Effect passief filter en dempingsfactor versterker op weergave break-up-vervorming is te simuleren

[Wieger61]

Conussen hebben last van break-up-modes, waarbij ze bij specifieke frequenties zelf geluid produceren. Die trillingen worden door de spreekspoel omgezet in spanningen, die vervolgens op de uitgang van het passieve filter staan. Het effect daar op de afstraling van het break-up-geluid, maar ook dat van de versterker daarachter, kun je makkelijk simuleren in Boxsim van Visaton.

Als voorbeeld neem ik de standaardluidspreker van het programma, waarvan ik het filter rond de woofer AL130 heb aangepast. Het ingebouwde Notch-filter 22uF/0,01mH is nu zo gekozen, dat rond de 8kHz-break-up-piek de weerstand en dus het signaal op de luidspreker het laagste is. Dat is te zien aan de blauwe lijn. Het Notch-filter sluit rond 8kHz het signaal op de luidspreker vrijwel kort. Geldt dit ook voor het break-up-geluid?

[Wieger61]

Wie een filter kan lezen, ziet meteen dat dit niet het geval is. Je kunt het simuleren door volgens een standaardmethode in het filterschema de versterkeraansluiting in serie van de woofer te zetten en op de plek van de oude ingang, de uitgangsweerstand van de versterker te plaatsen, bijv. 0,05 Ohm. Zo kun je meteen ook de invloed van de dempingsfactor op de vervormingsweergave simuleren. Wat is het effect?
Samen met de spoel van 1,5mH werkt het Notchfilter nu effectief rond de 850Hz, waar het niet nodig is. Rond break-up-piek 8kHz is de werking verdwenen. De spanningen die door de luidspreker rond de break-up-piek opgewekt worden, worden dus niet onderdrukt.

[Wieger61]

Helpt hier een versterker met lagere uitgangsweerstand van bijv 0,005 Ohm, dus met een dempingsfactor van rond de 1000? Het enige zichtbare effect is een iets diepere Notch-dip, weer rond 850Hz. Verder niets.
Wat gebeurt als je een stroomversterker zou aansluiten, te simuleren met een weerstand van 1000 Ohm. Alleen eventuele spanningen opgewekt bij lage frequenties worden nu enigszins onderdrukt. De resonantiepiek blijft goed te horen. Trek verder je eigen conclusies … .

[Wieger61]

Het is maar een model, er valt veel meer over te bomen, maar het geeft wel interessante inkijk.

[Henkjan]

maar het gaat toch om de spanning op de luidspreker klemmen, niet die op de uitgang van de versterker?

[Wieger61]

wat bedoel je??? het??

[Henkjan]

wat bepalend is wat je hoort

[Wieger61]

Klopt, het gaat om de spanning op de luidsprekerklemmen. Die spanning wordt normaal bepaald door de spanning van de versterker, die opgewekt in de spreekspoel door de break-up-vervorming en het filtercircuit waarin de luidspreker zit. Zie schema.

[Wieger61]

Voor de simulatie van het effect door alleen de spanningen door de break-up-vervorming, vervang ik de normale versterkeraansluiting door de uitgangsweerstand daarvan en sluit de versterkeringang daar kort. Een standaardmethode in het simuleren van schakelingen met meer spanningsbronnen.

[Henkjan]

maar wat simuleer je nou? ik lees: als de conus resoneert op 8kHz, dan simuleer ik wat dat voor spanning op de versterker tot gevolg heeft. is dat wat je simuleert?

[SSassen]

@Wieger61,

De cone-breakup is een mechanisch verschijnsel, i.e. de conus beweegt niet meer als één geheel maar breekt op in meerdere delen. Dit heeft normaliter tot gevolg dat er een stevige resonantiepiek in de FR zit. Die kun je met een notch-filter weg proberen te poetsen, zoals jij hierboven hebt gedaan, echter je kan niet iets wat een mechanische oorzaak heeft elektrisch uitvlakken, de resonantiepiek zit er namelijk nog steeds, je hebt alleen de elektrische amplitude verminderd.

