Högtalare är mycket enklare – och ändå mer komplicerade – än du kanske tror.
Högtalarsystem består av flera olika typer av högtalare, bland annat tweeters. Men vad är tweeters? Och vad gör tweeters?
I det här omfattande inlägget ska jag besvara dina frågor på ett sätt som alla kan förstå.
Jag ska också hjälpa dig att lära dig mycket mer om de olika typerna av tweeters. Du får veta hur de används, varför de är viktiga och mycket mer.
Infografik – fakta om twittrare
Vad är twittrare?
Tweeters är de ljuddrivare i ett högtalarsystem som producerar det övre området av ljudet du hör. Eftersom högre ljudfrekvenser har mindre ljudvågor är deras storlek mindre än de andra högtalare som de arbetar tillsammans med.
En diskant är en typ av elektromekanisk högtalare som producerar ljud och musik i det övre (högre frekvens) musikområdet. De kompletterar woofers och andra högtalare som inte kan producera högre ljud.
Tweeters är vanligtvis små i storlek eftersom de producerar ljud med mindre våglängd och har en liten kon. Generellt sett används de bäst när de är riktade mot lyssnaren.
De flesta är begränsade till ett visst ljudproduktionsområde, t.ex. högst 3 kilohertz till 20 kilohertz (kHz), även om det beror på den specifika högtalarens begränsningar. Det typiska området för mänsklig hörsel är cirka 20 Hz till 20 kHz.
Kilohertz är en term som används för att beskriva frekvensen av det producerade ljudet, eller cyklerna per sekund i en ljudsignalvågform.
Basiska diskantdelar
Bild på en demonterad bildiskant. Visad är magnetaggregatet (till vänster) och kupol/grill/ledningsanslutningsenhet (till höger). Röstspolen är fäst på kupolens baksida. På den här bilden är kupolen tillverkad av silvermaterial – troligen mylar eller någon annan typ av plast eller annat lättviktsmaterial.
Den typiska diskantkonstruktionen (även om det finns olika andra typer) består av en liten magnet med ett cirkulärt mellanrum inuti. En svängad koppartrådsröstspole, kallad röstspole, är fäst vid en högtalarkupol av många olika material.
Denna enhet sätts in i och hängs upp inuti magnetens spalt. Kupolen stöds på sidorna, liksom andra högtalare, av ett flexibelt men styvt material.
Vad gör tweeters?
Gillar du bra musik? Tweeters gör bra musik möjlig i högtalarsystem som du ser överallt. Stereohögtalare för hemmet som dessa Dayton Audio B652-bokhyllhögtalare använder en billig men effektiv diskant för att fylla ut det ljudområde som en woofer inte kan producera. Tillsammans arbetar de för att ge ett fullständigt utbud av ljudproduktion.
Tweeters används för att producera ljud i det övre området (diskant) och kompletterar andra högtalare som inte lämpar sig för detta.
”Diskant” är ett ord som används för att beskriva de delar av musiken som ligger i det övre området, t.ex. cymbaler, syntetiska tangentbordsljud, trumeffekter och ”tssst tsst”-ljudet (högt) från olika musikinstrument.
När en förstärkt musiksignal tillförs diskanten via de positiva (+) och negativa (-) ledningsanslutningarna skapar röstspolen ett magnetfält inne i magnetens permanentmagnetiska spaltområde.
Detta varierande fält gör att diskantspolen och kupolen rör sig framåt och bakåt, vilket förflyttar luften mycket snabbt efter signalen. När detta sker produceras ljud.
Tweeters i musikåtergivning – varför de är viktiga
Musik består av mycket mer än ett begränsat utbud av ljud. Det är en mycket komplex kombination av olika toner, frekvenser och andra egenskaper. Dessa skapas av olika instrument, sångarnas röst och föremål som läggs till när musiken spelas in.
Tweeters är avgörande i ett ljudsystem för att producera det fulla utbudet av ljud som du kan höra.
Musik är mycket roligare och låter mycket mer naturligt på grund av detta.
