Delningsfilter

En högtalare består av tre delar: Låda, element och delningsfilter.

Delningsfiltret
Delningsfiltrets uppgift är att fördela strömmen från förstärkaren till rätt element. Delningsfiltret filtrerar bort de frekvenser som inte skall matas in i ett visst element och det korrigerar för elementens olika verkningsgrad vid olika frekvenser. Delningsfiltret arbetar tillsammans med den last som högtalarelementet utgör, delningsfrekvensen är helt beroende av elementets last, dess impedans. Eftersom ett högtalarelement har en impedans som varierar stort med frekvens så måste det system som filter och element består av kompletteras med kretsar som kompenserar för den varierande impedansen.


Impedanskorrigering
Väldigt många högtalarelement har en impedans som varierar kraftigt. Baselement har alltid en betydligt högre impedans långt ned i frekvens. Det betyder att filtret får svårt att fungera eftersom den last som filtret ser är det som avgör vid vilken frekvens filtret filtrerar. Ett filter är alltså beräknat för att dela vid en viss frekvens vid en viss imedans. Om impedansen ändras så kommer även delningen att ändras.
 
Därför så är det nödvändigt att lägga in kompenseringskretsar mellan filter och element så att den last som filtret ser blir någorlunda statisk. Eftersom sådana kompenseringskretsar är dyra så utesluter man dem ofta, vilket tydligt syns i tidningarnas tester av olika högtalare: Diagrammen som visar uppmätt impedansgång uppvisar en stor variation av impedansen. Eftersom ett filter alltså behöver en last som är så linjär som möjligt, för att i samspel med lasten dela vid rätt frekvens så kommer en sådan högtalares filter naturligtvis att ha mycket svårt för att fungera som avsett. 

Klicka här för att, via pdf, se impedansgången på vårt trevägsssystem 553.

Notera att impedansen ökar något när mellanregisterelementet tar över vid ungefär 250 hz eftersom
mellanregisterelementet har högre impedans. Samma sak händer när diskanten tar över, men då sjunker istället impedansen eftersom diskantelementet har betydligt lägre impedans än mellanregistret.

Notera även att dippar helt saknas i frekvensgången, vilket betyder att förstärkaren ser en snäll last. Våra strömmotkopplade slutsteg är inte avsedda att användas ihop med högtalare som dippar mycket kraftigt i impedans eftersom det kan resultera i att det motkopplande förstärkarsteget klipper när man spelar på hög nivå.
Även när man använder ett annat slutsteg än något av våra så har man mycket att vinna på att välja en högtalare som inte dippar i impedans eftersom förmågan att hantera en svår last gör förstärkaren dyrare. Välj en lättdriven högtalare så kan du köpa en billigare förstärkare och på så vis få mer pengar att använda till bättre högtalare.


Distorsion
Anledningen till att man är så angelägen om att filtrera bort höga frekvenser från ett baselement och låga frekvenser från ett diskantelement är att elementens koner inte kan hantera frekvenser utanför det frekvensområde där de är avsedda att arbeta.
Om ett element får signal med en annan frekvens än vad det är avsett att hantera, då skapas distorsion, ett hemskt oljud som vi inte vill höra.


Olika typer av filter
Filter har olika branthet, vanligen 6, 12, 18 eller 24 db, eller första, andra, tredje och fjärde ordningens filter.

24 db ger bäst dämpning av de frekvenser som man vill filtrera bort. Ett 24 db filter består av fyra olika komponenter per filtersektion. I en tvåvägshögtalare består filtret av två sektioner. Ljudmässigt så är ett 24 db filter överlägset. Nackdelen med ett 24 db filter är dess komplexivitet.

