Buizenversterkers
Gevoeligheid van luidsprekers
 

De gevoeligheid van een luidspreker is een kenmerkende grootheid. Maar de bepaling van de gevoeligheid is niet zo evident en fabrikanten kunnen gemakkelijk met de waarde prutsen.
-

-

De gevoeligheid wordt bepaald door de geluidsterkte die een luidspreker geeft bij een vermogen van 1 watt. De geluidsterkte wordt gemeten bij een frekwentie van 1kHz.

Belang van een hoge gevoeligheid

De gevoeligheid is meer belangrijk voor lampenversterkers, vooral van het type single ended die slechts een beperkt vermogen kunnen leveren (4W effektief bij normale buizen zoals de EL84, tot 10W bij zwaardere buizen zoals de EL34 en nog een beetje meer bij speciale hoogvermogen buizen).

De gevoeligheid van een luidspreker is een compromis: door een hardere ophanging is het geluid beter gedefinieerd en is de gevoeligheid redelijk constant over een breed frekwentiegebied, maar is de gevoeligheid minder. Eigenlijk is de luidsprekerophanging te vergelijken met de ophanging van een auto: een zacht opgehangen auto is aangenamer want de oneffenheden van de weg worden beter onderdrukt, maar je hebt minder controle over de auto. Hier ook is een zacht opgehangen luidsperkerspoel moeilijker door de versterker te controleren dan een strak opgehangen spoel.

Om een hogere gevoeligheid te halen wordt de luidspreker minder strak opgehangen. Dit heeft echter als nadeel dat de luidsprekerdemping minder goed is en dat de gevoeligheid niet constant is naargelang de frekwentie. Bij een lage luidsprekerdemping moet de luidspreker gedempt worden door de versterker. Maar we hebben gezien dat bepaalde buizenversterkers een lage dempingsfactor hebben, met name de versterkers die een lage tegenkoppeling of zelfs geen tegenkoppeling hebben. Bij een lage dempingsfactor hebben we slecht gedefinieerde bassen en een kleuring van het geluid (de luidspreker voegt eigen resonanties toe aan het signaal). Om een hogere gevoeligheid te halen kan men ook de conus dunner maken (zodat die sneller reageert op kleine ingangsspanningen) maar daardoor gaat de conus ook trillen op andere frekwenties en het geluid kleuren.

Het is mogelijk om zowel een relatief hoge gevoeligheid als een goede demping te hebben, maar dit zijn duurdere luidsprekers. Een lichtmetalen conus in plaats van een cartonnen conus kan hier gebruikt worden.

Men zou denken dat een kleine luidspreker een hogere gevoeligheid heeft (de luidspreker is immers kleiner en heeft minder vermogen nodig om uitgestuurd te worden), maar dat is niet noodzakelijk waar. Bij een kleinere luidsprekerkast is de luidspreker meer gedempt, waardoor de luidspreker minder krachtig klinkt bij een bepaald vermogen. Bij een grote (en dure) luidsprekerkast kan men de parameters beter optimaliseren om een hoog rendement Ún een goede weergave te halen.

Een hoge gevoeligheid is belangrijk voor luidsprekers die luid moeten klinken (festivals...). Men haalt een hoge luidsterkte met een "relatief" beperkt vermogen, en dit is belangrijk om de spoelen van de speakers te sparen (bij een te hoog vermogen kunnen ze verbranden). De minder dan optimale weergavecurve wordt door equalisers gecompenseerd.

Bij bass reflex luidsprekerkasten probeert men de energie die de luidspreker naar achteren straalt te benutten. Met een ingreep zoals een bass reflex pijp keert men de fase van het signaal om, zodat men het signaal kan gebruiken. De bass reflexpijp heeft echter een eigen resonantiefrekwentie, waardoor de weergavecurve minder recht is. Bepaalde frekwenties komen sterker door, andere frekwenties minder.


Weergavecurve van een ongedempte luidspreker (open lucht) en een goed gedempte luidspreker


Full range luidspreker met whizzer


Een verbrande voice coil (spreekspoel)
Het koperdraad is te warm geworden en de isolerende laag is zwart geworden.
De verkoolde isolerende laag kan kortsluiting veroorzaken.