Stereo imaging
Stereo imaging är den term som används för att beskriva hur musik spelas in och spelas upp för att ge rumsliga indikationer. Till exempel kan musik som spelats in av musiker ha vissa instrument i den vänstra kanalen, mitten och den högra kanalen. Tweeters är viktiga för detta också eftersom de återger de högre ljudindikationer som talar om för hjärnan varifrån ljuden kommer genom att skapa en ”bild”.
Musik har olika ljud över nästan hela det område som våra öron kan höra. Dessutom spelas den normalt in i stereo på ett sådant sätt att det ursprungliga studioinstrumentet och ljudplaceringen (vänster, höger, center osv.) kan återges.
Detta skapar det som kallas stereoimaging.
Varierade ljudtoner &signaler är viktiga. De ger ”ledtrådar” till din hjärna om vad du hör samt var i lyssningsområdet de är placerade.
Bilhögtalare
En bild som visar 3 av de mest typiska fabriksmonterade diskantfästena. Till vänster: instrumentbrädan. Centralt: monterad på pelare. Höger: övre dörren monterad. Precis som stereohögtalare i hemmet används de tillsammans med andra högtalare som t.ex. woofers. I bilar är de ofta monterade högre upp i fordonet och mer riktade mot lyssnarnas huvuden. Detta beror på att diskanter är riktade.
Då diskanter producerar högfrekventa ljud används de i bilar som en del av ett högtalarsystem men aldrig ensamma. De används alltid tillsammans med andra högtalare.
Dessa högtalarsystem består vanligtvis av en högtalare med woofer (eller ”mellanregister”), en eller flera passiva växelriktare och en separat diskant.
Woofers producerar lägre frekvenser som har större ljudvågor och är inte lika krävande när det gäller placering. Högtalare är däremot ”riktade”. Det innebär att ljudet som produceras av dem hörs optimalt bäst när de är riktade mot dina öron.
Förhandsinstallerade diskanter placeras ofta på en plats som inte är idealisk. Detta beror på att det är en kompromiss mellan utrymme i fordonet, produktionskostnader och liknande faktorer.
Tweeterns placering anses inte vara särskilt viktig av biltillverkarna, utom för lyxbilar och andra premiumljudsystem.
Specialanpassade bilstereosystem får ofta det bästa ljudet genom att använda specialmonterade monteringar för att övervinna begränsningarna i fråga om utrymme och monteringsplatser. Dessutom finns eftermarknadshögtalare (ej fabriksmonterade) tillgängliga i ett brett utbud av kvalitetsnivåer som jag kommer att diskutera vidare.
Hur används högtalare?
Gemensamma användningsområden i högtalarsystem
För högkvalitativt ljud används en uppsättning som den här CT Sounds Strato bilkomponentsystem. Komponenthögtalarsystem använder vanligtvis en woofers och tweeters som är anslutna till högtalaromkopplare som är utformade för att matcha dem och separera ljudproduktionen. Även måttligt prissatta system som detta set kan producera utmärkt ljud.
Tweeters används i högtalarsystem av ett begränsat antal skäl (de används aldrig ensamma):
- I ett 2-vägs eller 3-vägs högtalarsystem för att producera ljud som de andra högtalarna inte kan
- För att lägga till mer högfrekvent ljud (diskant) för att ge extra effekt
De flesta högtalarsystem som används idag kallas ”2-vägs”, eftersom de använder en kombination av 2 högtalare som får ett begränsat utbud av ljud att producera. Detta beror på att nästan inga högtalare som säljs idag med en enda kon kan producera hela det ljudområde som du kan höra.
Den främsta orsaken till detta är att stora högtalare inte kan producera högre (diskant) frekvenser på ett bra sätt och att små högtalare inte kan producera större (bas) frekvenser.
Högtalare är generellt sett specialiserade och är bäst lämpade för ett visst ljudområde.
Woofers (ofta kallade ”midbass”-högtalare, ”midwoofers” och ibland felaktigt ”midrange”) har normalt en dålig ljudproduktion i det övre området.
Det är därför viktigt med diskanter för att leverera detta saknade ljudområde.
Varför behöver tweeters tvärfilter?
Tvärfilter för bilhögtalare (till vänster) och tvärfilter för stereohögtalare i hemmet (till höger) är ansvariga för att styra basen till en woofer och diskanten till en tweeter. De skyddar diskanten och blockerar distorsion och potentiellt skadlig baskraft från att överdriva den.
