Lavindistorsion i högtalarelement

[MKo]

Läste i ett inlägg någonstans här på forumet där man nämde ordet lavindistorsion.

Min fråga är nu vad det är och vad är det för fysikaliska egenskaper i ett högtalar element som bidrar till lavindistorsionen?

mvh Michael

[Maarten]

Det är, efter vad jag vet, ett begrepp myntat av Öhman och innefattar alla distorsion eller olinjäritetsfenomen som i princip är frånvarande upp till en viss nivå eller under vissa förutsättningar, för att därefter plötsligt uppträda och accelerera våldsamt i magnitud. Jag gissar att det vanligaste exemplet är diverse resonansfenomen som bara yttrar sig under vissa förutsättningar och därmed är svårupptäckta, även för elementtillverkare. Jag antar det eftersom det nästan aldrig prats om det....
Du kanske skall börja undersöka själv? De flesta element lär vara behäftade med sådana fenomen, så bara man undersöka mycket grundligt så kanske.....

Tråden du pratade om finns här: link

[PeterAkemark]

Under slutet av 70-talet skrev Dick Heyser om katastrofteori i en förträfflig tidskrift som hette AUDIO. Tidskriften och doktor Heyser finns inte längre. Vad som beskrevs var olinjär distortion, hysteres-effekter och liknande. Rätt avancerad teori. Dick Heyser är upphovsmannen till tankarna och mätmetodiken TDS eller ETF som den också kallas.

[IngOehman]

Lavindistorsion är ett begrepp som jag har lancerat ja.

Det beskriver de fenomen som inte är förutsägbara medelst intelligent extrapolering från mätningar av distorsion utförda på "låg nivå".

Ett prima exempel på lavindistorsion är klippning hos en förstärkare.

När det gäller högtalare är lavindistorsionerna i regel extremt frekvensberoende, och de tarvar ännu mera extremt omfattande kartläggningar för att kunna överblickas rimligt väl. Som någon inläggare antytt är de dominerande orsakerna för det mesta förknippade med beteenden i närheten av mekaniska resonansfenomen i de rörliga systemen.

I högtalarfallet är lavindistorsionerna (eller rättare sagt de frekvensberoende olinjäriteterna som orsaker lavindistorsionen) ofta mera ljudkvalitetspåverkande än de informationer man kan exrahera från de mera normala distorsionsmätningarna.

Men helt säker kan man inte vara, eftersom det som alltid avgörs av det specifika fallet.

Vh, Ing. Öhman

[Martin]

Intressant!

På vilka sätt och varifrån är det vanligast att lavindistorsion uppkommer? Membran (material/form), motor eller upphängning osv?

Jag kan tänka mig att distorsionen funkar lite om på en chembalo eller piano att trycker man tangenten tillräckligt långt/snabbt så släpps/slås strängen an.

[IngOehman]

Ja, till exempel från dessa grunkor.

[Kraniet]

finns det nån anledning till varför alla mätningar görs i småsignalnivå? det är rätt puckat att testa grejjorna med mindre effekt än de kommer använda.
allt är ju utgått från småsignal när alla vet att mycket ändras vid större effektnivåer. Lite underligt kan tyckas..

[Belker]

Jag har ett par SS2905/9700 som lider av exakt de symptom som IÖ kallar lavindistorsion. Vid en viss frekvens (ca1-1,2KHz) och en viss volym går lavinen...Låter inte roligt kan jag lova. Ska till Hifikit idag och kolla om mina är trasiga eller om det är generellt för modellen. Tror inte det, för denna diskant är ju beprövad och dokumenterat bra.

Kan lavindist uppstå med tiden? Åldrande material, hårt spelande etc. Tänker att högtalarelement inte degraderas på det sättet. Antingen är de hela eller helt trasiga, eller?

[IngOehman]

Ett väl inspelat högtalarelement är om allt vill sig väl (läs om konstrukionen är sund) en väldigt stabil företeelse.

Fria från lavindistorsion brukar de inte vara dock. De allra flesta element har någon "svag frekvens", eller flera, där lavindistorsionsfenomenen yttrar sig redan vid 10 - 20 W, eller så. Det finns värre fall också.

Alla element är inte en sunda konstruktioner dock. Det finns gott om element som är som bäst när de är helt nya, och som sedan degraderar alltmer när man spelar på dem.

