Kapitel 17 - Delningsfilter
Är du minimalist när det gäller delningsfilter eller vill du kompensera så mycket som möjligt av frekvensgångsfel med olika filterkomponenter? Ted Jordan hävdar ju till exempel att varje komponent som skall passeras av signalen kommer att degradera den mer eller mindre.
Jaha, ehh… jag vill… absolut inte bli rubricerad som en filterdesigner av någon speciell sort. Tänk om folk pekade på mig och sade: "han där, han är minsann den dära existentiella typen av filterdisajner".
Det skulle jag nog inte bli glad över.Jag tror att alla uppdelningar i genres eller grupper av allehanda slag; av musiksorter, människor, ibland till och med av oskyldiga barn, beror mera på att omvärlden tycker att det är lättare att tänka på världen i form av mallar där allting går att passa in, snarare än att det beror på att det skulle vara lämpligt att placera in saker i fack.
Ett barn som från späd ålder får höra att det är ett melankoliskt barn, blir nog det.
Vad för typ av filterdesigner är jag? En så'n som vill att musikåtergivningen skall bli så bra (=korrekt) som möjligt!
Jag inför sådana korrigeringar eller kopplingar som förbättrar återgivningen. Det är omöjligt att använda tumregelmetoder till så viktiga saker som delningsfilterdesign. Om man inte förstår varje komponents funktion ur alla aspekter den påverkar högtalarelementen med, och högtalarelementens funktioner och alla sätt de kan påverkas av delningsfiltret på, skall man nog inte syssla med att göra delningsfilter alls. Inte professionellt i varje fall.Grundprincipen är först och främst att man måste veta exakt vad man vill göra med sitt delningsfilter, och varför. Sen måste man förstå hur man skall åstadkomma det, och vilka konsekvenser för alla andra parametrar, linjära eller olinjära, det kommer att få. Man sätter givetvis inte in en komponent som gör mer skada än nytta.
Å andra sidan handlar filterdesign inte så mycket om enskilda komponenters vara eller icke vara i designen. Inte heller om vilka kompromisser som måste väljas för att få enskildheterna att fungera utan att drabba varandra för kraftigt. Det är inte ett givande och tagande i jakten på den "uthärdliga kompromissen" man bör söka - förutsatt att man är ute efter att göra en högtalare som är mer än bara "tillräckligt lite dålig".
Nej, det handlar om att finna en symbios, således att alla komponenter, inklusive högtalarelementen, arbetar i harmoni med varandra - med reservation då förstås för att symbios (samlevnad till ömsesidig nytta) strikt grammatikaliskt givetvis bara kan förekomma mellan levande organismer.
Man kan kanske säga att det är lika fundamentalt att finna en symbios mellan enskildheterna på detaljnivå inom högtalarkonstruktion, som det är att i det större perspektivet välja metodiker och lösningar som ger sinnrikt uträknade synergi-effekter.
Utan sådana tilltag är man helt utelämnad till de begränsningar som stereosystemet sätter upp. Då blir det inte så bra.
Så filterkonstruktion och elementutveckling bör ske med korsvis hänsyn, och båda med en klar bild av slutresultatet i sikte?
I allra högsta grad. Bra formulerat förresten!
Och därmed dras även konstruktionen av kabinettet in i ekvationen. Jag konstruerar alltid mina högtalare på så vis att jag startar med en vision av den slutgiltiga produktens egenskaper. Alltså inte hur den skall se ut eller vad den skall kosta, utan vad den skall göra.
Sen gäller det att ha alla potentiella parametrar för lådor, element och delningsfilter i huvudet samtidigt och låta det snurra omkring ett tag, tills en konstruktion växer fram, där alla egenskaper gynnar varandra. Ibland får man förstås komplettera med några experiment för att addera ny kunskap som man märker saknas.
Såsmåningom har man bilden av åtminstone den första prototypen klar i huvudet. Då bygger man den och testar allt som går att testa innan de dedicerade högtalarelementen finns färdiga.Nästa steg är att högtalarelementen tas fram. Det kan vara ett ganska tidsödande arbete eftersom de måste stämma både mot kabinettet och inte minst mot delningsfiltret.