Som jag nämnde tidigare behöver diskanter tvärfilter som de på bilden ovan av flera skäl:
- Tweeters kan inte spela lågfrekventa ljud – de förvränger kraftigt
- De kan skadas om en eller flera tillräckligt stora lågfrekventa signaler driver dem
- Det minskar den tillförda kraften och hjälper till att skydda den
Förståelse av högtalarkopplingar
2-vägshögtalare (passiva) växelspolarer är extremt vanliga. Diskanten tar emot ljud som tillåts passera ovanför övergångsstället. Under övergångsstället. Den 2-vägskoppling som visas görs genom att kombinera en högpass- och en lågpasssektion. I det här diagrammet visas en induktor (trådspole) som ”L” och kondensatorn som ”C.”
I många fall levereras diskanter med en enkel kondensator som är kopplad i serie med en av ledningsanslutningarna. Detta är normalt den positiva (+) terminalen enligt konvention.
Kondensatorer fungerar som en ljudväxling i en enda ordning (ett steg). Det vill säga, de har en övergångshöjning som fungerar med en hastighet av -6 decibel per oktav (dB). En oktav är en term som används för ljud och representerar en fördubbling eller halvering av en frekvens.
Till exempel: 400 Hz är en oktav över 200 Hz.
Högre ordningens växelfilter filtrerar bort ännu mer bas som skulle nå diskanthögtalarna och är ännu effektivare. -12 dB/oktav (2:a ordningen) är en av de vanligaste och är effektiv utan att vara alltför kostsam.
Som du kan se på bilden ovan kräver en 2:a ordningens (-12 dB) växelströmsfilter en extra komponent som kallas för en induktor. Dessa är spolar av tråd som reagerar på musik och minskar utgången till högtalaren vid vissa frekvenser.
Det är en spole av tråd som reagerar på musik och minskar utgången till högtalaren vid vissa frekvenser: En typisk 2-vägs stereohögtalare för hemmet med en diskant. I den här billiga konstruktionen används en enda kondensator i serie som ett högpassfilter för att filtrera bort basen. Detta förhindrar distorsion och eventuell skada på den också.
Vad betyder en diskantimpedansklassning?
Impedans, klassad i ohm, är en term som används för att beskriva det totala elektriska motståndet mot strömmen för en högtalare.
En diskantens röstspole består av en lång mängd tråd som är lindad till en spole. Denna tråd har ett elektriskt motstånd.
Impedansen är viktig eftersom tvärfilter är utformade för din tweeters nominella värde. Dessutom bör tweeters matchas med woofers och andra högtalare med en liknande klassning.
Om du inte matchar högtalarnas impedans kommer den ena högtalaren att spela på en högre volym än den andra eftersom mer effekt driver dem. Detta beror på att den effekt som utvecklas av en högtalare är direkt kopplad till dess Ohms-klassning.
Traditionellt sett är stereohögtalare för hemmet klassade till 8 ohms medan bilhögtalare vanligtvis är 4 ohms. Detta kan variera.
Vad som är intressant är att till exempel 8 ohm-högtalare inte är exakt 8 ohm. Det är en approximation. De brukar ligga en bit under det i praktiken.
Tweetareffekttal
Den genomsnittliga diskanten kan inte hantera stora mängder effekt som större högtalare kan. Woofers och andra större högtalare kan avleda större mängder värme och har större svingspole ledningsmått.
Med vissa undantag är effektvärden som 15W (watt) RMS och högre realistiska. 25W-50W är ganska vanligt för medelprismodeller som säljs idag.
Tweeters måste matcha den nominella impedans som förväntas från en förstärkare. Förstärkare kan överhettas om de används med högtalare som är för låga för sin konstruktion. (Till exempel: att använda tweeters på 4 ohm med en stereo som är märkt till minst 8 ohm är inte acceptabelt).
Tweetereffektivitet (SPL-klassning)
Samma som andra typer av högtalare har tweeters en effektivitetsklassning. Detta talar om hur mycket volym, i decibel (dB), en diskant producerar för en viss mängd effekt. Detta anges normalt som parametern ”SPL”.