Ett 6 db filter är enkelt då det endast består av en komponent per filtersektion. Ljudmässigt är det ingen höjdare eftersom det är dåligt på att dämpa bort oönskade frekvenser. Däremot har det ett något bättre transientsvar än ett 24 db filter, något som ofta brukar framhävas såsom överlägset och så åtråvärt att brantare filter är dåliga.
Mäter man på transientsvaret så kommer man att finna att det visserligen är bättre än för 24 db, men att skillnaden är liten, så liten att ett 24 db filtrets fördelar överväger.

Den enda anledningen till att man väljer ett 6 db filter är dess låga pris: En komponent per filtersektion.

I aktiva högtalare använder man alltid 24 db filter eftersom den extra kostnaden för fler filtersektioner i ett aktivt filter är försumbar.

Det finns olika typer av filter. Vissa av dem har en dämpning som är skarpare medans vissa dämpar med en mjukare form på sin kurva. De kallas bland annat för Linkwitz riley, Butterworth, Bessel. Vilken typ av filter man väljer att använda beror på var man delar och vad för sorts element man använder.


Filterkomponenter
För att en högtalare skall låta bra så krävs kondensatorer av högsta kvalité och man måste använda spolar med tjock tråd, eller sådana spolar som består av kopparfolie. Ett sådant filter kräver komplicerad montering och manuell lödning, vilket är dyrt jämfört med att låta ett kretskort passera genom en lödmaskin.

Ett filter på kretskort som består av små och därmed enkla komponenter är dessutom lätt att montera in i högtalarlådan. Nackdelen är att det inte låter bra.

Att lägga två spolar i ett filter bredvid varandra i samma position fungerar inte eftersom det kommer att påverka ljudet negativt. Spolarna måste läggas på ett sådant sätt att deras magnetfält inte kan påverka andra spolar.

De spolar som består av kopparfolie är bäst. Vanligen har denna typ av spole även en stor area på sin ledare, vilket ger låg resistans och därmed låg förlust.

De spolar som består av tråd är näst bäst. Tjockleken på tråden, alltså arean på ledaren, är av stor betydelse. Tjock tråd kan vara nästan lika bra som en foliespole, medans tunn tråd ger en billigare spole med en liten area på sin ledare, vilket ger större förlust.

Spolar som består av tråd lindad runt en järnkärna är den billigaste sorten. Fördelen med dem är att det inte går åt så mycket tråd, vilket ger mindre förlust till ett lägre pris. Nackdelen är att järnkärnan färgar ljudet, mer eller mindre beroende på hur mycket järn som används och vilken sorts järn det är.
Spolar lindade på järnkärna används där en tråd eller foliespole blir för stor eller för dyr.

Det är samma sak med kondensatorer. En elektrolyt tar i princip ingen plats alls och den är nästan gratis, till skillnad från en polyprop som är både dyr och skrymmande.

Vad motstånd beträffar, så är det inte alls så. Anledningen till att man använder den fyrkantiga sortens keramiska motstånd i ett delningsfilter är endast därför att de nästintill är gratis.


Våra filter
Vi använder 24 db filter i våra högtalare. Det gör vi därför att dessa filter är överlägsna. De ger en bra ljudbild där man har stereobild i hela lyssningsrummet, inte bara i lyssningsposition och de gör att elementen arbetar optimalt.

Att 24 db filter består av många komponenter som är stora och klumpiga och som måste placeras på ett visst sätt i förhållande till varandra, det är för oss underordnat.

Ibland måste man dock fuska. En polypropkondensator i en impedanskorrigeringskrets får lätt ett värde långt över 1000 uF, vilket blir en volym på över en liter, liksom en spole i samma krets som kan få ett värde uppåt 20 mH vilket blir synnerligen skrymmande om man använder tjock tråd.
Därför använder vi lite enklare komponenter i våra impedanskorrigeringskretsar, annat är inte praktiskt möjligt, varken pris eller monteringsmässigt.
Däremot så använder vi alltid komponenter av bästa kvalité i själva filtersektionerna, vilket är oerhört viktigt för ljudet eftersom signalen passerar genom dessa komponenter.