Vh, iö


PS. Du skall absolut inte utsätta SS2905/9700 för hög effekt nedåt 1 kHz! Även om resonansfrekvensen är föredömligt låg bör du dela brant (>= 3:e ordn.) över 2 kHz, eller möjligen flackare om du delar högre upp.

[Martin]

Hur är det med metallmembran, tex aluminiummembran i bas/mellanregisterelement? Har de generellt mer eller mindre tendens till lavindist än "mjukare" membran som papper, polymerer osv? Om man tänker inom passbandet, säkert under konuppbrytningarna.

[IngOehman]

Klart mindre! Typiskt i varje fall.

Men de har ju andra problem som måste hanteras.

Vh, Ing. Öhman

[Martin]

Klart mindre! Typiskt i varje fall.

Men de har ju andra problem som måste hanteras.

Vh, Ing. Öhman

Tack för svaret! Det var vad jag trodde. Jag är mycket medveten om vilka problem som finns med metallmembran, tror jag iaf.

[Belker]

Kommer precis från Hifikit. Mina element är som misstänkt defekta. Frågan är varför...

Delar numera med 4e ordn elektriskt vid 3000 utan att det hjälper. Vid 1200 Hz och volymen på 40% får de spel. Förr använde jag andra ordn. vid ca 2,5 kHz. Kan det vara orsaken till att de "gått sönder"?

[IngOehman]

Ja.

[d_anders]

Fast är det inte konstigt att de går sönder när det står att de ska klara 225W när de delas med 12dB/okt vid 2.8 kHz?
Hur går det egentligen sönder, inte kan xmech på +- 1.5 mm överstigas vid 1200 Hz?

[IngOehman]

Fast är det inte konstigt att de går sönder när det står att de ska klara 225W när de delas med 12dB/okt vid 2.8 kHz?
Hur går det egentligen sönder, inte kan xmech på +- 1.5 mm överstigas vid 1200 Hz?

Hur det gått sönder vet jag förstås inte. Men effekttålighet på "hemmapularelement" är inte samma sak som det är för element i den proffessionella världen.

Om JBL redovisar att ett diskantelement klarar 40 W kanske det inte ser så imponrande ut, men det betyder för det mesta att det tål en elektrisk ineffekt på 40 W!

Ett hemma-element som redovisas tåla 225 W vid den en eller andra delningsfrekvensen tål inte 225 W, vid någon frekvens - det tål (möjligen) att vara med i högtalaren när du kör in musik av vilket knappt 225 W hamnar i baselementet!

Sen måste man dessutom skilja på elektrisk effekttålighet (som ibland även kallas termisk, fast det är inte riktigt samma sak) och mekanisk tålighet. Mekaniska tåligheten är i regel begränsad av slaglängd, men kan även vara beroende av vilka maximala accelerationer systemet tål.

I det aktuella fallet pratar vi om ett drygt 1" stort dome-element som kyls via luften runt talspolen. Om jag minns rätt av mina mätningar så tål elementet lite mer än de flesta 1" domar, men ändå int sådär jättemycket, nämligen sisådär 15W verklig effekt.

Mekaniska gränsen då?

Ja, den kan man räkna ut på många sätt. Det första man man konstatera är att ett element med rimligt Q-värde (>0,5 <2) kan approximeras att mellan resonansfrekvensen och delningsfrekvensen uppvisa fekvensoberoende utslag, förutsatt ett andra ordningen HP-filter. Det betyder att vi kan undersöka membranustlagen vid valfri frekvens mellan 500 Hz och 2 800 Hz. De kommer att bli ungefär lika.

Jag väljer för enkelhetens skull därför 2,8 kHz, och låtsas dessutom att alla flanker har vassa övergångar, för då kan jag approximera ineffekten till 225 W, om det är den maximala (icke klippande) förstärkaren du anslutit. Dessutom arbetar elementet i sitt massakontrollerade område, så jag kan helt ignorera EMK-bromsen. Denna förenkling ger egentligen ett fel som är sisådär 3-6 dB stort vid just 2,8 kHz, men svaret blir relevant för lägre frekvenser, mitt emellan 500 Hz och 2,8 kHz, vilket ju är det intressanta. Det är ju max vi söker.

225 W betyder i gällande impedans (ca 5,5 ohm) i verkligheten 327 W, men det intressanta här är tillsvidare inte effekten, utan strömmen genom talspolen. Den blir 7,7 A.

Med 7,7 A in i motorn som har en elektromekanisk transformationsfaktor om 3,5 Tm, får man en RMS-kraft om 27 N, vilket ger en RMS-acceleration om 27/0,45E-3 = 60 000 m/s2, eller 6000 G.