För högtalare är en högre verkningsgrad önskvärd. För genomsnittliga diskanthögtalare kan man förvänta sig att denna ligger på mellan 89dB och 91dB vid 1W.
Anmärkning: dB @ 1W/1m är ett standardiserat sätt att mäta högtalares effektivitet med testutrustning med en mikrofon placerad på 1 meters avstånd. Det finns dock 2 typer av tester för detta och kan vara förvirrande.
Det är viktigt när man jämför diskanthögtalare att vara säker på att mätningarna baseras på liknande typer av mätningar. När det är möjligt, jämför 2 diskanter med mätningar som baseras på samma effektivitetsstandard (1W/1M eller 2,83V/1M).
Anledningen till detta är att diskanter med 8 ohm behöver en högre spänning applicerad för att skapa 1W effekt till skillnad från en modell med 4 ohm. På samma sätt kräver matchning av tweeters till woofers liknande försiktighet när man handlar.
Gängse tweetertyper och material
Material
Exempel på några av de vanligaste typerna av tweeters idag. Soft dome tweeters (vänster) är ofta tillverkade med textilier eller silkesmaterial som dessa visas. Metallkupolhögtalare (till höger) är vanligtvis tillverkade av aluminium, titan eller någon hybridkonstruktion. Vissa lyssnare föredrar den ena typen framför den andra, även om en välkonstruerad diskant av den ena typen kan överträffa den andra. Det är viktigt att kontrollera alla specifikationer och frekvensgången om den tillhandahålls.
Det finns helt enkelt alldeles för många material som används för att kunna räknas upp här, men jag ska ta upp några av de vanligaste. Glöm inte att vissa som säljs idag är tillverkade av en mängd mindre vanliga material.
Det är också viktigt att alltid kontrollera noga eftersom specifikationerna ibland inte är tydliga och är vilseledande.
Några av de vanligaste materialen som används för tweeters är:
- Silke, textil eller andra tyger
- Mylar eller andra plaster (vanligen i billiga tweeters)
- Metallbelagda plaster & PEI kupolhögtalare
- Metaller: Aluminium, titan och legeringar
- Keramik och keramiskt belagda kupoler
- Kapton (i bandhögtalare)
Silke och textil är några av de vanligaste materialen som används i mjuka kupolhögtalare. Titan och andra typer av metaller som aluminium är också ganska vanliga för tweeters i mitten till övre prisklassen också.
Silk dome tweeters är några av de vanligaste typerna som säljs idag. De är ofta en bra kompromiss mellan kostnad, prestanda och ljudkvalitet. Ett bra exempel är detta par Polk Audio DB1001 bilhögtalare.
Dessa typer tenderar att prestera bra och på grund av deras extra styvhet förknippas de ofta med en viss ”färg” på ljudet. Andra specialmaterial som keramik och till och med diamant används också i andra.
Det är dock mycket viktigt att förstå att enbart den typ av material som används för diskantkupolen inte avgör dess kvalitet. Du måste alltid kontrollera specifikationerna, till exempel frekvensgångsdiagrammet om det tillhandahålls.
Om inget tillhandahålls är det bäst att överväga att söka mer information och köpa en modell som tillhandahåller den informationen.
I annat fall tar du en chansning med att köpa en diskant som är för ”ljus” eller ”hård” i och med att den kan ha vissa ljudområden som den framhäver för mycket eller för lite.
”Super tweeters” och horn
Horn tweeters (till vänster) drivs ofta av en piezodrivare i stället för av en magnetanordning. Piezohögtalare är mycket högljudda och effektiva men är inte särskilt bra när det gäller musikkvalitet. En ”superhögtalare” är vanligtvis magnetdriven och producerar mer volym och har en högre effekt än genomsnittliga produkter. Båda används ofta för musikevenemang och sammankomster utomhus.
Horn- och kompressionsdrivare
Horntweetrar är en speciell klass av högtalare. Ingångsmodeller som piezohögtalare är billiga och inte bra på att producera bra musikaliska toner, men de är billiga och mycket effektiva. Deras volym är ofta mycket högre än standardhögtalare (96 dB jämfört med 91 dB som produceras vid 1 watt, till exempel).
Andra hornhögtalare som används i extremt högkvalitativa stereosystem för hemmabruk har ett mycket bra frekvensomfång samt ljud. Dessa är oftast högtalare av typen ”kompressionshorn”.
