Särövertailua
Tässä hieman säröjen vertailua (virtaohjaus vs. jänniteohjaus) saatuna melko tyypillisellä, tavanomaista ferriittimagneettirakennetta käyttävällä 7 tuuman hi-fi-basso-keskiäänisellä (Vifa PL18WO09-04) suljetussa ja vaimennusaineella täytetyssä 17 l kotelossa.
Alla on amplitudispektrikuva elementin V/I-muunnoksessa jänniteohjauksella tapahtuvasta modulaatiosäröstä. Testisignaali koostuu kahdesta siniaallosta, joiden taajuudet ovat 300 Hz (f1) ja 2,5 kHz (f2) jännitesuhteen ollessa 5:1. (Impedanssin vaihtelusta johtuen virtojen suhde poikkeaa tästä hieman.) Signaalitaso on 2 Vrms, joka vastaa yhtä wattia 4 Ω:n kuormaan.
Nähdään, että 2500 Hz:n ääneksen virta säröytyy aika pahasti 300 Hz:n ääneksen läsnä ollessa. Modulaatiotuote f2-2f1 (1900 Hz) yksinään on suuruudeltaan 2,2% suhteessa alkuperäiseen 2500 Hz:n äänekseen. Tuotteiden f2-4f1 (1300 Hz) ja f2+2f1 (3100 Hz) lisäksi tuotteet 2f2-f1 (4700 Hz) ja 2f2-3f1 (4100 Hz) ovat myös hyvin merkittäviä.
Vastaava akustinen säröspektri jänniteohjauksella on nähtävissä alla. Modulaatiokomponentit käyvät hyvin yhteen yllä esitetyn virtasärön kanssa, mikä osoittaa säröjen pääasiallisen lähteen olevan todellakin V/I-muunnos.
Pahimmat näistä komponenteista ovat f2-2f1 (1900 Hz) ja f2+2f1 (3100 Hz) taajuuden 2f2 (5000 Hz) ympärille syntyvien komponenttien ollessa myös varsin voimakkaita. Laskemalla kaikkien merkittävien komponenttien neliösumma (pois lukien harmoniset) alkuperäisen 2,5 kHz:n ääneksen kokonaismodulaatiosäröksi tulee huikeat 3,1%.
Vastaava tulos virtaohjauksella nähdään yllä. Kuusi korkeinta modulaatiotuotetta pienenevät kaikki vähintään 11 dB ja korkein näistä 1900 Hz:llä peräti 16 dB. Laskemalla summa kuten edellä saadaan kokonaismodulaatiosäröksi 0,64% , eli parannus on 4,8-kertainen.
Sama koe suoritettiin myös edelliseen nähden puolitetuilla signaalitaajuuksilla eli 150 Hz ja 1250 Hz. Vastaavat akustiset tulokset jännite- ja virtaohjaukselle on esitetty alla.
Lähimpänä alkuperäistä 1250 Hz:n äänestä sijaitsevat särötuotteet ( f2-f1 ja f2+f1) ovat ilmeisesti peräisin jostain mekaanisesta ongelmasta eivätkä siten korjaannu viertaohjauksella. Kaikki muut merkittävät tuotteet sen sijaan alenevat enemmän kuin 12 dB ja f2-2f1 (950 Hz) jopa 18 dB.
Ottamalla kaikkien merkittävien modulaatiokomponenttien neliösumma kuten edellä (Piikki 3750 Hz:ssä on 3. harmoninen kerrannainen ja jätetään siksi huomiotta tässä.) saadaan jänniteohjaukselle 3,0% ja virtaohjaukselle 1,4% , joten näin laskettu parannuskerroin on 2,1. Todellinen äänellinen hyöty on kuitenkin suurempi kuin tämä, sillä alentumattomat komponentit ( f2-f1 and f2+f1) ovat myös lähimpänä alkuperäistä taajuutta ja siksi enemmän tämän peittoalueella kuin muut komponentit.
Nettotulokset eivät suuresti muutu, jos jännitteiden suhteeksi laitetaan 4:1 suhteen 5:1 sijaan. Tällöin f2-ääneksen ympärillä olevat komponentit laskevat pari desibeliä suhteessa tähän, mutta 2f2:en ympärillä olevat komponentit vastaavasti kasvavat samalla määrällä.
Alla on tulokset 2. ja 3. harmonisesta särökomponentista (H2 ja H3) samasta elementistä mitattuna niin ikään 2,0 V:n jännitteellä. Koe on suoritettu piste pisteeltä huolehtien siitä, että signaalitaso säilyi 0,1 dB:n tarkkuudella samana molemmissa tiloissa. Punertava viiva kuvaa jänniteohjausta ja sininen virtaohjausta.
Alakeskiäänillä ja yläbassoilla 2. harmoninen kerrannainen pienenee virtaohjauksella merkittävästi, vaikka taso ei ole jänniteohjauksellakaan kovin suurta. Mekaanisista syistä johtuva kohouma 1200 Hz:llä on melko tyypillistä ja ilmeisesti peräisin reunuksesta (surround dip).
Pääparannus saavutetaan kuitenkin 3. harmonisessa, joka putoaa 200 Hz ylittävillä taajuuksilla virtaohjauksella 10-15 dB. Erityisesti 1 kHz:n tuntumassa parannus on todella ratkaisevaa, sillä tällä alueella 3. harmoninen on kuultavissa (eli ei peity perustaajuuden alle) vielä jopa -60 dB:n tasolla.
V/I-muunnos on siis merkittävin 3. harmonisen särön aiheuttaja dynaamisilla elementeillä ja hyvin merkittävä myös 2. harmonisessa.
Se, että särössä on huomattavaa laskua myös pienehköillä taajuuksilla viittaa siihen, että takana olevat särömekanismit liittyvät myös puhekelan liike/mikrofoni-SMV:hen eivätkä pelkästään epälineaariseen induktanssiin.
Nämä mittaukset on tehty käyttäen dynaamista kardioidikuvioista mikrofonia (Sennheiser e815 S) 20 cm:n päässä kalvosta ja varustettuna asianmukaisella taajuuskompensoinnilla. Tämänkaltaiset lähimittaukset eivät onnistu edullisella elektreettimikrofonilla (kuten Dayton EMM-6 tai Behringer ECM8000), jossa on säröä tuottava FET ensimmäisenä asteena. Mikrofonivalmistajat eivät valitettavasti ilmoita tuotteidensa säröjä. Mikrofonin soveltuvuuden testaamiseksi voi vaihdella mittausetäisyyttä täydellä modulaatiotestisignaalilla. Mikäli särö pienenee etäisyyden kasvaessa, on mikrofoni tarkoitukseen kelvoton.
Enemmän esimerkkejä ja niistä tehtyjä johtopäätöksiä löytyy tästä vertaisarvioidusta julkaisusta:
Comparative Measurements on Loudspeaker Distortion: Current vs. Voltage Control