Man skall försöka åstadkomma element vars tonkurva passar i den baffel de hamnar samt medger, eller till och med kräver, filterkopplingar som är bra för elementet i fråga! Bland annat såtillvida att filtret undertrycker elementets dynamiska kompression och distorsion.
Ett element som skall sitta i ett mycket billigt högtalarsystem skall givetvis optimeras för att få symbiotiska effekter med ett enkelt delningsfilter, eftersom endast ett enkelt filter får plats i en enkel högtalares budget.
Det kan förvisso betyda att vissa kompromisser från optimal matningsimpedans från filter till element måste göras, men i ett billigt högtalarsystem kan det fortfarande vara en optimal lösning eftersom de pengar som sparas på filterkomponenter i ett mycket enkelt filter kan läggas på andra viktigare saker i högtalaren.
Även en minimal högtalare skall erbjuda maximal valuta för pengarna brukar jag säga.Ett element som skall användas i en mycket högpresterande högtalare är förstås mera påkostat, men det betyder inte att man lagt energi på att optimera det för att arbeta med ett enkelt filter med få komponenter eller med ett filter som har liten inverkan. Ibland tvärtom faktiskt!
Ett avancerat delningsfilter uppbyggt av högklassiga komponenter kan vara helt transparent medan det "elektroakustiska filter", alltså de egenskaper i elementet man måste inkorporera i ett element för att det skall klara sig utan delningsfilter, ofta färgar ljudet. De är inte lika linjära som delningsfilterkomponenterna.
Har du något bra exempel?
Visst! Ett konventionellt designat baselement med litet magnetsystem men fyrlagers talspole, ger god motorstyrka till billigt pris, men ett sådant element får en ganska ful induktans - stor och olinjär. Den höga induktansen gör dock att tonkurvan automatiskt blir kompenserad för baffeleffekten - filtret kan göras enklare eller tas bort helt eftersom tonkurvan blir rimligt rak även utan delningsfilter.
Om elementet dessutom förses med ett kraftigt coatat (penslat med dämpgucka) pappersmembran med praktiskt framtestad kurvatur kan tonkurvan dessutom göras fri från allvarligare ojämnheter monterad i det aktuella högtalarhöljet.
Men, en sådan process resulterar i ojämn kvalitet. Det är mycket svårt att få alla element identiskt lika. Och membranformen kommer med största sannolikhet att vara ickeoptimal när det gäller förmågan att obesvärat hantera stora insignaler i lågfrekvensområdet. Dämpningen såväl som membranets fjädring kommer att vara amplitudberoende. Vid större insignaler fungerar nämligen coating sämre.
Elementet passar alltså den som vill spara pengar och dessutom göra ett minimalistiskt delningsfilter, men de stora olinjäriteterna får ljudkvaliteten att bli avsevärt sämre än den skulle kunna vara. Återgivningen blir distorderad och dessutom kraftigt amplitudmodulerad av membranrörelserna.
Så i en mycket avancerad högtalare väljer man kanske att förse elementet med ett mera avancerat motorsystem med svarvningar i polstycket, nogsamt utformade kortslutningsringar och specialmaterial i bobin och poldelar - resulterande i väldigt linjär induktans, som dock blir mycket låg. Och man kanske väljer membranmaterial som gör att elementet blir utomordentligt linjärt (lågdistorderande) och som dessutom ger ypperlig produktionskvalitet, som ger optimal spridning och snarare än en helt jämn tonkurva utan korrektion får man kanske en "naturlig tonkurva", jämn men inte utan behov av varliga korrigeringar.
Man måste då istället använda ett mera utvecklat delningsfilter, i varje fall ett som ingriper mera. Känsligheten blir typisk mycket hög vid höga frekvenser på den typen av element, men ett delningsfilter optimerat för ett sådant baselement kan göras ypperligt linjärt och välljudande.
Lösningen ger mycket högre ljudkvalitet, men för amatörögat (filterminimalistens öga?) ter det sig som förstås som ett system men både ett dyrt element och ett onödigt komplicerat och/eller kraftigt inverkande delningsfilter.
Säg något om val av filterkomponenter
Man skall försöka välja klokt!
