Το κατά Απόσβεσιν Ευαγγέλιον

[Bhutia]

Μια θεωρητική ανάλυση αξίζει όσο και η πράξη όποτε εξηγεί όσα αναδεικνύει η πράξη.Με την προσδοκία κάθε αναγνώστης να έβρισκε κάτι που θα τον ενδιέφερε στα κεφάλαια του νήματος,Θίγουμε την έννοια της απόσβεσης κυρίως στις χαμηλές οκτάβες και διάφορα αναπόφευκτα παρελκόμενα αυτής,αποφεύγοντας όσο γίνεται πολύπλοκες μαθηματικές σχέσεις.
Όσοι δε μπερδευτούν ακόμα περισσότερο στην πορεία,ας γνωρίζουν ότι θα βρίσκομαι ακριβώς...από πίσω τους.Αυτό δα έλειπε,να τη γλίτωναν με ένα...εύκολο μπέρδεμα.

.. Επομένως, πρέπει να ξεφύγετε από το θανάσιμο κλοιό αυτής της άμπασης μιζέριας όσο γίνεται πιο γρήγορα. Σήμερα κιόλας. Κι αφήστε τις χροιές και τα μεταξένια πρίμα γι' αυτούς που τα αξίζουν. Τους ηλιθίους.

Δυστυχώς δεν έχουμε εκπαιδευμένους ακροατές. Δεν υπάρχουν πολλοί χώροι-συστήματα οι οποίοι να πληρούν τις προϋποθέσεις για σωστή και πλήρη πιστή-ρεαλιστική αναπαραγωγή, ούτως ώστε ο υποψήφιος αγοραστής να ξέρει (ως ακουστική εμπειρία) τι είναι το σωστό.
Επίσης στον χώρο του HiFi δεν υπάρχει επαρκής εκλαΐκευση της διαθέσιμης επιστημονικής γνώσης προς το καταναλωτικό κοινό. Αντιθέτως επικρατούν δοξασίες, ημιμάθεια, αντιεπιστημονισμός και μεταξωτές κορδέλες.
Ο συνδυασμός των ανωτέρω οδηγούν σε απογοητεύσεις και σε βάθος χρόνου απώλεια χρημάτων χωρίς το αντίστοιχο αποτέλεσμα.

Προτού καταπιαστούμε όμως με την απόσβεση στην αγαπημένη μας ενασχόληση,ας εξοικειωθούμε πρώτα με μοντέλα φθίνουσας μηχανικής ταλάντωσης.
http://www.chemistry.uoc.gr/frudakis/Courses/Physics_II_ClassicalWaves/01-Oscillations.pdf
https://el.wikipedia.org/wiki/Φθίνουσα_ταλάντωση

Το ελατήριο βρίσκεται αρχικά σε θέση ηρεμίας έχοντας το ένα άκρο στηριζόμενο σε σταθερή επιφάνεια ενώ στο άλλο άκρο είναι προσαρμοσμένη μια μάζα m κατά πολύ ανώτερη από τη μάζα του ελατηρίου.Εάν επέμβουμε και διαταράξουμε την κατάσταση ηρεμίας τραβώντας τη μάζα προς τα κάτω το σύστημα θα αρχίσει να εκτελεί ελεύθερη ταλάντωση κινούμενο πάνω-κάτω.Στο σύστημα θα εφαρμόζονται δύο κύριες δυνάμεις,η βαρύτητα και η εγγενής τάση από το ελατήριο.

Εφόσον δεν ζούμε σε Σύμπαν χωρίς απώλειες από μετατροπή κινητικής ενέργειας σε διαφορετικές μορφές και η δύναμη εκτροπής θα έχει εφαρμοστεί εφάπαξ,το πλάτος ταλάντωσης σε κάθε περίοδο τείνει να γίνεται ολοένα και μικρότερο ωσότου να μηδενιζόταν οπότε το σύστημα θα επέστρεφε σε κατάσταση ηρεμίας.Πρόκειται για μια απλή φθίνουσα ταλάντωση.Σε κάθε περίοδο αυτής της ταλάντωσης η μάζα στο άκρο του ελατηρίου θα περνούσε από την κανονική θέση ηρεμίας μία φορά πηγαίνοντας προς τα πάνω και μία ακόμα οδεύοντας προς τα κάτω ωσότου να σταματούσε εντελώς.Αυτή η συμπεριφορά χαρακτηρίζεται ως υπο-απόσβεση.

Στην απίθανη περίπτωση όπου το σύστημα θα είχε μηδενικές απώλειες ενέργειας,τότε η ταλάντωση θα συνέχιζε με το ίδιο πλάτος εις το διηνεκές.Σε μια τέτοια κατάσταση δεν θα υπήρχε απόσβεση.Με τον όρο απόσβεση εννοούμε έναν παράγοντα ο οποίος θα αφαιρεί ενέργεια μέσω μετατροπής της σε άλλες μορφές περιορίζοντας έτσι την τάση του συστήματος να ταλαντεύεται γύρω από τη θέση ηρεμίας του.

Έτερη περίπτωση να υποθέταμε ότι θα ίσχυαν τόσο ισχυρές απώλειες κατά τη μετατροπή ενέργειας,ώστε η προσαρτημένη μάζα του συστήματος να επέστρεφε σιγά-σιγά και να σταματούσε οριστικά στη θέση ηρεμίας κατευθείαν χωρίς την παραμικρή τάση να πήγαινε ποτέ προς τα πάνω.Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να συμβεί λ.χ. εάν η κίνηση γινόταν εντός υλικού που θα είχε μεγάλο ιξώδες υπερνικώντας ολότελα την τάση του συστήματος για ταλάντωση.Μια τέτοια κατάσταση θα χαρακτηριζόταν ως υπερ-απόσβεση.

Υπάρχει όμως και μια ιδανική κατάσταση,όπου το σύστημα θα μπορούσε να ακινητοποιηθεί χωρίς να ταλαντωθεί καθόλου γύρω από τη θέση ηρεμίας μετά την αρχική εκτροπή,με τις δυνάμεις που θα το κρατούσαν εκεί να μην ήταν υπέρμετρες,αλλά ακριβώς ίσες με όσες δυνάμεις θα το ωθούσαν να ταλαντωθεί.Αυτή η μοναδική κατάσταση ισορροπίας χαρακτηρίζεται με τον όρο ΄΄Κρίσιμη Απόσβεση΄΄ (Critical Damping).H διάκριση αυτής σε σχέση με την υπερ-απόσβεση έγκειτα στο ότι κατά την κρίσιμη απόσβεση το σύστημα θα τείνει να επανέλθει κατευθείαν στην αρχική κατάσταση ηρεμίας (δηλαδή από την κορυφή του πλάτους εκτόπισης πίσω στην τιμή μηδέν της ηρεμίας) και στο συντομότερο δυνατό χρόνο,δηλαδή το μισό μιας περιόδου ταλάντωσης.

Ο Λόγος Απόσβεσης είναι ένας καθαρός αριθμός που αντιπροσωπεύει τη γρηγοράδα με την οποία το πλάτος των ταλαντώσεων θα έφθινε ανάμεσα στους διαδοχικούς κύκλους αμφιταλάντευσης γύρω από τη θέση ηρεμίας.Εκφράζεται μαθηματικά ως κλάσμα με αριθμητή τον πραγματικό συντελεστή απόσβεσης σε δεδομένο σύστημα προς τον συντελεστή κρίσιμης απόσβεσης για το ίδιο σύστημα.Για ν'αποφύγουμε διάφορες εξισώσεις,αρκεί να σημειωθεί ότι λαμβάνει τιμή μηδέν για συστήματα μη αποσβενύμενα,τιμές μεταξύ μηδέν και μικρότερες από 1 για συστήματα με υπο-απόσβεση,τιμές ανώτερες του 1 όταν ισχύει υπερ-απόσβεση και τέλος ισούται με 1 στην ιδανική κατάσταση κρίσιμης απόσβεσης.

Εάν κατόπιν εφαρμοζόταν στο σύστημα μια εξωτερική δύναμη διέγερσης με περιοδικό χαρακτήρα χάρη σε έναν δονητή που θα έδινε ωθήσεις σε τακτά χρονικά διαστήματα,τότε θα είχαμε εξαναγκασμένη ταλάντωση.Όταν το σύστημα διεγείρεται πάνω στη φυσική συχνότητα συντονισμού του,τότε μικρή παροχή ενέργειας θα δίνει μεγαλύτερο πλάτος εκτροπής.Αυτό βεβαίως σημαίνει ότι το σύστημα δεν αποκρίνεται με γραμμικό τρόπο.Από την άλλη πλευρά το σύστημα ευρισκόμενο σε κατάσταση συντονισμού θα παρουσίαζε τη μέγιστη αντίσταση σε όποια περιοδική εξωτερική διέγερση θα το ανάγκαζε να ταλαντωθεί με διαφορετική συχνότητα.Μετά από κάποιες περιόδους,εφόσον εξακολουθούσε η περιοδική διέγερση από το δονητή,τότε το σύστημα θα εξαναγκαζόταν αργά ή γρήγορα να ταλαντώνεται στη συχνότητα εξωτερικής διέγερσης περνώντας σταδιακά σε σταθερή κατάσταση.Ο βαθμός αντίστασης σε κάθε μεταβολή και η προκύπτουσα καθυστέρηση θα βρίσκονταν σε συνάρτηση με τις μηχανικές ιδιότητες του συστήματος και την ικανότητα μετάδοσης διέγερσης από το δονητή.

Γίνεται λοιπόν ολοφάνερο ότι οι καταστάσεις συντονισμού στο σύστημα βλάπτουν την πιστότητα απόκρισης στην έξοδο ως προς τη διέγερση που εφαρμόζεται στην είσοδο και καθυστερούν την ανταπόκριση στις ταχείες μεταβολές της διέγερσης.Έστω και αν η σύγχρονη τεχνολογία αξιοποιεί τα φαινόμενα συντονισμού σε διάφορους τομείς,υπό όρους υψηλής πιστότητας φαινόμενα συντονισμού και η απώλεια γραμμικής απόκρισης που συνεπάγονται είναι ανεπιθύμητα...

 

[Bhutia]

Ένα σύστημα που εκτελεί εξαναγκασμένη ταλάντωση υπό περιοδική διέγερση και μεσολάβηση απόσβεσης ορίζεται ως Δεύτερης Τάξης,διότι θα περιλαμβάνει στη σύνθεσή του δύο στοιχεία αποθήκευσης ενέργειας.

Μεταβατική απόκριση είναι ο τρόπος με τον οποίο ένα σύστημα αντιδρά σε διέγερση που το εκτρέπει από την ηρεμία ή τη θεωρούμενη σταθερή κατάσταση.Ο Χρόνος Ανόδου (Rise Time) αναφέρεται στο χρονικό διάστημα που απαιτείται από την εφαρμογή μιας τέλειας βηματικής διέγερσης για να ανέλθει το πλάτος από το 10% έως το 90% της τελικής του τιμής.Ο Χρόνος Υστέρησης (Delay Time) αυτός που περνά ώσπου το πλάτος να φτάνει το 50% της τελικής τιμής.Χρόνος Κορυφής (Peak Time) αυτός που περνά για να φτάσει το πλάτος στην αρχική κορυφή της καμπύλης.Χρόνος Αποκατάστασης (Settling Time) ορίζεται ο απαιτούμενος για να σταθεροποιηθεί το πλάτος εντός ορίων +-2% έως +-5% της τελικής τιμής.

Το φαινόμενο της Υπερύψωσης (Overshoot) αναφέρεται στην εναρκτήρια άνοδο του πλάτους σε επίπεδο ανώτερο από την προβλεπόμενη τιμή.Συνδέεται με τον κωδωνισμό αφού η καμπύλη απόκρισης για κάποιο χρονικό διάστημα εξαρτώμενο από τις ιδιότητες του συστήματος θα παρουσιαζει κυματοειδείς αναταράξεις.Το μέγεθος της υπερύψωσης είναι η ποσοστιαία διαφορά της μέγιστης τιμής που λαμβάνει το πλάτος κατά τη μεταβατική απόκριση ως προς την τιμή που έχει στη σταθερή κατάσταση του συστήματος.Επιθυμητή συμπεριφορά κατά τη μεταβατική κατάσταση είναι η γρήγορη απόσβεση ώστε να μεταβεί ομαλά στη σταθερή κατάσταση.

Η βηματική απόκριση φανερώνει τη συμπεριφορά στην έξοδο του συστήματος όταν το σήμα στην είσοδο μεταβαίνει αμέσως - σε αμελητέο χρονικό διάστημα - από την τιμή 0 σε μια τιμή αναφοράς 1 και παραμένει σε αυτήν (Μοναδιαία συνάρτηση βαθμίδας).Η βηματική απόκριση είναι τόσο χρήσιμο διαγνωστικό εργαλείο για δύο λόγους:πρώτον,περιέχει το σύνολο των συχνοτικών συνιστωσών και δεύτερον,η απόλυτη γνώση για το σήμα εισόδου καθιστά πιο εύκολο τον εντοπισμό κάθε πιθανής ανωμαλίας στην έξοδο.

Αναπαράσταση βηματικής υπο-αποσβενύμενης απόκρισης σε σύστημα δεύτερης τάξης.Παρατηρείται η υπερύψωση καθώς η καμπύλη ανέρχεται πάνω από την τιμή του βήματος:

Συνάρτηση Μεταφοράς συστήματος είναι ένα μαθηματικό μοντέλο που συσχετίζει την τιμή που θα λαμβάνει το σήμα στην έξοδο προς την εκάστοτε τιμή στο σήμα εισόδου.Στην απλούστερη μορφή εκφράζεται γραφικά με δισδιάστατη παράσταση σε τριγωνομετρικό κύκλο.

Συνάρτηση Μεταφοράς σε υψιπερατό φίλτρο δεύτερης τάξης:
http://www.linkwitzlab.com/images/graphics/12db-hpf.gif

Από τη συνάρτηση μεταφοράς με αντίστροφο μετασχηματισμό Laplace προκύπτει και η Κρουστική Απόκριση του συστήματος.
Η Κρουστική Απόκριση αναπαριστά τη συμπεριφορά στο χρόνο ενός συστήματος όταν τροφοδοτείται στην είσοδο με παλμική διέγερση,δηλαδή ένα σήμα που πηγαίνει από τιμή 0 σε δεδομένη κορυφή και κατόπιν επιστρέφει στο 0 εντός συντομότατου χρονικού διαστήματος περιέχοντας όλες τις οκτάβες και το ίδιο ποσό ενέργειας σε καθεμία εξ αυτών (συνάρτηση ΄΄Δέλτα του Dirac΄΄).

Ανάλογο κρουστικής διέγερσης στο μοντέλο του φορτισμένου ελατηρίου που έχουμε ορίσει θα ήταν χτύπημα με σφυρί πάνω στην κινούμενη μάζα αντί του δονητή.

Όταν το κέρδος ενός κυκλώματος δεν παραμένει σταθερό για όλες τις συχνότητες στο εύρος ζώνης του αλλά διαφοροποιείται με τη συχνότητα,τότε οι διαδοχικές συνιστώσες (κατά Fourier) που συνθέτουν δεδομένη διέγερση στην είσοδο θα αποδίδονται στην έξοδο με διαφοροποιημένο κέρδος.Προκύπτει έτσι αυτό που καλείται παραμόρφωση πλάτους.

Όλα τα ηλεκτρονικά κυκλώματα και οι ηλεκτρομηχανικοί μετατροπείς εφαρμόζουν επίσης κάποια χρονική καθυστέρηση σε οποιαδήποτε διέγερση περνάει από την είσοδό στην έξοδό τους.Όταν η τιμή της καθυστέρησης μένει σταθερή για όλες τις συχνότητες στο εύρος που μας ενδιαφέρει,τότε το σύστημα έχει γραμμική φάση.Εάν όμως δεν ισχύει αυτή η συνθήκη,τότε εμφανίζει παραμόρφωση φάσης.

Μια γραμμική μετάδοση χωρίς παραμόρφωση σημαίνει ότι το σύστημα θα εισάγει σε όποια διέγερση το τροφοδοτεί σταθερό κέρδος και καθυστέρηση ανεξάρτητα από τη συχνότητα.Τότε η απόκριση στην έξοδο του συστήματος θα είναι ταυτόσημη με τη διέγερση στην είσοδο,αναπλασμένη όμως με διαφορετικό πλάτος και καθυστερημένη ομοιόμορφα για κάθε συνιστώσα κατά το χρόνο που απαιτήθηκε για να φτάσει από την είσοδο στην έξοδο.

Ολίσθηση φάσης συμβαίνει όταν το σύστημα θα ασκεί διαφοροποιημένη καθυστέρηση σε ορισμένες συνιστώσες του σήματος,χωρίζοντάς το σε ομάδες.Η υστέρηση ομάδας (group delay) συμβολίζει το βαθμό στον οποίο ένα σύστημα κάνει τις επιμέρους συνιστώσες που περνάνε μέσα από το κύκλωμα να χάνουν τη μεταξύ τους ευθυγράμμιση στο πεδίο του χρόνου.Οι αστοχίες ευθυγράμμισης καταστρέφουν την αυθεντική μορφή του σήματος.Ως μέγεθος η υστέρηση ομάδας εκφράζει χονδρικώς το χρονικό διάστημα που περνά για τη διέλευση του ολικού σήματος από την είσοδο στην έξοδο.Το group delay ταυτίζεται με την απλή χρονική υστέρηση όταν το σύστημα παρουσιάζει γραμμική απόκριση φάσης.

Μια συσκευή διακρινόμενη από επίπεδη απόκριση πλάτους και φάσης διατηρεί αναλλοίωτες όσες κυματομορφές διέρχονται από τα κυκλώματά της.Για την αξιολόγηση πιστότητας στις συσκευές χρησιμοποιούνται κρουστική απόκριση και τετραγωνικοί παλμοί επειδή και οι δύο τύποι διεγέρσεων περιλαμβάνουν συχνοτικές συνιστώσες εκτεινόμενες σε ευρεία ζώνη.Τα ηχεία και τα μεγάφωνα είναι ανάλογα ζωνοδιαβατών φίλτρων,όπως και κάθε συσκευή που έχει άνω και κάτω όρια απόκρισης.Οι καθυστερήσεις που επιβάλλουν στο σήμα είναι εξαρτώμενες από τη συχνότητα και φυσικά δεν θα ισχύει τέλεια ανάπλαση ως προς το σήμα εισόδου τους.Οι φασικές ολισθήσεις και η παραμόρφωση από υστέρηση ομάδας αλλοιώνουν την πιστότητα στην αναπαραγωγή και την ανταπόκριση στις μεταβατικές.Σύστημα με υψηλή παραμόρφωση group delay παρέχει αμβλυμένη ατάκα (στην έφοδο της διέγερσης ορισμένες συχνοτικές συνιστώσες θα καθυστερούν έναντι των άλλων) και παράταση στην παραμονή ενέργειας μετά το σταμάτημα της διέγερσης για τις ίδιες συνιστώσες - φαινόμενο γνωστό ως hangover.

Μεταβλητός παράγων είναι το μέγεθος υπό το οποίο οι αλλοιώσεις στην πιστότητα θα γίνονταν αισθητές.Δεδομένα από Ψυχοακουστικές μελέτες έχουν θέσει το χρονικό κατώφλι για την αντιληπτότητα σε τιμή 20 msec στη ζώνη των δύο πρώτων οκτάβων.

 

[Bhutia]

Έχοντας ορίσει όλα αυτά τα μοντέλα μπορούμε κατόπιν να συγκρίνουμε χονδρικά ένα woofer ή mid-woofer προς το φορτισμένο με μάζα ελατήριο.

Το παρόν νήμα θα ασχοληθεί κυρίως με τη λειτουργία του κλασσικού ηλεκτροδυναμικού μεγαφώνου χαμηλών και τια συνεπακόλουθα αυτής.Στις πρώτες οκτάβες - που ανήκουν στη ζώνη πιστονικής λειτουργίας για το μεγάφωνο χαμηλών όπου το εκπεμπόμενο μήκος κύματος είναι ανώτερο από την περίμετρό του - εδρεύουν το μεγαλύτερο ποσό της μουσικής ενέργειας με τις μεγαλύτερες εκτοπίσεις κώνου,όπως και το κάτω όριο απόκρισης δεδομένου συστήματος και οι συντονισμοί με το μεγαλύτερο πλάτος.Η συμπεριφορά του συστήματος στη ζώνη του θεμελιώδους συντονισμού ορίζει την ποιότητα στην ηλεκτρομηχανική μετατροπή και το χαρακτήρα στην αντιλαμβανόμενη επίδοση ακόμα και σε ανώτερες οκτάβες.Ενδεικτικώς,ποσοστό 90% της ενέργειας σ'ένα τυπικό μουσικό σήμα περιέχεται στις πέντε πρώτες οκτάβες.

Κύριος λόγος είναι όμως ότι ενώ τα κατάλληλα φίλτρα διαχωρισμού συχνοτήτων σε ανώτερες οκτάβες θα εμπόδιζαν τα αντίστοιχα μεγάφωνα από σημαντική απόκριση στη ζώνη του φυσικού τους συντονισμού,είναι αδύνατον να ξεφύγουμε από το θεμελιώδη συντονισμό δεδομένου συστήματος στο κάτω όριο απόκρισής του.Έστω και αν κροσάραμε τα κύρια ηχεία με sub,τότε σημείον τριβής θα παρέμενε η συμπεριφορά του sub στη ζώνη ευθύνης του.Ο συντονισμός στο κάτω όριο απόκρισης είναι το ανάλογον του...Προπατορικού αμαρτήματος στα συστήματα υψηλής πιστότητας.Είναι στιγματισμένα με αυτόν από την αρχή μέχρι το τέλος της λειτουργίας.

Spoiler

Μια μαγνητοστατική μεμβράνη χαμηλών ή πλήρους φάσματος θα έχει εκ της Αρχής Λειτουργίας της πολύ μικρότερο εύρος κίνησης κι εντός μαγνητικού πεδίου με αρκετά μικρότερη πυκνότητα μαγνητικής ροής.Είναι επίσης επιστρωμένες με αγώγιμο πλέγμα που δεν έχει σχέση με πηνίο φωνής,επειδή απλούστατα οι διαδρομές του πάνω στη μεμβράνη δεν είναι σπειροειδείς.Επομένως η αντιτιθέμενη ηλεκτρεγερτική δύναμη λόγω κίνησης κι αυτεπαγωγής όπως και το επαγόμενα από εκείνες ρεύματα θα έχουν πολύ μικρότερα μεγέθη σε σύγκριση με το ηλεκτροδυναμικό πηνίο φωνής κι έτσι ο προβαλλόμενος ανταγωνισμός στο σήμα που οδηγεί τη μαγνητοστατική μεμβράνη λογαριάζεται αμελητέος.Η δε εμπέδηση που παρουσιάζουν τέτοιες διατάξεις έχει ομαλή συμπεριφορά σε ζώνες εκτός του κρος.Σε τέτοιες διατάξεις μας απασχολούν κυρίως η εγγενώς χαμηλή ωμική αντίσταση σε συνδυασμό με τη χαμηλή ευαισθησία του μεγαφώνου - που απαιτούν κατά κανόνα υψηλές τιμές τόσο στην τάση όσο και στα παρεχόμενα ρεύματα - κι εφόσον συνυπάρχει κροσόβερ η ιδιαίτερη συμπεριφορά από τα επιμέρους στοιχεία στους κλάδους του.

Οι ηλεκτροστατικές μεμβράνες εκ της Αρχής Λειτουργίας τους και τη χωρητική της φύση θα είναι απελευθερωμένες από ηλεκτρεγερτικές δυνάμεις αναπτυσσόμενες σε κινούμενα πηνία.Η μάζα τους επίσης είναι πολύ μικρή και η εκπομπή της διέγερσης πιο ομοιογενής σε σύγκριση με ηλεκτροδυναμικούς κώνους.Φαινόμενα κινητικής εμπέδησης σε αυτήν την περίπτωση θα εκδηλώνονται στους στάτορες ως ανταγωνιστικό ρεύμα με τιμή ανάλογη προς την ταχύτητα της μεμβράνης εντός του ηλεκτροστατικού πεδίου.H επίδραση εκείνου στο σήμα θα θεωρείται αμελητέα εφόσον η οδήγηση του ηχείου επιτελείται από πηγή έχουσα χαμηλή αντίσταση εξόδου.

