Driving av högtalare

En högtalare skall drivas med ström. Strömmen skall vara linjär mot den spänning som man matar in i slutsteget.
Resultatet är ett renare och öppnare ljud med mera kraft och auktoritet än vad som är möjligt när man driver högtalaren med spänning.


På 70 och 80 talen så fanns det slutsteg att köpa som var försedda med negativ utgångsimpedans. Kopplingen kallas även servo.
En del tillverkare sålde enkla, men välfungerande servosystem som var inbyggda i deras slutsteg. Andra erbjöd komplexa system där servot var inhyst en speciell apparat som kopplades in mellan för och slutsteg. För det mesta användes ett motstånd för att detektera signalen från högtalaren, men ibland limmade man fast en givare på baselementets kon.

(När man kopplar in ett externt servo så måste man hålla koll på om slutstegen fasvänder och man måste vara noga med att ansluta högtalaren i rätt fas. Om man inte gör det, då kommer systemet att börja självsvänga. Även graden av servoverkan kan behöva justeras.
Vid minsta osäkerhet så skall en vanlig glassäkring på 500 mA kopplas mellan slutsteg och högtalare. När systemet är intrimmat så kan säkringen tas bort.)


Fördelarna med servokontrollerade högtalare var uppenbara. Genom att bemästra högtalarsystemets emk så förbättrades basen högst avsevärt. Trots systemets fördelar, så fanns där även stora brister eftersom det rörde sig om en medkoppling.

Under många år utvecklade jag ett helt nytt system för att kunna bemästra en högtalares varierande impedans, dess motemk. Teorin bakom är hämtad från industriella applikationer för motor och spoldrivning. I grunden är en högtalare inget annat än en elmotor, även om det hela trasslas till av ett antal ytterligare faktorer.


I korthet så mäter mina slutsteg högtalarnas impedans i realtid och anpassar utspänningen därefter så att den ström som matas genom högtalaren blir linjär mot den spänning som förförstärkaren matar in i slutsteget. Det är inte något helt perfekt system, men det finns stora fördelar med mina strömmotkopplade slutsteg som vanliga slutsteg helt saknar, vilket bekräftas av både svenska och tyska recensenter.

Jämfört med den gamla servotekniken så ger mitt strömdrivningssystem ett renare, stramare och mer distinkt ljud. Problem med självsvängningar existerar inte och systemet anpassar sig bättre efter högtalaren.

Länk till artikel i Hifi & Musik om strömdrivning.



Drivning mot jord eller mot signalinvers
 
De flesta slutsteg driver högtalarna mot jord.
Fördelarna är uppenbara eftersom det är enkelt och fungerar utmärkt, särskilt i små slutsteg. A90 driver högtalaren mot jord.

Men det finns flera nackdelar som gör tekniken olämplig när man vill uppnå kompromisslöst resultat och det är opraktiskt eftersom endast halva nätdelen används.

En musiksignal är en sinusvåg som i princip är antingen positiv eller negativ. Det betyder att ett slutsteg som driver mot jord i princip använder halva nätdelen, dess positiva spänning för sinusens positiva halva och dess negativa spänning för sinusens negativa halva.
Drivning mot jord blir alltså oekonomiskt eftersom man måste ha en nätdel som är dubbelt så stor, 100W nätdel behövs till 50W uteffekt. Förvisso en sanning med modifikation eftersom det finns en fasskillnad mellan de olika kanalerna, men i princip är resonemanget korrekt.

En annan nackdel med drivning mot jord är att all den ström som drivs genom högtalaren hamnar i förstärkarens jordsystem där den orsakar spänningsfall, förvisso beroende på hur jordsystemet är kontruerat, i teorin skall högtalarens returström inte kunna påverka, men i praktiken blir det annorlunda. Om minsta brum från ett slutsteg, som inte har någon källa kopplad till sig, hörs när man sätter örat tätt till högtalaren så kan man på goda grunder antaga att högtalarens returström orsakar kaos inne i förstärkaren, ett kaos som degraderar ljudet.


A90M och A906 driver högtalarna mot signalinvers. Ibland kallas det bryggkopplat. Fördelen är att förstärkarens data förbättras, att högtalarens returström inte kommer åt jordsystemet och att nätdelen utnyttjas mer ekonomiskt.
Den 7 kg tunga 800VA trafon i A906 utnyttjas till fullo. Om A906 hade drivit mot jord så hade det krävts en 14 kg tung 1600 VA trafo istället. En annan fördel är att man kan hålla nere spänningarna inne i förstärkaren vilket sänker produktionskostnaden.

Nackdelen med att driva mot signalinvers är att det krävs två förstärkare: En för signalen och en för signalinversen. Själva slutsteget blir alltså dubbelt så dyrt, vilket måste vägas mot fördelarna i form av bättre ljud och billigare nätdel, men om man är ute efter en kompromisslös förstärkare så är det självklart att driva mot signalinvers.

En annan nackdel är att båda förstärkarna måste vara exakt lika för att det skall kunna fungera. Om de är exakt lika så blir signalinversen en exakt inverterad kopia av signalen. Men om de inte är exakt lika så kommer inversen att bli som spegelbilden från en ojämn eller böjd spegel med ett sämre ljud som resultat. För att lyckas med bryggkoppling, drivning mot signalinvers eller drivning från en signalbalanserad källa så krävs alltså ett förstärkarsteg med mycket hög precision.

Mina slutsteg, även A90, använder ett utgångssteg som är ytmonterat på ett aluminiumkort. Efter produktion är funktionen på varje enskilt utgångsteg verifierad via ett antal olika mätningar. De korta signalvägarna, snäva toleranserna och den termiska kopplingen resulterar i en förstärkare med en enastående precision.

A90 och A906 är ensamma om att använda den här tekniken som är vida överlägsen det traditionella sättet att bygga effektsteg då vanliga glasfiberkretskort används.