Här kommer ett försök att reda ut begreppen, fast givetvis betyder det att
man måste komplicera sakerna således att de motsvarar verklighetens
komplicitet. Vissa saker har säkert andra redan skrivit här i tråden, men
jag har inte läst den än, så ni får isåfall ursäkta mig.
Först och främst är det av högsta betydelse att lära sig att skilja mellan
känslighet och verkningsgrad, samtidigt som man i andra sammanhang
definitivt inte bör göra det. Det beror på vilka aspekter av det hela som
man vill undersöka.
Om endast den nominella impedansen 8 ohm hade använts, så skulle det
ha varit ett argument för att det är mindre viktigt att skilja mellan käns-
lighet och verkningsgrad.
Nåväl, nu till de olika begreppen:
1. Känslighet betyder ljudtryck per spänningsnivå. Praktiskt taget
utan utan undantag är den spänningsnivå man utgår ifrån 2,83 volt, och
den historiska orsaken är att det motsvarare 1 W i just 8 ohm (men 2
W i 4 ohm och 4 W i 2 ohm...).
Poängen med att ange känslighet är att det (med vissa reservationer*)
berättar hur starkt ljud det blir jämfört med en annan högtalare som
står brevid och som man växlar till. Skälet till att det blir så - är att en
effektförstärkare, trots namnet, är spänningsförstärkare. Effekten de
ger ifrån sig är en konsekens av utspänningen (som de levererar med
hög precision) i kvadrat delat med lastimpedansen (som dessutom är
frekvensberoende).
Nsckdelen med att ange känslighet istället för verkningsgrad är att det
inte säger något om vad det kostar (i form av intern uppvärmning) att
skapa ljud om inte verkningsgraden anges (eller känslighet och impe-
dans, men då helt inte nominell sådan, utan en kurva för den).
Men hög känslighet (med fix verkningsgrad) kan man uppnå genom att
konstruera högtalare med mycket låg impedans, med då utvecklas ju
ändå lika mycket "strövärme" i dem för ett givet ljudtryck.
Verkningsgrad är den egenskap som berättar hur mycket värme som
utvecklas i högtalaren vid en given avgiven ljudeffekt, och som kan
vara av vikt för att hålla nere den termiska kompression. Men det är
MYCKET stor risk att man överförenkla förutsättningarna och dra HELT
tossiga slutsatser. Skälen är många, men här kommer några av dem:
1. Nominell impedans är inte samma sak som impedans vid en given
frekvens, som kan vara en helt annan och det enda som man kan vara
säker på (nåja...) är att en högtalare som anges till en nominell impe-
dans om 8 ohm, inte har en minimumimpedans som är lägre än så
många procent som aktuell standard (som bör redovisas) tillåter. Men
impedansen i snitt kan vara oerhört mycket högre, och den termiska
kompressionen kan vara låg av det skälet. Man kan som en vinkling av
ungefär samma synpunkter säga att en högtalare kan använda hög-
talarelement som har både mycket större känslighet och nominell verk-
ningsgrad är den färdiga produktens, och det kan löna sig mycket för
slutresultatet.
2. Högtalaren kan vara konstruerad således att den har en inre för-
måga att motverka effekter av upphettning, och det är i själva verket
en av de saker som kan vara det passiva delningsfiltrets största före-
träda framför aktiva filter. Det går i vissa fall att minska intrinsiska
termiska kompressioner om 3 dB till några få tiondelar, men det fun-
gerar inte vid alla frekvenser, och i många fall behöver elementen som
skall kunna "hjälpas" på så vis ha en ojämn tonkurva till att börja med.
3. Verkningsgraden är bara (liksom impedansen) ett nominellt mått,
eftersom den är baserad på just impedansen. Den verkliga impedansen
varierar för det mesta med frekvensen, och det är dessutom långt ifrån
säkert att den värmeförlust som sker, förloras helt i talspolar, vissa
delar av förlusterna kan ligga i andra resistiva element, vars upphett-
ning saknar betydelse (och kan ges extrem effelttålighet eftersom inga
rörliga delar är involverade).
4. Verkningsgraden säger inte allt (ibland häpnadsväckande lite) om
hur mycket ljud som hörs på lyssningsplats, eftersom verkningsgraden
per definition baseras på ALLT ljud som strålar bort från högtalarna.