Το διάφραγμα του μεγαφώνου έχει στη βάση του προσαρμοσμένο πηνίο με συνολικό μήκος πηνιοσύρματος ΄΄l΄΄ το οποίο βρίσκεται εντός του μαγνητικού πεδίου που σχηματίζεται από δακτυλιοειδή μόνιμο -συνήθως- μαγνήτη.Αυτός δημιουργεί σταθερό πεδίο με πυκνότητα μαγνητικής ροής ΄΄Β΄΄ που εφαρμόζεται κάθετα σε όλα τα σημεία του αγωγού που σχηματίζει το πηνίο φωνής.Τροφοδοτούμενο από το τελικό ενισχυτικό στάδιο,το πηνίο φωνής διαρρέεται από εναλλασσόμενο ρεύμα κατά την εφαρμογή διαφοράς δυναμικού στα άκρα του -αφού εξετάζεται εδώ το καθιερωμένο ενισχυτικό πρότυπο οδήγησης από πηγή τάσης.Ευρισκόμενο εντός του μαγνητικού πεδίου,θα προκαλείται σε αυτό μια εναλλασσόμενη δύναμη που θα υποχρεώνει το διάφραγμα να δονείται σε συχνότητα ίση προς εκείνη του ρεύματος (Νόμος του Lorentz).Η οδήγηση του πηνίου φωνής σημαίνει ότι αυτό αποθηκεύει ενέργεια.

Η μάζα του κώνου συνδυασμένη με την ενδοτικότητα της ανάρτησης φτιάχνουν ένα ταλαντούμενο σύστημα.Η διαδρομή του κώνου θα είναι περιορισμένη σε μια μέγιστη ωφέλιμη τιμή Xmax κατά μήκος της οποίας η λειτουργία του συστήματος θα είναι γραμμική χωρίς αισθητές παραμορφώσεις.Η δε τιμή Xmech είναι η μέγιστη διαδρομή που θα μπορούσε ο κώνος να εκτραπεί χωρίς όμως να πάθαινε ζημιά.Θεωρώντας - προς στιγμήν και μόνο - τους υπόλοιπους παράγοντες απόσβεσης αμελητέους ούτως ώστε το σύστημα να λογαριαζόταν υπο-αποσβενύμενο,όποτε ο κώνος διεγερθεί και κατόπιν αφεθεί,θα ταλαντωθεί για μερικούς κύκλους (περιόδους) γύρω από την θέση ηρεμίας του.Το πλάτος θα φθίνει με κάθε διαδοχική ταλάντωση ωσότου ακινητοποιηθεί ξανά στη θέση ηρεμίας.

Εάν τώρα αυτό το υπο-αποσβενύμενο σύστημα διεγείρεται από μια εξωτερική πηγή τάσης ενώ θα υπήρχε μεταξύ τους κάποια υψηλή εμπέδηση - ώστε να διατηρείται η κατάσταση υποκρίσιμης απόσβεσης - τα πλάτη της ταλάντωσης θα γίνονται μεγαλύτερα σε συχνότητες πάνω και γύρω από τον ιδιοσυντονισμό του συστήματος.Μια τέτοια συνθήκη ισοδυναμεί με το να εφαρμοζόταν η πρόσθετη δύναμη στο σύστημα του ελατηρίου σε πλήρη συγχρονισμό με την αρχή καθεμίας από τις διαδοχικές περιόδους ταλάντωσης (ίδια συχνότητα),ούτως ώστε να προκαλούνταν μεγαλύτερα πλάτη συντονισμού σε κάθε κύκλο.

Το πλάτος της απόκρισης στο σύστημα υπό αυτή τη συνθήκη θα παρουσιάζει κορυφώσεις στη ζώνη συντονισμού του που κείτεται συνήθως μεταξύ των τιμών 30 - 80 Hz.Αυτές οι συνθήκες λειτουργίας οδηγούν σε χαρακτηριστικές παραμορφώσεις όταν η διέγερση περιλαμβάνει μεταβατικά συμβάντα με ραγδαίες μεταπτώσεις ενέργειας και θεωρούνται ανεπιθύμητες υπό όρους υψηλής πιστότητας.Η θέση της ζώνης συντονισμού πάνω στο φάσμα και το μέγιστο πλάτος της ταλάντωσης καθορίζονται από τις μηχανικές ιδιότητες.Στη ζώνη συντονισμού όπου το σύστημα διεγείρεται με ρυθμό ίσο προς την ιδιοσυχνότητά του και το πλάτος θα φτάνει στη μέγιστη τιμή,κύριος παράγοντας απόσβεσης θα γίνονται οι ηλεκτρικές ιδιότητες.

Επισκεπτόμενοι ξανά την ενδεικτική βηματική απόκριση,η έξοδος του ενισχυτή ως πηγή τάσης εφαρμόζει δεδομένη τιμή διαφοράς δυναμικού στους ακροδέκτες του μεγαφώνου και χάρη στο μαγνητικό σύστημα και το πηνίο φωνής,ο κώνος ωθείται ώστε να εκτοπιστεί σε μήκος διαδρομής ανταποκρινόμενο προς αυτήν την τιμή.Ο χρόνος που παίρνει για να φτάσει από το 10% έως το 90% της επιθυμητής τιμής είναι ο χρόνος ανόδου.Εφόσον το σύστημα θα ήταν υπο-αποσβενύμενο,ο κώνος ξεπερνάει το σημείο της επιθυμητής τιμής και σταματά σε ανώτερο πλάτος συγκρατούμενος από τη λειτουργία της ανάρτησης αλλά και της ανταγωνιστικής ΗΕΓ που έχει στο μεταξύ προκύψει.Η διαφορά πλάτους είναι η υπερύψωση.Επιστρέφοντας πίσω ο κώνος θα πέσει ξανά κάτω από την επιθυμητή τιμή πλάτους σε μικρότερο τώρα ποσοστό μέχρι να σταθεροποιείτο σε κάποιο χρονικό διάστημα στο επιθυμητό πλάτος.Αυτό εκφράζει το χρόνο αποκατάστασης του συστήματος.

Εάν ο χρόνος ανόδου δεν είναι αρκετά σύντομος,τότε η προηγούμενη διέγερση θα πάψει προτού ο κώνος να έχει φτάσει και θα δεχθεί νέα διέγερση.Αυτή η αποτυχία εκδηλώνεται ως παραμόρφωση.Εάν πάλι φτάσει και το ξεπερνάει ταλαντευόμενο έως ότου να σταθεροποιηθεί,αυτό εκδηλώνεται επίσης ως παραμόρφωση.Και όσο πιο γρήγορη η εναλλαγή των διεγέρσεων σε ένα πολυσύνθετο σήμα,τόσο πιο αισθητή θα γίνεται η αστοχία.Αντιθέτως όσο πιο ομοιόμορφη στο χρόνο θα είναι η σύνθεση του σήματος,θα γίνεται λιγότερο αντιληπτή η αστοχία στην απόκριση του συστήματος.

 

[Bhutia]

Ο συντελεστής ΄΄Q΄΄ σε δεδομένο ταλαντούμενο σύστημα είναι ένας καθαρός αριθμός που εκφράζει την ποιότητα της ταλάντωσης στη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού αλλά και το πλήθος των περιόδων που θα χρειαζόταν να διανύσει το σύστημα σε ελεύθερη φθίνουσα ταλάντωση ώστε η ενέργεια να μειωνόταν κατά συγκεκριμένο ποσοστό.Άρα λοιπόν εκφράζει και το βαθμό απόσβεσης.Συστήματα έχοντα υψηλή τιμή Q αποθηκεύουν ενέργεια για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα με αποτέλεσμα να παρουσιάζουν υψηλότερο πλάτος απόκρισης στη συχνότητα συντονισμού και μεγαλύτερη υστέρηση στη μεταβολή της διέγερσης.Αντιθέτως συστήματα χαμηλού Q ξεφορτώνονται γοργά την αποθηκευμένη ενέργεια με μειωμένο το πλάτος απόκρισης στο συντονισμό τους.

Τιμή Q ίση προς 0,5 συνεπάγεται κατάσταση Κρίσιμης απόσβεσης όπου το σύστημα θα επιστρέφει στη θέση ηρεμίας σε χρόνο μισής περιόδου μετά τη διέγερση με πτώση απόκρισης κατά 6dB στην κεντρική συχνότητα συντονισμού.Χρυσή τομή σε αυτόν το συντελεστή θεωρείται η τιμή 0,707 συνοδευόμενη από πτώση απόκρισης κατά 3dB πάνω στην κεντρική συχνότητα συντονισμού.
Στην περίπτωση μεγαφώνων το Q αναλύεται σε δύο συνιστώσες:

- Ηλεκτρικός συντελεστής ποιότητας Qes: συναρτάται με την ηλεκτρική απόσβεση από την ανάστροφη ηλεκτρεγερτική δύναμη που αυξάνει την εμπέδηση στην ταλάντωση του κώνου κατά τα προαναφερθέντα.Ο ηλεκτρικός συντελεστής δέχεται επίδραση από την αντίσταση εξόδου στο συνδεδεμένο τελικό ενισχυτικό στάδιο.

- Μηχανικός συντελεστής ποιότητας Qms: συναρτάται με τους παράγοντες που συντελούν στη μηχανική παρεμπόδιση κατά την κίνηση του κώνου.Υψηλή τιμή του σημαίνει υψηλή μηχανική εμπέδηση.

- Ο ολικός συντελεστής ποιότητας Qts θα συνδυάζει τους ηλεκτρικούς και μηχανικούς παράγοντες.Υπολογίζεται πειραματικά μετρώντας την εμπέδηση στην είσοδο του μεγαφώνου στη ζώνη συντονισμού με την εφαρμογή σημάτων με χαμηλή στάθμη,ούτως ώστε η μηχανική συμπεριφορά του συστήματος να είναι γραμμική στην πράξη.Προκύπτει από τη σχέση :
Qts = Qes * Qms / (Qes+Qms)

Οι τιμές που λαμβάνει θα εκφράζουν το λόγο της αρχικά αποθηκευόμενης ενέργειας προς τις απώλειες από μετατροπή σε άλλες μορφές ενέργειας - πρωτίστως θερμότητα.Όπως γίνεται φανερό από τη μαθηματική σχέση,οι τιμές Qts θα είναι μικρότερες από τις συνιστώσες που αντιστοιχούν στο ηλεκτρικό και μηχανικό Q.Υψηλές τιμές Q σημαίνουν χαμηλές απώλειες και χαμηλή απόσβεση ενώ ισχύει το αντίθετο για τις χαμηλές τιμές.

Το Qts για δεδομένο μεγάφωνο αναφέρεται στη θεμελιώδη συχνότητα fs,δηλαδή το ύψος όπου συντονίζεται το ελεύθερο στον αέρα μεγάφωνο.Στη συχνότητα συντονισμού για το ελεύθερο στον αέρα μεγάφωνο,το άθροισμα της αποθηκευμένης ενέργειας στην κινούμενη μάζα διαφράγματος-πηνίου και την ενδοτικότητα της ανάρτησης λαμβάνει τη μέγιστη τιμή μεταφραζόμενη στην ταχύτητα της κινούμενης μάζας.Οι τυπικές κατασκευαστικές ανοχές ως προς τη συχνότητα συντονισμού fs για ελεύθερο στον αέρα μεγάφωνο είναι της τάξης του +-15%

Δεδομένη τιμή fs σημαίνει ότι η ωφέλιμη απόκριση του μεγαφώνου θα ισχύει οπωσδήποτε πάνω από αυτήν.Και με δεδομένη την υποχώρηση κατά 12dB ανά οκτάβα,ανάλογα με την τιμή που λαμβάνει η fs θα καθορίζεται και η ζώνη όπου θα παύει η ωφέλιμη απόκριση,λ.χ. από fs ίση προς 40Hz δεν αναμένουμε αισθητή απόκριση σε ύψος 30Hz,με βάση ότι η Ακουστότητα σε αυτή τη ζώνη γίνεται μισή με πτώση στάθμης κατά 5-6 dB.Η σημασία της τιμής fs διαφοροποιείται για μεγάφωνα μεσαίων και υψηλών,αφού σε αυτές τις ζώνες του φάσματος θα παίζουν ρόλο οι κλίσεις και οι αποσβέσεις από τα δικτυώματα διαχωρισμού συχνοτήτων.

Η τιμή Qts ορίζει επίσης τον τύπο καμπίνας που θα ταίριαζε περισσότερο σε δεδομένο μεγάφωνο.Τιμές από 0,4 και κάτω είναι κατάλληλες για καμπίνες ανάκλασης χαμηλών.Κυκλοφορούν όμως κι επαμφοτερίζοντα μεγάφωνα που δεν είναι εξειδικευμένα σε συγκεκριμένο τύπο καμπίνας.Σημειωτέον ότι και υπερβολικά χαμηλές τιμές Qts θα ήταν ανεπιθύμητες εφόσον θέλουμε τα μεγάφωνα να...εκπέμπουν ζωηρό ήχο με κάθε διέγερση από τον ενισχυτή.Οι συνήθεις τιμές Qts μεγαφώνων κυμαίνονται μεταξύ 0,2 - 0,5 ενώ οι κατασκευαστικές ανοχές είναι τάξης +- 15%

Γιατί λοιπόν θα συνέφερε να επιτυγχάναμε μια κατάσταση κρίσιμης απόσβεσης ως προς τη διέγερση του μεγαφώνου;Ας παρατηρήσουμε δύο χαρακτηριστικά γραφήματα...
Το πρώτο αναπαριστά την απόκριση πλάτους σε συνάρτηση με το χρόνο στις περιπτώσεις υπο-απόσβεσης ,κρίσιμης απόσβεσης και υπερ-απόσβεσης αντίστοιχα.Ξεκινώντας από τη θέση ΄΄0΄΄ με στόχο τη θέση ΄΄1΄΄ στην τιμή του πλάτους,το υπο-αποσβεννύμενο σύστημα προσπερνά την επιθυμητή τιμή για να σταθεροποιηθεί με κάποια καθυστέρηση σε αυτήν.Το υπερ-αποσβενύμενο καθυστερεί να φτάσει ακόμα περισσότερο χωρίς ποτέ να την προσπερνά.Τέλος το κρίσιμα αποσβενύμενο τη φτάνει ακολουθώντας τη συντομότερη και ομαλότερη οδό.Άρα θα εμφανίζει και γραμμικότερη συμπεριφορά σε μεταβατικά συμβάντα.

Το λατρεμένο από πληθώρα χρηστών χαρακτηριστικό που καλείται ΄΄σφικτό και μουσικό μπάσο΄΄ έγκειται ακριβώς στην ικανοποιητική μεταβατική απόκριση χάρη σε μη εκτεταμένο group delay.

Στη συχνότητα συντονισμού,το υπο-αποσβενύμενο παρουσιάζει υπερύψωση στην απόκριση προτού ξεκινήσει η εξασθένηση,το υπερ-αποσβενύμενο εμφανίζει υπούψωση που έρχεται πιο γρήγορα και με πιο σταδιακή κλίση εξασθένησης,ενώ το κρίσιμα αποσβενύμενο έχει την πιο ομαλή απόκριση σε δεδομένο εύρος ζώνης με παρεμφερή κλίση όταν αρχίσει η εξασθένηση σε μεταγενέστερο στάδιο.

 

[Bhutia]

Κάθε μετακίνηση προς συγκεκριμένη κατεύθυνση θα οδηγεί σε μια νέα ηλεκτρική τάση ανάμεσα στα άκρα του πηνιοσύρματος και νέο ρεύμα,με φορά όμως - όπως ορίζουν οι νόμοι της Φυσικής - αντίθετη από εκείνα που προκάλεσαν την αρχική κίνηση,οπότε το διάφραγμα θα δέχεται δύναμη να κινηθεί προς την αντίθετη κατεύθυνση.Η προκαλούμενη ηλεκτρεγερτική δύναμη που ανταγωνίζεται την αρχική διέγερση είναι ανάλογη προς την ταχύτητα του κώνου και το προηγηθέν ρεύμα που προκάλεσε την μετακίνηση.Αντιτιθέμενη στη ροή του αρχικού ρεύματος μέσα από τον αγωγό του πηνίου αυξάνει πρακτικά την ωμική αντίσταση του τελευταίου ενόσω θα μετακινείται εκείνο εντός του μαγνητικού πεδίου.Αυτή η φαινομενική αύξηση καλείται ΄΄Κινητική Εμπέδηση΄΄ κι εκφράζεται σε τιμές Ωμ.Κι εφόσον το ρεύμα είναι εναλλασσόμενο θα είναι διαρκώς εναλλασσόμενη και η κατεύθυνση της ασκούμενης παρεμπόδισης.

Αλλά και ακίνητο σχεδόν να έμενε το διάφραγμα του μεγαφώνου πάλι με κάθε μεταβολή του ρεύματος που το διαρρέει - από το αναπαραγόμενο σήμα - θα προέκυπτε ανταγωνιστική τάση από φαινόμενο αυτεπαγωγής στο πηνίο φωνής.Η επαγωγική παράμετρος ΄΄Le΄΄ εκφράζεται σε μονάδες milliHenries και οι ανταγωνιστικές τάσεις στο κύκλωμα εξαιτίας της παραλληλίζονται με την αδράνεια που παρουσιάζει μια μάζα σε οποιαδήποτε μεταβολή της ταχύτητάς της.Υψηλές τιμές Le διαταράσσουν την απόκριση στις υψηλές οκτάβες,Αυτό το στοιχείο ειδικώς δεν απασχολεί τις υλοποιήσεις υποβαθυφώνων.Σε κάθε περίπτωση πάντως υφίστανται δύο μορφές ανταγωνιστικών ηλεκτρεγερτικών δυνάμεων.Ο επαγωγικός χαρακτήρας από το πηνίο φωνής με την αύξηση και μείωση καθώς το διάφραγμα κινείται προς τα μέσα κι έξω αντίστοιχα,αποτελέί σοβαρό παράγοντα απόκλισης από τη γραμμικότητα στο σύστημα του μεγαφώνου.

Spoiler

Υπάρχουν βεβαίως ειδικοί δακτύλιοι αποδιαμόρφωσης που θα μπορούσαν να προσαρμοστούν στο μαγνητικό διάκενο και να μπλοκάρουν ανεπιθύμητες συνιστώσες επαγωγικού ρεύματος εξομαλύνοντας έτσι την εμπέδηση των woofer-mid.Αυτό το κάνουν αναλαμβάνοντα το ρόλο δευτερεύοντος τυλίγματος σε έναν εικονικό μετασχηματιστή με τους πόλους του μαγνήτη και το πηνίο φωνής σε ρόλο πρωτεύοντος.Συμβάλλουν επίσης σε μείωση αρμονικών παραμοεφώσεων και συνιστωσών ενδοδιαμόρφωσης.Τέτοιες διατάξεις όμως μειώνουν παράλληλα την αποδοτικότητα του συστήματος στη μετατροπή ενέργειας όταν αυξάνεται η ισχύς τροφοδοσίας και θα οδηγούν σε δυναμική συμπίεση.

Η σχετιζόμενη με την κίνηση συνιστώσα οφείλεται στη μεταβολή της μαγνητικής ροής καθώς ο βρόχος του πηνιοσύρματος μετακινείται με ορισμένη ταχύτητα εντός του μαγνητικού πεδίου.Η δε σχετιζόμενη με την αυτεπαγωγή του πηνίου φωνής οφείλεται στη μεταβολή του ίδιου του ρεύματος που διαρρέει το βρόχο.Η μέγιστη τιμή εμπέδησης στη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού οφείλεται στο ότι η ταχύτητα κίνησης του κώνου με προσαρτημένο το πηνίο φωνής θα είναι υψηλή,οπότε η ανταγωνιστική ηλεκτρεγερτική δύναμη που προσπαθεί να το επαναφέρει θα λαμβάνει τη μέγιστη τιμή της.

Σε χαμηλές συχνότητες επικρατεί η κινητική συνιστώσα λόγω των μεγαλύτερων διαδρομών του κώνου που συνεπάγονται αυτές.Καθώς η συχνότητα του σήματος αυξάνεται θα επικρατεί από τη φύση της η επαγωγική συνιστώσα - αφού η σύνθετη αντίσταση που παρουσιάζει το πηνίο στο εναλλασσόμενο ρεύμα θα αυξάνει - ενώ θα υποχωρεί η κινητική αφού οι διαδρομές του κώνου θα μειώνονται.

Παρατηρούμε επίσης ότι η μέγιστη τιμή εμπέδησης Ζmax θα εμφανίζεται πάνω στο σημείο θεμελιώδους συντονισμού είτε το μεγάφωνο ήταν ελεύθερο είτε στηριγμένο σε καμπίνα.Η μέγιστη τιμή καθώς και τα ελάχιστα πάνω στο διάγραμμα εμπέδησης (αμέσως προτού ξεκινήσει η άνοδος της καμπύλης με την άνοδο της συχνότητας υπό την επίδραση της επαγωγικής συνιστώσας) αντιπροσωπεύουν τιμές όπου εκείνη θα έχει καθαρά ωμικό χαρακτήρα (παράμετρος Re),δηλαδή η εφαρμοζόμενη τάση και το ρεύμα θα βρίσκονται μεταξύ τους σε μηδενική διαφορά φάσης.

Όσο μεγαλύτερη τιμή θα λαμβάνουν η πυκνότητα της μαγνητικής ροής ΄΄Β΄΄ και το μήκος ΄΄l΄΄ του αγωγού που κινείται εντός του πεδίου,τόσο μεγαλύτερες και οι ασκούμενες ηλεκτρεγερτικές δυνάμεις (κινητική κι αυτεπαγωγική) που θα γίνονται τροχοπέδη κατά τις μετακινήσεις του διαφράγματος.Αντιθέτως θα γίνονται μικρότερες όσο μεγαλύτερο θα είναι το περιθώριο που θα άφηνε στο πηνίο φωνής το διάκενο από τους πόλους του μαγνήτη.To γινόμενο B*l (εκφραζόμενο σε μονάδες Tesla*metres) καλείται Συντελεστής Δύναμης.Μέσω αυτού θα εφαρμόζονται συνθήκες απόσβεσης πάνω στην κίνηση του κώνου.Παραδείγματος χάριν,μεγάφωνα βασισμένα σε ισχυρό μαγνήτη θα φρενάρουν τη μετακίνηση του κώνου σε μεγαλύτερο βαθμό σε σχέση με διαφράγματα ίδιας μάζας αλλά με λιγότερο στιβαρό μαγνήτη.Υψηλότερη τιμή Β*l σε σχέση με δεδομένο μέγεθος κώνου θα οδηγεί σε κατώτερη τιμή Q και ανώτερη πιστότητα στα μεταβατικά συμβάντα.Μεγάφωνα με υψηλή τιμή είναι μεταξύ άλλων ιδανικά για φόρτιση χοάνης.

