Roligt experiment med negativ resistans

[Svante]

Vi gjorde ett roligt experiment på jobbet idag.

Som många vet så blir den mekaniska impedansen väldigt olika om man har ett element oanslutet, eller om man kortsluter högtalarterminalerna. Den mekaniska impedansen, det är den man känner när man knuffar på konen med handen. Den känns "segare" om man har kortslutit terminalerna. Som om det vore sirap i talspolen. Alla som inte prövat får i läxa att prova innan ni läser vidare.

Är ni klara? Bra!

Segheten som man känner beror på att det genereras en ström (i det korslutna fallet) och denna ger upphov till lite värme i talspolen. Värme från mekanisk rörelse måste kännas som "friktion" eller i detta fall som viskositet när man trycker med handen. Man kan visa att det blir segare ju lägre elektrisk resistans man har vid anslutningen (för ett givet element), och kortslutning ger ju lägsta möjliga resistans, dvs talspoleresistansen. Åtminstone om man använder vanliga komponenter.

Nu till experimentet: Man kan bygga förstärkare med negativ utresistans, och om man kortsluter ingången på en sån så blir det bara den negativa resistansen kvar, förstärkaren genererar ju ingen tomgångsspänning. Ett motstånd med minusvärde alltså (!). Vi byggde en sån med en 3886a, en opamp och några motstånd och trimmade utresistansen till nära minus talspoleresistansen, och kopplade den till en XLS 10". Nu blev resistansen i den elektriska kretsen nära noll, och därmed blev segheten som man kände med handen... Stor! Det var snudd på omöjligt att trycka in konen med handen! Klart kul och fascinerande att effekten är så påtaglig!

Ifall ni skulle ha tråkigt nån dag menar jag.

[Bill50x]

"Som många vet så blir den mekaniska impedansen väldigt olika om man har ett element oanslutet, eller om man kortsluter högtalarterminalerna. Den mekaniska impedansen, det är den man känner när man knuffar på konen med handen. Den känns "segare" om man har kortslutit terminalerna. Som om det vore sirap i talspolen. Alla som inte prövat får i läxa att prova innan ni läser vidare."

Man kan ju också uttrycka det som att högtalaren ger backspänning till sig själv. Detta är lätt att konstatera med en elmotor. I min tidigare hobby använde vi oss av små elmotorer som drevs av ca 12 volt. De varvade ungefär 300-350.000 varv/min och bröt man strömmen till dem snurrade de på ett tag. Kortslöt man motorn stannade den på några 10-dels sekunder.

När det gäller högtalaren gissar jag att ju snabbare man trycker till konen, ju mer motstånd ger den. Eller?

/ B

[Max_Headroom]

. Alla som inte prövat får i läxa att prova innan ni läser vidare.

Är ni klara? Bra!

Tänkte bara nämna att jag skippade läxan och läste vidare ändå...

[Svante]

Man kan ju också uttrycka det som att högtalaren ger backspänning till sig själv. Detta är lätt att konstatera med en elmotor. I min tidigare hobby använde vi oss av små elmotorer som drevs av ca 12 volt. De varvade ungefär 300-350.000 varv/min och bröt man strömmen till dem snurrade de på ett tag. Kortslöt man motorn stannade den på några 10-dels sekunder.

Javisst! Det är samma fenomen.

När det gäller högtalaren gissar jag att ju snabbare man trycker till konen, ju mer motstånd ger den. Eller?
/ B

Ja, så är det, och det gick förstås att trycka in konen, men man fick ta det bra långsamt. Förvånande långsamt, det rörde sig om flera sekunder.

Edit: Förtydligande. En mekaninsk resistans ger ju en kraft som är proportionell mot hastigheten, därför blir det mer motkraft ju fortare man trycker. Men resistansen ändras inte med hastigheten, resistansen är ju själva proportionalitetsfaktorn. Och i detta fallet var resistansen så stor att det kändes nästan som om konen satt fast, det var bara för riktigt låga hastigheter som vi lyckades flytta på konen märkbart.

[Svante]

. Alla som inte prövat får i läxa att prova innan ni läser vidare.

Är ni klara? Bra!

Tänkte bara nämna att jag skippade läxan och läste vidare ändå...

Ajabaja! På med dumstruten och skriv "Jag ska alltid lyda Svante" 4711 gånger på tavlan.