Alltså inte bara det som skickas i riktning mot lyssningen. Lyssnar man
uteslutande i kaklad badrumsmiljö så är dock verkningsgraden ett bra
mått.
Effekttålighet Högtalaren kan ha allt från en minimal till en MYCKET
stor förmåga att absorbera (och i det längre perspektivet leda bort
den) den effekt som förloras och yttrar sig som värmeenergi i till att
börja med talspolarna. En högtalare i vilken det förloras 50 W för att
det från två skall spelas 100 dB på lyssningsplats (vilket är en rätt
normal högtalare), kan alltså ändå ha MINDRE varma talspolar än en
annan som kommer upp i 100 dB på lyssningsplats med bara 10 W
förlorat (trots att det är en högtalare med mycket högre verknings-
grad).
De tre dimensionernas ekvation
Hur man än vrider och vänder på att det ovan nämna, är det som så
att det finns andra saker att ta ställning till. Skulle det inte finnas det så
kan man ju tycka att det är underligt att inte alla gör högtalare med så
hög verkningsgrad som det bara går, men det finns mycket goda skäl
till att inte alla gör det (och jag tänker inte på tillverkningspris över-
huvudtaget).
Verkningsgraden är nämligen en egenskap som står och gungar mot
två andra egenskaper, där den ena är högtalarens storlek och den
andra är dess undre gränsfrekvens.
Kort sagt: Om man har en gräns för hur stor högtalaren får vara och
har vissa krav på bandbredden, så finns det en maximal verkningsgrad
man kan nå (med går inte!) i just lågfrekvensområdet.
Högtalare med högre verkningsgrad än så är helt enkelt av lägre kvali-
tet. Om det är värt det är något man får ta ställning till i det enskilda
fallet, men just jag tycker nog att det aldrig är det.
Vad man däremot alltid (som konstruktör) kan göra är:
1. Välja noga vilken uppsättning av kvaliteter man prioriterar.
2. Sedan slösa bort så lite effekt som det bara är möjligt, det vill säga
satisfiera maxima för "de tre dimensionernas ekvation". De allra flesta
högtalarkonstruktioner har ett antal dB kvar till att göra det.
Det vill
säga de kunde ha varit mycket bättre = mindre, bredbandigare eller
känsligare.
2. Se till att hålla verkningsgraden hyggligt hög vid högre frekvenser
än de som begränsas av ekvationen (känsligheten måste dock vara
rimligt frevkensoberoende om klangen inte skall förryckas) för att inte i
önödan hetta upp talspolarna.
(Men självklart finns det gränser som sätts upp av att extrema verk-
ningsgrader nästan oundvilkligen är förknippade med hög direktivitet,
så det är en annan balansgång där önskad direktlivtet behöver diktera
den andra.)
3. Se till att termiska kompressionseffekter motarbetas med tillgängliga
medel, och dimensionera högtalarna för de ljudtryck de skall kunna
alstra, det vill säga för att de skall kunna hantera den uppvärmning
som uppstår vid avsedda avspelningsnivåer utan att den termiska
kompressionen blir ett problem. En PA-högtalare som skall spela starkt
för många människor på stort avstånd, behöver helt enkelt förses med
HELT andra dimensioneringar för att det skall bli "så bra som möjligt",
eftersom andra problem kommer att dominera där, än därhemma.
Och sedan är det naturligtvis upp till varje konstruktör att värdera de
problem som finns i olika dimensioner på "sitt eget sätt". Den som
menar att termisk kompression är ett 100 gånger allvarligare problem
än t ex klangfel av krafitiga resonanser i passbandet, kanske tycker att
det är bättre att göra högtalare med extrem verkningsgrad och väldigt
ojämn tonkurva? Det för de förstås göra då.
Vh, iö
- - - - -
*Reservationerna är minst tvenne, nämligen - att olika högtalare med
samma känslighet kan ha olika spridning (de som sprider mycket blir
påtagligt ljudligare i klangiga rum), och - att det finns förstärkare som
inte har hög dämpfaktor, det vill säga som tappar lite spänning om
lastimpedansen är låg.
Fd psykoakustikforskare & ordf LTS. Nu akustiker m specialiteten
studiokontrollrum, hemmabiosar & musiklyssnrum. Även Ch. R&D
åt Carlsson och Guru, konsult åt andra + hobbyhögtalartillv (Ino).
.