Πρόσθετος παράγοντας στη γραμμικότητα της ηλεκτρομηχανικής μετατροπής - με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για υποβαθύφωνες μονάδες - θα είναι η συνθήκη περιβολής του πηνίου φωνής από το μαγνητικό πεδίο στο διάκενο.Η διάκριση γίνεται ανάμεσα σε υπερκρέμαση (το πηνίο εκτείνεται πέρα από τα όρια του μαγνητικού διάκενου) και υποκρέμαση (το μαγνητικού διάκενο εκτείνεται σε ύψος ανώτερο από τα όρια του πηνίου)

Στην πρώτη περίπτωση το πηνίο αναμένεται να έχει μεγαλύτερη μάζα κι ενόσω τηρείται το προβλεπόμενο εύρος διαδρομών για το διάφραγμα,ο αριθμός σπειρών πηνίου που θα δέχονται την επίδραση από το μαγνητικό πεδίο μένει σταθερός,αλλά δεν θα είναι ολόκληρος.Όταν όμως ξεπεραστεί το προβλεπόμενο από την Xmax όριο,τότε θα προκύπτουν παραμορφώσεις με προοδευτική απώλεια γραμμικότητας οπότε και μειώνεται η ικανότητα διαχείρισης ενέργειας από το σύστημα (μικρότερη αποδοτικότητα).Διαδεδομένες μέθοδοι είναι οι γνωστοί σφόνδυλοι phase plug,δακτύλιοι Faraday,εφαρμογή μη μαγνητικών μεταλλικών μερών στους προαναφερθέντες για ευχερέστερη απαγωγή θερμότητας,φαρδύτερη διάμετρος στα πηνία φωνής,εφαρμογή μικρών μεταλλικών ψυκτρών,κτλ.

Η δεύτερη περίπτωση συνοδεύεται από μικρότερη μάζα πηνίου και πιο στιβαρή δόμηση στο μαγνητικό σύστημα,ενώ κρατάει σταθερή την πυκνότητα μαγνητικής ροής στην οποία υποβάλλεται το πηνίο μέσα στο προβλεπόμενο εύρος διαδρομών για τον κώνο.Αναμένονται ανώτερος βαθμός γραμμικότητας και ανώτερη αποδοτικότητα όσο λειτουργεί εντός των ορίων.Εδώ όμως θα συμβαίνει απότομη απόκλιση από τη γραμμικότητα όταν οι εκτοπίσεις θα γίνονται ανώτερες των προβλεπόμενων ορίων που θέτει η Xmax.Μας θυμίζει άραγε η αντιπαραβολή κάποια αναλογία προς ενισχυτικές τοπολογίες λυχνιακές και στερεάς κατάστασης;

Έτερος παράγοντας,οι τεχνικές ψύξης του πηνίου φωνής.Προκύπτει από την ανάγκη απαγωγής για το μεγάλο ποσοστό ενέργειας που μετατρέπεται σε θερμότητα κατά τη λειτουργία του συστήματος.Εάν η θερμότητα δεν απαχθεί,τότε η άνοδος θερμοκρασίας διαταράσσει τα προβλεπόμενα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά και τη γραμμική συμπεριφορά οδηγώντας σε φαινόμενα δυναμικής συμπίεσης κατά την εφαρμογή ισχύος.

 

[Bhutia]

Όσο επίσης μειώνονται οι εφαρμοζόμενες μηχανικές εμπεδήσεις κατά τις δονήσεις του κώνου,τότε οι μετακινήσεις θα εκτελούνται πιο άνετα οπότε θα γίνονται ανώτερες οι επαγόμενες ηλεκτρεγερτικές δυνάμεις για δεδομένη τιμή ρεύματος που θα διαρρέει το κύκλωμα.Κρίσιμο ρόλο στην συμπεριφορά απόσβεσης θα παίζουν επομένως και παράγοντες μηχανικής εμπέδησης,όπως η ενεργός μάζα του διαφράγματος από το μεγάφωνο και η ενδοτικότητα στο δαχτυλίδι ανάρτησης και την αράχνη σε συνδυασμό με το εξωτερικό περίβλημα του μεγαφώνου.Η παράμετρος Cms συμβολίζει τη μηχανική ενδοτικότητα που είναι αντιστρόφως ανάλογη με το βαθμό ακαμψίας στην ανάρτηση.

Η παράμετρος Sd εκφραζόμενη σε μονάδες τετραγωνικών εκατοστόμετρων συμβολίζει το μέγεθος που έχει η ωφέλιμη πιστονική επιφάνεια δεδομένου κώνου.Εξαρτάται η ακριβής τιμή της από τη μορφή και τις ιδιότητες στο ελαστικό περίβλημα που συγκρατεί τον κώνο στο σκελετό του μεγαφώνου.Λογαριάζεται για δεδομένο μεγάφωνο ως η διάμετρος του διαφράγματος προσαυξημένη - αναλόγως περίπτωσης - με το εν τρίτον ή εν δεύτερον του περιθωρίου από το ελαστικό περίβλημα.

Η παράμετρος Μmd αντιπροσωπεύει τη μάζα του ίδιου του διαφράγματος,ενώ η Μms την ολική ενεργό μάζα του συστήματος.Στην ολική ενεργό τιμή περιλαμβάνεται και η μάζα από τον συζευγμένο θύλακα του αέρα που θα ήταν δυνατόν να προωθήσει κατευθείαν το μεγάφωνο μέχρι τα όρια της γραμμικής του λειτουργίας.Αυτή η μάζα αέρα μπορεί να βρεθεί χάρη στην ομόλογη παράμετρο Vd που προκύπτει ως γινόμενο Vd = Sd*Xmax .Αύξηση στην ενεργό μάζα του κώνου Mms θα συνεπάγεται μεγαλύτερη αδράνεια και ανάγκη για εφαρμογή ανώτερης δύναμης προς απόσβεση της δόνησης,επιφέροντας παράλληλα κάθοδο στη συχνότητα συντονισμού fs (σα να αυξανόταν η μάζα του ελατηρίου από το μοντέλο),αλλά και κάθοδο της αποδοτικότητας (ευαισθησίας) του συστήματος.Αυτό σημαίνει ότι θα χρειαζόταν ν'αναπτυχθεί ανώτερη τιμή διαφοράς δυναμικού στην είσοδο για να προέκυπτε ισοδύναμη στάθμη απόκρισης.Μολαταύτα,μεγάφωνα με αυξημένη Mms σε σχέση προς τις διαστάσεις τους θεωρούνται κατάλληλα για εφαρμογή σε διατάξεις χοάνης,αφού ανταπεξέρχονται έτσι πιο ικανοποιητικά στην προβαλλόμενη αντίσταση του αέρα στο θάλαμο και το λαιμό της κόρνας.

Μέτρο της αποδοτικότητας κατά την ηλεκτρομηχανική μετατροπή είναι οι εξής παράμετροι:πρώτον, n0 που συμβολίζει το ποσοστό ηλεκτρικής ενέργειας στην είσοδο που θα μετατρέπεται σε ηχητική ενέργεια από το μεγάφωνο.Δεύτερον, SPLo εκφραζόμενη σε dB που ανταποκρίνεται στη μετρούμενη στάθμη ηχητικής πίεσης σε απόσταση 1 μέτρου και υπό ισχύ 1 Watt.Σημειωτέον ότι οι σύγχρονες προδιαγραφές παθητικών ηχείων παρέχουν τιμή ευαισθησίας υπολογισμένης όχι με αναφορά την ισχύ,αλλά την εφαρμογή τάσης ίσης προς 2,83 Volt στους ακροδέκτες.Σε πραγματικό 8ωμο ηχείο οι δύο μέθοδοι υπολογισμού θα ήταν ισοδύναμες.Όταν όμως η τιμή του φορτίου κατέρχεται,τότε η δεύτερη μέθοδος δίνει πιο ευνοϊκή τιμή,αφού σε φορτίο λ.χ. 4Ωμ η παρεχόμενη ισχύς αναφοράς υπό τις ίδιες συνθήκες θα ήταν 2 Watt.

Με αντιστρόφως ανάλογο τρόπο η μεγαλύτερη ενδοτικότητα (μικρότερη ακαμψία) στη δακτυλιοειδή ανάρτηση θα μειώνει τις αντιστάσεις που προβάλλονται στην ταλάντωση του προσαρτημένου κώνου,ανεβάζοντας την τιμή της fs.Στο γνωστό μοντέλο,ένα ελατήριο που θα τραβιέται και θα συμπιέζεται πιο δύσκολα θα τραβά τη μάζα προς το σημείο ηρεμίας γρηγορότερα,άρα με ανώτερη συχνότητα ως προς την ταλάντωση.

Οι σύγχρονες επιταγές τόσο σε υποβαθύφωνα όσο και σε κύρια ηχεία έχουν συστήσει τη σχολή της μεγάλης Xmax συνοδευόμενης από στιβαρούς κώνους και ισχυρό Bl σε σχετικά μικρές κουκλίστικες καμπίνες.Για να έχουν όμως ωφέλιμη απόκριση από χαμηλά υιοθετούν μικρές Zmax οι οποίες θα τραβήξουν ανώτερο ποσοστό ισχύος από δυνατούς ενισχυτές - με χαμηλή αντίσταση στη δική τους έξοδό - αυξάνοντας έτσι την αποδοτικότητα στην απόκριση πλάτους του συστήματος.

Μπορούμε ν'αναλογιστούμε ότι θα ήταν εφικτός ο έλεγχος πάνω στο βαθμό απόσβεσης του μεγαφώνου γύρω από τη ζώνη συντονισμού μέσω της αντίστασης που θα παρουσίαζε η έξοδος του συνδεδεμένου σε αυτό ενισχυτή.Κατά το κλείσιμο του κυκλώματος και την οδήγηση του ηχείου το ρεύμα με αντίθετη φορά από το πηνίο φωνής του μεγαφώνου θα οδηγείται στην αντίσταση εξόδου του ενισχυτή αναπτύσσοντας στους ακροδέκτες του διαφορά δυναμικού που αντιστοιχεί στην προκαλούμενη από την κίνηση του πηνίου φωνής ανταγωνιστική ηλεκτρεγερτική δύναμη.Αυτή η διαφορά δυναμικού θα τίθεται ενάντια στο σήμα που οδηγεί το μεγάφωνο.Αν η αντίσταση εξόδου στον ενισχυτή έχει μεγάλη σχετικώς τιμή,τότε το ανταγωνιστικό ρεύμα από το νόμο του Ohm θα αναπτύσσει στα άκρα της αξιόλογη διαφορά δυναμικού (τάση),οπότε θα ασκείται και αξιόλογη ανταγωνιστική δράση ενάντια στο εξελισσόμενο σήμα.Εάν από την άλλη η αντίσταση εξόδου στον ενισχυτή λαμβάνει πολύ μικρή τιμή,η αναπτυσσόμενη διαφορά δυναμικού από το ρεύμα αντίθετης φοράς όπως και η ανταγωνιστική δράση θα είναι αμελητέες.θα ελέγχεται κατ'επέκτασιν ισχυρότερα η κίνηση του μεγαφώνου και θα είναι ανώτερος ο βαθμός απόσβεσης.

Συνεπάγεται ότι μπορεί να υπολογιστεί μια τιμή υπό την οποία ο κώνος θα επιστρέφει άμεσα - στο συντομότερο δυνατό χρόνο - στη θέση ηρεμίας ύστερα από κάθε εναλλασσόμενη διέγερση χωρίς να την υπερβαίνει καθόλου.Αυτή η συνθήκη αντιπροσωπεύει την κατάσταση κρίσιμης απόσβεσης σε δεδομένο σύστημα μεγαφώνου.Μπορεί να πιστοποιηθεί πειραματικά εφαρμόζοντας στην είσοδο του μεγαφώνου μια βηματική συνάρτηση,σήμα που θα μεταβαίνει ακαριαία από την τιμή μηδέν στο μέγιστο πλάτος του.Μπορεί να μετρηθεί λαμβάνοντας τη βηματική απόκριση του μεγαφώνου.Και είναι επιθυμητή αφού σημαίνει ότι ύστερα από κάθε διέγερση ο κώνος θα επιστρέφει γοργά και χωρίς αμφιταλαντεύσεις στην αρχική θέση ηρεμίας του έτοιμος για την επόμενη διέγερση.Η κρίσιμη απόσβεση στο μεγάφωνο χαμηλών εξασφαλίζει ότι η απόκριση στην ζώνη έως τα 150 Hz δεν θα εμφανίζει σημαντικές υποχωρήσεις -όπως θα συνέβαινε στην υπεραπόσβεση- αλλά ούτε κωδωνισμούς με αναταράξεις ενέργειας -λόγω υποαπόσβεσης- σε επιλεκτικά τονικά ύψη που θα καθυστερούσαν την ετοιμότητα του κώνου βλάπτοντας έτσι την απόδοση των μεταβατικών στο αναπαραγόμενο σήμα.

Σε κατάσταση υπερ-απόσβεσης ναι μεν ο κώνος θα επέστρεφε χωρίς να υπερβαίνει τη θέση ηρεμίας,αλλά θα το έκανε καθυστερημένα σε σύγκριση με την κρίσιμη απόσβεση.Άρα λοιπόν σε περιπτώσεις υπερκρίσιμης απόσβεσης όπου ο ενισχυτής θα είχε πολύ χαμηλή εγγενή αντίσταση στην έξοδο σε σχέση με τα χαρακτηριστικά των μεγαφώνων,θα ανταποκρίνεται ταχύτερα στις δυναμικές αντιθέσεις με λιτότερη σε αρμονικό περιεχόμενο απόκριση γύρω από τη ζώνη συντονισμού αυτών των μεγαφώνων με την λιτότητα να ξεκινάει από τις αμέσως ανώτερες οκτάβες.Αντιστρόφως όταν ο τελικός ενισχυτής έχει αρκετά υψηλή αντίσταση εξόδου σε σχέση με τα χαρακτηριστικά των μεγαφώνων,θα προκύπτει απόκριση με περίσσεια πληθωρικότητα ενέργειας σε μονοτονικό όμως ύψος που τείνει να υποβαθμίζει την αμεσότητα ως προς τις δυναμικές αντιθέσεις.Η δε ευκρίνεια θα βλάπτεται όχι μόνο γύρω από τη ζώνη συντονισμού των αντίστοιχων μεγαφώνων και σε ακόμα ανώτερο βαθμό σε σύγκριση με την υπερ-απόσβεση αλλά και σε ακόμα ανώτερες ζώνες από πιθανά φαινόμενα επικάλυψης στη ζώνη των μεσαίων.
Ιδού και μια ενδεικτική σύγκριση των διαφορετικών συμπεριφορών στο πεδίο του χρόνου:

 

[Bhutia]

Spoiler

Οι όροι της κρίσιμης απόσβεσης των μεγαφώνων σε σχέση με την αντίσταση εξόδου δεδομένου ενισχυτή έχουν ήδη περιγραφεί αναλυτικώς σε παρουσιάσεις της AES από τη δεκαετία του 1950:
http://www.aes.org/aeshc/pdf/how.the.aes.began/preisman_loudspeaker-damping.pdf
Ο δε συσχετισμός με τον τύπο απόσβεσης που θα υφίσταται από την έξοδο τελικού ενισχυτικού σε δεδομένο μεγάφωνο έχει εκφραστεί μαθηματικά με την Κρίσιμη Αντίσταση Απόσβεσης Rcd.Αυτό το μέγεθος περιλαμβάνει στην τιμή του την αντίσταση που θα βλέπουν στην αντίθετη φορά οι ακροδέκτες του μεγαφώνου μαζί με την εγγενή ωμική αντίσταση του πηνίου φωνής.
Rcd = C * (B*l)^2 / τετραγωνική ρίζα [k*M] ,όπου Β η πυκνότητα μαγνητικής ροής,l το μήκος του αγωγού πηνίου εντός του μαγνητικού πεδίου,C είναι μια σταθερά,το k σχετίζεται με την ενδοτικότητα του συστήματος μεγαφώνου και M η ενεργή μάζα του κώνου.

Από την Κρίσιμη αντίσταση προκύπτει και η ιδανική αντίσταση εξόδου που θα έπρεπε να έχει ο ενισχυτής προκειμένου δεδομένο μεγάφωνο να λειτουργούσε υπό συνθήκες κρίσιμης απόσβεσης και θα ισούται με τη διαφορά της ωμικής αντίστασης του πηνίου φωνής από την μαθηματικώς υπολογιζόμενη Κρίσιμη Αντίσταση Απόσβεσης.Στη δε απίθανη περίπτωση η αντίσταση του πηνίου να ήταν ανώτερη της κρίσιμης τιμής,τότε θα απαιτείτο αρνητική τιμή στην αντίσταση εξόδου του ενισχυτή,κάτι που ισοδυναμεί με εφαρμογή θετικής ανατροφοδότησης που θα οδηγούσε σε ανεξέλεγκτες ταλαντώσεις.

Προκύπτει ως αρχικό συμπέρασμα ότι η ποιότητα απόσβεσης δεν εξαρτάται από τα Watt διαθέσιμης ισχύος ή το πόσο μεγάλο σε μέγεθος θα είναι ένα μεγάφωνο και ότι δεν γίνεται να υπάρξει απόλυτη συνέργεια σε ηλεκτρικό επίπεδο ως προς οποιοδήποτε τυχαίο συνδυασμό μεγαφώνου και αντίστασης εξόδου ενισχυτή,έστω και αν η διαθέσιμη ισχύς από τον δεύτερο θα επέτρεπε άνετη οδήγηση.Για κάθε μεγάφωνο υπάρχει δεδομένος βαθμός απόσβεσης που θα εξασφάλιζε τη βέλτιστη συμπεριφορά στην απόκριση συχνότητας και το πεδίο του χρόνου.Κι ένας ενισχυτής με πολύ χαμηλή αντίσταση εξόδου που θα εξασφάλιζε υψηλή τιμή απόσβεσης δεν θα συνεργούσε ιδανικά με όλα τα διαθέσιμα μεγάφωνα ανεξαιρέτως.

Και αναμένεται ως περαιτέρω συνέπεια τα συστήματα μεγαφώνων με μικρότερες απώλειες ενέργειας στο φυσικό τους συντονισμό ν'απαιτούσαν ως αποσβεστική αντιστάθμιση οδήγηση από έξοδο ενισχυτή με χαμηλότερη τιμή αντίστασης σε σύγκριση προς συστήματα που θα απαλλάσσονταν γρηγορότερα από την αποθηκευμένη ενέργεια κατά το συντονισμό τους.Δηλαδή όπου τα γκέμια είναι χαλαρά να χρειάζεται μεγαλύτερη σπουδή από πλευράς αναβάτη,ενώ όπου είναι ήδη σφιγμένα ο εξασκούμενος έλεγχος να γινόταν πιο χαλαρά.

Τα δε πειραματικά δεδομένα έχουν επιδείξει ότι αποκλίσεις έως 50% στην τιμή αντίστασης εξόδου σε σχέση προς την τιμή κρίσιμης αντίστασης δεν οδηγούν σε αντιληπτές αποκλίσεις ως προς την κρίσιμη απόσβεση του συστήματος.

Οι ηλεκτρομηχανικές ιδιότητες στα συστήματα μεγαφώνων και η συνάρτησή τους με υλοποιήσεις ηχείων έχουν μελετηθεί και οριστεί εδώ και δεκαετίες χάρη στις παραμέτρους Thiele-Small - σύσταση των παραμέτρων υιοθετεί μάλιστα την παραδοχή ότι η αντίσταση εξόδου του συνδεδεμένου ενισχυτή θα ήταν μηδενική,οπότε ο συντελεστής απόσβεσης άπειρος...Ακόμα και οι πιο εξωτικές υλοποιήσεις ηχείων δεν μπορούν να παρακάμψουν αυτές τις παραμέτρους.
https://pdfs.semanticscholar.org/7a88/d35715ec7eec588590d8c466fb32e316dd27.pdf
https://boyzpc.home.xs4all.nl/Thiele-Small parameters.pdf

Όλα τα αξιοπρεπή μεγάφωνα οφείλουν να συνοδεύονται από τις σχετικές με τα χαρακτηριστικά τους παραμέτρους:
http://www.loudspeakerdatabase.com/
Πριν από την έλευσή τους,η υλοποίηση ηλεκτρομηχανικών μετατροπέων είχε χαρακτήρα ΄΄σκοτεινής τέχνης΄΄.Οι παράμετροι Thiele-Small μας εξηγούν εμμέσως ότι δεν υπάρχει διαθέσιμο κάποιο ΄΄υπέρτατο΄΄μεγάφωνο το οποίο θα συνδύαζε μικρή μάζα,υψηλή ακαμψία,χαμηλή συχνότητα συντονισμού,περιορισμένες διαδρομές έχοντας παράλληλα και υψηλή αποδοτικότητα -δηλαδή υψηλές στάθμες απόκρισης.

Δεν υπάρχει επίσης κάποιο ΄΄passe-partout΄΄ μεγάφωνο κατάλληλο για οποιαδήποτε δυνατή υλοποίηση.Το χείρον ή βέλτιστον θα κρίνεται από τα υπόλοιπα χαρακτηριστικά ηχειακής υλοποίησης που δεν θα είναι όμοια σε όλες.Και αφότου οριστούν εκείνα επακριβώς,κατόπιν αναζητείται ταιριαστό μεγάφωνο.Αλλά ούτε και υπερβατική καμπίνα.Και είναι αδύνατον να επιτευχθεί στην ίδια υλοποίηση η μέγιστη επίδοση ταυτόχρονα στους τρεις θεμελιώδεις παράγοντες : όγκο καμπίνας - κάτω όριο απόκρισης - ευαισθησία απόκρισης.

Τα δεδομένα πάνω στην ηλεκτρομηχανική απόσβεση ισχύουν για την οδήγηση σε κάθε τύπο ηλεκτροδυναμικών μετατροπέων,ηχεία,sub,συστηματάκια lifestyle,ηχοσυστήματα αυτοκινήτων,είτε τα γνωστά...ακουστικά.

Μόνο που στα ακουστικά υπάγονται και μετατροπείς με μαγνητοστατική μεμβράνη πλήρους φάσματος που εμφανίζουν αποκρίσεις εμπέδησης και φάσης αυτού του τύπου:

 

[Bhutia]

Σε αναλογία με τους περίφημους...Lannister,ο υποφαινόμενος εξοφλεί πάντα τα ΄΄χρέη΄΄ του.

Είδες ρε σύντεκνε; Εκεί που λες ότι νταξ το κατάλαβα στο περίπου, πετάγεται ο μπούτιας και σε-με-μας μπερδεύει περισσότερο....

Ο Συντελεστής Απόσβεσης όπως καθιερώθηκε να δηλώνεται στις προδιαγραφές ενισχυτών - εάν κι εφόσον δημοσιεύεται διότι άμα η τιμή του δεν είναι αβανταδόρικη μπορεί να μη συμβαίνει αυτό - κρίνεται ως ένα τέχνασμα μάρκετινγκ που ωρίμασε κι έπεσε στη σκηνή της υψηλής πιστότητας με την καθιέρωση των ενισχυτικών στερεάς κατάστασης και την υψηλή αρνητική ανάδραση.Ο χαρακτηρισμός αυτός οφείλεται τόσο στον εσφαλμένο τρόπο ορισμού του όσο και στην καταχρηστική σημασία που δίδεται στις τιμές του.

Υπολογίζεται τυπικώς για δεδομένο τελικό ενισχυτή από το λόγο μιας ονομαστικής αντίστασης παθητικών ηχείων - συνήθως 8 Ωμ - προς την εγγενή αντίσταση στην έξοδο δεδομένου ενισχυτή.Μετριέται συνήθως συνδέοντας απευθείας τη μετρητική συσκευή με το ονομαστικό ωμικό φορτίο και λαμβάνοντας τις τιμές τάσης στους ακροδέκτες με το φορτίο και χωρίς φορτίο οπότε θα ισχύει ο τύπος DF = Uφ / (Uχφ - Uφ).Η ονομαστική τιμή αντίστασης που δηλώνεται σε διάφορα παθητικά ηχεία λογαριάζεται ως ο μέσος όρος των επιμέρους εμπεδήσεων (που δεν έχουν αμιγή ωμικό χαρακτήρα) σε συνάρτηση με τη συχνότητα.Επιστρέφοντας στον συντελεστή απόσβεσης,ένας τελικός με αντίσταση εξόδου ίση περίπου προς 0,01 Ωμ - σε συγκεκριμένη συχνότητα,συνήθως χαμηλές οκτάβες ή την τυπική τιμή του 1 KHz - θα δηλωνόταν με συντελεστή απόσβεσης 800.Η πρώτη ανακρίβεια έγκειται στο ότι η συνθήκη υπολογισμού είναι αυθαίρετη,αφού οι μεταβολές στη συχνότητα οδηγούν σε μεταβολές τιμής στην αντίσταση εξόδου του ενισχυτή και παράλληλα στην εμπέδηση που θα του παρουσιάζει το συνδεδεμένο ηλεκτροδυναμικό μεγάφωνο ή το σύνολο των μεγαφώνων στο ηχείο.Η δε τιμή που προκύπτει δεν παρέχει συνάρτηση προς την κρίσιμη απόσβεση.