De grafiek rechts aan geeft de gevoeligheid van een full range luidspreker (met whizzer): in het zwart de curve van de luidspreker in een enorm grote luidsprekerkast. De luidspreker wordt daardoor niet gedempt en er ontstaan bulten op de resonantiefrekwenties van de luidspreker.

In het groen dezelfde luidspreker in een aangepaste luidsprekerbehuizing. De behuizing wordt gevuld met dempingsmateriaal zodat de resonantiepieken van de luidspreker onderdrukt worden. De veergavecurve is meer plat, maar het rendement van de luidspreker is lager.

In veel gevallen is een full range luidspreker met zogenaamde whizzer een goede keuze voor versterkers met een relatief laag vermogen. Door het ontbreken van een filter is het rendement van de luidspreker hoger en de versterker kan de luidspreker beter controleren (betere electronische demping). Het filter kan ook faseverschuivingen veroorzaken die het klankbeeld storen.

Verkopers (die er niet veel van kennen) raden meestal meerweg speakers aan, omdat ze nu eenmaal enkel meerweg speakers in hun winkel hebben, maar single ended versterkers zijn beter gebaat met full range luidsprekers.

Hoe wordt de gevoeligheid bepaald?

De bepaling van de gevoeligheid is eenvoudig: de gevoeligheid wordt gemeten bij een vermogen van 1W, een frekwentie van 1kHz op een afstand van 1m. De gevoeligheid wordt uitgedrukt in decibel. Dit is een logaritmische waarde, dat wilt zeggen dat als we het vermogen verdubbelen van 1 naar 2 watt, we een verhoging van 3dB hebben. Deze schaal komt goed overeen met de gevoeligheid van onze oren.

Een gevoeligheid van minder dan 85dB wordt aangezien als een lage gevoeligheid en alles boven 92dB wordt aangezien als een hoge gevoeligheid. Dit lijkt geen groot verschil te zijn, maar om dezelfde luidsterkte te hebben met een 85dB luidspreker in plaats van een 92dB moet je een vermogen hebben van 63W in plaats van 10W. Een vermogen van 10W kan vlot verwerkt worden door een luidspreker, maar bij een constant vermogen van 63W kan de spreekspoel doorbranden.

Omdat de gevoeligheid van de luidspreker niet constant is bij alle frekwenties voert men verschillende metingen uit op de frekwentieband van 300Hz tot 3kHz. Dit is de band waar de meeste amplitude zit.

Ideaal wordt de meting uitgevoerd in een anecho´sche kamer, dit is een dode kamer die het geluid niet weerkaatst (in een normale kamer geeft de meting een waarde 3dB hoger), maar welke kamer gebruikt wordt, wordt niet vermeld door de fabrikanten.

Een vermogen van 1W is een moeilijk te bepalen waarde, men meet daarom het vermogen op een indirecte manier. Men geeft een signaal van 2.83V effektief aan de luidspreker. Dit komt overeen met een vermogen van 1 watt bij 8Ω. Bij veel luidsprekers is deze impedantie echter niet constant: de meeste luidsprekers hebben een stijgende impedantie met de frekwentie.

Een signaal van 2.83Veff geeft dus een vertekend beeld als de impedantie van de luidspreker niet perfect 8Ω is, maar fabrikanten gebruiken echter deze methode omdat de luidsprekerimpedantie vaak lager is dan 8Ω, zeker bij lage tonen, waar het vermogen (en dus het rendement van de speaker) belangrijk is. De gemeten gevoeligheid ligt dus een paar decibel boven de waarde die gemeten zou zijn op de correcte manier.

In plaats van de gevoeligheid wordt soms ook het rendement van de luidspreker aangegeven. Dit is de verhouding geproduceerde audio-watts gedeeld door de aangeleverde electrische-watts. Deze waarde is echter weinig relevant, omdat een luidspreker een laag rendement haalt (vaak minder dan 1%).

Belang van een hoge gevoeligheid

Nu dat jullie deze informatie hebben stel ik de vraag opnieuw: Is een hoge gevoeligheid van de luidspreker nodig?

In het algemeen is de gevoeligheid een minder belangrijke parameter: de bandbreedte van de versterker is belangrijker, daarom is een grafiek meer nuttig dan een enkel getal. Een rechte lijn betekent dat de luidspreker alle frekwenties nagenoeg even sterk weergeeft. Automatisch gaat de luidspreker het geluid minder kleuren.

PublicitÚs - Reklame

-