Därefter skall du trycka på högtalarkonen minst tio gånger.

[Harryup]

Ett företag som hette U66 byggde sådana till sina subbar på 80-talet.

[Nattlorden]

Svante - jag hoppade över att testa också, har inga koner jag vågar trycka på. Men är du så snäll och skickar en stor Ino-bas (helst två, så jag kan prova i stereo) så skall jag göra det.

[Svante]

[mike34]

Svante:
Måste erkänna att jag inte provtryckte med kortsluten högtalare men jag har provtryckt med slutsteget kopplat.
Utan musik då förståss.
Där kan man se en viskositet även om den är mest påtaglig i retur rörelsen.
Är viskositeten där på nått sätt kopplad till dämpfaktorn på slutsteget eller är det NFB som gör sig synlig ?

[Karl_Banan]

Det bara fräste till i förstärkaren....

Skulle man koppla ur högtalaren innan man kortslöt den?

[mike34]

Det bara fräste till i förstärkaren....

Skulle man koppla ur högtalaren innan man kortslöt den?

Näädå , det räcker med att slå förstärkaren först

[Svante]

Svante:
Måste erkänna att jag inte provtryckte med kortsluten högtalare men jag har provtryckt med slutsteget kopplat.
Utan musik då förståss.
Där kan man se en viskositet även om den är mest påtaglig i retur rörelsen.
Är viskositeten där på nått sätt kopplad till dämpfaktorn på slutsteget eller är det NFB som gör sig synlig ?

Jajustdet, återgången är förstås också drabbad av "viskositeten". Kan fö nämna att "viskositeten känns ännu tydligare om man tar bort fjädringen. Man får slakta ett element, men det kan man ju göra om man tex har ett gammalt med skumgummikanter som pajat och som man inte vill laga. Skär bort skumgummit och spindeln. Nu blir skillnaden ännu större efetrsom man inte förvillas av fjädringen (som ju känns annorlunda).

Den mekaninska resistans (Rem) som man känner pga talspoleströmmen har enheten Newton per (meter per sekund), eller Ns/m, och kan beräknas som

Rem=(Bl)^2/(Re+Rg).

Bl=kraftfaktor, Re=talspoleresistans, Rg=förstärkarens utimpedans. Här ser man att när Re+Rg går mot 0 så går Rem mot oändligheten. Re är typiskt 3-7 ohm, Rg typiskt 0,001-0,1 ohm och ur Rg kan dämpfaktorn beräknas som Re/Rg. Man förstår att dämpfaktorn i det normala fallet påverkar resultatet hopplöst lite, om man inte som vi gjorde gör den till flera ohm. Vi gjorde den dessutom negativ.

Det är därför som jag brukar skälla på begreppet dämpfaktor, det är ju så lätt att tro att en dämpfaktor på 1000 är mycket bättre än en på 500. Så är det alltså inte. Intressant är att dämpfaktorn i vårt försök faktiskt var negativ och ungefär -1.

[Svante]

Det bara fräste till i förstärkaren....

Skulle man koppla ur högtalaren innan man kortslöt den?

Smilien får mig att förstå att detta var en fyndig varning snarare än en sanning. Javisst, man ska förstås inte kortsluta högtalaren med förstärkaren inkopplad. Dessutom måste man koppla bort förstärkaren om man ska "känna" skillnaden. Ingen förstärkare ska vara med alltså, och allra bäst går det men ett löst element eftersom det då inte sitter något delningsfilter i vägen heller.

[celef]

betyder det att när man mäter småsignaparametrarna på ett element så är utgångsimpedansen på testapparaturen jättviktig?

[Svante]

betyder det att när man mäter småsignaparametrarna på ett element så är utgångsimpedansen på testapparaturen jättviktig?

Nej. Oftast (beroende på metod) så kopplar man ju ett motstånd i serie med elementet för att kunna räkna ut dess impedans. Visserligen kan en liten extra serieresistans påverka värdena man mäter upp (återigen beroende på metoden), men eftersom en typisk utimpedans är <0,1 ohm och talspoleimpedansen är minst 3 ohm, så spelar det knappast någon roll.

Jag brukar tillägga, när det där med förstärkarens utimpedans debatteras, att en temperaturhöjning på 4 grader ger en ökning av talspoleresistansen med 0,1 ohm, dvs lika mycket som en riktigt dålig förstärkares utimpedans.