Δεύτερη ανακρίβεια έγκειται στο ότι ο τρόπος υπολογισμού δεν ανταποκρίνεται στις πραγματικές συνθήκες λειτουργίας του κυκλώματος με το συνδεδεμένο ηχείο.Στο κλειστό κύκλωμα ενισχυτή-ηχείου στοιχεία που θα βρίσκονται εν σειρά με την αντίσταση εξόδου του ενισχυτή θα είναι τα καλώδια σύνδεσης με το ηχείο,οι ακροδέκτες σύνδεσης,τα εσωτερικά καλώδια που μεταδίδουν το σήμα στα εξαρτήματα του κροσόβερ,διάφορα στοιχεία του παθητικού κρος και ακολούθως η εγγενής ωμική αντίσταση στα πηνία φωνής των μεγαφώνων που ακολουθούν.Επομένως ο πραγματικός παρονομαστής του κλάσματος θα έχει αρκετά μεγαλύτερη τιμή και ο συντελεστής πολύ μικρότερη πραγματική τιμή.

Κρατώντας την εξέταση στο στάδιο του μεγαφώνου χαμηλών,μια τυπική τιμή ωμικής αντίστασης για το πηνίο φωνής του θα ήταν στην τάξη των 6 Ωμ.Εφόσον μεσολαβεί συνήθως κροσόβερ με παθητικά στοιχεία,θα βρίσκεται σε σειρά με το woofer επιπλέον ωμική αντίσταση πηνίου από τον κλάδο χαμηλών με τιμή τάξης 0,5 Ωμ.Ας υποθέσουμε ότι το καλώδιο για τη σύνδεση ηχείων θα ήταν ποιοτικός αγωγός δύο μέτρων με ικανή διατομή και αντίσταση 0,01 Ωμ ανά μέτρο αγωγού.Θα έχουμε δύο μέτρα μήκους για κάθε εξωτερικό ακροδέκτη στο ηχείο και η κίνηση του ρεύματος θα ακολουθεί κατεύθυνση από τον θετικό ακροδέκτη του ενισχυτή στον θετικό του ηχείου και πίσω από τον αρνητικό ακροδέκτη του ηχείου στον αρνητικό του ενισχυτή.

Έτσι η ολική ωμική αντίσταση που θα παρεμβάλλεται εν σειρά θα είναι 2*2*0,01=0,04 Ωμ για 2 μονοφωνικά μέτρα.Ας υποθέσουμε επίσης αισιόδοξα ότι στο εσωτερικό του ηχείου θα μεσολαβούσε εν σειρά μέχρι καθέναν από τους ακροδέκτες του γούφερ 1 μέτρο χονδρικά από καλώδιο ομοειδούς ποιότητας (χα χα χα) και ωμικής αντίστασης,οπότε προσθέτουμε άλλα 0,02 Ωμ για το ζεύγος ακροδεκτών του woofer.Και όλα αυτά παραμένοντας σ'ένα ιδεώδες παράλληλο σύμπαν όπου δεν θα χρειαζόταν να προσθέταμε παραπάνω ωμική αντίσταση ανταποκρινόμενη σε κατώτερα καλώδια ηχείων,το σύνολο των ξεχωριστών ακροδεκτών σε κάθε διαδοχικό στάδιο,την ποιότητα των επαφών με τα σύρματα,φθορά εξαρτημάτων,διαφορές θερμοκρασίας που αυξάνουν την τιμή στις αντιστάσεις και αποκλίσεις από όλες τις ευνοϊκές παραδοχές που υιοθετήθηκαν κατά την υπόθεση εργασίας.

Ας λάβουμε τώρα σε κοινό υπόλοιπο setup και υπό ιδανικές συνθήκες θερμοκρασίας,υγρασίας κτλ δύο υποθετικούς ενισχυτές,έναν στερεάς κατάστασης με αντίσταση εξόδου στην τάξη του 0,01 Ωμ στα 100 Hz κι έναν λυχνιακό push-pull έχοντα αντίσταση εξόδου στην τάξη του 1 Ωμ στην αυτή συχνότητα.Όπως καταλαβαίνουμε ο θεωρητικός συντελεστής του πρώτου σε σχέση με το μεγάφωνο χαμηλών θα εμφάνιζε εκατονταπλάσια τιμή σε σχέση με τον δεύτερο (600 έναντι 6 αντίστοιχα) στη συχνότητα των 100 Hz.Τί θα ίσχυε όμως στην πραγματικότητα κατά το κλείσιμο του κυκλώματος;

Το κλάσμα του συντελεστή απόσβεσης και στις δύο περιπτώσεις θα είχε αριθμητή την τιμή 6 Ωμ από το πηνίο φωνής του woofer.O παρονομαστής στην περίπτωση του ενισχυτή στερεάς κατάστασης θα είχε την τιμή 0,01+0,5+0,04+0,02 = 0,57 Ωμ.Στη δε περίπτωση του λυχνιακού ενισχυτή θα λαμβάνει τιμή 1+0,5+0,04+0,02+0,1 =1,56 Ωμ. Ο συντελεστής στους ακροδέκτες του woofer για τον ενισχυτή στερεάς κατάστασης θα λαμβάνει πραγματική τιμή 6/0,57 = 10,52 ενώ για τον λυχνιακό ενισχυτή 6/1,56 = 3,84 δηλαδή κοντά στο 4.Διαπιστώνεται ότι η διαφορά στην πραγματική τιμή των επιμέρους συστελεστών υπό άκρως ευνοϊκές συνθήκες θα είναι έξι και κάτι μονάδες.Όσα λοιπόν χρήματα μπορεί να εδόθησαν με το δέλεαρ του εκατονταπλάσιου συντελεστή απόσβεσης θα έχουν πάει στράφι ως προς τον συγκεκριμένο τομέα τουλάχιστον.

Άρα κάθε υψηλή τιμή στις προδιαγραφές λαμβάνει αδίκως αβανταδόρικη υπόσταση για τον ενισχυτή στον οποίον ανήκει.Έχει κιόλας παγιωθεί η δοξασία πως όσο μεγαλύτερη τιμή λαμβάνει θα αυξάνονται οι αντιληπτές επιδόσεις του ενισχυτικού,λες και μπαίνει κάποιο μαγικό χαλινάρι πάνω στην κίνηση των μεγαφώνων σε οποιαδήποτε συχνότητα μέσα στη ζώνη λειτουργίας καθενός τους.Αυτή μάλιστα η δοξασία συνδυάζεται και με δύο ακόμα δεδομένα:

- Πρώτον,δελεαστική μέθοδος κατακόρυφης αύξησης στην τιμή είναι να εφαρμοστούν γενναιόδωρα ποσοστά ολικής αρνητικής ανάδρασης που θα μειώνουν την εγγενή αντίσταση εξόδου.Υπό συνθήκες κλειστού βρόχου ανάδρασης στην έξοδο του τελικού σταδίου,οι συνιστώσες που επιστρέφουν προερχόμενες κυρίως από την κινητική εμπέδηση του πηνίου φωνής πάνω στη ζώνη συντονισμού του μεγαφώνου θα ανατροφοδοτούνται κατά τα γνωστά στην είσοδο με διαφορά φάσης 180 μοιρών ως προς την αρχική τους πολικότητα.Χάρη στο κέρδος που υφίστανται αναμένεται ν'αποσβένουν άμεσα τη γενεσιουργό ταλάντωση του μεγαφώνου.
Επιπλέον προίκα θα είναι εμπλουτισμός του σήματος με αρμονικές παραμορφώσεις ανώτερης τάξης που σε ικανές δόσεις τείνουν να είναι περισσότερο ενοχλητικές από τις αρμονικές δεύτερης και τρίτης τάξης.Και αυτός ο τρόπος είναι δημοφιλής στα ενισχυτικά στερεάς κατάστασης.

- Δεύτερον,τα λυχνιακά ενισχυτικά επιδέχονται εφαρμογή αρνητικής ανάδρασης που θα αυξάνει ομοίως την τιμή στο δικό τους συντελεστή,μόνο που η κυκλωματική τους αρχιτεκτονική με την παρεμβολή μετασχηματιστή εξόδου δεν θα επέτρεπε εφαρμογή σε βαθμό ισοδύναμο μ'εκείνο των τρανζιστοράτων χωρίς την πρόκληση ανεξέλεγκτων ταλαντώσεων στην έξοδο.

 

[Bhutia]

Μόνος σου μιλάς;

- "Ανένηψες βλέπω Bhutia στους κόλπους των ορθόδοξων ακροαματικόφιλων που δεν κάνουν χωρίς δοκιμαστικές ακροάσεις.Αλληλούια!" αναφωνεί βγαίνοντας από την κρυψώνα ο Αριστείδης Κοψοχρονιάς,γνωστή προσωπικότητα του χώρου που εξασκείται σε συνεχείς αγοραπωλησίες και τράμπες συσκευών και καλωδίων."Απ'ό,τι έπιασα,λες πως είναι δυνατόν ένας λαμπάτος ενισχυτής με διψήφια ισχύ,χαμηλή αρνητική ανάδραση και μονοψήφιο συντελεστή απόσβεσης να ακουγόταν πιο χορταστικός στα μπάσα και κορεσμένος αρμονικών από έναν τρανζιστοράτο με ισχύ τριψήφια,μπόλικη ανάδραση και διψήφιο - πραγματικό - συντελεστή απόσβεσης.Αυτό θα γινόταν εφόσον ο πρώτος θα προσέγγιζε περισσότερο τη συνθήκη κρίσιμης απόσβεσης για δεδομένα μεγάφωνα...Ορίστε,τόση ακροαματική εμπειρία δεν πάει στο βρόντο."

- "Γιατί όχι,θα δείξει..." εμφανίζεται και ο Μιγιάγκι-Χτος με το υπομειδίαμα σταθερά χαραγμένο στο πρόσωπο "...αρκεί να είχαμε ομαλή διακύμανση εμπέδησης,κατάλληλη υλοποίηση καμπίνας,ακουστική συμπεριφορά χωρίς διακριτούς συντονισμούς από το χώρο ακρόασης και φυσικά όμοιες -χαμηλές πιθανότερα- στάθμες.Οι χαμηλές στάθμες θα επέτρεπεαν γραμμική διαχείριση της ενέργειας ως προς το αναπαραγόμενο πρόγραμμα,ενώ η διακριτή πληθωρικότητα στις χαμηλές θα υποκαθιστούσε το χαμένο ρυθμιστικό loudness...Αλλιώτικα,όταν υπερβαίνουμε τα όρια ωφέλιμης λειτουργίας και περνάμε στη μη γραμμική ζώνη του λυκόφωτος,η κρίσιμη απόσβεση παίρνει άδεια άνευ αποδοχών και οι συνθήκες σύγκρισης δεν είναι πλέον αξιόπιστες..."

"Κρύβε λόγια σενσέϊ,δεν σήμανε ακόμα η ώρα για τις καμπίνες..." ψιθυρίζω στο αυτί του Μιγιάγκι κι εκείνος πηγαίνει και κάθεται στη γωνία παίρνοντας τη στάση του λωτού.
Η κρίσιμη απόσβεση εξηγεί διάφορα παρεπιδημούντα φαινόμενα στο χώρο της υψηλής πιστότητας,όπως :

- τις εντυπώσεις ακροαματικόφιλων ότι οι λάμπες ακούγονταν - σε διάφορα τυχαία συμβατικά setup - σα να έπαιζαν πιο δυνατά απ'ότι τρανζιστοράτοι ενισχυτές στην ίδια ισχύ.Ομοίως και αναφορές - με γνώμονα πρότερες εμπειρίες από τυχαία setup - για τρανζιστοράτους ενισχυτές που θα απέδιδαν μπάσο λαμπάτου και αντιστρόφως.Κατανοούμε ως παράπλευρη επίπτωση και πόσο αναξιόπιστες μπορεί ν'αποβαίνουν οι ακροαματικές εμπειρίες σε τυχαία setup εφόσον δεν θα γνωρίζαμε τις ακριβείς συνθήκες.

- τη χρησιμότητα των ρυθμιστικών απόσβεσης σε παλαιότερους ενισχυτές (λ.χ. Accuphase E-202) ενώ οι σύγχρονες τάσεις προβλέπουν ως έμμεσες μεθόδους σε ορισμένα μοντέλα διακόπτες ανάδρασης,προσαρμογής σε διαφορετικές ονομαστικές αντιστάσεις ηχείων,ξεχωριστές τάπες σύνδεσης στην έξοδο λαμπάτων ανταποκρινόμενες σε διαφορετικά φορτία ηχείων,μέχρι και προσαρμοσμένο μετασχηματιστή εξόδου σε στάδια στερεάς κατάστασης.Ο υποφαινόμενος π.χ. διατηρεί ακόμα εντυπωμένη εκείνη τη νουθεσία να προσέθετε ανάδραση στον Cary 805 προκειμένου να μη χαντακώνονταν εντελώς συνδυασμοί με συμβατικά ηχεία της αγοράς.

- όσες νουθεσίες από έμπειρους ακροαματικόφιλους έλεγαν να μη συνδέουμε υποχρεωτικά όποια τάπα από τον ενισχυτή σημαινόταν με τιμή ίδια προς την ονομαστική αντίσταση δεδομένου ηχείου,αλλά εκείνη που θα διαπιστώναμε ότι μας αρέσει περισσότερο το ακρόαμα.

- το γεγονός ότι καλώδια όπως τα μονόκλωνα DNM Reson ηχείων φέροντα ωμική αντίσταση στην τάξη του 0,1 Ωμ ανά μέτρο γίνονταν αντικείμενα λατρείας από ορισμένους κύκλους,δρώντας ουσιαστικά ως ρυθμιστικά απόσβεσης μέσω της ωμικής αντίστασης που θα παρεμβάλουν εν σειρά στο κύκλωμα.Ομοίως και για διάφορα εξωτικά παθητικά υλικά στους κλάδους των κροσόβερ.

Spoiler

Ο συντελεστής απόσβεσης θα ήταν εξ ορισμού ο βέλτιστος στην περίπτωση ενεργών ηχείων με ενισχυτικά αρθρώματα ευρισκόμενα μετά τους κλάδους ενεργού κροσόβερ και συνδεδεμένα απευθείας στους ακροδέκτες μεγαφώνων με αμελητέα καλωδίωση.Και ταιριασμένα χαρακτηριστικά απόσβεσης προς το αντίστοιχο συνδεδεμένο μεγάφωνο.Είναι εύκολο όταν ξέρουμε πως γίνεται και πιο ευχάριστο άμα κάποιος ειδικότερος το έκανε για δική μας πάρτη...

- τους ισχυρισμούς για δήθεν υπεροδήγηση σε αταίριαστους συνδυασμούς ενώ θα ίσχυε ουσιαστικά...υπεραπόσβεση.Ομοίως και η περίπτωση όπου ενισχυτές πληρώντες όλα τα κριτήρια καλής απόδοσης δεν θα συγκινούσαν με συγκεκριμένες κατηγορίες ηχείων.

- πώς διάφορα lifestyle ενιαία συστηματάκια κυκλοφορούν με την ψευδαίσθηση ότι παράγουν υποφερτά μπάσα σε σχέση με τα κυβικά τους.

- το διαφορετικό ακροαματικό χαρακτήρα ακόμα και μεταξύ monitor ηχείων.

- την προτίμηση αρκετών ακροαματικόφιλων σε αμιγή ηλεκτροστατικά ή μαγνητοστατικά πάνελ,αφού ξεφεύγουν έτσι από τα κινούμενα...coilοχανεία των ηλεκτροδυναμικών μεγαφώνων και η ποιότητα απόσβεσης δεν θα υπαγόταν σε κάποια ΄΄κρίσιμη΄΄ τιμολόγηση.

- Πόσο αναγκαία έως...υποχρεωτική γίνεται η προσθήκη κροσαρισμένων (ενεργών) υπογούφερ σε οποιονδήποτε συνδυασμό ενισχυτή με παθητικό ηχείο...Πόσο αναγκαία έως υποχρεωτική γίνετσι επίσης η προμήθεια ενεργών ηχείων,όπου η ποιότητα απόσβεσης καθενός μεγαφώνου σε συνάρτηση με τον συνδεδεμένο τελικό ενισχυτή και τα προβλεπόμενα χαρακτηριστικά της όλης υλοποίησης θα ήταν ήδη κανονισμένα από φορείς ειδικότερους του τυπικού χρήστη.

Και ισχύει το τελευταίον ανεξαιρέτως κατηγορίας τιμής,όπως επιδεικνύει η παρουσίαση στον επόμενο σύνδεσμο:
https://www.loudsoft.com/getfile.aspx?f=55883
"Άφήστε πιά αυτά τα sub με τα ενεργά ηχεία..." με διακόπτει ξανά παίρνοντας γρήγορες ανάσες ο Αριστείδης Κοψοχρονιάς.Τα μάτια του γουρλώνουν στιγμιαία λες και αντίκριζε ασύλληπτες οπτασίες "Του κιουταφές ο τράχηλος ζυγόν δεν υποφέρει...Είναι του σατανά έργο η υψηλή ανάδραση!Ζήτω οι χρυσαυτιάδες με τα ματσαρίσματα και το voicing!Ζήτω το TAS!Κάτω τα ενκόρια και τα pdf!Ζήτω οι λάμπες και τα Mcintosh τρανζίστορ με τους μετασχηματιστές εξόδου!Ζήτω βινύλιο και PRAT!Ζήτω τα Ντιενέμ Ρεζόον...Κατάααρα!Έπααθα υπεροξυγόονωση!"

"Μερακλόπαιδο Αρίστο μπες στο μαγαζί και κλείστο..." ακούγεται να έρχεται από το βάθος του κήπου και η φωνή του Σιγιουλέϊτερ."Έτσι δε σου λέγανε γελώντας τα χρόνια των παχιών αγελάδων;"

Αφήνουμε τον Αριστείδη Κοψοχρονιά να συνέλθει από τον...υπερενθουσιασμό ώστε να του εξηγήσουμε κατόπιν γιατί προκρίνουμε πάντα τα ηχεία έναντι των ενισχυτών και τη σκοπιμότητα να λαμβάνει ο συντελεστής κάποια ελάχιστη τιμή στην πράξη - εφόσον η συντριπτική πλειοψηφία των ενισχυτών εκτελεί οδήγηση τάσης αντί ρεύματος.Και στο μεταξύ μπορούμε να διερευνήσουμε τους όρους υπό τους οποίους θα ίσχυε ο πολυδιαφημισμένος έλεγχος πάνω στις κινήσεις των μεγαφώνων από μια πολύ χαμηλή αντίσταση εξόδου με συντελεστή απόσβεσης τείνοντα στο άπειρο.

 

[Bhutia]

Η λειτουργία των ίδιων των μεγαφώνων είτε ελεύθερων είτε μονταρισμένων σε καμπίνα μοντελοποιείται όπως είπαμε προηγουμένως με μηχανικό σύστημα δεύτερης τάξης.Σύμφωνα με το μοντέλο εξαναγκασμένης ταλάντωσης από αρμονική διέγερση με απόσβεση,σώμα μάζας m ακολουθεί τροχιά υπό την εφαρμογή διεγείρουσας περιοδικής δύναμης,προσαρτημένο από την ίδια μεριά πάνω σε ελατήριο κι επιπλέον έμβολο που παλινδρομεί εντός θαλάμου με ιξώδες υγρό.

Σε αυτό το σύστημα ισχύουν τρεις μηχανικές παράμετροι: η κινούμενη μάζα m,η σταθερά σχετική προς την τάση του ελατηρίου k και η σταθερά απόσβεσης c σχετική προς την απόσβεση κατά την κίνηση.

Η διεγείρουσα περιοδική δύναμη που εφαρμόζεται στο σύστημα του μεγαφώνου ισούται προς το γινόμενο B*l*I όπου Β συμβολίζει την πυκνότητα μαγνητικής ροής,l το μήκος του αγωγού εντός του μαγνητικού πεδίου και I η ένταση ρεύματος που διαρρέει το πηνίο.Οι ανταγωνιστικές τάσεις προς το σήμα που θα διεγείρει την κίνηση του κώνου διακρίνονται στις γνωστές συνιστώσες :

κινητική Um = Zm*I = Β*l*V όπου Zm συμβολίζει την κινητική συνιστώσα εμπέδησης στο πηνίο και V την ταχύτητα του πηνίου-κώνου.Παρατηρούμε ότι η κινητική συνιστώσα είναι ανάλογη της ταχύτητας.Και συνειδητοποιούμε εμμέσως ότι η στάθμη ηχητικής πίεσης που μπορεί να επιτευχθεί δεν έχει αίτιο την ίδια την εκτόπιση αλλά την επιτάχυνση κατά την εκτόπιση δεδομένου κώνου,με την ίδια την ταχύτητα ν'αποτελεί μηχανικό ανάλογο του ρεύματος.

αυτεπαγωγική Ui = Zi*I = N * dΦ/dt όπου Zi η επαγωγική συνιστώσα εμπέδησης στο πηνίο Ν ο αριθμός των σπειρών και dΦ/dt ο ρυθμός μεταβολής της μαγνητικής ροής στο πηνίο.

Αναλύεται η περιοδική εφαρμόζουσα δύναμη σε τρεις συνιστώσες στην εξίσωση κίνησης του σώματος:
Fo cos ωt=B*l*I = m*γ + k*X + c*V ,όπου Fo συμβολίζει το πλάτος στη δύναμη διέγερσης,ω τη συχνότητα, γ συμβολίζει την επιτάχυνση,Χ την απόσταση εκτόπισης από τη θέση ισορροπίας m τη μάζα και V την ταχύτητα του πηνίου-κώνου.

Στο σύστημα που οδηγείται από ενισχυτική πηγή τάσης - όπως έχει επικρατήσει - με θεωρούμενο υψηλό συντελεστή απόσβεσης ας υποτεθεί ότι μια παρείσακτη διαταραχή υπό μορφή εξωτερικής δύναμης εφαρμόζεται πάνω στον κώνo.Ισχύουν οι εξής εναλλακτικές περιπτώσεις:
http://users.sch.gr/chrissimop/files/method/clyk/clyk_met_exi.pdf

- Σε συχνότητα διέγερσης από την πηγή τάσης ίση προς τη φυσική (θεμελιώδη) συχνότητα συντονισμού στο σύστημα η απομάκρυνση της μάζας θα έχει μηδενική διαφορά φάσης με τη διεγείρουσα δύναμη και το πλάτος ταλάντωσης φτάνει τη μέγιστη τιμή του.Με δεδομένη τη σταθερή τιμή συχνότητας το σύστημα του κώνου θεωρείται ότι μετακινείται με υψηλότερη ταχύτητα,αφού σε σταθερά χρονικά διαστήματα θα εκτελεί μακρύτερες διαδρομές.Καθοριστική δύναμη τότε θα γίνεται η σχετική με την απόσβεση συνιστώσα,αφού η δύναμη που επιταχύνει τη μάζα και η ελαστική δύναμη από την ενδοτικότητα της ανάρτησης θα βρίσκονται σε αμοιβαία ισορροπία.