Kompressionshorn använder en liten öppning i en hornkropp som expanderar från diskantkupolen utåt. De använder en specialdesignad magnet och diskantkupol för att rikta ljudet på ett effektivare sätt.
Standardhornet tweeters använder ett lättviktigt plastkroppsmaterial.
Super tweeters
Super tweeters är byggda för högre effekt och för att producera högre volymer, super tweeters är som en starkare version av standard tweeters. Deras effektvärden är vanligtvis också högre.
Du kan använda tweeters som dessa för situationer där hög effekthantering och hög volym är de viktigaste kraven. För kritisk lyssning och njutning inomhus är de normalt inte särskilt praktiska.
Ribbon tweeters
Ribbon tweeters skiljer sig lite från traditionella kupoldrivna produkter. De använder en unik konstruktion med ett mycket tunt ”band”-membran som rör sig fram och tillbaka på ett linjärt sätt för att producera ljud.
Tweeters av denna typ är några av de bästa och mest musikaliska som finns tillgängliga idag, men det beror i hög grad på konstruktionens & kvalitet. Priserna varierar från i ungefär $25 till $600 eller så.
En anledning till att de är så unika är att till skillnad från tweeters som är baserade på en röstspole och en magnet är deras impedans mycket mer platt över ljudområdet.
Detta innebär att det finns mindre interaktion med din crossover på grund av fluktuationer som uppstår när ljudsignalens frekvens ändras.
Ringradiator (koncentriska) tweeters
Dual-ring radiator (ibland kallad ”koncentrisk” ring) tweeters är en unik typ av diskant med en rörlig yta som består av flera ringar och en centrumpropp. Dessa typer är mer ljudmässigt exakta och musikaliskt detaljerade tweeters.
Tweeters av denna typ är dock mindre vanliga.
En nackdel är att de till skillnad från andra typer producerar mycket mindre ljud i vinklar (så kallad off-axis respons). Detta innebär att de lämpar sig bäst för högtalarsystem där de är riktade direkt mot lyssnarna.
Tweeters frekvensrespons grunder
Tweeters har unika egenskaper precis som alla andra högtalare. På den här bilden kan du se ljudnivån som produceras över olika ljudfrekvenser (kallas ”respons”). De här grafikerna visar ljudresponsen vid olika vinklar.
Följs de svarta linjerna kan vi se att Tweeter A har dips och toppar som gör att ljudet blir bristfälligt i vissa områden och för starkt (eller ”hårt”) i andra. Tweeter B har en mycket mer platt och idealisk respons, eftersom den är nästan konsekvent densamma över hela det område av ljudet som produceras.
Tweeters, precis som alla andra typer av högtalare, har begränsningar. För ett givet område har de frekvenser där deras respons (volymnivå för en given tillförd effekt) är högre eller lägre än en genomsnittlig decibel (dB) volym som produceras.
Detta innebär att det är viktigt att veta att olika tweeters beter sig olika när ljud produceras. Till exempel kommer vissa tweeters att ha ”toppar” (högre volym vid vissa ljudfrekvenser) än andra.
Dessa toppar och dalar (områden där ljudproduktionen faller lägre) kan inte övervinnas utan en equalizer eller annan kompensation. Det är viktigt att förstå att det finns begränsningar mellan olika märken och modeller.
Det finns ingen ”perfekt” diskant – alla har bra och dåliga egenskaper. Det är dock möjligt att hitta en bra diskant med bra prestanda om du handlar noga.
Sammanfattning – Vad är diskanter och vad gör de?
Tweeters är små, specialiserade högtalare som producerar ljud i det övre området av den mänskliga hörseln. De finns i en mängd olika stilar och material men använder oftast en kupol av lättviktsmaterial och en magnet för att driva konen (kupolen) och producera ljud.
Då de är mindre än andra högtalare som woofers behöver de tvärfilter för att filtrera bort och blockera ljud som potentiellt kan skada dem och som kommer att orsaka oönskad förvrängning.
Om du är intresserad av att lära dig mer om hur man kopplar in högtalare kan du kolla in mitt stora inlägg med högtalarkablar och information.