Nackdelen med 4ohms högtalare?

av **Kraniet** » 2010-09-20 08:39

Vad har man egentligen att förlora på en lägre impedans i högtalare? Blir det jobbigare för förstärkaren (mer värme?).
Om man tex tar en högtalare som har cirka 4ohm nominellt och lägst 2,5 Ohm jämfört med en som ligger närmare 8 nominellt och dippa ner mot 3,5Ohm.
Hur påverkar det en lite starkare (typ 100W) stereostärkare?
Hur påverkar fem sådana högtalare en surroundreciever(100W) när de ska drivas samtidigt?

av **RogerGustavsson** » 2010-09-20 08:47

Du har nog redan nämnt flera av skälen! Det blir jobbigare och varmare för förstärkaren. Omvänt, om du vill konstruera förstärkaren för att ge mera effekt vid lägre impedanser, det kommer att kosta mera.

av **rikkitikkitavi** » 2010-09-20 10:27

å andra sidan kräver samma effekt i 8 ohm som 4 ohm 41% högre spänning.

Det betyder att man får ha större och dyrare komponenter som tolererar denna spänningen. Tex måste ofta antalet transistorer i utgångssteget ökas för att man inte skall riskera sk secondary-breakdown. Glättningskondensatorer måste tåla högre spänningar.

Tomgångsförlusterna blir större i o m att matningsspänningen är högre (41% i teorin)

Designar man förstärkaren med en anpassad matningsspänning till lasten kommer det inte innebära högre effektförluster vid 4 än 8 ohm. Att så sker är att dagens förstärkare är designade för att ge viss effekt i 8 ohm och öka i 4 ohm (inte dubbla oftast) vilket betyder högre effektförluster (men också högre uteffekt)
Det gäller för klassB. Blandar man in Klass AB blir det svårare, se resonemanget kring tomgångsförlust.

som exempel med en 100W förstärkare
100W i 4 ohm = 5A , 20V (rms) vilket betyder att 35V borde räcka som matning.

100W i 8 ohm = 3,5A , 28V (rms) vilket betyder att minst 45V matning krävs.

Hur ett samtida uttag på alla kanaler påverkar går inte att säga. Min AVR7300 klarar nog av att driva 7*110W (enligt spec) i 8 ohm last baserat på dimensioneringen av transformator och kylflänsar + slutsteg nästan kontinuerligt, det är mera en fråga om tillräcklig ventilation.

Däremot klarar nog inte ett billigare/enklare/mindre flerkanalssteg av detta. Man är begränsad i effekt av matningsspänningen med endast 2 kanaler drivna men ökar man antalet drivande kanaler och effektuttaget faller matningsspänningen och därmed tillgänglig uteffekt.
Sedan kan man ha små kylflänsar också som begränsar.

Man får helt enkelt analysera den exakta situationen.

av **Ragnwald** » 2010-09-20 10:55

Det där håller jag inte med om.
Att bygga för 8ohm blir billigare än att bygga för 4ohm.
Du måste dubbla uppsättningen effekttrissor för samma spänningssving vid 4ohm, vilket samtidigt medför mer värme ska avledas genom större kylflänsar.

På Nadsteg kan man välja 4 eller 8ohm genom att ändra läge på en strömställare. I 4ohmsläget tas ström från en lindning med lägre spänning. Att behålla spänningen optimerad för 8ohm och samtidigt lasta med 4ohm går man över SOA för trissorna och trissorna blir bla överhettade.

Bra effekttrissor kostar ca 30-40:-/st och prisskillnaden mellan 50V och 80V lytar är några tior. Så det handlar nog mest om att kylning och dimensionering kostar mest, om man inte kan tänka sig fläktkylning förståss.

av **rikkitikkitavi** » 2010-09-20 11:14

Jag förstår att du inte håller med men vi pratar om olika saker.

du pratar om samma spänningssving i 4 eller 8 ohm , dvs 100W i 8 ohm eller 200W i 4 ohm.

Jag pratar om 100W i 4 ohm eller 100W i 8 ohm.

Varför måste du ha dubbelt så många effekttrissor i 4 ohm som 8 ohm?
Kan du förklara det?