Τότε η παρείσακτη διαταραχή θα παραλαμβάνεται από το μηχανισμό απόσβεσης (c*V).Εφόσον οι σχετικές με αυτόν δυνάμεις είναι ανάλογες της ταχύτητας,η παρείσακτη δύναμη θα διοχετεύεται στην ταχύτητα του κώνου.Η ανταγωνιστική ηλεκτρεγερτική δύναμη που θα προκύψει από την κίνηση θα έχει μηδενική διαφορά φάσης σε σχέση με το αίτιο που την προκάλεσε,οδηγώντας μέσα από την αντίσταση του πηνίου φωνής σε ροή ρεύματος που θα έχει και αυτό μηδενική διαφορά φάσης.Το πηνίο φωνής ακολούθως θα εξασκήσει κατά τα γνωστά δύναμη που θα τείνει να εξουδετερώσει τις επιδράσεις από εκείνη που επέφερε η ταχύτητα μετακίνησης.Και αφού η όλη διαδικασία θα είναι συμφασική,θα ισχύει η αποτελεσματικότητα στην ηλεκτρική απόσβεση.

- Όταν η συχνότητα της εγκατεστημένης διέγερσης από πηγή τάσης λαμβάνει τιμές ανώτερες από τη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού,το πλάτος ταλάντωσης θα γίνεται σημαντικά μικρότερο.Δεδομένου ότι η συχνότητα ταλάντωσης θεωρείται σχετικά μεγάλη,ο παράγοντας που επικρατεί θα είναι η επιτάχυνση που προκαλεί η δύναμη στην κινούμενη μάζα,αφού η ταχύτητα του συστήματος θα μεταβάλλεται με γρηγορότερους ρυθμούς.Σε αυτήν την περίπτωση οι έξωθεν δυνάμεις θα αλληλεπιδρούν με τον παράγοντα αδράνειας (m*γ) στο σύστημα.Η υποθετική παρείσακτη δύναμη θα διοχετεύεται τότε στην επιτάχυνση του κώνου.Εξ'ορισμού,η σχετική ταχύτητα με αυτήν θα έρχεται καθυστερημένη με διαφορά φάσης π/2 rad (90 μοίρες) τόσο προς την επιτάχυνση,όσο και προς την παρείσακτη δύναμη.

Άρα λοιπόν όλα τα επακόλουθα της ταχύτητας όπως περιγράφτηκαν στην προηγούμενη περίπτωση θα προκύπτουν με καθυστέρηση κατά π/2 ακτίνια ως προς τη γενεσιουργό τους αιτία,οπότε δεν θα την εξουδετερώνουν σε ικανοποιητικό βαθμό.Το μη αποσβενύμενο ποσοστό ανταγωνιστικής τάσης διαταράσσει τη γραμμική λειτουργία του συστήματος.

Spoiler

- Εάν πάλι ο κώνος διεγειρόταν από την πηγή τάσης με συχνότητα κατώτερη από τη φυσική συχνότητα συντονισμού του,η εκτόπιση θα γίνεται με μικρή ταχύτητα και αργό ρυθμό μεταβολής της (επιτάχυνση).Αυτή η πτώση θα τείνει να αντισταθμίζει τη ροπή για μεγαλύτερη εκτόπιση κατά την κάθοδο της συχνότητας.Η συμπεριφορά του συστήματος θα καθορίζεται από τη δύναμη ελαστικότητας (k*X) αφού οι δύο άλλες συνιστώσες θα είναι αμελητέες.Τότε η διαταραχή θα παραλαμβανόταν από τον ελαστικό παράγοντα και θα διοχετευόταν στη απομάκρυνση.Εξ ορισμού βεβαίως η απομάκρυνση υστερεί της ταχύτητας κατά π/2 ακτίνια.Άρα η ταχύτητα και τα επαγόμενα από εκείνη φαινόμενα θα προηγούνται π/2 ακτίνια ως προς τη γενεσιουργό διαταραχή οπότε θα ίσχυε κι εκεί διαφορά φάσης.

Καθώς ανέρχεται η εξεταζόμενη συχνότητα και περνάμε σε κώνους μεσαίων θ'αρχίζαμε να λαμβάνουμε υπόψιν εκτός της κινητικής εμπέδησης και τη συνιστώσα οφειλόμενη σε αυτεπαγωγή.Υπό την επίδραση αυτής θα προκύπτει περαιτέρω καθυστέρηση στην ένταση του ρεύματος που θα προκαλούσε τα φαινόμενα απόσβεσης.Και με δεδομένο ότι το ρεύμα στα επαγωγικά φαινόμενα καθυστερεί κατά π/2 ακτίνια ακόμα σε σχέση με την εφαρμοζόμενη τάση στα άκρα του πηνίου,το σύστημα θα τείνει προς ένα στάδιο όπου οι διαταραχές όχι μόνο δεν θα εξουδετερώνονταν,αλλά μπορεί κάλλιστα να εντείνονται.
http://lpsa.swarthmore.edu/SecondOrder/SOI.html

Όλα αυτά σημαίνουν ότι υπό τις καθιερωμένες συνθήκες οδήγησης τάσης,αποσβεστική δράση από την αντίσταση εξόδου στον ενισχυτή θα ισχύει μονάχα σε συχνότητες που τείνουν προς τη συχνότητα συντονισμού δεδομένου συστήματος μεγαφώνου.Η αποτελεσματικότητα απόσβεσης στη ζώνη συντονισμού σημαίνει κυρίως ότι δεν επιτρέπεται στη συμπεριφορά του μεγαφώνου να διαμορφώσει την ικανότητα παροχής δεδομένης τάσης από την έξοδο του ενισχυτή που λειτουργεί ως ιδανική πηγή τάσης.Γι αυτό και χρειάζεται η αντίσταση εξόδου να μην ξεπερνά κάποιο όριο τιμής στην πλειοψηφία των περιπτώσεων.

 

[Bhutia]

Στη ζώνη συντονισμού ισχύει επίσης όπως είδαμε και η κορύφωση στην τιμή ηλεκτρικής εμπέδησης στο μεγάφωνο.Ο συντελεστής απόσβεσης ως προς την αντίσταση εξόδου του ενισχυτή θα λαμβάνει και ανώτερη τιμή.Κάθε άνοδος στην τιμή εμπέδησης όμως συνεπάγεται από το νόμο του Ohm ότι η ίδια εφαρμοζόμενη τάση θα συνοδεύεται από μικρότερη τιμή στην ένταση του ρεύματος που θα διαρρέει το κύκλωμα του ηλεκτρομηχανικού μετατροπέα.Κι επειδή Ισχύς=Τάση * Ρεύμα = Αντίσταση * τετραγωνική δύναμη Ρεύματος συμπεραίνεται ότι ο συνδεδεμένος ενισχυτής θα αποδίδει κατώτερη τιμή ισχύος σε ηχητική ενέργεια σε σχέση προς τις προδιαγεγραμμένες του ικανότητες.Το υπόλοιπο ποσοστό θα μετατρέπεται σε θερμότητα όχι μόνο άχρηστη,αλλά κι επιζήμια για τη γραμμική λειτουργία,καθότι σε συνδυασμό με τις παράλληλες μεταπτώσεις στην ηλεκτρική φάση της εμπέδησης στην ίδια ζώνη,τείνει να αυξάνει τη θερμοκρασία υποβαθμίζοντας έτσι τις ιδιότητες ολόκληρου του συστήματος μετατροπής.

Καθώς επίσης η συχνότητα ανέρχεται,ο υψηλός συντελεστής απόσβεσης όχι μόνο δεν θα εξασκεί τον έλεγχο που οραματιζόμαστε πάνω στην κίνηση των μεγαφώνων,αλλά το σύστημα των τελευταίων θα αφήνεται πάντα στις δικές του ηλεκτρομηχανικές ιδιότητες με την αντίσταση εξόδου στον ενισχυτή να σφυρίζει αδιάφορα.Και όλα αυτά θα ισχύουν όχι μόνο για τα μεγάφωνα χαμηλών συχνοτήτων,αλλά για οποιοδήποτε ηλεκτροδυναμικό μεγάφωνο θα αναλαμβάνει επιμέρους τμήματα του φάσματος.Άρα ο υψηλός συντελεστής απόσβεσης έχει σημασία μονάχα για τις ανταγωνιστικές ηλεκτρεγερτικές δυνάμεις που γεννά η κίνηση του κώνου-πηνίου και ως προς τη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού στα ηλεκτροδυναμικά μεγάφωνα...Διότι σε όλες τις ζώνες θα επικρατούν οι ηλεκτρομηχανικές ιδιότητες του ίδιου του μετατροπέα,όπως ισχύς του μαγνητικού συστήματος,επαγωγικός χαρακτήρας πηνίου φωνής,μάζα κι επιφάνεια κώνου κι εμπλεκόμενες ενδοτικότητες.

Σε όλες τις υπόλοιπες συχνοτικές ζώνες οι εμπλεκόμενες ηλεκτρεγερτικές δυνάμεις από τις ταλαντώσεις των ηλεκτροδυναμικών μεγαφώνων θ'αποτελούν μια χαοτική πηγή παρενόχλησης πάνω στη μετατροπή τάσης προς ρεύμα που θα επιτελούν αυτά σύμφωνα με το καθεστώς της οδήγησης τάσης.

Κι επειδή η ηλεκτρομηχανική μετατροπή από τη λειτουργία των μεγαφώνων έχει και ανάδρομη φορά (μηχανοηλεκτρική όπως τα μικρόφωνα),τα διαφράγματά τους δύνανται να συλλαμβάνουν μηχανικές δονήσεις είτε από το πεδίο αντήχησης στο δωμάτιο,είτε από στάσιμα κύματα κι εκπεμπόμενες γενικώς ανακλάσεις στον αέρα εντός της καμπίνας αλλά και συντονισμούς από την ίδια την καμπίνα (We heart Harbeth).Τέτοιες παρασιτικές συνιστώσες θα μετατρέπονται σε πρόσθετη ανταγωνιστική ηλεκτρεγερτική δύναμη που θα υποβάλει σε διαμόρφωση το παραγόμενο ρεύμα και από αυτό την τάση από την οδήγηση του σήματος στην έξοδο του ενισχυτή.Κι εφόσον υπάγονται συνήθως σε συχνότητες ανώτερες χαμηλές-χαμηλομεσαίες - δηλαδή υψηλότερες από τη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού - δεν θα αποσβένυνται ηλεκτρικώς από χαμηλή αντίσταση εξόδου.Οποιαδήποτε όμως συνιστώσα εκπορευόμενη από αντίστροφη μηχανοηλεκτρική λειτουργία του κώνου δεν αποσβένυται,τείνει να εισαχθεί στον βρόχο ανάδρασης και ν'άνατροφοδοτηθεί πίσω στην είσοδο του ενισχυτικού σταδίου.Το ίδιο θα συνέβαινε και σε υψηλότερες οκτάβες με ηλεκτροδυναμικά tweeter που θα συνελάμβαναν ανακλάσεις προερχόμενες από τα τοιχώματα της ιδιαίτερης υποκαμπίνας τους.Κι έτσι δικαιολογούνται όσοι κατασκευαστές υιοθετούν μη συμβατικά υλικά και γεωμετρίες κατά τη δόμηση των καμπινών.

Οι συντονισμοί προερχόμενοι από καμπίνα μπορούν ν'ανιχνευθούν με επιταχυνσιόμετρο και διάγραμμα αποσβενύμενων φασμάτων (Cumulative Spectral Decay - CSD).Όπως είδαμε και πριν στην ακουστότητα των τονισμών,οι έχοντες υψηλή τιμή Q και μικρή τιμή πλάτους τείνουν να μη γίνονται αντιληπτοί.

Spoiler

Μια παράσταση CSD καταγράφει την εξασθένηση στην κρουστική απόκριση του ίδιου του ηχείου σε συνάρτηση προς τη συχνότητα και το χρόνο.Ο κατακόρυφος άξονας εκφράζει τιμές πλάτους,ο οριζόντιος τιμές συχνότητας και ο νοητός εκτεινόμενος από πίσω προς το μέρος του αναγνώστη τιμές χρόνου.Ως χρόνος ΄΄μηδέν΄΄ λαμβάνεται συνήθως το σημείο ακριβώς πριν την άφιξη της πρώτης ανάκλασης,οπότε η πρώτη ΄΄φέτα΄΄ είναι η λαμβανόμενη απόκριση πλάτους υπό ημι-ανηχοϊκές συνθήκες.Όσο οι επόμενες φέτες προχωρούν προς τα εμπρός,θα περνάνε σε ολοένα και μικρότερες τιμές πλάτους,αφού θα εκφράζουν την προοδευτική εξασθένηση της απόκρισης με την πάροδο του χρόνου.Οι πλαγιές που θα επιμένουν να εμφανίζονται σε δεδομένη συχνότητα μαρτυρούν ποσά παραμένουσας ενέργειας οφειλόμενης σε συντονισμούς.

Υψηλές τιμές Q σημαίνουν ότι το εύρος συχνοτικής ζώνης στο οποίο θα εκτείνεται η ανωμαλία θα είναι πολύ μικρότερο σε σχέση με το πλάτος -που οφείλει να ήταν ούτως ή άλλως μικρό.

Ιδού για παράδειγμα το σχετικό διάγραμμα του Harbeth Monitor 40.1 παρμένο με τον αισθητήρα επιτάχυνσης προσαρμοσμένο στην πλακέτα με το όνομα του μοντέλου.Η κλίμακα πλάτους εκτείνεται σε εύρος 30 dB και η συχνότητα μέχρι 2000Hz.H ενέργεια σε συνιστώσες κείμενες άνω των 5KHz θα αποσβένυται ούτως ή άλλως πολύ γρήγορα,οπότε δεν αναπαρίσταται.Παρατηρούμε τις επιμένουσες ενεργειακές πλαγιές σε ύψη μεταξύ 80 - 250 Hz.Αυτές οι ενεργειακές διαταραχές είναι σαφώς αισθητές με τη σκοπιμότητά τους ν'αποτελεί μάλιστα ένα σημείο τριβής ανάμεσα σε οπαδούς και πολέμιους της παραδοσιακής από το BBC σχολής λεπτών καμπινών.

Παρεμφερή μικροφωνικά φαινόμενα θα ισχύουν και για δονήσεις συλληφθείσες από το εξωτερικό της καμπίνας σε βαθμό κατώτερο των ενδογενών,ανάλογο προς τη στάθμη εκπομπής και αντιστρόφως ανάλογο προς τη συχνότητα,αλλά κι εκτεινόμενο σε ευρύτερες ζώνες του φάσματος.

Οι κώνοι δεν έχουν τέλεια πιστονική λειτουργία.Ο κώνος δεν μένει εντελώς άκαμπτος με την επιφάνειά του να χωρίζεται σε επιμέρους ακτινοβολούντα στοιχεία κατά τη μετάδοση της ενέργειας.Το εκπεμπόμενο κύμα ξεκινά από το πηνίο φωνής και απλώνεται στο περίβλημα όπου ένα μέρος της ενέργειας απορροφάται με το υπόλοιπο ν'ανακλάται ακολουθώντας ανάδρομη πορεία πίσω στο πηνίο.Εκεί θα υποβληθεί σε ομοειδή διαδικασίας απορρόφησης κι επανεκπομπής.Τα σμήνη από κατακερματισμένες συνιστώσες καθώς συναντώνται πάνω στην επιφάνεια του κώνου σε διαφορετικά σημεία και φάση θα δημιουργούν αλλού τονώσεις από αλληλοενίσχυση και αλλού υποχωρήσεις από αλληλοεξουδετέρωση.Αυτό το φαινόμενο σπασμών στην απόκριση αυξάνεται προοδευτικά με την άνοδο της συχνότητας δημιουργώντας κιόλας το άνω όριο ωφέλιμης λειτουργίας.

Και οι αστάθμητοι παράγοντες στη γενικότερη θεώρηση δεν έχουν τέλος.Οι χάρτινοι κώνοι μπορεί ν'απορροφούν υγρασία όταν αυτή θα είναι υψηλή στο περιβάλλον αυξάνοντας την ενεργή μάζα τους.Οι αυξομειώσεις θερμοκρασίας από το περιβάλλον και τις στάθμες λειτουργίας των μεγαφώνων μεταβάλλουν όχι μόνο την αντίσταση στο πηνίο φωνής,αλλά και το βαθμό ενδοτικότητας σε μηχανικές παραμέτρους όπως η ακαμψία στις αναρτήσεις,επίσης η μηχανική κόπωση ανάλογα με την ηλικία και τον τρόπο χρήσης,κ.ο.κ.Chaotic...Facts of Life για να παραφράσουμε και μια γνωστή σε όλους ψυχή...Το στοιχείο που καθορίζει την ποιότητα στην μετατροπή δεν θα είναι ο ενισχυτής,αλλά οι ιδιότητες στον ίδιο τον μετατροπέα.Και σε αυτό πατάνε αρκετές λυχνιακές υλοποιήσεις που εξακολουθούν να κυκλοφορούν ξεγελώντας ότι οδηγούν χωρίς να υστερούν ποικιλία συμβατικών ηχείων.

-"Κάτσε ρε Bhutia μη μας μπερδέψεις..." επεμβαίνει ο Βελλερεφόντης Σουρταφέρτας ως πανταχού παρόν και χαμηλών τόνων alter ego "...Δικός μας είσαι κατά βάθος,δεν έχεις ανάγκη ακαδημαϊκών περγαμηνών για ν'απολαύσεις τη μουσική.Κάνε το λιανά από μια σύντομη οδό,αφού η διαδικασία ηλεκτρικής απόσβεσης ισχύει μονάχα γύρω από τη ζώνη συντονισμού,γιατί να έχει τόση σημασία στην απόδοση του ηχοσυστήματος στο υπόλοιπο φάσμα;"

"Δε φτάνει που τους απάλλαξε από διαφορικές εξισώσεις και ολοκληρώματα,παραπονιούνται και από πάνω..." μουρμούρισε κάνοντας μια γκριμάτσα ο Σίγιου.

 

[Bhutia]

Η ποιότητα απόσβεσης έχει τόση σημασία διότι η συμπεριφορά ενός συστήματος στη ζώνη θεμελιώδους συντονισμού του επηρεάζει όχι μόνο την απόκριση στις επόμενες από αυτήν οκτάβες,αλλά πάνω απ'όλα την απόδοση των δυναμικών αντιθέσεων και το χρονισμό του όπως έλεγε και ο Πάρις.Αν ισχύει αρκετά χαμηλή απόσβεση στο θεμελιώδη συντονισμό,ένα πολύ ΄΄μαγκιόρικο΄΄ έτερον ήμισυ για δεδομένο ενισχυτή θα αντιδρά περισσότερο απ'όσο χρειάζεται.Αν ισχύει αρκετά υψηλή το συνεσταλμένο έτερον ήμισυ σε σχέση με τον ενισχυτή θα ήταν φιμωμένο.Και όπως έχουν καταδείξει οι εξισώσεις Fourier,οποιαδήποτε αισθητή μεταβολή κατά τις επιδόσεις του συστήματος στο πεδίο του χρόνου θα αντικατοπτρίζεται και στο πεδίο της συχνότητας και αντιστρόφως.Μερικοί οργανισμοί βεβαίως σηκώνουν κάποια από τις ακραίες καταστάσεις,αλλά τί να κάνουμε,γούστα είν'αυτά...

Αναπαράσταση της δυναμικής ανάλυσης σε σύστημα δεύτερης τάξης υπό αρμονική διέγερση:
http://demonstrations.wolfram.com/DynamicAnalysisOfASecondOrderSystemWithHarmonicLoading/

Η αρμονική παραμόρφωση στην ηλεκτρομηχανική μετατροπή του σήματος από μεγάφωνα και παθητικά ηχεία μπορεί να φτάσει επίπεδα τάξης 10%(-20dB) και παραπάνω στις πρώτες οκτάβες.Αντιθέτως άρτιες υλοποιήσεις με κώνους 12 & 15 ιντσών εξειδικευμένες στην αναπαραγωγή χαμηλών συχνοτήτων εμφανίζουν παραμόρφωση τάξης 1% (-40dB) στο ωφέλιμο εύρος λειτουργίας τους.Σε αντιπαραβολή,ενδεικτική τιμή από ένα ποιοτικό κύριο ηχείο με ωφέλιμη απόκριση από το δεύτερο μισό της πρώτης οκτάβας θα είναι τάξης 3%(-30dB).Οι σωλήνες ανάκλασης χαμηλών διακρίνονται κατά κανόνα από αρκετά ανώτερες τιμές παραμόρφωσης σε αντιπαράσταση προς τα κύρια μεγάφωνα.Γενικώς τιμές έως 3% για κύρια μεγάφωνα κι έως 5%(-26dB) σε σωλήνες ανάκλασης λογαριάζονται ικανοποιητικές.Δεδομένου ότι στις δύο πρώτες οκτάβες στάθμη ανώτερη κατά 5-6 dB τείνει να διπλασιάζει την ακουστότητα,είναι φανερό ότι οι διαφορές παραμόρφωσης με τη χρήση ή μη υποβαθύφωνης μονάδας θα είναι αισθητές.

Αυτά τα ποσοστά παραμόρφωσης έχουν κατά κανόνα σύσταση κυρίως δεύτερης αρμονικής συνιστώσας.Η δεύτερη αρμονική θεωρείται ΄΄καλόβολη΄΄ προς την αντίληψη του ακροατή.Ο λόγος γι αυτό είναι διπλός:πρώτον οι προκύπτουσες συνιστώσες προάγουν την αντίληψη της αυθεντικής θεμελιώδους από το ακουστικό μας σύστημα και δεύτερον,θα έχουν την ίδια επίδραση όχι μόνο για τη θεμελίώδη,αλλά και για όλες τις αυθεντικές αρμονικές που θα αποτελούσαν το φάσμα των καταγεγραμμένων οργάνων και τις αλληλεπιδράσεις τους και θα περιέχονταν ήδη στο αναπαραγόμενο σήμα.Εξηγείται έτσι και το ότι ενισχυτές με κυριαρχούσα τη δεύτερη αρμονική στο φάσμα της δικής τους παραμόρφωσης θα ήταν συνεργάσιμοι με την ακουστική μας αντίληψη.

Ειδικά όμως στις πρώτες οκτάβες,η έντονα αντιληπτή δεύτερη αρμονική δεν παύει να βρίσκεται σε ύψος κατά μιαν οκτάβα ανώτερο του αντίστοιχου θεμελιώδους τόνου.Και αυτό σημαίνει καταχρηστική μετάβαση ενέργειας σε ανώτερη ζώνη με αλλοίωση της τονικής ισορροπίας.Από την άλλη πλευρά,η τονική ποιότητα ενός ορθά υλοποιημένου κι εγκατεστημένου sub - όπως κι ενός άρτια ολοκληρωμένου κλάδου χαμηλών σε ενεργό ηχείο - παρέχει χαρακτηριστική αγχολυτική αίσθηση - ως προς την τονικότητα τουλάχιστον.Και όπως ισχύει με τη γραμμική λειτουργία,όταν παρεισφρέουν μη γραμμικές παραμορφώσεις που δεν θα βρίσκονταν σε αρμονική σχέση προς τους αυθεντικούς τόνους το αποτέλεσμα θα είναι δυσάρεστο.Και αυτό μπορεί να προκύπτει υπό συγκεκριμένες συνθήκες όπως θα δούμε στη συνέχεια...

Εάν εξετάζαμε όλα τα επιμέρους στοιχεία που συνθέτουν την πολυθρύλητη μουσικότητα ενός ηχοσυστήματος απαλείφοντας προσωρινά την παράμετρο του χώρου ακρόασης,διαπιστώνουμε ότι κοινός παρονομαστής τους είναι η αντιλαμβανόμενη τονική ποιότητα,η οποία συναρτάται με δύο κύριους παράγοντες : πρώτον,τις συνιστώσες από παραμορφώσεις (αρμονικές και μη) και τον τρόπο που αλληλεπιδρούν σ'ένα πολυσύνθετο σήμα.Δεύτερον,το βαθμό ανταπόκρισης στα περιεχόμενα μεταβατικά συμβάντα.Πατρίδα της μουσικότητας δεν είναι οι χροιές και οι ΄΄σιωπές΄΄ ανάμεσα σε νότες,ούτε οι λάμπες και τα βινύλια,αλλά οι...κάμποι και τα βουνά πάνω σε βηματικές και κρουστικές αποκρίσεις μαζί με την ομοιομορφία διασποράς του ηχείου στο φάσμα.Η δυναμική συμπεριφορά δεδομένου ηχείου συναρτάται με επιπρόσθετους παράγοντες απόσβεσης όπως η συμπεριφορά των φίλτρων κροσόβερ,αλλά άμα προσπαθούσε το νήμα να τα πάρει όλα αμπάριζα μονομιάς οι περισσότεροι θα βαριόντουσαν προτού να έφτανε αυτό σε χρήσιμα συμπεράσματα...