[Chocomel]

In eerste instantie zou je denken dat Boxsim het effect van (elektrische) demping op de break-up niet meeneemt in de simulatie. Het programma berekent de spanning over de luidspreker aan de hand van het filter en de impedantie van de luidspreker. Het resultaat gaat door een tabel waarin Boxsim opzoekt hoe hard een luidspreker geluid produceert bij een bepaalde spanning. Daarmee worden de grafieken gemaakt.

Bij nader inzien lijkt het programma er toch wel rekening mee te houden. De impedantie van de luidspreker wijkt af rond de plek waar de resonantie is. Dat gebeurt bijvoorbeeld met een luidspreker in een gesloten kast op de fb, daar zit een piek. Als je een serieweerstand toevoegt zie je dat de resonantie volgens de simulatie slechter gedempt wordt, wat je ook zou verwachten op basis van redeneren.

Hetzelfde zou dus moeten gebeuren rond bij break-up. In het impedantieverloop van een AL130 is daar alleen niet zoveel van terug te zien, dus ik verwacht dat het effect van elektrische demping ook marginaal is.

De cone-breakup is een mechanisch verschijnsel [...] echter je kan niet iets wat een mechanische oorzaak heeft elektrisch uitvlakken, de resonantiepiek zit er namelijk nog steeds, je hebt alleen de elektrische amplitude verminderd.

Als de mechanische resonantie aan bepaalde voorwaarden voldoet* kan je hem prima met een elektrisch filter compenseren. Als je de amplituderespons corrigeert repareer je daarmee ook gelijk het natrillen. De mechanische resonantie trilt na, maar het filter doet dat ook, precies in tegenfase.

*Ik weet niet wanneer dit het geval is, misschien valt een resonerende conus hier niet onder.

[Wieger61]

@Wieger61,

De cone-breakup is een mechanisch verschijnsel, i.e. de conus beweegt niet meer als één geheel maar breekt op in meerdere delen. Dit heeft normaliter tot gevolg dat er een stevige resonantiepiek in de FR zit. Die kun je met een notch-filter weg proberen te poetsen, zoals jij hierboven hebt gedaan, echter je kan niet iets wat een mechanische oorzaak heeft elektrisch uitvlakken, de resonantiepiek zit er namelijk nog steeds, je hebt alleen de elektrische amplitude verminderd.

Inderdaad: De elektrische amplitude van het signaal op de luidspreker wordt verminderd in het normale schema. Noch versterkerdemping, noch filter verminderen door hun belasting van de spreekspoel diens break-up- responsie. Het filter kan wel rechtstreekse excitatie van de break-up door het ingangssignaal op het filter verhinderen. De simulatie verklaart waarom je de derdeordevervorming bij de break-up-frequentie gedeeld door drie niet weg kunt poetsen, heb ik ook gemerkt bij filteroptimalisaties.

[SSassen]

De cone-breakup is een mechanisch verschijnsel [...] echter je kan niet iets wat een mechanische oorzaak heeft elektrisch uitvlakken, de resonantiepiek zit er namelijk nog steeds, je hebt alleen de elektrische amplitude verminderd.

Als de mechanische resonantie aan bepaalde voorwaarden voldoet* kan je hem prima met een elektrisch filter compenseren. Als je de amplituderespons corrigeert repareer je daarmee ook gelijk het natrillen. De mechanische resonantie trilt na, maar het filter doet dat ook, precies in tegenfase.

*Ik weet niet wanneer dit het geval is, misschien valt een resonerende conus hier niet onder.

Ho, ho, je kan prima de amplitude verlagen, maar de resonantie an-sich neem je niet weg, da's een mechanisch gegeven.

[Henkjan]

De simulatie verklaart waarom je de derdeordevervorming bij de break-up-frequentie gedeeld door drie niet weg kunt poetsen, heb ik ook gemerkt bij filteroptimalisaties.

oh ja? dat komt toch gewoon omdat de 1/3 frequentie niet door de notch gedempt wordt, en de K3 daarvan zal dus die resonantie aanspreken. heeft niets met filteren of spreekspoelen te maken

De cone-breakup is een mechanisch verschijnsel [...] echter je kan niet iets wat een mechanische oorzaak heeft elektrisch uitvlakken, de resonantiepiek zit er namelijk nog steeds, je hebt alleen de elektrische amplitude verminderd.