Det är inte säkert att termiska resistansen hos trissorna är den trånga sektorn. Det är inte säkert att du överskrider SOA bara för det. Du kan inte generalisera utan måste analysera situationen noga.

Skillnaden mellan 50 och 80V lytar är inte så stor. Men vad är skillnaden mellan 80V och 120 V lytar, om du vill ha tillräckligt med matningsspänning för tex 5-600W ?

av **Kraniet** » 2010-09-20 11:24

men om man vill vara på den säkra sidan så är högre ohm-tal att föredra

av **IngOehman** » 2010-09-20 11:27

Att bygga en förstärkare som ger 100 W i 8 ohm, kostar lika mycket
som att bygga en som ger 100 W i 4 ohm, ungefär (vissst finns det
ekonomiska tripp-punkter som kan ge lite skillnader, men i princip).

Impedansen måste man välja helt enkelt.

Nu är de flesta förstärkare i verkligheten konstruerade för någonting
i närheten av 2-3 ohm om man bara tittar på den elektriska dimen-
sioneringen, men klart högre impedans om man tänker sig statiska
signaler och ser på kylningen... Det är inte så illa tänkt eftersom det
är mycket ovanligt med statiska musiksignaler som går på full effekt.

Så, frågan är lite diffus...

Sen finns det förstärkare som gjort med extremt låga intinsiska impe-
danser, som ger effektmaxima i långt under 1 ohm, men det är mest
slöseri på effektpotential.

Konstruktioner som är tänkta att kunna bryggas och ändå lastas med
4 ohm (och lägre i min-impedans) behöver dock vara extremt styva.
Och därför blir de också väldigt dyra.

Dubbelt så dyra helt enkelt, per kanal. Och sedan går det åt dubbelt
så många kanaler också. Så fyra gånger så dyra blir de om man lägger
ihop kostnaden för styvheten och att kanalerna halveras. Dock finner
man att det ger... Fyra gånger så hög uteffekt!

Ekvationen går alltså ihop - det är effektpotentialen man betalar för.

(Därmed inte sagt att även krimskrams kostar, men den delen har jag
för resonemangets skull lämnat utanför.)

Sammanfattning:

Det finns många aspekter på vilken impedans en förstärkare verkligen
är optimerad för.

Det är max-effekt som kostar, inte vilken impedans man dimensionerar
efter.

Men - om man ser en förstärkare som en ren spänningsgenerator blir
ju impedansen en ekonomisk faktor, eftersom lägre impedans ju då
automatiskt betyder högre effekt. Och som sagt - förmåga att leverera
effekt kostar pengar.

Och rikitikitavi har alltså helt rätt.

Vh, iö

av **Ragnwald** » 2010-09-20 11:38

Ok, en trissas temperatur är följaktligen konstant vid en viss avgiven effekt, oavsett om effekten tas ut genom i huvudsak spänningssving eller om man väljer att ta ut samma effekt genom ökad strömgenomgång och lägre spänningssving.

av **IngOehman** » 2010-09-21 01:39

Njae... Det beror ju på matningsspänningarna det.

Men ~40% högre strömuttag på en förstärkare med ~30% lägre
matningsstpänning som lastas av halva impedansen, blir ungefär
samma förlusteffekt i effekttrissorna*, ja.

Vh, iö

- - - - -

*Eftersom 1,41 * 0,71 = 1 (praktiskt taget), samtidigt som även
0,71/1,41 = 0,5 (praktiskt taget).

Det första avseende effektens oföränderlighet, det andra avseende
impedansens halvering. (Om man byter 1,41 mot sqr2 och 0,71 mot
1/sqr2, så blir siffrorna exakt 1 resp 0,5.)

av **Svante** » 2010-09-21 07:47

Jag har ofta förundrats över att många verkar rädda för strömklippning, men accepterar spänningsklippning.

Det är ju som Ingvar säger att en förstärkare konstrueras för att vara optimal för en viss lastimpedans, må vara med lite olika typer av kriterier map spänning/ström och temperatur. Det betyder att om man ger förstärkaren extrem strömdrivningsförmåga så har man rört sig bort ifrån optimum. Man har gjort en sämre förstärkare för pengarna.