Οι Drs. Floyd Toole & Sean Olive έχουν διερευνήσει το όριο ακουστότητας για διάφορους παρασιτικούς συντονισμούς που υφίστανται στην απόκριση συχνότητας.Σε τυπικό μουσικό πρόγραμμα,οι συντονισμοί με υψηλή τιμή Q=50 χρειάζονται να βρίσκονται σε τιμή ανώτερη κατά 10dB από τη μέση στάθμη προκειμένου να γίνονταν αισθητοί.

Εφόσον ενδιαφερόμαστε ουσιαστικά για συνθήκες γραμμικότερης οδήγησης θα οφειλόταν πρώτα επέμβαση στο γενεσιουργό αίτιο περιορίζοντας το πλάτος συντονισμού και το εύρος μεταπτώσεων αντίστασης ως προς το μεγάφωνο.Ξεκινώντας με τις πρώτες οκτάβες,να αφαρμοζόταν το μεγάφωνο σε προεπιλεγείσα καμπίνα με διαστάσεις και σύνθεση κατάλληλη για ισορροπημένη απόκριση στο προβλεπόμενο εκ της σχεδίασης εύρος ζώνης,ακολουθώντας παρεμφερή διαδικασία για τα υπόλοιπα μεγάφωνα που θα κάλυπταν τις ανώτερες ζώνες κι εξελίσσοντας περαιτέρω τη δομή της καμπίνας.

Να τακτοποιηθεί ο διαχωρισμός συχνοτικών ζωνών με ενεργό κροσόβερ - επεξεργαζόμενο κατά προτίμηση το σήμα σε ψηφιακό πεδίο - και να προσαρτηθεί ενισχυτικό άρθρωμα για τον εκάστοτε δρόμο με χαρακτηριστικά βελτιστοποιημένα πάνω στο αντίστοιχο μεγάφωνο και χωρίς παρεμβολή περιττών στοιχείων μεταξύ τους.(Και με την ευχέρεια που θα πρόσφερε η επιλογή ολοκληρωμένου συνδυασμού μεγαφώνου-ενισχυτικού να εξέταζε τη δυνατότητα για οδήγηση ρεύματος αντί τάσης).Ελέγχεται η τήρηση των δεδομένων και πιστοποιούνται τα όρια ωφέλιμης λειτουργίας για το σύνολο.Τέτοιες διαδικασίες ακολουθούνται σε ποιοτικές υλοποιήσεις ενεργών ηχείων.Και οι φθηνότερες εξ αυτών εξακολουθούν να προσφέρουν ανώτερο βαθμό γραμμικής λειτουργίας στο προδιαγεγραμμένο εύρος ζώνης και στάθμης σε σύγκριση με αυθαίρετους συνδυασμούς ενισχυτή-παθητικών ηχείων.

Η δε ωφέλεια από την προσθήκη sub όπως λέγαμε προτού μας διακόψουν,εκτός της διαχείρισης στα ποσά ενέργειας έχει και προεκτάσεις : Πρώτον,εφόσον πραγματοποιηθεί κροσάρισμα κατά μίαν οκτάβα άνω από το προδιαγεγραμμένο κατώτατο όριο (-3dB σε σφραγισμένη καμπίνα & -6dB για διατάξεις ενίσχυσης χαμηλών) στην απόκριση των κύριων ηχείων (παθητικών ή ενεργών) θα αποσοβείται σε χρήσιμο βαθμό η επιφόρτισή τους στη ζώνη με το θεμελιώδη συντονισμό στις πρώτες οκτάβες και τη δική τους κρίσιμη απόσβεση.Δεύτερον,θα αναλάμβαναν την επίμαχη ζώνη αυτόνομες υποβαθύφωνες μονάδες με ταιριασμένα μεγάφωνα,ευθυγράμμιση καμπίνας κι ενισχυτικά από κάποιον που θα είχε φροντίσει καταλλήλως για το συνδυασμό πριν από εμάς για χάρη των δικών μας απαιτήσεων ανάλογα με την περίπτωση.Οι ίδιοι θα χρειαζόταν απλώς να επιλέξουμε έτοιμο συνδυασμό,εφόσον δεν θα σκοπεύαμε στην ιδιοκατασκευή.

Βεβαίως τα γούστα είναι γούστα και το χόμπι χόμπι.Δεν γίνεται να περιοριστεί όποιος κρίνει για τον εαυτό του ότι θα είχε περίσσεια χρόνου και χρημάτων ώστε να ευχαριστιέται δοκιμάζοντας διάφορα πράγματα.Η άχαρη όμως πραγματικότητα μας δείχνει ότι έστω και όπου υπάρχει περίσσεια χρημάτων,ποτέ δεν προκαταβάλλεται η περίσσεια...χρόνου.Οι ρομαντικές προεκτάσεις ενός ατελείωτου ταξιδιού δεν έχουν αντίκρυσμα όταν η ίδια η διάρκεια είναι ακαθόριστη μεταβλητή για καθέναν.Γι αυτό και η τήρηση προτεραιότητας ως προς τα δεδομένα όχι μόνο δεν συναρτάται με οπαδική λατρεία,αλλά αντιθέτως είναι στάση ζωής.

"Εντάξει,τώρα τους έπεισες..." ακούω ξανά τον Σίγιου να γρυλλίζει σχεδόν μέσα από τα δόντια.
-"Όσοι όμως προτιμούν παθητικά οφείλουν να ξέρουν,ποιές επιπτώσεις θα είχε στην πράξη μια υψηλή αντίσταση εξόδου;" συνεχίζει ο Βελλερεφών απτόητος από τη μουρμούρα.

 

[Geoch]

Ψιτ ... Βἀλε κἀνα βυζἰ !

 

[Bhutia]

Η τονική ποιότητα ενός ενισχυτή τάσης έχοντος αρκετά υψηλή αντίσταση εξόδου δεν θα είναι ουσιαστικά εκείνη που οραματιζόταν ο σχεδιαστής του όπως τον υλοποιούσε και τη ζυγοστάθμιζε ενδελεχώς (τρόπος του λέγειν) με το δικό του σύστημα αναφοράς - και για χάρη της να έχουν κατατεθεί σοβαρά χρηματικά ποσά- αλλά θα διαμορφώνεται από τη διακύμανση της σύνθετης αντίστασης του ηχείου στο οποίο θα το συνδέει ο εκάστοτε χρήστης.Και αυτή ειδικά η διακύμανση όπως εξηγήθηκε προηγουμένως θα είναι ανεξάρτητος παράγοντας από τον τύπο της απόσβεσης στη ζώνη γύρω από τον συντονισμό των μεγαφώνων.

Εάν τώρα το ηχείο του χρήστη έχει παρεμφερή γνωρίσματα με τα ηχεία αναφοράς στο σύστημα του κατασκευαστή,έχει καλώς.Εάν όχι - όπως συμβαίνει στις περισσότερες περιπτώσεις - τότε...Houston we have a problem και η τονική ποιότητα του συνδυασμού θα διαταραχθεί,με πρώτο και ΄΄καλύτερο΄΄ σύμπτωμα την απόδοση στα άκρα του φάσματος.

Το ίδιο θα ισχύει και αντιστρόφως,η τονική ποιότητα και το Q που θα έχει κοπιάσει ο σχεδιαστής του ηχείου να προσδώσει με εμπεριστατωμένο...voicing πάνω στο σύστημα αναφοράς που χρησιμοποιεί θα διαταραχθεί σε διαφορετικό βαθμό εφόσον μεταβληθεί σημαντικά η αντίσταση εξόδου και η ολική ωμική αντίσταση εν σειρά στοιχείων (κυρίως πηνία στον κλάδο χαμηλών κροσόβερ και κατόπιν καλώδια ηχείων) που θα περιλαμβάνει το setup δεδομένου χρήστη.Τείνει όμως να μην ισχύει αυτή η κατάσταση στα...ενεργά ηχεία,που είναι εκ προοιμίου ζυγισμένα σε αυτούς τους τομείς.

Οι διακυμάνσεις στάθμης στην απόκριση σε συνάρτηση προς δεδομένη αντίσταση εξόδου ενισχυτή Rεν και διαφορετικές τιμές R1,R2 που θα λαμβάνει η σύνθετη αντίσταση σε διαφορετικές συχνότητες μπορούν να υπολογιστούν με τη βοήθεια του τύπου SPL(dB) = 20 * log [1+(Rεν/R1) / 1+(Rεν/R2)] .Για να υπάρχει ικανοποιητική προσέγγιση,οφείλουμε στην τιμή του Rεν να εντάξουμε κάθε ωμική αντίσταση εν σειρά στο δίκτυο.Και για ακόμα πιο ικανοποιητική,να συνυπολογίζαμε τη μεταβολή στην αντίσταση εξόδου του ενισχυτή άμα οι εξεταζόμενες συχνότητες δεν βρίσκονταν κοντά η μια στην άλλη.

Ως ένα χονδρικό παράδειγμα,λυχνιακός ενισχυτής push-pull με αντίσταση εξόδου ίση προς 1 Ωμ και χαμηλή αρνητική ανάδραση οδηγεί ηχείο με σύνθετη αντίσταση που κυμαίνεται μεταξύ 4 - 20 Ωμ στο ακουστό φάσμα.Η αντίσταση καθενός σκέλους στο καλώδιο ηχείων λαμβάνεται στην τιμή του 0,01 Ωμ,οπότε η ολική για δύο μέτρα θα λογαριάζεται ίση προς 2*0,02 Ωμ.Θεωρώντας για απλούστευση την αντίσταση εξόδου σταθερή,η διακύμανση στάθμης που θα προέκυπτε από τον τύπο είναι τάξης 1,58 dB - και αντιληπτή - ανάμεσα στη συχνότητα με την ανώτερη τιμή αντίστασης και τη συχνότητα της κατώτερης τιμής.Η διακύμανση θα γίνεται ακόμα μεγαλύτερη εφόσον σε πληθώρα ηχείων υπάρχουν ακόμα μεγαλύτερες διαφορές ανάμεσα σε ελάχιστες και μέγιστες τιμές σύνθετης αντίστασης ενώ τα καλώδια σύνδεσης μπορεί να λαμβάνουν κι εκείνα ανώτερες τιμές ωμικής αντίστασης.Επιλύοντας στο ίδιο παράδειγμα για ενισχυτή στερεάς κατάστασης με αντίσταση εξόδου 0,01 Ωμ θα προκύπτει διακύμανση στάθμης 0,09 dB κρινόμενη ως αποδεκτή.

Spoiler

Σε συνέχεια του παραδείγματος,ας θεωρήσουμε ότι ο τρανζιστοράτος ενισχυτής μας είναι σε θέση ν'αποδίδει εντός του προβλεπόμενου ορίου παραμόρφωσης ισχύ 200 Watt σε τάξη ΑΒ επί φορτίου 8Ωμ.Αυτήν τη φορά θα τον συγκρίνουμε προς έναν μονοτελικό τρίοδο χωρίς αρνητική ανάδραση,με ικανότητα παροχής ισχύος στο ίδιο φορτίο και υπό το ίδιο όριο παραμόρφωσης 4 Watt σε αμιγή τάξη Α.Θεωρούμε επίσης μια λογική για τέτοια υλοποίηση αντίσταση εξόδου σε τιμή 4Ωμ από δεδομένη τάπα στο μετασχηματιστή εξόδου.Έστω ότι τους αναθέτουμε να οδηγήσουν με το προηγούμενο ζεύγος καλωδίων ένα μεγάφωνο με ονομαστική - κι ελάχιστη ωμική τιμή - αντίστασης 8 Ωμ,το οποίο στη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού του - για λόγους απλοποίησης δεν θα θιγούν σε αυτό το στάδιο οι διακυμάνσεις ανάλογα με τον τύπο καμπίνας - θα παρουσιάζει τιμή σύνθετης αντίστασης 32 Ωμ.Η ανώτατη τιμή εμπέδησης μπορεί κάλλιστα να εμφανίζεται και στις μεσουψηλές οκτάβες εξαιτίας της επαγωγικής συμπεριφοράς στο μεγάφωνο χαμηλών και στον αντίστοιχο κλάδο εφόσον θα συνυπήρχε κροσόβερ.

Ο πρώτος ενισχυτής σε φορτίο 32Ωμ θα αποδίδει μονάχα 50 από τα 200 Watt.Τα υπόλοιπα θα πηγαίνουν αναξιοποίητα και καταναλισκόμενα υπό μορφή θερμότητας.Ο μονοτελικός από τα 4 Watt θα μετατρέπει σε ηχητική ενέργεια το...πρώτο Watt,με μειωμένη απαίτηση σε παροχή ρευμάτων.Αυτό όμως δεν συνεπάγεται απουσία καταπόνησης για τον λυχνιακό.

Τουναντίον,η αυξημένη αντίσταση ταλαιπωρεί το κύκλωμα και οι ανταγωνιστικές τάσεις από ηλεκτρεγερτικές δυνάμεις σχετικές με τον επαγωγικό χαρακτήρα του μεγαφώνου εφόσον δεν αποσβένυνται θα υποβληθούν σε διαδικασία ανύψωσης (step-up) από το δευτερεύον στο πρωτεύον τύλιγμα του μετασχηματιστή εξόδου αναγόμενες σε στιγμιαίες κορυφώσεις τάσης στο δίκτυο των λυχνιών εξόδου.Το προσδόκιμο απροβλημάτιστης λειτουργίας στον λυχνιακό ενισχυτή θα μειώνετα από το...πρώτο Watt
ι.Γι αυτό εξάλλου δεν κάνει να συνδέονται τα ακουστικά μας με τις υψηλές εμπεδήσεις απευθείας στην έξοδο ούτε ολιγόβατου μονοτελικού ενισχυτή.

Στη μέγιστη παροχή ισχύος για καθέναν από τους δύο,ο πρώτος θα ακουγόταν δυνατότερα.Επειδή όμως ο υποθετικός ακροατής μας θα γουστάρει χαμηλές στάθμες και το ΄΄μαγικό πρώτο Watt΄΄,ας υποθέσουμε ότι μειώνει το Volume στον πρώτο ενισχυτή κατά τρόπον ώστε να παρείχε κι αυτός την ίδια ισχύ με τον δεύτερο (1 Watt) στην αυτή τιμή φορτίου (32 Ωμ).Αναρωτιόμαστε τώρα,ποιο από εκ των δύο...΄΄πρώτων Watt΄΄ θα ακουγόταν ισχυρότερα;

Μπαίνει κατόπιν στο παιγνίδι και η διαφορά στην αντίσταση εξόδου.Σύμφωνα με το προηγηθέν παράδειγμα,ο πρώτος ενισχυτής με αντίσταση εξόδου 0,01 Ωμ στην αυξημένη τιμή εμπέδησης θα παρουσιάζει - σε σύγκριση προς την ονομαστική τιμή εμπέδησης - τόνωση στην απόκριση κατά 20 log [1+(0,01+0,04/8) / 1+(0,01+0,04/32)]= 0,04 dB, δηλαδή αμελητέα.Ο δεύτερος θα παρουσιάζει τόνωση ίση προς 20 log [1+(4+0,04/8) /1+(4+0,04/32)]= 2,52 dB,δηλαδή στην ίδια παροχή ισχύος στο ίδιο φορτίο και στη ζώνη συντονισμού του μεγαφώνου θα ακούγεται τότε σαφώς ισχυρότερα ο ασθενής μονοτελικός.

- "Καλά,δεν το λαμβάνουν αυτό υπόψιν οι αρμόδιοι σχεδιαστές;"

Σ'έναν ιδανικό κόσμο κάθε σχεδιαστής θα όφειλε να έχει υπόψιν το πελατολόγιο στο οποίο απευθύνεται και να συνόδευε τα δημιουργήματά του με ανάλογες συστάσεις.Στο κοινωνικοοικονομικό γίγνεσθαι που ανήκουμε τόσο οι καταναλωτικές όσο και οι εξωτικές υλοποιήσεις δεν κάνουν διακρίσεις,στοχεύοντας το σύνολο του ακροαματικόφιλου κοινού για προφανείς λόγους.Και όπως συμβαίνει στις σύγχρονες κοινωνίες,προπαγανδίζεται ένας χαοτικός πλουραλισμός χωρίς να ξεκαθαρίζονται τα διάφορα πρακτικά αδιέξοδα.Ιδεώδες θα ήταν κάθε ενδιαφερόμενος αγοραστής ηχείων ή ενισχυτών να μάθαινε με κάποιον τρόπο αντίστοιχα τους ενισχυτές ή τα ηχεία που χρησιμοποιούσε η ομάδα εξέλιξης των συσκευών και ύστερα να έπαιρνε τις αποφάσεις του.

Το θέμα λοιπόν είναι ότι αρκετοί αγοραστές επιλέγουν να το αγνοούν και πελαγοδρομούν με διάφορα σύμβολα...status.

Κλασσικό πρότυπο για οδήγηση από τελικό ενισχυτή με χαμηλό συντελεστή απόσβεσης και χαμηλή αρνητική ανάδραση αποτελούν τα μονόδρομα μεγάφωνα πλήρους φάσματος,όπως τα πάλαι ποτέ Rehdeko και σύγχρονους εκπροσώπους από Lowther,Fostex,Tang Band,Visaton.Ιδανικά χαρακτηριστικά σε αυτό το πρότυπο είναι μεγάλη τιμή στο συντελεστή δύναμης B*l εφαρμοζόμενο σε μικρές ενεργές μάζες - συνδυασμένες όμως με τεχνικές όπως διάφορες μυστηριώδεις επιστρώσεις προκειμένου να εξασφαλιστεί παράλληλα ιδιαίτερη ακαμψία - στα διαφράγματα με τα προσαρμοσμένα σε αυτά πηνία φωνής,ώστε να επιτυγχάνεται βέλτιστη σύζευξη με το μέσο μετάδοσης κατά την εκπομπή σε χαμηλές οκτάβες και υψηλή ευαισθησία.

Οι αναρτήσεις τους έχουν μεγαλύτερη ακαμψία - ενίοτε χάρη σε επιπρόσθετες επιστρώσεις - οπότε και οι προβλεπόμενες εκτοπίσεις είναι μικρές.Διακρίνονται από ομαλή διακύμανση σύνθετης αντίστασης και φάσης με τις όποιες αποκλίσεις της τελευταίας να γίνονται προς επαγωγική (θετικές τιμές) παρά χωρητική συμπεριφορά.Το κάτω όριο απόκρισης δεν είναι πληθωρικό και θα εξαρτάται από τις ιδιότητες της καμπίνας στην οποία θα προσαρμοστούν.Διαθέτουν επίσης κωνάκια whizzer που φροντίζουν την παροχέτευση της διεγείρουσας δύναμης σε μικρότερη επιφάνεια καθώς η συχνότητα εκπομπής θα ανέρχεται στις υψηλές οκτάβες.Η πληθωρικότητα στα άκρα του φάσματος γενικώς δεν είναι ειδικότητά τους.

Ενδεικτικό παράδειγμα ηλεκτρομηχανικών χαρακτηριστικών για μεγάφωνα της αγαπημένης μας Ψωράλ:
http://rutcho.com/speaker_drivers/coral_beta_8/coral_beta_8.html
και τα επίσης ονομαστά PHY :
http://www.phy-hp.com/h21lb15sag.html
Και Tang Band W8-1808

Τέτοιου είδους μεγάφωνα οδηγούμενα από ενισχυτή με πολύ χαμηλή αντίσταση εξόδου θα τείνουν να υπερ-αποσβένυνται στη ζώνη συντονισμού τους,με αποτέλεσμα περαιτέρω υποχώρηση απόκρισης εκκινούσα σε συχνότητες κατά οκτάβες ανώτερες από τη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού στο μεγάφωνο.Η τεχνική ανωτερότητα των αρθρωμάτων ICE & nCore θα πήγαινε στο βρόντο με τέτοια μεγάφωνα και τις υλοποιήσεις στις οποίες εντάσσονται,αφού για να ΄΄τραγουδήσουν΄΄ γουστάρουν καταστάσεις περιορισμένης ηλεκτρικής απόσβεσης και...λαμπίσια ηδύφωτα.

Στην πράξη,έστω και αν οδηγούνται από ταιριαστό ενισχυτή,μπορούν να σημειωθούν - ανάλογα προς την ποιότητα της εκάστοτε υλοποίησης - ούτως ή άλλως υποχωρήσεις στα άκρα του φάσματος καθώς και συντονισμοί στη ζώνη των ανώτερων μεσαίων-κατώτερων υψηλών - οπότε κάποιες υλοποιήσεις θα παρεμβάλουν στο δικτύωμα του μεγαφώνου πηνίο για να καταπνίξουν τους τονισμούς απόκρισης στις εν λόγω ζώνες,μεταβάλλοντας περαιτέρω την ωμική αντίσταση που θα τοποθετείται εν σειρά στο κύκλωμα άρα και την απόσβεση,κ.ο.κ.-τίποτα στη ζωή δεν παρέχεται χαριστικά.

 

[Bhutia]

Επεκτείνοντας το στοιχειώδες πρότυπο και με αφορμή την ανάκαμψη των λυχνιακών υλοποιήσεων έχουν προκύψει στη διάθεση του αγοραστικού κοινού πολύδρομες υλοποιήσεις,όπως διάφορα χοανοειδή κατασκευάσματα με ισχυρά μαγνητικά συστήματα να οδηγούν συγκριτικά μικρά πανάλαφρα και άκαμπτα διαφράγματα υπό την ιδιαίτερη φόρτιση του αέρα στη χοάνη - τα Avantgarde φέρουν και αυτοενισχυόμενες μονάδες sub - Living Voice,Horning,μοντέλα σειρών Heritage από Tannoy & Klipsch ενώ μοντέλα της Coincident (Victory κα) πετυχαίνουν να κρατούν λιγότερο εξεζητημένη αρχιτεκτονική χάρη σε ιδιαίτερη φροντίδα στο συνδυασμό μεγαφώνων κροσόβερ και καμπινών.

Εννοείται ότι αν η εμπέδηση σε υλοποιήσεις που απευθύνονται σε ενισχυτικά με υψηλή αντίσταση εξόδου εμφάνιζε πολύ χαμηλές τιμές σε κάποια ζώνη του φάσματος όπου θα εδρεύει αρκετή ενέργεια,αυτό θα ισοδυναμούσε με σχεδιαστική αστοχία...

Ο αυθεντικός...guru Troels Gravesen (αντάξιος του...Petermeni) παρουσιάζει στον παρακάτω σύνδεσμο απαραίτητα χαρακτηριστικά για υλοποιήσεις συνεργάσιμες που θα αξιοποιούσαν την ιδιαίτερη απόδοση μονοτελικών τριόδων:
http://www.troelsgravesen.dk/HES.htm

Από την άλλη πλευρά,η καθιέρωση των ενισχυτών στερεάς κατάστασης και η εξέλιξη του ακροαματικού lifestyle προς συμμαζεμένα σε διαστάσεις ηχεία ώστε να εντάσσονται ευκολότερα σε κάθε λογής σαλόνια έφεραν μαζί εν είδει προίκας κώνους με υψηλότερες μάζες και υψηλότερες τιμές Qts που κατέβαζαν τη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού και το κάτω όριο απόκρισης μειώνοντας παράλληλα την ευαισθησία ή μεγαλύτερες διαδρομές Χmax στην προσπάθεια να βγαίνει κάποιο μπάσο που δεν θα δημιουργούσε συμπτώματα στέρησης στον χρήστη.Οι δημοφιλείς υλοποιήσεις είναι συνήθως πολυμεγαφωνικές με πυκνοκατοικημένα κροσόβερ,καμπίνα με ανάκλαση χαμηλών ως επί το πλείστον και παρουσιάζουν συχνά έντονες διακυμάνσεις στη σύνθετη αντίσταση σε διαφορετικές ζώνες του φάσματος.