Als de mechanische resonantie aan bepaalde voorwaarden voldoet* kan je hem prima met een elektrisch filter compenseren. Als je de amplituderespons corrigeert repareer je daarmee ook gelijk het natrillen. De mechanische resonantie trilt na, maar het filter doet dat ook, precies in tegenfase.

*Ik weet niet wanneer dit het geval is, misschien valt een resonerende conus hier niet onder.

Ho, ho, je kan prima de amplitude verlagen, maar de resonantie an-sich neem je niet weg, da's een mechanisch gegeven.

is een beetje die boom die in het bos omvalt met niemand om t te horen

[Wieger61]

heeft niets met filteren of spreekspoelen te maken

Als je het laag naar de woofer middels de filterinstelling eerder afkapt, spreekt de K3 de break-up-frequentie minder tot nauwelijks aan en vervormt de speaker minder. Ik probeer daarom een filter die een metalen woofer aanstuurt altijd eerst af te laten kappen op de break-up-frequentie gedeeld door 3 (of lager), dan wel, als dat filter niet aan andere criteria voldoet, op of onder de break-up-frequentie gedeeld door 2 ivm de K2.

[Henkjan]

ja, op die manier wel, maar ik mis nu echt de link met waar je dit topic mee begon

[Wieger61]

ja, op die manier wel, maar ik mis nu echt de link met waar je dit topic mee begon

Niet zo moeilijk: Het filter maar ook de simulatie laten zien: Met een Notch-filter verminder je enkel de weergave van het ingangssignaal bij de break-up-frequentie, maar niet de K2 en K3 bij de frequenties gelijk de break-up-frequentie gedeeld door 2 en 3. Die vervorming kun je alleen met de andere filterelementen bijvoorbeeld met een lagere kniefrequentie verminderen. Handig te weten in de strijd tegen de vervorming.

[Henkjan]

daar heb je toch geen simulatie voor nodig?

Simuleren is geen vervanging voor nadenken.

[Wieger61]

daar heb je toch geen simulatie voor nodig?

Simuleren is geen vervanging voor nadenken.

Klopt, maar maakt het zichtbaar: Een model stimuleert de gedachten, gedachten vullen een model. Idem voor plaatjes.

[Pjotr]

Simuleren heeft alleen nut als je goed begrijpt wat de onderliggende mechanismen zijn en voldoende goed in detail kunt omschrijven wat je wilt simuleren. Je kunt een complex mechanisch resonantieverschijnsel als break-up niet op de voorgeschotelde manier benaderen, zoals al eerder opgemerkt. Waar is b.v. een voldoen goed uitgewerkt model van de speaker unit zelf wat de break-up beschrijft hier?

[Wieger61]

Waar is b.v. een voldoen goed uitgewerkt model van de speaker unit zelf wat de break-up beschrijft hier?

Zoals ik aangegeven heb, is zoiets hiermee nooit mijn bedoeling geweest. Laat ik over aan degenen die het beter weten

[Pjotr]

Heel goed! Gewoon uit de buurt van break-up blijven. Hoef je er ook niet wakker over te liggen. B.v. metal woofers, no problem. Metal mids en tweeters: De meningen zijn verdeeld.

[MuijsP]

De woorden woofer, subwoofer, mid zijn subjectief.
Hoe een speaker wordt gebruikt hangt af van de toepassing.

De heren van Loudsoft hebben mooi programma om dit te simuleren.
Via donkere wegen wel te krijgen.
Resonantie wordt verminderd door te dempen, maar lost niet vervorming op.
Als deze laag genoeg is, geen probleem.

[bas focal m180]

In H&H ontwerpen worden met enige regelmaat metal drivers gebruikt, seas excel en visaton.

Er worden metingen verricht van een driver, veelal zie je k2 k3 terug komen op de delingen daarvan die veroorzaakt worden door de membraam breakupp.

De seas excel magnesium tweeter heeft een flinke resonantie op 27khz , en een k3 vervorming op 9khz.

Ik constateer op het moment dat die membraam breakupp grote deels word weg gefilterd ook de op 9khz vermindert.