Att nominella impedansen för högtalare ligger på 4-8 ohm hänger ihop med att det passar trisseförstärkare att driva de impedanserna. Den impedansen passar med typiska effekttransistorers ström och spänningsförmåga.

I bilsammanhang är dock matningsspänningen begränsad (om man inte gör en del krumbukter) och följaktligen är nästan alla bilhögtalare på 4 ohm, och i en del fall faktiskt 2 ohm.

I rörsammanhang hade man för länge sedan högtalare på 800 ohm för då kunde man slippa utgångstrafon. Rör har ju svårare med ström än med spänning.

Ett krux med lågohmiga högtalare är att resistansen i högtalarkabeln får större påverkan på signalen. Och i fallet med 2-ohmshögtalarna i bilen så behövs det korta, grova kablar för att man inte ska förlora effekt.

av **Kraniet** » 2010-09-21 08:00

men om man då ser till vad det är som får (transistor)förstärkare att krokna. Är det strömbegränsning eller spänning som oftare är det som tar slut?
Tittar man på surroundrecievers så har de ofta en kraftigt sluttande effektkub, oftast beroende på säkerhetskretsar. Men i de fallen bör väl en högtalare med högre Ohm vara att föredra?
Man kan ju dessutom undra ifall säkerhetskretsarna är där för att kunna använda en klenare nätdel/kylfläns etc (dvs för att spara pengar). Men i ett sånt fall är det då att föredra högtalare med högre impedans?

av **Naqref** » 2010-09-21 08:48

Kraniet skrev:men om man då ser till vad det är som får (transistor)förstärkare att krokna. Är det strömbegränsning eller spänning som oftare är det som tar slut?

I mer än 99 % av fallen så spänningsklipper förstärkaren.

av **bomellberg** » 2010-09-21 08:51

Naqref skrev:
Kraniet skrev:men om man då ser till vad det är som får (transistor)förstärkare att krokna. Är det strömbegränsning eller spänning som oftare är det som tar slut?

I mer än 99 % av fallen så spänningsklipper förstärkaren.

Oj! Har du undersökt mer än 100 apparater? ;-)

av **IngOehman** » 2010-09-21 09:30

Det har jag gjort, många fler än så i själva verket, och Naqref har
helt rätt.

Dock är gränsen mellan vad som är spännings- och ström-klippning
lite diffus, eftersom de ju är förbundna genom ohms lag, och i en
given högtalare finns det för en given spänning dörför bara ett sätt
som strömmen genom den kan vara - oavsett förstärkare.

Det kan beskrivas som att det ju trots allt är spänningen som klipper,
även när det är strömmen som "tar slut", eftersom det är spänningen
som är "signalen", per definition.

Men med kunskap om förstärkarens intrinsiska impedans kan man
ändå sluta sig till om det vore en större vinst att öka max-spänningen
och öka den intrinsiska impedansen, eller om det vore värdefullare att
minska den intrinsiska impedansen (vilket är vad som kan medge en
större maxström) och sänka spänningen.

Och det är, som naq skriver, praktiskt taget alltid en spänningsökning
som skulle ge den större effektvinsten.

- - - - -

Men kan dock lägga till en detalj, och det är att det finns en speciell
sorts strömklippning som förlorats i den nuvarande diskussionen,
och det är strömklippning på grund av skyddskretsar/strömbegräns-
ning.

Sådan är lite speciell såtillvida att den ofta beter sig mycket fulare
mot signalen än vanlig klippning.

Vh, iö

av **Svante** » 2010-09-21 09:30

bomellberg skrev:
Naqref skrev:
Kraniet skrev:men om man då ser till vad det är som får (transistor)förstärkare att krokna. Är det strömbegränsning eller spänning som oftare är det som tar slut?

I mer än 99 % av fallen så spänningsklipper förstärkaren.

Oj! Har du undersökt mer än 100 apparater?

Det räcker med att ha undersökt en apparat för att ett sådant påstående ska vara giltigt för den undersökta mängden

.

av **bomellberg** » 2010-09-21 09:31

Svante skrev:Det räcker med att ha undersökt en apparat för att ett sådant påstående ska vara giltigt för den undersökta mängden .