Τέτοιου είδους μεγάφωνα οδηγούμενα από ενισχυτές με υψηλή αντίσταση εξόδου και χαμηλή ανάδραση θα υποαποσβένονται στο θεμελιώδη συντονισμό τους δίνοντας χαμηλές πιο τονωμένες - που μπορεί να ικανοποιούν ανάλογα με τις τιμές που θα λαμβάνει η εμπέδηση σε αυτή τη ζώνη - αλλά με κωδωνισμούς και τη σχετική χαλαρότητα στα μεταβατικά - που μπορεί να μη φαίνεται τόσο δυσάρεστη ανάλογα με επίδραση του χώρου και την τοποθεσία εντός του,αλλά και το πόσο διαποτισμένος θα είναι ο χρήστης με ιδιαίτερες προτιμήσεις στην ακρόαση.

Από χαμηλές στάθμες η υψηλή αντίσταση εξόδου με τη χαμηλή ανάδραση θα φαίνονταν κατά τη στερεοφωνική απεικόνιση,με πιο θολά και διευρυμένα περιγράμματα στα είδωλα που τείνουν να εκλαμβάνονται ως εκτενέστερα ΄΄σώματα΄΄. Κατά την άνοδο της στάθμης θα γίνονταν διακριτές η υστέρηση των δυναμικών αντιθέσεων και η υπέρμετρη καταπόνηση στη λειτουργία του ενισχυτή από τις διακυμάνσεις στις τιμές σύνθετης αντίστασης και φάσης.

-"Και πώς να πορευτούμε στην επιλογή setup μην έχοντας πρόχειρες στο νου όλες τις παραμέτρους;Δεν είμαστε δα στην πλειοψηφία μας ντιούηδες ή μηχανικοί..."
Ας διερευνήσουμε πρώτα στοιχεία που θα βοηθούσαν...

Ψιτ ... Βἀλε κἀνα βυζἰ !

...(Τέλος Πρώτου Μέρους)
https://docplayer.net/1343109-Voice-coil-impedance-as-a-function-of-frequency-and-displacement.html

 

[chrisAudio]

Respect.

 

[Bhutia]

Τα ηλεκτροδυναμικά μεγάφωνα δεν γίνεται να παίζουν κρεμάμενα στον αέρα,επειδή τότε θα ίσχυαν ακυρώσεις γύρω από την περίμετρο του διαφράγματος σε μήκη κύματος ανώτερα της διαμέτρου,ενώ θα ξεκινούσαν τονισμοί-ακυρώσεις εν είδει κτενωτού φίλτρου από μήκη κύματος κατώτερα της μισής διαμέτρου.Μοντάρονται λοιπόν σε καμπίνες,ανοικτές μπάφλες ή...εντοιχισμένα ως σύνθετα συστήματα που χαρακτηρίζονται από τροποποιημένο σύνολο ηλεκτρομηχανικών ιδιοτήτων...Όταν το μεγάφωνο προσαρτηθεί σε σφραγισμένη καμπίνα ο αέρας που περιέχεται με τη σειρά του συμπιέζεται και αποπιέζεται αποθηκεύοντας ενέργεια καθώς ο κώνος θα μετακινείται πίσω και μπρος αντίστοιχα.Κατ'αυτόν τον τρόπο προκύπτει στο σύνθετο σύστημα μια επιπρόσθετη συνιστώσα ενδοτικότητας από το αέριο μέσο εντός της καμπίνας.

Η αποδιδόμενη στάθμη από μονταρισμένα σε καμπίνες μεγάφωνα είναι προϊόν της ενεργής επιφάνειας του διαφράγματος και της ταχύτητας αυτού.Η ίδια στάθμη επί δεδομένης συχνότητας θα μπορούσε να επιτευχθεί είτε από μεγάλη επιφάνεια με μικρότερη ταχύτητα κίνησης,είτε από μικρότερη επιφάνεια με ανώτερη ταχύτητα κίνησης.Έχει για παράδειγμα υπολογιστεί ότι ένα 6ιντσο μεγάφωνο σε κλειστή καμπίνα 10 λίτρων θα χρειαζόταν να διανύσει εξαπλάσια διαδρομή μπρος-πίσω από τη θέση ηρεμίας του για να έδινε την ίδια στάθμη σε δεδομένη χαμηλή συχνότητα συγκρινόμενο με 15ιντσο μεγάφωνο προσαρμοσμένο σε καμπίνα 500 λίτρων.Κι εφόσον η διαδρομή είναι εξαπλάσια,οφείλει να είναι στον ίδιο χρόνο εξαπλάσια και η ταχύτητα κίνησης πάνω σε καθεμία από τις κατευθύνσεις.

Το κλάσμα εκτοπισμένου αέρα σε κάθε περίοδο διαδρομής θα ήταν 1/125 του ολικού όγκου της καμπίνας για το μικρότερο έναντι 1/6250 της καμπίνας για το μεγαλύτερο.Επομένως ο βαθμός συμπίεσης του αέρα για τη μικρή καμπίνα θα ήταν 50 φορές ανώτερος σε σχέση με τη μεγάλη.Αυτό δείχνει ότι θα έπρεπε να καταβληθεί πολύ μεγαλύτερο έργο από το μικρό μεγάφωνο.Η αντίσταση που θα προβάλει ο αέρας στην συμπίεση δεν είναι σταθερή αλλά αυξάνει κατακόρυφα με το ζητούμενο βαθμό μείωσης του όγκου του.Ομοίως η ώθηση που θα ασκήσει πίσω στο διάφραγμα η ελαστικότητα του έγκλειστου αέρα κατά την αποπίεσή του δεν είναι σταθερή καθώς θα αυξάνει ο όγκος του.Επιπλέον,αφού το πηνίο διεγείρεται από ηλεκτρική ενέργεια,το κύριο μέρος αυτής μετατρέπεται σε θερμότητα,η οποία θα μεταδίδεται στον όγκο του έγκλειστου αέρα αυξάνοντας τη θερμοκρασία του.Επομένως η περιοδική αυτή διαδικασία δεν έχει γραμμικό χαρακτήρα και αυτό σημαίνει ότι το μεγάλο μεγάφωνο στο μεγάλο κουτί θα επιτυγχάνει τη ζητούμενη στάθμη στη ζώνη λειτουργίας του με κατώτερη παραμόρφωση από το μικρότερο μεγάφωνο σε μικρό κουτί.

Το μεγάφωνο με το κουτί αποτελούν ένα σύνθετο συντονιζόμενο σύστημα φέρον δύο στοιχεία αποθήκευσης ενέργειας,τη μάζα των κινούμενων μερών και τη συνισταμένη ενδοτικότητα του συνόλου.Εξακολουθεί να συμπεριφέρεται ως χαμηλοπερατό φίλτρο 2ης Τάξης με κλίση 12dB κατά την κάθοδο της συχνότητας κάτω από το σημείο υποχώρησης στην απόκριση.Το κάτω όριο απόκρισης καθορίζεται από τη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού.Η συχνότητα αυτή είναι συνάρτηση της αντίστασης που θα παρουσιάζει ο αέρας κατά τη μεταβολή του όγκου του και της σύζευξης με τη μάζα από το κινούμενο υποσύστημα του μεγαφώνου.Μπορεί να υπολογιστεί ο συντελεστής ποιότητας Q διαιρώντας την κεντρική συχνότητα συντονισμού του σύνθετου συστήματος προς το εύρος ζώνης που θα καταλαμβάνει ο συντονισμός.To εύρος ζώνης καθορίζεται από τις συχνότητες f1,f2 οι οποίες αντιπροσωπεύουν σημεία εκατέρωθεν της συχνότητας συντονισμού όπου το πλάτος στην απόκριση θα είναι κατά 3dB κατώτερο από το πλάτος του συντονισμού.Άλλες μέθοδοι λαμβάνουν ως σημεία αναφοράς εκείνα που θα αντιστοιχούσαν σε πτώση κατά 6 dB.

Για παράδειγμα ένα σύστημα που εμφανίζει θεμελιώδη συντονισμό σε κεντρική συχνότητα 30Hz και χαμηλότερο πλάτος απόκρισης από το πλάτος συντονισμού κατά 3dB σε συχνότητες 25 Hz & 35 Hz θα έχει τιμή Q ίση προς 3.Μεγάλο πλάτος συντονισμού εντός στενής όμως συχνοτικής ζώνης θα χαρακτηρίζεται από υψηλή τιμή Q σε σύγκριση με το μικρότερο πλάτος συντονισμού και απλωμένο σε ευρύτερη ζώνη.Η δε συχνότητα f3 αντιπροσωπεύει την υποχώρηση κατά 3 dB στο κάτω όριο απόκρισης του συστήματος συμβολίζοντας την απαρχή της αποκοπής.Σε συστήματα έχοντα τιμή Q ίση προς 0,707 το f3 θα συμπίπτει με την κεντρική συχνότητα στο θεμελιώδη συντονισμό - αφού εκεί είναι που θα ίσχυε σε αυτά υποχώρηση κατά 3dB στο πλάτος απόκρισης.

Η κίνηση του μεγαφώνου μοντελοποιείται ακόμα με την ηλεκτρική ταλάντωση κύκλωματος RLC (αντίστασης-πηνίου-πυκνωτή).Η αδράνεια από τη μάζα των κινούμενων μερών ισοδυναμεί με την επαγωγική συνιστώσα στο νοητό κύκλωμα.Η ενδοτικότητα στην ανάρτηση του μεγαφώνου σε συνδυασμό με την τάση επαναφοράς από την αράχνη ισοδυναμούν με τη χωρητική συνιστώσα.Θα ισχύει αποθήκευση ενέργειας και στις δύο επιμέρους συνιστώσες,ενώ ο βαθμός απόσβεσης θα ισοδυναμεί προς τη συνυπάρχουσα ωμική αντίσταση του κυκλώματος που θα επιφέρει απώλειες κατά τις διαδοχικές μετατροπές ενέργειας από ηλεκτρική σε μαγνητική και αντιστρόφως.

Η ενδοτικότητα του αέρα θα ισοδυναμεί με επιπλέον χωρητική συνιστώσα εν σειρά με την ενδοτικότητα του μεγαφώνου.Η συνισταμένη της ενδοτικότητας στο σύνθετο σύστημα θα ισοδυναμεί με την ολική χωρητικότητα στο ανάλογό του,οπότε από τον τύπο Cολ= C1 * C2 / (C1+C2) προκύπτει ότι η ενδοτικότητα στο σύνθετο σύστημα θα είναι κατώτερη από τις επιμέρους ενδοτικότητες.Με άλλα λόγια θα είναι λ.χ. σα να γινόταν σκληρότερη η ανάρτηση του ελεύθερου στον αέρα μεγαφώνου.Οι σφραγισμένες καμπίνες με όγκο έως 50 λίτρα εκμεταλλευόμενες τη γραμμική τάση επαναφοράς του κώνου - έχοντος μαλακή δική του ανάρτηση- που επιδεικνύει η μηχανική συμπεριφορά του εγκλεισμένου αέρα σε συχνότητες 30-40 Hz καλούνται συστήματα ακουστικής ανάρτησης.Σε συχνότητες κάτω από το θεμελιώδη συντονισμό του συστήματος,καθοριστικός παράγων θα γίνεται η μεταβολή πιέσεων από τις μετακινήσεις του κώνου.

Δεδομένο μεγάφωνο πάνω σε μικρή καμπίνα θα υφίσταται ανώτερη επίδραση από την ενδοτικότητα του αέρα εντός της σε σύγκριση με το ίδιο μεγάφωνο αλλά σε μεγαλύτερη καμπίνα.Η παράμετρος Vas συμβολίζει τον όγκο ισοδύναμης ενδοτικότητας,δηλαδή εκείνο τον όγκο αέρα που συμπιεζόμενο από πιστόνι διαμέτρου ίσης με τον κώνο θα εμφάνιζε ίση ενδοτικότητα με την ανάρτηση του ελεύθερου στον αέρα μεγαφώνου.Ανώτερες τιμές υπαγορεύουν κατά κανόνα μεγαλύτερους όγκους καμπίνας.Οι κατασκευαστικές ανοχές σε αυτήν είναι της τάξης +- 25%.Όγκος καμπίνας κατώτερος του Vas σημαίνει κατά κανόνα σφραγισμένη καμπίνα.Ο όγκος σε τέτοια καμπίνα συναρτάται με το Vas χάρη στη σχέση : Vb = Vas / (Qtc/Qts)-1 . Προκύπτει λοιπόν ότι για μικρό όγκο σφραγισμένης καμπίνας απαιτούνται μικρές τιμές στις παραμέτρους Vas & Qts.Σφραγισμένες καμπίνες με όγκο κατά πολύ ανώτερο του Vas παραπέμπουν σε διατάξεις άπειρης μπάφλας.

Σε καμπίνες μεγάλου όγκου οι κινήσεις του κώνου τείνουν να προκαλούν - όπως εξηγήθηκε - μικρές εναλλαγές πίεσης σε σύγκριση με τις καμπίνες μικρού όγκου.Η μεγαλύτερη ενδοτικότητα του εγκλεισμένου αέρα στην πιο ογκώδη καμπίνα δρα σαν μαλακότερο ελατήριο.Κατά την προσαρμογή του μεγαφώνου στην καμπίνα η ολική ενδοτικότητα του σύνθετου συστήματος θα μειώνεται - όπως εξηγήθηκε - παραπέρα σε σχέση με τις επιμέρους ενδοτικότητες και αυτό θα οδηγεί σε ανώτερες τιμές Q.Τα μεγάφωνα λειτουργούν αποδοτικότερα όταν μοντάρονται σε καμπίνα σε σχέση με τον ελέυθερο αέρα,αφού το κύμα της εμπρόσθιας ακτινοβολίας δεν επιδρά άμεσα με το κύμα της οπίσθιας ώστε να συνέβαιναν αλληλοεξουδετερώσεις ενέργειας.

Η τιμή Qtc σε δεδομένο σύνθετο σύστημα θα γίνεται ανώτερη από το Qts του ελεύθερου στον αέρα μεγαφώνου.Η δε συχνότητα συντονισμού στο σύνθετο σύστημα ανέρχεται σε σχέση με το ελεύθερο στον αέρα μεγάφωνο.Η άνοδος της αποδοτικότητας σημαίνει ότι τα μεγάφωνα θα αποκτούν χαρακτήρα πιο ατίθασο εφαρμοζόμενα σε πεπερασμένες μπάφλες.Στην κεντρική συχνότητα συντονισμού το σύνολο θα παρουσιάζει και τη μέγιστη τιμή σύνθετης αντίστασης.

Eπόμενο επακόλουθο είναι ότι η σύνθετη αντίσταση σε συνάρτηση με τη συχνότητα για το σύστημα του μεγαφώνου θα παρουσιάζει πιο διακριτές ανωμαλίες,δηλαδή η προσαρμογή σε καμπίνα θα τείνει να ενισχύει τα ανισόρροπα χαρακτηριστικά της εμπέδησης σε σύγκριση με το ελεύθερο μεγάφωνο.

 

[Bhutia]

Η εύρεση τιμής Qtc - υπό τον όρο ευθυγράμμιση που βασίζεται στην κλασσική θεωρία φίλτρων - αποτελεί καθοριστικό κριτήριο για τη συμπεριφορά του συστήματος στα πεδία συχνότητας και χρόνου.Αντιπροσωπεύει η τιμή το σύνολο των εμπεδήσεων που οδηγούν σε απώλειες ενέργειας λόγω μετατροπής σε άλλες μορφές.Δίδεται από τη σχέση:

Qtc= Qmc * Qec / (Qmc+Qec)
όπου το Qmc εκφράζει τη συνισταμένη μηχανικών και ακουστικών απωλειών (ανάρτηση,ενδοτικότητα,απορρόφηση ενέργειας από τοιχώματα καμπίνας,διαρροές κτλ) και το Qec τις ηλεκτρικές απώλειες : εμπέδηση τυλιγμένου αγωγού στο πηνίο φωνής,ακροδεκτών,στοιχείων κροσόβερ,καλωδίων σύνδεσης κτλ συναρτημένος με την αντίσταση εξόδου του συνδεδεμένου ενισχυτή.Κατά κανόνα στα ηχεία υψηλής πιστότητας το μεγαλύτερο ποσοστό απωλειών (3 προς 1 τουλάχιστον) είναι ηλεκτρικής φύσης και από αυτές κύριος παράγων είναι η ωμική αντίσταση στο πηνίο φωνής του μεγαφώνου.

Οι τιμές Q συναρτώνται με τις αντίστοιχες συχνότητες συντονισμού fs,fc για ελεύθερο στον αέρα μεγάφωνο και σύνθετο σύστημα κλειστής καμπίνας με τη σχέση Qtc/Qts = fc/fs => fc = fs * Qtc/Qts .Προκύπτει λοιπόν ότι για χαμηλή συχνότητα fc χρειάζεται χαμηλό fs αλλά και υψηλή τιμή Qts.

Ακόμα και μεγάφωνα με κοινή τιμή Qts όταν ενσωματώνονται σε καμπίνα,θα εμφανίζουν διαφορετική απόκριση,αφού θα εξαρτάται η τελευταία από την ποιότητα συντονισμού στο νέο σύστημα.Για να κρατιόταν ο συντελεστής Qtc (στη θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού fc για το σύνθετο σύστημα) σε χαμηλές σχετικά τιμές,θα χρειαζόταν είτε μεγάφωνο με συντελεστή Qts αρκετά χαμηλότερο της στοχευμένης τιμής για το Qtc,είτε μεγάλος όγκος καμπίνας,είτε εναλλακτική μέθοδος που θα αύξανε σε κάποιο βαθμό την ενδοτικότητα ως προς τον διαθέσιμο όγκο και τύπο καμπίνας.

Μια τέτοια μέθοδος είναι το γέμισμα της καμπίνας με ινώδες υλικό που θα διέθετε συμπεριφορά ισοθερμικού λουτρού από την ομώνυμη Θερμοδυναμική διαδικασία.Η αποσβεστική δράση θα είναι διπλή:πρώτον,πάνω στην ενέργεια οφειλόμενη σε στάσιμα κύματα και δονήσεις στα τοιχώματα της καμπίνας.Δεύτερον,θα αποσπούσε παραγόμενη θερμότητα χάρη στο μηχανικό έργο του συστήματος από τον αέρα εντός της καμπίνας μειώνοντας την πίεση και την ταχύτητα των ηχητικών κυμάτων εντός αυτής.Η προκαλούμενη αύξηση στην ενδοτικότητα και τον εικονικό όγκο καμπίνας είναι της τάξης 25% περίπου.Ορθή σε ποσότητα και πυκνότητα εφαρμογή αποσβεστικού υλικού εντός της καμπίνας μειώνει το Qtc στο σύνθετο σύστημα και το κάνει να προσεγγίζει περισσότερο το Qts του ελεύθερου στον αέρα μεγαφώνου.

Επειδή τα επακόλουθα μιας κατάστασης συντονισμού είναι γενικώς ανεπιθύμητα,η εφαρμογή αποσβεστικού υλικού αναμένεται να μειώνει το πλάτος σε αυτόν και το εύρος ανόδου στην τιμή της ηλεκτρικής εμπέδησης στο σύστημα.Αυτό σημαίνει μικρότερες αποκλίσεις από τη γραμμική λειτουργία και βελτιωμένη μεταφορά ισχύος σ'εκείνο από τον ενισχυτή.

Πάμε τώρα πίσω στο έρμο το μεγάφωνο που είναι μονταρισμένο στη μικρή καμπίνα.Εάν θέλαμε να έχει θεμελιώδη συχνότητα συντονισμού ίση προς εκείνη που θα είχε στη μεγαλύτερη - επειδή έτσι θα επέτασσαν λ.χ. οι ανάγκες της καθημερινής μας δραστηριότητας - τότε υπάρχει ένας δρόμος:αύξηση της ενεργού μάζας του,όπως συμβαίνει με μια χορδή κιθάρας,η οποία υπό σταθερό μήκος και δύναμη διέγερσης θα έπρεπε να γίνεται πιο χοντρή για ν'ακουγόταν πιο μπάσα.Το πρόβλημα που γεννάται αυτομάτως είναι ότι η μεγαλύτερη μάζα θα χρειαστεί και μεγαλύτερη ισχύ από τον ενισχυτή ώστε να μπορεί να την εκτρέψει στο ίδιο βαθμό με πριν και να παραγάγει το απαιτούμενο έργο.Επομένως για να μείνει σταθερή η συχνότητα συντονισμού στην μικρότερη καμπίνα θα μειωθεί η ευαισθησία του ηχείου.Εάν δεν γίνει έτσι,τότε η συχνότητα συντονισμού με το κάτω όριο απόκρισης θα πάνε σε υψηλότερη συχνότητα.Και όσο μικραίνουν οι διαστάσεις του κουτιού,τότε είτε θα κατέρχεται η ευαισθησία είτε θα ανέρχεται το κάτω όριο απόκρισης,ή και τα δύο σε κάποιο βαθμό.Δεν υπάρχει άλλος δρόμος..

Μεγαλύτερες καμπίνες έχουν συνήθως μονταρισμένα μεγαλύτερα σε διάμετρο μεγάφωνα.Αυτά τείνουν να παρουσιάζουν ανώτερη ενεργό μάζα όχι μόνο λόγω διαστάσεων,αλλά και για να εξασφαλίζουν την απαιτούμενη ακαμψία στο διάφραγμα και την πιστονική προσέγγιση.Θα αναμενόταν λοιπόν κατώτερη ευαισθησία,αλλά συνοδεύονται συνήθως και από ισχυρότερο μαγνητικό σύστημα το οποίο συνδυασμένο με τη μεγαλύτερη ενεργό επιφάνεια αποκαθιστά την αποδοτικότητα.

Στις μικρές όμως και...΄΄τριανταφυλλένιες΄΄ καμπίνες,το μικρότερο μεγάφωνο θα χρειαζόταν έτσι και αλλιώς ανώτερη μάζα για ν'αυξήσει τη δομική σταθερότητα του κώνου καθώς εκείνος θα ήταν επιφορτισμένος με τη διαχείριση ανώτερων μεταβολών στις εσωτερικές τιμές πίεσης,οπότε η ευαισθησία θα κατερχόταν περαιτέρω.Και η εφαρμογή ισχυρότερου μαγνήτη δεν είναι εφικτή σε όλες τις περιπτώσεις,αφού οι δικές του μεγαλύτερες διαστάσεις μπορεί υπό τη στενότερη εσωτερική διαρρύθμιση είτε να παρεμπόδιζαν την ελεύθερη ροή του αέρα,είτε να μείωναν υπέρμετρα το διαθέσιμο εσωτερικό όγκο κι έτσι να κατέβαινε περισσότερο η ενδοτικότητα.Κι εφόσον ο αέρας θα αποκτούσε σκληρότερη ελατηριακή ιδιότητα,τότε θα...αυξανόταν πάλι η συχνότητα συντονισμού με το κάτω όριο απόκρισης,θα χρειαζόταν επιπλέον προσθήκη μάζας για την αντιστάθμιση και τότε ακόμα περισσότερη ισχύς και κατόπιν μεγαλύτερο και βαρύτερο πηνίο φωνής για τη διαχείριση της ισχύος οπότε ακόμα ανώτερη παροχή ισχύος και...φαύλος κύκλος.