Säg något mer
Jag tror att delningsfilterkomponentämnet egentligen är för komplicerat för att avhandlas i en intervju, men…
Låt mig bara säga att filterkomponenter av det slag som utöver sin avsedda filterverkan degraderar ljudkvaliteten eller åldras under alla omständigheter bör undvikas. Det betyder i princip de flesta elektrolytkondensatorer och spolar med järnkärna.
I övrigt är det förhållandevis enkelt att kolla ljudkvaliteten på en filterkomponent - genom att i en lab-koppling använda komponenten i två på varandra följande filter med inverterad funktion.
Summan av dem skall vara en rak tonkurva med transparent ljudkvalitet, ungefär som de anti-RIAA och RIAA som används vid gravering respektive avspelning av en vinylskiva.
En sådan koppling är enkel att F/E-testa. Hörs det skillnad skall man nog välja andra, bättre komponenter i sitt filter. Till mångas förvåning är jag inte entydligt positiv till användning av polypropylenkondensatorer, medan nästan alla polyesterkondensatorer lämpar sig utmärkt i delningsfilter i högtalare! Det finns undantag förstås. Jag använder till exempel vissa utvalda, alldeles utsökta, typer av polypropylenkondensatorer.
Men, ja vad mer kan man säga om filterkonstruktionsprinciper, utan att det blir en hel lärobok? Jag tror nästan det räcker det jag sagt.
Men… NU har jag kommit på svaret till fågan om vilken typ av filterdesigner jag är!Jag ÄR kanske minimalist - fel-minimalist! Jag konstruerar för att få så lite fel som möjligt. Rätt-maximalist skulle man förstås kunna säga också.
Det kan bli små enkla filter, eller större och mera komplicerade - det beror på konstruktionen.
Kan delningsfiltren bli hur komplicerade som helst i dina konstruktioner?
Njaa… har man kontroll över varenda konstruktionsdetalj i högtalaren, inklusive alla ingående högtalarelement och på dämpmaterial och på högtalarlådans form så blir det faktiskt alltid förhållandevis okomplicerade och enkla filter.
Jag tror inte att jag tillverkar en enda högtalarmodell där mer än en reaktiv komponent sitter i serie med något högtalarelement. Den reaktiva funktionen kan förstås vara uppdelad i två verkliga komponenter med lite olika värde och med någon resistiv förlust inlagd, men det gör ju inte filtret mera komplicerat, definitivt inte mera reaktivt, om man ser till överföringsfunktionen.
Det finns säkert dom som skulle kalla mina filter för minimalistiska bara för att de består av förhållandevis få komponenter, men jag ser dem hellre som puristiska, eftersom jag försöker använda komponenterna så att de skall verka för en så ren signalbehandling som möjligt.Antalet filterkomponenter är inte så intressant egentligen, det är hur komponenterna används.
I det fina fyrvägssystemet NHT 3.3 sitter det 26 komponenter, vilket betyder 7,5 per element. I KEF´s nya prestigehögtalare Maidstone, också ett fyrvägssystem, sitter det hela 50 komponenter, alltså 12,5 per element i snitt, men jag kan inte annat än säga att båda dessa nämnda högtalarnas delningsfilter faktiskt är vettiga och välkonstruerade. De gör just vad de behöver göra med utgångspunkt från de använda högtalarelementen.
Förutsättningarna i respektive konstruktion är sådana att de kräver ganska avancerade filter.Det extremaste delningsfilter jag gör använder 12 lustigt kopplade komponenter. Högtalaren har fem högtalarelement, vilket alltså blir 2,4 komponenter per element. Det kanske verkar vara minimalt, men det är precis vad som behövs. Jag hade inte dragit mig för att använda ett mera komplicerat filter om det varit fördelaktigt. Nej, filterminimalist vill jag absolut inte bli kallad, för sådana brukar vara oerhört okunniga.
Det är kanske filterpurist jag är, men jag känner mig mera som en högtalarpurist, eller rent av audiopurist kanske…
Min firma hette faktiskt Audio Púrus från början. Tills någon kund, latinskt kunnig, berättade att det inte var en alldeles grammatikalisk form.
Jag tror förresten att det var den i musikkretsar kände Göran Söderwall. Då fick jag förstås ändra mitt firmanamn.