App app app! Borde inte du, som högskolerepresentant, förespråka korrekt bruk av värdesiffror?

av **Naqref** » 2010-09-21 09:44

Naqref skrev:
Kraniet skrev:men om man då ser till vad det är som får (transistor)förstärkare att krokna. Är det strömbegränsning eller spänning som oftare är det som tar slut?

I mer än 99.0 % av fallen så spänningsklipper förstärkaren.

av **IngOehman** » 2010-09-21 09:45

Svante skrev:
bomellberg skrev:
Naqref skrev:
Kraniet skrev:men om man då ser till vad det är som får (transistor)förstärkare att krokna. Är det strömbegränsning eller spänning som oftare är det som tar slut?

I mer än 99 % av fallen så spänningsklipper förstärkaren.

Oj! Har du undersökt mer än 100 apparater?

Det räcker med att ha undersökt en apparat för att ett sådant påstående ska vara giltigt för den undersökta mängden .

Njae...

Naqrefs bruk av ordet "fallen" är pluralis, och det är dessutom
tydligt åsyftande "alla förstärkare". Så jag kan inte hålla med
Svante (om just det där, men däremot om allt han skrev i det
föregående inlägget).

Men jag håller alltså med Naq.

Och detta oavsett om han gjort faktiska noggranna mät-studier
på >100 förstärkare, eller om han "bara" gör en insatt bedömning
baserad på detaljerad kunskap om ett mindre antal än 100 - men
med kunskap på schema-nivå om betydligt fler. Det räcker faktiskt.

Det går ju att göra väldigt pålitliga bedömningar således också,
nämligen.

Vh, iö

av **bomellberg** » 2010-09-21 09:52

Eftersom det uppenbarligen inte framgick för en del att det jag skrev var ironi (trots mitt användande av smiley) vill jag bara härmed påpeka att så var fallet. Åter till ämnet.

av **Ragnwald** » 2010-09-21 10:51

Finns faktiskt en tumregel.

Om förstärkaren ska driva 8ohm, ska den byggas för 4ohm, för att bättre klara variationer i lastens reaktans.
Risken för fasvridningar på mellan 30-60 grader föranleder moderat sättning av trissans arbetspunkt.
Någon som kan fördjupa resonemanget?

av **MikaelEriksson** » 2010-09-21 11:11

Men hur blir det då med högtalare med varierande impedans? Den här frågan är kanske inte riktigt att följa tråden, men i alla fall närbesläktad. Jag hade själv den här frågan uppe för några år sedan i tråd som hette ”Får kurvorna se ut hur som helst”, eller nåt liknande, där jag ville ha svar på frågan eller i alla fall en diskussion.

Upprinnelsen till tråden var från min sida att jag studerat många tidskrifter som testande högtalare, och där fann att i stort sätt alla testade högtalare, hade mycket varierande impedansgång, och till följd av det även krokiga fasvinklar. Det här stog stick i stäv med vad jag en gång lärt mig, nämligen att man skulle försöka hålla kurvorna så raka som möjligt. Jag har alltid därför jobbat mycket med impedansfrågan i mina filter, men kanske förgäves, får de svar jag då fick, var att det i stort sätt inte spelade någon roll hur impedanskurvan ser ut. Men då måste jag som lekman fråga, vad är det som har förändrats, i så stor grad att det inte längre anses vara nödvändigt, om det nu är så. Har förstärkarna i dag blivit på något sätt så mycket bättre än tidigare, så man av den anledningen inte behöver oro sig. Jag kan själv tycka att det i så fall i dag vore ännu viktigare med impedanslinjära högtalare, eftersom dagens förstärkare oftast är av flerkanalstyp, lite som Kraniets funderingar alltså.

Jag passar på att fråga detta här och nu, eftersom vi har så många förstärkarkunniga med på den här tråden.

av **Kraniet** » 2010-09-21 11:14

ja följdfrågan är ju precis det; hur går det med högtalare som varierar väldigt mycket.
Det finns ju högtalare som kallas

hms högtalare men som droppar till 1,5 Ohm i mellanregister/diskant det måste ju ställa till det.