Υπάρχει όμως και συνέχεια...Μικροί κώνοι με μεγάλες διαδρομές παράγουν μεγαλύτερες τιμές παραμόρφωσης από φαινόμενο Doppler που υποβάλλει σε διαμόρφωση τις εκπεμπόμενες συχνότητες και αυτό εντείνεται ιδίως σε μικρά mid-woofer προορισμένα να καλύπτουν εύρος ζώνης από τις χαμηλές μέχρι τις κατώτερες υψηλές οκτάβες.Κατά την αναπαραγωγή σύνθετων σημάτων οι ανώτερες συχνοτικές συνιστώσες θα έπρεπε τότε να εκπέμπονταν από κώνους παλλόμενους ταυτόχρονα με τις κατώτατες συχνότητες.

Μεγαλύτερες διαδρομές συνεπάγονται επίσης και μικρότερη γραμμικότητα ως προς τις ελαστικές ιδιότητες της ανάρτησης,αφού οι δυνάμεις επαναφοράς δεν μένουν σταθερές με την απόσταση εκτροπής.Αυτό οδηγεί σε ανώτερες τιμές παραμόρφωσης,αρμονική κι ενδοδιαμόρφωσης,συγκρινόμενες προς μεγαλύτερα μεγάφωνα που θα εκτελούσαν μικρότερες διαδρομές.Οι μεγαλύτερες διαδρομές επίσης σημαίνουν ανάλογες μετακινήσεις για το πηνίο φωνής μέσα στο πεδίο από τον ακίνητο μαγνήτη,κάτι που αυξάνει παραμορφώσεις από ανομοιομορφία μαγνητικής ροής και τη μη γραμμική τους συμπεριφορά.

Το μεγαλύτερο ποσό αποδιδόμενης ισχύος σε μικρό κώνο για να έβγαζε την ίδια στάθμη σε σχέση μ'έναν μεγαλύτερο σημαίνει επίσης παραγωγή περισσότερης θερμότητας που θα γινόταν και πιο δύσκολη στην απαγωγή λόγω των περιορισμένων διαστάσεων σε μικρή καμπίνα.Καθώς θα αυξανόταν η θερμοκρασία στο πηνίο φωνής,εκείνο θα παρουσίαζε μεγαλύτερη αντίσταση στη μετάδοση ισχύος από τον ενισχυτή για δεδομένη τάση στους ακροδέκτες.Η προκύπτουσα δυναμική συμπίεση στο σύστημα θα εντείνει τους μηχανισμούς παραμόρφωσης ,κ.ο.κ. Η μεγάλη ταχύτητα των μικρών κώνων καθώς ωθούν τον εφαπτόμενο σε αυτούς θύλακα αέρα μπορεί επίσης να προξενήσει παρασιτικούς θορύβους από στροβιλισμούς του αέρα στις παρυφές του κώνου.Υπάρχει λοιπόν σωρεία δεδομένων που συνωμοτούν ενάντια στην ικανότητα των μικρών κώνων να παράγουν ποιοτικές χαμηλές συχνότητες έναντι των μεγαλύτερων που θα είχαν κιόλας μικρότερες διαδρομές.Facts of (Transducer's) Life...

Έστω όμως ότι καταφέρναμε να φέρουμε σε βέλτιστο συμβιβασμό τα χαρακτηριστικά μιας σχεδίασης και ρυθμίζαμε μάλιστα την ευθυγράμμιση χαμηλού σε τιμή κοντά στην κρίσιμη απόσβεση (Qtc=0,5) προκειμένου να εισπραχθεί ομοιογενής απόδοση των μεταβατικών.Τότε θα προκύψει απόκριση με χαμηλότερη κλίση υποχώρησης κάτω από το σημείο συντονισμού,αλλά η υποχώρηση θα ξεκινούσε - έστω και με μικρή κλίση - από συχνότητα αρκετά ανώτερη συγκρινόμενη προς την τιμή 0,707.Λιγότερο στιβαρό μαγνητικό σύστημα θα έφερνε κέρδη πλάτους στο κάτω όριο απόκρισης και ανώτερη τιμή Qtc,αλλά θα συνέβαινε αυτό σε βάρος της μεταβατικής απόκρισης και το μπάσο θα έχανε σε πιστότητα περιγραφής.

Είναι φανερό λοιπόν ότι κάθε ηχείο ξεκινά από ένα χορό αλληλοσυγκρουόμενων δεδομένων με σκοπό την εύρεση ενός βέλτιστου συμβιβασμού ανταποκρινόμενου προς συγκεκριμένα σχεδιαστικά κριτήρια.

Μια ιδεώδης σφραγισμένη καμπίνα πρέπει να έχει στιβαρή κατασκευή,ώστε να διατηρεί σταθερή την ελαστική ανταπόκριση του αέρα εντός της και να μην εισάγει περαιτέρω αποκλίσεις από τη γραμμικότητα.Χρειάζεται παράλληλα κι έναν τρόπο να εξισορροπείται η εσωτερική πίεση υπό συνθήκες μεταβολής της εξωτερικής.Εάν μια καμπίνα είχε πολύ μεγάλο μέγεθος,η μεγάλη άνοδος στην ενδοτικότητα του περικλειόμενου αέρα θα προσέγγιζε την τελική τιμή Qtc του συστήματος στην τιμή Qts του μεγαφώνου αν λειτουργούσε εκείνο ελεύθερο στον αέρα.Τέτοια κατάσταση ισχύει στις υλοποιήσεις άπειρης μπάφλας.

 

[Bhutia]

Και για να μη μένουν με την αγωνία οι ενδιαφερόμενοι,η πλέον εναρμονισμένη με το αυθεντικό μουσικό περιεχόμενο καμπίνα θα ήταν η πραγματικά άπειρη μπάφλα.
Η εμπρόσθια και οπίσθια ακτινοβολία του μεγαφώνου θα ήταν πλήρως διαχωρισμένες σε ολόκληρο το φάσμα.Κι εφόσον η επιφάνεια της μπάφλας θα ήταν ολότελα επίπεδη,δεν θα ίσχυαν επίσης φαινόμενα περίθλασης και βήματος μπάφλας -όπως έχει εξηγηθεί αναλυτικά σε σχετικό νήμα του παρελθόντος.
https://www.avsite.gr/forum/threads/Περίθλασης-το-ανάγνωσμα.133808/

Συνθήκες προσεγγίζουσες τα πλεονεκτήματα άπειρης μπάφλας - τουλάχιστον σε ζώνη ανώτερη από τις πρώτες οκτάβες - ισχύουν κατά την εντοίχιση ενός ηχείου,κατά τρόπον ώατε το περιβάλλον τοιχωματικόν όριο να βρισκόταν στο ίδιο ακριβώς επίπεδο με την επιφάνεια από την πρόσοψη του ηχείου,αφού τότε η εκπομπή της ενέργειας θα γινόταν ομοιόμορφα επί ημισφαιρικού πεδίου..

Είναι προφανές ότι με αμιγή διάταξη άπειρης μπάφλας υλοποιημένη με όλες τις διατυπώσεις και μεγάλα μεγάφωνα χτισμένα μέσα σε εκτεταμένα και ακλόνητα τοιχωματικά όρια θα πραγματοποιείται θεμελιώδες βήμα προς την πολυπόθητη ευθυγράμμιση στις χαμηλές οκτάβες.Έτσι κιόλας θα γινόταν ωφέλιμη εφαρμογή υποβαθύφωνων μονάδων στο ταβάνι - αλλά κι επί του πατώματος υπό κατάλληλες συνθήκες - αντί να κρέμονταν καμπίνες όπως κάποιοι θα οραματίζονταν με τρόμο,αφού τότε θα είχε αναχθεί σε ισοδύναμο μπάφλας ολόκληρη η επιφάνεια της ψευδοροφής - ή/και του πατώματος.
Στο σπίτι του κρεμασμένου (sub) δεν μιλάνε για...άπειρη μπάφλα.

Η ιδεώδης άπειρη μπάφλα θα είχε διαστάσεις εκτεινόμενες στο άπειρο και ομοίως άπειρο όγκο καμπίνας.Επειδή όμως οι καθημερινές συνθήκες διαβίωσης υπάγονται σε πεπερασμένα μεγέθη,έχει διαπιστωθεί ότι πρακτικό ισοδύναμο άπειρης μπάφλας απαιτεί όγκο καμπίνας ίσο προς 10*Vas για καθεμία από τις χρησιμοποιούμενες μονάδες μεγαφώνων,λ.χ. τέσσαρες μονάδες θα χρειάζονταν 4*10*Vas.Ένας αποδεκτός συμβιβασμός θα κατέβαζε τον απαιτούμενο όγκο σε τιμή τετραπλάσια του Vas για καθεμία μονάδα μεγαφώνου.

Tang Band W6-1139SI [fs=38Hz,Qts=0,4 Vas=11,75 λίτρα] σε διάταξη ισοδύναμη άπειρης μπάφλας υπό παρεχόμενη ισχύ 1 Watt.Η ανώτερη καμπύλη αναπαριστά την απόκριση πλάτους προς τη συχνότητα και η κατώτερη την εκτροπή του κώνου :

Η εκδοχή ηχείου ΄΄πλήρους φάσματος΄΄ (τρόπος του λέγειν) στην προσέγγιση άπειρης μπάφλας από τον γνωστό Troels Gravesen που παραπέμπει στα κλασσικά Sonus Faber Stradivari & Elipsa:
http://www.troelsgravesen.dk/Acapella_WB.htm
(έχει υλοποιήσει τέτοιο και ο Petermeni)

Η ποιοτική εφαρμογή άπειρης μπάφλας θα έχει βεβαίως και...άπειρες δυσκολίες.Χρειάζεται να ελεγχθούν τα στάσιμα κύματα στο εσωτερικό της κατασκευής αλλά και οι συντονισμοί πάνω στις διόλου ευκαταφρόνητες διαστάσεις του περιβλήματος.Η δομή ενός ακλόνητου τοιχώματος από τούβλα και μπετόν θα πρόσφερε σταθερή υποστήριξη αλλά θα χρειάζονταν απομονώσεις ως προς την οπίσθια ενέργεια που θα απελευθερώνει το μεγάφωνο.Εναλλακτική μέθοδος εφαρμογής υπό συνθήκες άπειρης μπάφλας,θα ήταν το μοντάρισμα των μεγαφώνων πάνω σε μεσοτοιχία.Ο Leo Beranek μάλιστα πρότεινε ως υποκατάστατο εφαρμογή μεγαφώνων πάνω σε μεγάλες σταθερές ντουλάπες κι ερμάρια - όχι πάντως...κρυσταλλιέρες.
https://www.jonathanfoulkes.com/ibsub

Οι ενώσεις και τα σφραγίσματα ιδίως στο τμήμα όπου θα είναι μονταρισμένα τα μεγάφωνα οφείλουν να είναι ερμητικά με υλικό αφρώδους ελαστικότητας για ν'αποφεύγονταν οι διαρροές ενέργειας και ακυρώσεις πέριξ των μεγαφώνων.Η σύσταση ψευδοροφής ή ψευδοτοιχίας συνεπάγεται και τη δέουσα ακαμψία,δομικές ενισχύσεις στον εσωτερικό χώρο κι εφαρμογή αποσβεστικών υλικών,σα να κατασκευαζόταν δηλαδή μια τεράστια καμπίνα ηχείου.Υποχρεωτική επίσης μέριμνα για προστασία των μονάδων από μεταβολές στις περιβαλλοντικές συνθήκες θερμοκρασίας/υγρασίας ή έφοδο καιρικών φαινομένων κι επιδρομές από διάφορα ζωύφια έως και...τρωκτικά.Η κατασκευή άπειρης μπάφλας θα συνεπάγεται και πτώση άπειρης...παντόφλας από τη συμβία του ενδιαφερομένου.

Οι καμπίνες ηχείων είναι ουσιαστικά συμβιβαστικοί και ΄΄χαριτοδιπλωμένοι΄΄ περιορισμοί πάνω στα χαρακτηριστικά άπειρης μπάφλας και θα όφειλαν να κυκλοφορούν με χαριτωμένη σήμανση του τύπου...΄΄Όταν μεγαλώσω θέλω να γίνω άπειρη μπάφλα΄΄.

 

[Bhutia]

Υπό ρεαλιστικές συνθήκες ακρόασης,δηλαδή συνεχόμενη στάθμη αναφοράς σε επίπεδο 85 περίπου dB - ανταποκρινόμενο και στις συνθήκες επισκόπησης κατά την πλειοψηφία των παραγωγών - η απόκριση ακόμα και των πλέον ποιοτικών μικρών ηχείων με συμβατική κατασκευή θα έχει κατώτερη πιστότητα στην συχνοτική έκταση και τις δυναμικές αντιθέσεις σε σχέση με αντίστοιχης ποιότητας μεγάλα ηχεία.Η ζωή βεβαίως συνεχίζεται και οι απαιτήσεις των ακροαματικόφιλων για ΄΄κουκλίστικες΄΄ κατασκευές εντείνονται.Μαζί όμως καλλιεργούνται και παράπλευρα φαινόμενα:

- υλοποιήσεις μικρής καμπίνας διαφημιζόμενες για την ποιότητα του μπάσου σε μικρούς τουλάχιστον χώρους από συμβατική κατασκευή,χωρίς συνδρομή υποβαθυφώνων.

- ζήτηση από τον επαγγελματικό χώρο μόνιτορ εγγύς πεδίου για τακτοποίηση σε μικρούς χώρους επισκόπησης και με πρόσθετο σκοπό τη συμπληρωματική αξιολόγηση των παραγωγών υπό συνθήκες ανάλογες με τα setup στην πλειοψηφία των καταναλωτών.

- η τακτική στην πλειοψηφία των δοκιμών να εκθειάζεται η απόδοση μικρών ηχείων στα μπάσα ως υπερβατική σε σχέση με τις διαστάσεις τους και χωρίς να θίγονται τα όρια στις στάθμες ωφέλιμης λειτουργίας ανά οκτάβα και χωρίς να διευκρινίζεται με κάθε τρόπο ότι τα χαρακτηριστικά των συμβατικών μικρών καμπινών και κώνων υπαγορεύουν μικρές αποστάσεις ακρόασης.

- η διάδοση των υποβαθυφώνων,χωρίς όμως ανάλογη επιμονή στους ορθούς κανόνες ενσωμάτωσης στα αμιγή δικαναλικά setup.

Όταν οι νόμοι της Φυσικής δουλεύουν εναντίον αλλά τα κοινωνικοοικονομικά δεδομένα δουλεύουν υπέρ των μικρών σε όγκο καμπινών,είναι προφανές ποια πλευρά θα επικρατήσει.Και κάτι τέτοιο δεν είναι καταδικαστέο άμα γνωρίζουμε πώς να διαχειριστούμε τις απαιτήσεις μας.

Το παρακάτω διάγραμμα αναπαριστά τις καμπύλες απόκρισης που αντιστοιχούν σε ενδεικτικές τιμές Qtc για ευθυγράμμιση χαμηλού σε σφραγισμένη καμπίνα και υπό συνθήκες ανεξάρτητες του χώρου.Κάτω από τη συχνότητα συντονισμού στα συστήματα ακουστικής ανάρτησης η υποχώρηση απόκρισης γίνεται με κλίση 12dB ανά οκτάβα.

- Qtc=0,5 : Τιμή αντιστοιχούσα σε κατάσταση Κρίσιμης απόσβεσης.Θεωρείται ιδεώδης τιμή για ενεργά ηχεία σφραγισμένης καμπίνας,χωρίς να τηρείται υποχρεωτικώς.Βέλτιστη απόδοση μεταβατικών αλλά χαμηλή ευαισθησία και σταδιακή υποχώρηση στην απόκριση από ανώτερο τονικό ύψος.Υποχώρηση απόκρισης κατά 6dB στη συχνότητα συντονισμού.Τιμές κατώτερες του 0,5 σημαίνουν κατάσταση υπεραπόσβεσης.

- Qtc=0,707 : Βέλτιστη τιμή για παθητικά ηχεία σφραγισμένης καμπίνας που εξασφαλίζει ικανοποιητική απόδοση μεταβατικών και ομαλές αποκρίσεις με μικρότερη κλίση εξασθένησης μετά το κάτω όριο.Υποχώρηση απόκρισης 3 dB στη συχνότητα συντονισμού.Θεωρείται γενικώς ότι παρέχει το βέλτιστο συμβιβασμό ανάμεσα στο μέγεθος καμπίνας,κάτω όριο απόκρισης κι ευαισθησία σε συστήματα σφραγισμένης καμπίνας.Η φασική απόκριση του σύνθετου συστήματος ταυτίζεται μ'εκείνη από φίλτρο δεύτερης τάξης Butterworth.

- 0,707 < Qtc < 1,2 : Κέρδος απόκρισης στη ζώνη συντονισμού,πληθωρικότερες χαμηλές,κατώτερη απόδοση μεταβατικών κι εντονότερη κλίση στο όριο αποκοπής.Τιμές γύρω από το 1,0 παρέχουν κέρδος κατά 1,5 dB στη συχνότητα συντονισμού με καθυστέρηση μισής περιόδου ως προς την ανταπόκριση στα μεταβατικά.

Τιμή Qtc ίση με 1,1 αντιστοιχεί στην ευθυγράμμιση Chebyshev -έναν βέλτιστο συμβιβασμό μεταξύ όγκου καμπίνας ευαισθησίας και κάτω ορίου απόκρισης με βάση τις παραμέτρους T-S - που δίνει τόνωση κατά 2dB στη συχνότητα συντονισμού κι εφαρμόσιμη για μικρές υλοποιήσεις κλειστής καμπίνας έχουσες ωφέλιμη απόκριση σε ζώνη ανώτερη από τη δεύτερη οκτάβα.

- Qtc > 1,2 : Υψηλότερο κέρδος αλλά με χειρότερη καθυστέρηση στις μεταβατικές και υποκειμενική αίσθηση ότι οι αποδιδόμενες χαμηλές εκτείνονται πέρα από το πραγματικό κάτω όριο απόκρισης.

Ενδεικτικές αποκρίσεις συχνότητας υπό ανηχοϊκές συνθήκες:

Κι ενδεικτικές βηματικές αποκρίσεις υπό τις ίδιες συνθήκες για τη συμπεριφορά στο πεδίο του χρόνου:

Με δεδομένο ότι τιμές Qtc γύρω από το 0,707 παρέχουν ομαλότερες αποκρίσεις σε δεδομένο σύστημα ηχείου,θα ήταν επόμενο να συνταιριάζονταν οι καμπίνες και τα μεγάφωνα χαμηλών κατά τρόπον ώστε ο συνδυασμός των ιδιοτήτων τους να κατέληγε σε τιμή Qtc τείνουσα στο 0,707 .Παραδείγματος χάριν μεγάφωνα με υψηλή μηχανική ενδοτικότητα θα μπορούσαν να συνδυάζονται με κλειστές καμπίνες χαμηλής ενδοτικότητας (μικρότερου κατά κανόνα μεγέθους) και αντιστρόφως μεγάφωνα χαμηλής ενδοτικότητας προς καμπίνες με υψηλή (μεγαλύτερου μεγέθους).Ένας τέτοιος στόχος όμως δεν τηρείται υποχρεωτικώς σε όλες τις περιπτώσεις,με συχνές τις αποκλίσεις προς ανώτερες τιμές Qtc για να προέκυπτε πληθωρικότερη απόκριση στις χαμηλές.Ηχεία σφραγισμένης καμπίνας ορίζονται ως συστήματα δεύτερης τάξης.

Spoiler

Η μεταβολή στην τιμή του Qec από τη μεσολάβηση της μη μηδενικής αντίστασης εξόδου στον συνδεδεμένο ενισχυτή προκύπτει από τον τύπο του Small : Qecx = Qec0 * Rπην + Rεν / Rπην ,όπου Qec0 η αρχική τιμή που θεωρούσε μηδενική αντίσταση εξόδου,Rπην η ωμική αντίσταση πηνίου φωνής στο μεγάφωνο και Rεν η ολική τιμή αντίστασης που προκύπτει αθροίζοντας την αντίσταση εξόδου με άλλα ωμικά στοιχεία που θα βρίσκονται εν σειρά στο κύκλωμα (λ.χ. καλώδια)

Τοποθετώντας τη νέα τιμή Qecx στην εξίσωση για το Qtc του ηχείου λαμβάνεται η αντίστοιχη τιμή Qtcx.Χάρη τις εξισώσεις Small προκύπτει και η μέγιστη διακύμανση από υπερύψωση της απόκρισης στη συχνότητα συντονισμού με το αναμορφωμένο Qtcx του ηχείου : SPLmax(dB) = Τετραγωνική ρίζα {(Qtcx)^4 / (Qtcx)^2 - 0,25 }

Η προκύπτουσα τιμή ως προς τη μέγιστη διακύμανση θα ισχύει μονάχα για τιμές Qtc ανώτερες του 0,707 αφού σε κατώτερες τιμές το σύστημα δεν θα παρουσιάζει υπερύψωση απόκρισης στην κεντρική συχνότητα συντονισμού.
Κι εδώ δεν χρειάζονται από το γράφοντα παραδείγματα μετά μαθηματικών πράξεων,αφού άλλοι φορείς έχουν κάνει τη ΄΄βρώμικη δουλειά΄΄ για χάρη μας,όπως διαπιστώνεται από τον πίνακα που δείχνει πώς επηρεάζεται το Q και ο χρόνος απόσβεσης του συστήματος στη δεύτερη σελίδα της παρακάτω μελέτης:
http://www.cartchunk.org/audiotopics/DampingFactor.pdf
Όπως διαπιστώνεται πάνω από - πραγματική και όχι φανταστική - τιμή 20 στο συντελεστή απόσβεσης δεν ισχύει ουσιαστική επίδραση στη συμπεριφορά τους.

Η ελάχιστη επαρκής τιμή για τυπικούς συνδυασμούς ενισχυτή-ηχείων έχει επιβεβαιωθεί επίσης από σχετικές μελέτες του Dr. Floyd Toole πάνω στην τιμή του συντελεστή απόσβεσης στη σελίδα 425 του περίφημου συγγράματος:
https://books.google.it/books?id=sGmz0yONYFcC&pg=PA424&lpg=PA424&dq=amplifier+damping+factor+frequency+response+changes&source=bl&ots=LIDbareIiN&sig=ACfU3U0w1Vn7GFGCul9qgt7Ps81H1bFVQg&hl=el&sa=X&ved=2ahUKEwiIs9HgncvgAhVHM-wKHWyCDmI4ChDoATAMegQIAhAB#v=onepage&q=amplifier damping factor frequency response changes&f=false
Στα πειράματά του χρησιμοποιήθηκαν οκτάωμα ηχεία και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι με τιμές στην τάξη του 20 - για συντελεστή που συνυπολογίζει τα καλώδια ηχείων και όχι τον εικονικό - δεν μπορούσαν να διαπιστωθούν αισθητές διαφορές στην απόκριση ή τα μεταβατικά.Σημειωτέον ότι οι πολύ ανώτερες τιμές του 20 δεν είχαν καμία περαιτέρω θετική επίπτωση στις επιδόσεις που αντιλαμβανόταν η ομάδα ακροατών.

Από το περιεχόμενο του προηγούμενου spoiler εξάγεται και άλλο ένα δεδομένο : ότι σε συστήματα ήδη ευρισκόμενα σε καθεστώς απόσβεσης με τιμή Q κατώτερη του 0,707 η περαιτέρω αύξηση στο συντελεστή ηλεκτρικής απόσβεσης από την αντίσταση εξόδου ενισχυτή δεν θα είχε σημασία για τον έλεγχο της συμπεριφοράς τους στη ζώνη του θεμελιώδους συντονισμού.Πόσα συστήματα πληρούν τέτοιες συνθήκες στην πράξη;Χμμ...

Τέλος Δεύτερου Μέρους...

Spoiler

Κι επειδή ο υποφαινόμενος εξοφλεί πάντα τα ΄΄οφειλόμενα΄΄...

(Αφιερωμένο στον...Geoch)