Nåväl, slaglängd då? Jo, då får man integrera acceleraionen, och finner att man får en fasförskjuten sinusform med maximum av ungefär en halv mm! Toppvärde alltså.

Inte så farligt uppenbart.

Men ineffekten om 327 W kan helt klart knäcka ett element, både elektriskt om det pågår några sekunder (temperaturen ökar snabbt vid sådana ineffekter) och mekanisk på mycket kort tid, om elementet inte tål 6000 G. Jag tror dock att det gör det, inte alstrande gudomligt ultralågdistorderande välljud kanske, men utan att gå sönder.

Vh, Ing. Öhman

[MKo]

Innan jag visste vad lavindistortion var så trodde jag att det kunde ha med höjden på magnetgapet alt. talspolen som hamnar lätt utanför det magnetiskt bnågotlunda linjära området.

Det slog mig att jag ibland har uppmärksammat en viss parameter som har en liten "knäpp på kurvan", det är frågan om en väldigt liten skillnad men det går att se den elektriskt, kan det tänkas sig
att det här ligger inom ramen för lavindistortion med fri tolkning i beaktan?

Är CSD lämpligt för att utvärdera distortionen?

mvh Michael

[IngOehman]

Lavindistorsion är ingenting annat än det som finns beskrivet tidigare i mitt första inlägg.

Huruvida det föreligger sådan eller ej beror på vad för musik man spelar, hur högt man gör det, och vilket element man spelar på. Det kan inte utläsas av en kurva från fabrikanten som visar linjära egenskaper, t ex tonkurva eller impedanskurva.

Sen är det förstås också så, ett ALLA element har lavindistorsion. Frågan är bara vid vilka nivåer och frekvenser den visar sig.

Det finns inga mätsystem som mäter "lavindistorsion", eftersom den utmärker sig bara som begrepp.

Slutligen vill jag uppmana alla att inte noja in på en enda grej, utan ha helheten i åminnelse.


Vh, Ing. Öhman

PS. Din användning av ordet parameter är mycket märklig, ehuru utmärkt underhållande.

...jag ibland har uppmärksammat en viss parameter som har en liten "knäpp på kurvan", det är frågan om en väldigt liten skillnad men det går att se den elektriskt...

[Kraniet]

men hur ska man förstå det? är det sas en lavin som startar? en slags kedjereaktion där ett vibrerande "element" i högtalarelementet påverkar omgivning på ett sätt som får igång allt?
Hur ser själva förloppet ut det är inte en ringning? Kanske mera bara som att "hela helvetet brytit lös"?
Är det ett speciellt energiintervall där det håller på? Alltså ungefär som obalanserade hjul i en bil att det slutar vibrera när man kommit över en viss hastighet?

Kan detta fenomen vara en anledning till varför en del tycker metallmembran ljuder bättre?

edit: sker själva lavindistorsionen i konen av elementet eller kan det pågå i andra rörliga delar elelr är det hela det rörliga systemet som distorderar?

[IngOehman]

Den kan se ut på många olika sätt i tidsdomän. Läs mitt första inlägg igen så ser ni att ett typexempel på lavindistorsion är vanlig förstärkarklippning. Behöver inte ha med högtalare att göra alls alltså.

Ett annat typexempel är bottning av ett högtalarelement, med de flesta element uppvisar laindistorsionsfenomen långt före bottning om man tittar på lite högre frekvenser.

Att det heter lavin- skall bara uttrycka att det är en sak som kommer plötsligt och utan förvarning när effekten stiger. Huruvida det finns efterböljor är en fråga för sig. I vissa fall gör det det. Direkt eller indirekt.

Lavindistorsion är inget entydigt tekniskt fenomen, bara en samlingterm för alla distorsionstyper som satisfierar definitionen. Se ursprungliga inlägger igen.

Vh, iö

[Svante]

finns det nån anledning till varför alla mätningar görs i småsignalnivå? det är rätt puckat att testa grejjorna med mindre effekt än de kommer använda.
allt är ju utgått från småsignal när alla vet att mycket ändras vid större effektnivåer. Lite underligt kan tyckas..

