuum svängande system
med en frihetsgrad. Detta är en någorlunda god
approxi-mering inom "kolvområdet" 0—300 Hz.
För detta system kan uppställas ekvationen:
där 5 är fjäderkonstanten för könen och dess
upphängning vid centrisk och axiellt riktad kraft P, r är
förlustmotståndet, m är könens massa, B är magnetiska
induktionen i luftgapet, / är talspolens trådlängd, i är strömmen
genom talspolen och x är könens förskjutning i axiell led.
Om strömmen i varierar t.ex. sinusformigt dvs. i = i c1 æt
kommer, vid konstanta koefficienter hos
differentialekvationen, x att variera på samma sätt dvs. x = x e ’ ^
där <p är det mekaniska systemets fasvinkel. I detta ideala
fall förekommer sålunda ingen icke-linjär distorsion.
Distorsion inom kolvområdet
I praktiken är dock åtminstone B = f [x) och S — f (x)
beroende på icke fullkomligt homogent magnetfält runt
talspolen och icke fullkomligt linjär upphängning av
könen. I båda fallen uppkommer distorsion, fig. 1. Rörelsen
mättas vid större förskjutning. Kurvans utseende i
närheten av origo har överdrivits för att visa inverkan av
könens nollstyvhet.
Distorsion vid flera frihetsgrader
I själva verket måste en högtalare betraktas som ett
svängande system med ett mycket stort antal
frihetsgrader då ju könen arbetar med ett relativt brett
frekvensregister. Vid övergången från en frihetsgrad till en annan
uppstår "break-up"-fenomen i könen, vilket man kan
studera genom att beströ könen med lycopodium. Härvid kan
oregelbundna mönster iakttas särskilt vid frekvenser i
högtalarens mellanregister där frekvenskarakteristiken för
högtalaren uppvisar skarpa avvikningar från medelnivån.
Vid dessa frekvenser ökar distorsionen kraftigt. Som
exempel kan nämnas att den icke linjära distorsionen även hos
en god högtalare kan anta värden om ca 20 °/o redan vid
ca 1 W inmatad effekt.
Distorsionen i högtalaren ökar med ökad konamplitud.
Då konamplituden åtminstone inom kolvområdet är
omvänt proportionell mot frekvensen i kvadrat, tenderar
distorsionen att öka till mycket höga värden i basen. Där kan
den anta värden om ca 30 °/o och mera i synnerhet vid
frekvenser lägre än basresonansfrekvensen (/0). Vid /0/2 har
andra övertonsdistorsionen ett maximum, vid /0/3 har
Fig. 1. Samband mellan den på högtalarkonen verkande
kraften P och könens förskjutning x för en
elektrodynamisk högtalare.
Fig. 2. Då talspolen rör sig axiellt en sträcka x med
frekvensen f uppstår även i könen en utböjning x med
frekvensen f/2.
tredje övertonsdistorsionen ett maximum osv. på grund av
att respektive övertoner just där framhävs av
basresonansen. Nämnas kan att f0 inte är konstant för varje högtalare
utan är en funktion av strömstyrkan i talspolen.
Distorsionen uppges som regel ytterst sällan av
högtalar-fabrikanterna ens vid verkligt påkostade kvalitetshögtalare,
och detta problem tycks även inom facklitteraturen
av-någon anledning vara mörklagt. Om man mäter
distorsionen för högtalarsystem vid några frekvenser samt
sammanbinder dessa erhålles en kontinuerlig kurva om de
tidigare nämnda distorsionstopparna i mellanregistret ej
medtas. För att få med dessa fordras en kontinuerligt
skrivande mätanordning med liten tröghet, och man har
skäl att misstänka vederhäftigheten hos kurvor som
saknar de nämnda topparna i distorsionen.
Distorsion på grund av intermodulation
En annan form av distorsion som orsakas av
icke-linjäri-teterna är den "intermodulation", vilken uppstår genom
att högtalaren då den samtidigt arbetar med flera
frekvenser, fungerar som blandare varvid
blandningsprodukter — kombinationstoner — uppstår. Intermodulationen är
ca 10 »/o i diskantregistret för ordinära högtalare och är
en otrevlig form av distorsion då den yttrar sig som råhet
i återgivningen.
Undertoner och skaller
Vidare förekommer undertoner ("sub-harmonies") i
högtalare. I frekvens ligger dessa en oktav under den
påtryckta frekvensen, fig. 2. En ganska vanlig orsak till
ytterligare förvrängning av ljudet är att det tycks vara svårt
att komma ifrån rena mekaniska oljud (skaller) orsakade
av sidokrängningar vid excentriciteter hos talspolen samt
det otrevliga tunnljudet i de flesta högtalarlådor.
Frekvensmodulationsdistorsion
Ytterligare en distorsionsorsak i konhögtalare är
"fre-kvensmodulationsdistorsionen" — dopplereffekten — i
högtalare vilken dock icke är att hänföra till
olinjäriteter-na. Då könen samtidigt arbetar med en låg ton och en
hög ton, uppstår till följd av könens fram- och återgående
rörelse vid den lägre frekvensen en skenbar höjning eller
sänkning av frekvensen av den höga tonen, då könen rör
sig mot resp. från observatören. Detta fenomen verkar för
örat, som om den höga tonen vore modulerad med den
låga tonen. De sidband som härvid alstras, innehåller
falska frekvenser besläktade med
intermodulationsproduk-terna. Denna distorsion blir kännbar i diskantregistret och
kan där bli ca 30 °/o vid några watts ineffekt.
Transientdistorsion
Slutligen erhålles "transientdistorsion" i högtalaren som
yttrar sig som översvängningar i könen vid en inmatad
stegfunktion. Denna form av distorsion är verkligen stor
för högtalare och beror av högtalarens olinjära
faskarakteristik och snäva frekvensområde. Transienter
förekommer rikligt inom musiken och denna form av distorsion
är väl värd att beakta.
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