[celef]

clio mätsystem har en utimpedans på 100ohm vid impedans och t/s beräkning

värsta sämsta tänkbara?

[Svante]

clio mätsystem har en utimpedans på 100ohm vid impedans och t/s beräkning

värsta sämsta tänkbara?

Nej, för mätningen är det säkert utmärkt. Det handlar inte om att få bra återgivning under mätningen, utan just om att mäta.

[gustav]

Det känns också lite konstigt att trycka på konen i ett ace-kopplat system. Där har man ju förutom Rut=-RE även en till loop som gör att konen både känns tyngre och hårdare fjädrad.
mvh

[Svante]

Det känns också lite konstigt att trycka på konen i ett ace-kopplat system. Där har man ju förutom Rut=-RE även en till loop som gör att konen både känns tyngre och hårdare fjädrad.
mvh

Ja just det, den känns som om elementet hade en annan svängande massa, fjädring och dämpning. Fast jag vill påstå att detta är tydligare.

[MKo]

Hej,

jag undrar om den negativa resistansen från en förstärkare (om den är konstruerad som sådan) är det som kan minska distortionen på ett högtalarelement?

mvh Michael

[lilltroll]

Dist. orsakad av icke-linjär fjädring kan minskas med negativ utresistans. En icke-linjär BL (kraftfaktor) rår dock inte förstärkaren på.

[Max_Headroom]

Hur tusan gör man en negativ impedans? Schema?

[MKo]

Transkonduktans förstärkare, dvs. man mäter strömmen som går in i elementet o omvandlar signalen till en spänning som kopplas till återkopplings nätet.

Tack Lilltroll!

Finns det andra distortions påverkande parametrar som går att fixas till i ett högtalarelement med andra tillväga gångs sätt förutom negativ impedans?

mvh Michael

[Svante]

Utgå från en effektopamp i inverterande koppling, sätt ett seriemotstånd till högtalaren på jordsidan. Spänningen över seriemotståndet blir proportionellt mot strömmen. Koppla spänningen från motståndet till en opamp i inverterande koppling och utgången från den via ett motstånd till effektopampens minusingång.

Orkar inte rita ett schema...

[lilltroll]

Tar mig friheten att pub. Svantes bild igen.



Den sista delen med två OpAmpar utgör den negativa utresistansen.

[Svante]

Den sista delen med två OpAmpar utgör den negativa utresistansen.

Javisstja, det hade jag glömt att jag hade ritat...

[Max_Headroom]

Tack för klargörandet. Kommer det något trevligt byggprojekt?

[Gravedigger]

Det fanns väl en gång i tiden även ett system med sluten högtalarlåda och en elektretmikrofon som sensor för samma ändamål? Om jag inte minns fel så funkade det inget vidare men alla tankar är goda;) Marshall har tillämpat denna typ av lösning i sin valve-state serie. Då tillsammans med bland annat TDA1514, om någon är intresserad har jag nog ritningar någonstans.

[Svante]

Det fanns väl en gång i tiden även ett system med sluten högtalarlåda och en elektretmikrofon som sensor för samma ändamål? Om jag inte minns fel så funkade det inget vidare men alla tankar är goda;) Marshall har tillämpat denna typ av lösning i sin valve-state serie. Då tillsammans med bland annat TDA1514, om någon är intresserad har jag nog ritningar någonstans.

menar du elektretmikrofon, eller menar du en accelerometer på konen? Philips hade en med accelerometer, MFB, kallade de det. Men mik har jag nog inte sett.

[Gravedigger]

Philipsen hade jag glömt! En lysande idé även den, men kortlivad. Den högtalare jag minns var nog engelsk. Sluten högtalarlåda med en mikrofon i som trycksensor. Mikrofonen var kopplad till en magisk svart låda som placerades signalmässigt mellan för- och slutsteg.
Jag höll på en del med de här frågeställningarna för ett tiotal år sedan, då var målet att bygga "clip-limiters" för system. Dessa skulle kunna fungera oavsett förstärkartyp och -effekt. Inte helt enkelt men fullt görligt. Det som blev roddigt med de konstruktioner som satte lasten i motkopplingen blev hur de uppträdde vid stora konutslag eller "clip". Har du tittat något på det?