Nja, alla mätningar görs väl inte vid småsignalnivå. Speciellt inte distmätningar, det verkar ju bara dumt. Att mäta tonkurva vid små signaler kan däremot vara vettigt. Tonkurvan kan ju förväntas vara konstant vid olika låga nivåer och mäter man den så har man täckt in en stor del av högtalarens arbetsområde. Det finns effekter som påverkar tonkurvans utseende vid högre nivåer, som överstyrning av basreflexporten eller uppvärmning av talspolen, men de är liksom andra ordningens effekter. Därför bör de kurvorna presenteras i andra hand, de säger inte så mycket utan de första kurvorna.

Småsignalbeteende är fö ett begrepp som används flitigt av ingenjörer. Ofta underlättar det förståelsen av ett system om man begränsar sig till små signaler. När man väl förstått småsignalbeteendet kan man gå vidare till storsignalbeteendet och förstå det bättre (än utan förståelsen för småsignalbeteendet) Kruxet är väl att man ibland inte orkar ta det andra steget fullt ut.

[Kraniet]

finns det nån anledning till varför alla mätningar görs i småsignalnivå? det är rätt puckat att testa grejjorna med mindre effekt än de kommer använda.
allt är ju utgått från småsignal när alla vet att mycket ändras vid större effektnivåer. Lite underligt kan tyckas..

Nja, alla mätningar görs väl inte vid småsignalnivå. Speciellt inte distmätningar, det verkar ju bara dumt. Att mäta tonkurva vid små signaler kan däremot vara vettigt. Tonkurvan kan ju förväntas vara konstant vid olika låga nivåer och mäter man den så har man täckt in en stor del av högtalarens arbetsområde. Det finns effekter som påverkar tonkurvans utseende vid högre nivåer, som överstyrning av basreflexporten eller uppvärmning av talspolen, men de är liksom andra ordningens effekter. Därför bör de kurvorna presenteras i andra hand, de säger inte så mycket utan de första kurvorna.

Småsignalbeteende är fö ett begrepp som används flitigt av ingenjörer. Ofta underlättar det förståelsen av ett system om man begränsar sig till små signaler. När man väl förstått småsignalbeteendet kan man gå vidare till storsignalbeteendet och förstå det bättre (än utan förståelsen för småsignalbeteendet) Kruxet är väl att man ibland inte orkar ta det andra steget fullt ut.

jag kan väl kanske tycka att det vore bättre att röra sig med arbetsefekt sas...
Takt och Ton såg jag mäter dist vid 85db/m vilket kändes lite väl lågt.. Seas däremot mäter vid arbetseffekt. Tex 96db/m för ett mellanregister i samma storlek som det från manacor som testades i takt och ton

edit: just det.. min poäng (som jag glömde) med att mäta i "arbetsläge" är väl att man då kan ta med de ändringar i talspolevärmning (och dess efekter på t/s). Enligt Ingemar som gör LSPCad så trodde han att många högtalarkonstruktioner har detta problem att de är utformade i småsignal coh när sen re och annat ändras sig vid höga nivåer så fungerar inte filter och annat och man får en frekvenskurva som är helt annorlunda från den tänkta. Vissa tester i tex stereophile ger ju tex frekvenskurvor som inte alls stämmer med vad tillverkaren ansett den borde vara..
men ja jag vet inte.. detvar ju en spukaltion från Ingemar också..

[Kraniet]

men så lavindist är inteett "vågfenomen" utan mer en puls mao?

kom att tänka på fenomenet till havs som rapporterats av otaliga sjömän men som forskarna aldrig trott på. Alltså att det i ett annars inte så våldsamt vatten (vågor på några meter) helt plötsligt kommer en jättevägg av våg på kanske 40 meter.
Ickelinjära vågor eller nåt tror jag det heter. något som numera finns formler och ett fenomen som via sattellit setts vara vanligare ute på haven än man kunnat ana..
Har detta nåt med lavindist att göra? Fenomenet verkar ju snarlikt om inte annat - under vissa betingelser så uppstår det en jättevåg..

Ja det var bara en tanke..

edit: intressant program om inte annat..
http://svt.se/svt/jsp/Crosslink.jsp?d=3119&a=115503

[Svante]

Jag tror det har blivit ett terminologiforum här... Men det är bra, det är ju viktigt att prata samma språk.

Nåja, om jag skulle ta och sätta begreppet lavindistorsion under luppen då: Intuitivt tyckte jag först att det var bra. Det är något som kommer plötsligt när bara en tillräckligt stor signal dyker upp. Typ klippning. Men sen funderar jag lite över hur en lavin är. Det lagras upp snö i backen under en längre tid och sen när det finns tillräckligt med snö så rasar den ner för minsta lilla stöt. En stor mängd upplagrad energi frigörs av en liten signal. Vore detta analogt med en klippande förstärkare, så skulle det behövas en lång tid innan samma sak kunde inträffa igen. Så är inte fallet, utan klippningen återkommer varje period, utan avmattning.