Om man skulle säga en minstaimpedans som högtalaren bör ha vad skulle det isf vara? För att den ska passa de flesta förstärkare som är på marknaden vill säga.

av **bomellberg** » 2010-09-21 11:16

Kraniet skrev:ja följdfrågan är ju precis det; hur går det med högtalare som varierar väldigt mycket.
Det finns ju högtalare som kallas hms högtalare men som droppar till 1,5 Ohm i mellanregister/diskant det måste ju ställa till det.

Om man skulle säga en minstaimpedans som högtalaren bör ha vad skulle det isf vara? För att den ska passa de flesta förstärkare som är på marknaden vill säga.

Jag vill minnas att IÖ nämnt kriterierna för vad man får lov att kalla högtalare, för inte så länge sedan.

Ditt exempel ovan får inte kallas för 8-ohms högtalare.

av **Naqref** » 2010-09-21 11:29

bomellberg skrev:
Kraniet skrev:ja följdfrågan är ju precis det; hur går det med högtalare som varierar väldigt mycket.
Det finns ju högtalare som kallas hms högtalare men som droppar till 1,5 Ohm i mellanregister/diskant det måste ju ställa till det.

Om man skulle säga en minstaimpedans som högtalaren bör ha vad skulle det isf vara? För att den ska passa de flesta förstärkare som är på marknaden vill säga.

Jag vill minnas att IÖ nämnt kriterierna för vad man får lov att kalla högtalare, för inte så länge sedan.

Ditt exempel ovan får inte kallas för 8-ohms högtalare.

De är dessutom inte speciellt vanliga. De flesta seriösa företag gör inte sådana blunders.

av **RogerGustavsson** » 2010-09-21 12:07

Naqref skrev:I mer än 99 % av fallen så spänningsklipper förstärkaren.

Ändå tjatas det om "strömstarka" slutsteg i reklam och på forum. Märkligt nog har det visat sig att några väldigt högt rankade rörslutsteg var allt annat än "strömstarka"... För den som vill driva ett par Apogee Scintilla kopplade för 1 Ohm krävs det slutsteg med mycket effekt i låg impedans men för vanligare högtalare är det i regel bara fördyrande med sådana slutsteg.

av **Ragnwald** » 2010-09-21 12:10

Railar lastade med multimånga omatchade effekttrissor, kan inte förbättra ljudet i alla fall.

av **ollenorell** » 2010-09-21 12:37

Det beror ju på kretslösningen om det behövs noggrann matchning av utgångstransistorer eller ej

av **-Martin-** » 2010-09-21 13:00

Svante skrev:...Och i fallet med 2-ohmshögtalarna i bilen så behövs det korta, grova kablar för att man inte ska förlora effekt.

Får jag då piffa till diskussionen att anledningen till att man gått ner till två ohm från vissa leverantörer är just för att resistansen i (original-)kablarna är relativt stor. Med den högre känslighet vid samma spänning :wink:

för tvåohmare jämfört med fyrohmare, får man i slutändan samma känslighet som om fyrohmarna anslutits med biffigare kablar. En kostnadsbesparing mao i "kabelledet". (även om jag förmodligen får betala mer pengar för den kraftigre motorn i tvåohmaren...)

Resonerar i alla fall JBL. Och jag...

PS. Sorry Svante, men jag vet att du hatar JBL...

av **Ragnwald** » 2010-09-21 13:46

ollebolle skrev:Det beror ju på kretslösningen om det behövs noggrann matchning av utgångstransistorer eller ej

Jag sa förbättrar.
Du tänker kanske på emittermotståndens utjämnande verkan?

En fråga till hågad att svara på, - skulle det gå att driva en högtalare med en fast reglerad spänning och låta strömmen svinga?

av **Svante** » 2010-09-21 16:45

bomellberg skrev:
Svante skrev:Det räcker med att ha undersökt en apparat för att ett sådant påstående ska vara giltigt för den undersökta mängden .

App app app! Borde inte du, som högskolerepresentant, förespråka korrekt bruk av värdesiffror?

Bah! Värdesiffror! Det är ju bara en ursäkt för att slippa göra en riktig felanalys.