En lavin är mer som en fotoblixt, som behöver laddas upp mellan blixtarna, det implicerar nån sorts positiv återkoppling som får allt att gå överstyr, ett instabilt system, liksom. Klippning är bara en begränsning, ett tak som slås i och inte frigörs det mer energi när det händer, snarare tvärt om.

Så nu kan jag inte bestämma mig om uttrycket är bra eller inte. Det vädjar direkt till intuitionen, men håller inte riktigt under luppen. Tror jag.

[Maarten]

Svante! Hårklyverier? Vad sägs om Zener(diod)-dist? Duger det?

[Svante]

Svante! Hårklyverier? Vad sägs om Zener(diod)-dist? Duger det?

Ja, kanske. Det är ju en balansgång mellan intuition och perfekt matchning. Det finns andra exempel som inte är perfekta. Baffelsteg (inte är det en stegfunktion?), frekvensgång (det är ju nivån man visar (som funktion av frekvensen)) etc.

Fast zenerdist? Nja. Begränsningsdist? Klippning, kanske bara?

[IngOehman]

Håller och håller...
(under luppen)

Det är ett begrepp jag hittade på för mycket, mycket länge sedan, så jag har använt det i åratal i varje fall, och har hunnit vänja mig. Jag har sett många andra använda det också, på ett "vant sätt"! Även om användningen av begreppet tycks ha exploderat det senaste året, i synnerhet senaste månaderna. Varför vet jag inte.

Svante ser nu inte riktigt lavinen gå, utan ser bara snöboll efter snöboll i sinustopparna...

Jaha. Hmmm.

Ok, om det kan vara till någon hjälp kan jag erbjuda en ny (min gamla originalvinkel) infallsvinkel som kanske hjälper lavinblicken!

Detta måste man tänka på:
Eftersom det braiga med termen är, att den tar mer fasta på nivån där den inträffar, än på vilket värde man får i en distorsionsmätning (eftersom det blir jättemycket redan strax efter att man triggat lavinen) så bör man inte snöa in på statiska signaler, utan snarare se det som att man ökar insignalen mer och mer och mer, tills lavineffektern inträffar, och om ni bara kan låta bli att dra till bromsen då utan iställe fortsätta att öka insignalen i samma takt, ja då lovar jag att lavinen kommer att gå!

Vh, iö

[lilltroll]

Jag tänker direkt på lavingenombrott.
Ett vedertaget begrepp inom halvledare om jag inte minns felt fel!?

Då ligger inte lavindist. så långt bort.

Med risk för att vara ute på hal is.
Bara spänningen är tillräckligt hög så går lavinen!?

[Svante]

Jag tänker direkt på lavingenombrott.
Ett vedertaget begrepp inom halvledare om jag inte minns felt fel!?

Då ligger inte lavindist. så långt bort.

Med risk för att vara ute på hal is.
Bara spänningen är tillräckligt hög så går lavinen!?

Jajustdet! Nu var det tjugo år sen jag hörde det i nån kurs, men det som händer är just ett genombrott, när man har rört sig bortom en punkt så finns det "ingen återvändo". Lite som en sån där mekanisk mikrobrytare om ni har sett dem.

Vad jag menar är att klippning inte är detta. Klippning är en enkel begränsning* och så fort man kommer under klippgränsen så är allt frid och fröjd igen.

Lavindistorsion skulle vara en skyddskrets som slår av förstärkaren i någon sekund om man råkar överstyra. Eller att sluttransistorn går sönder och matningsspänningen permanent kommer ut till högtalaren.

*Visserligen kan det uppstå kortvariga låsfenomen i återkopplade förstärkare, men de är nog typiskt ganska korta. Tror jag.

Jag ska inte påstå att jag har bilden klar för mig, men jag ser en obehaglig diskrepans mellan begreppen lavindistorsion och klippning. Men så är jag ju en känslomänniska också.

Edit: eller, ve och fasa, var det lavingenombrott man pratade om med zenerdioder? isf har jag ju helt fel.

[lilltroll]

Edit: eller, ve och fasa, var det lavingenombrott man pratade om med zenerdioder? isf har jag ju helt fel.

Jag tror att det gäller just zenerdioder