im Discord ging's vorhin kurz um Soffitten, also habe ich mir mal schnell eine 24V/10W geschnappt und vermessen.
Messaufbau:
Statt der Arta-Messbox meine Hochlastplatine angeklemmt.
2x22 Ohm parallelgeschaltet und direkt an den Amp.
Genau hier wurde dann die Messung abgegriffen.
Die Soffitte kam dann im Vergleich immer in Reihe vor den R.
Impedanz:
- R versus Soffitte - 2-21V
In Grün sehen wir den Widerstand alleine, recht genau 11 Ohm, mit 2V.
Darüber sehen wir die Soffitte in Blau, hier wurde die Spannung immer weiter erhöht und die Werte bei 1kHz abgelesen:
| Spannung | R @ 1kHz |
|---|---|
| 2V R | 11,03 Ohm |
| 2V Sof. | 16,69 Ohm |
| 3V Sof. | 25,98 Ohm |
| 8V Sof. | 45,41 Ohm |
| 15V Sof. | 69,81 Ohm |
| 21V Sof. | 90,52 Ohm |
Ich hätte das jetzt genauer untersuchen können, über den Daumen würde ich aber sagen: Verdopplung der Spannung = je circa 50% Zuwachs.
Die Induktivität ist so gering, diese können wir gar nicht wirklich sauber messen.
Die LRC-Messbrücke spuckt zur Soffitte folgendes aus:
Rs: 5,34 Ohm @ 120Hz
Rs: 5,374 Ohm @ 1kHz
Rs: 5,354 Ohm @ 10kHz
Ls: 0µH @ 120Hz
Ls: 0,4µH @ 1kHz
Ls: 0,21µH @ 10kHz
DCR: 5,39 Ohm
Cs: 0µF
Soweit also alles gut, Cs haben wir nix und L ist absolut vernachlässigbar klein.
Frequenzverlauf:
- 20V - Soffitte versus ohne Soffitte
Hier tut sich so gut wie garnix, außer einer Pegelreduktion.
Somit vergleichen wir jetzt einfach mal 20V Widerstand versus 20V mit Soffitte in Reihe.
Wir sehen eine Pegelreduktion um circa 14dB.
Simuliere ich das ganze in Vcad mit einem 90 Ohm Widerstand in Reihe zum Hochtöner, dann ergibt sich ebenfalls dieser Wert.
Bei einem echten Hochtöner wird durch den Impedanzverlauf die Abschwächung allerdings nicht linear,
sondern im Superhochton wird ganze 6dB weniger abgeschwächt.
Das sieht man hier, dazu habe ich den Pegel mit Soffitte (Grün) um 14,5dB erhöht, also der Wert, um welchen abgeschwächt wurde bei 20V Last.
- Simulation Soffitte 20V - Pegel angepasst
Verzerrungen:
- Klirr @20V - Ohne Soffitte
- Klirr @20V - Mit Soffitte
Trotz 20V mit und ohne Soffitte und somit ein um 14dB höheren Pegel ohne die Soffitte,
haben wir wesentlich weniger Verzerrungen, vor allem unterhalb 2kHz wird's ohne Soffitte immer weniger.
Vergleichen wir 1kHz 500Hz und 100Hz ergibt sich
| K3 Klirr in % | @ 1000Hz | @ 500Hz | @ 100Hz |
|---|---|---|---|
| 20V Ohne Sof. | 0,019 | 0,016% | 0,032 |
| 20V Mit Sof. | 0,134 | 0,165% | 0,382 |
| <2V Ohne Sof. | 0,001 | 0,006% | 0,014 |
Jetzt kann man in der letzten Spalte ablesen, wie niedrig die Verzerrungen im Vergleich ohne Soffitte sind,
das ist schon enorm!
Die Verzerrungen wäre sicher noch wesentlich geringer, jedoch war der Pegel für meine Hochlastschaltung etwas zu gering
Schutz per Soffitte:
Sollen Soffitten zum Schutz verbaut werden, dann plant auf alle Fälle den Grundwiderstand ein, in diesem Fall hier 5,4 Ohm.
Zudem wir der Hochtöner, je höher die Belastung der Box, immer geringer, bis zu 14dB ist schon heftig.
Lösung: Parallelwiderstand zur Soffitte, der 4x größer ist.
Dann haben wir bei voller Belastung nur noch einen Pegelverlust von 4-5dB statt 14dB und sollte die Soffitte abrauchen
läuft der Hochtöner zumindest über den Widerstand weiter (circa mit -6 bis -8dB) statt ganz aus zu sein, also ähnlich wie man es bei einem PTC macht.
Da die Geschichte nach der Schaltung kommt, bzw. auch nach dem Spannungsteiler, quasi direkt an den Hochtöner,
muss Rps (Widerstand Parallel zur Soffitte) auch nicht ultra belastbar ausfallen, für die Auslegung sollte man aber dennoch simulieren.
In meinem Fall ein HP mit Xo bei 3kHz und 300W Gesamtbelastung der Box (24V am HF), fallen nach Sterben der Soffitte am RSP im Mittel 17W ab.
Was kann jetzt noch passieren mit verbauter Soffitte?
Ein Widerstand in Reihe zum Hochtöner kann je nachdem wie empfindlich die Schaltung davor ist,
auch den Frequenzverlauf im Bereich der XO, als auch Superhochton verbiegen,
Im Schlimmsten Fall passt also alles super mit 2,83V, wird die Box aber belastet, nicht mehr.
Hierzu vergleichen wir jetzt mal eine 2-Wege Box, in Grün sehen wir den Gesamtverlauf ohne Soffitte mit Hochtöner in blau.
In Schwarz sehen wir den Gesamtverlauf mit Soffitte @20V mit Verlauf des Hochtöner in rot.
Der Pegel wurde für den Besseren Vergleich einfach auf diesen ohne Soffitte erhöht
Wir sehen, dass die Soffitte uns mächtig was verbiegt.
- 2-Wegebox mit und ohne Soffitte
Ich habe jetzt schon einige Simulationen durch, das Spielchen kann auch so aussehen,
dass es uns vom Hochtöner den Frequenzverlauf unterhalb der XO anhebt.
Das kann ganz schlecht ausgehen, dann könnte der HF sogar abrauchen, bevor die Soffitte durchbrennt.
Ganz leicht sieht man das auch in der ersten Simulation oben.
Sollte man jetzt Soffitten einfach ausbauen und überbrücken?
Jein, es kommt drauf an, ob das Ding bei der Entwicklung der Weiche vollständig berücksichtigt wurde,
was ich mir kaum vorstellen kann
Zieht man aber einen Tausch in Betracht, messt den DCR der Soffitte und baut dafür entsprechend einen Widerstand ein, z.B mit 4,9 oder 5,6 Ohm,
ansonsten wird der Hochtöner etwas lauter spielen, circa 1-2dB bei einem 8-Ohmer.
Natürlich könnte man eine Soffitte auch in Reihe zum Hochtöner, samt Parallelwiderstand verbauen.
Dann läuft das Spiel aber umgekehrt: Je mehr Belastung, desto lauter wird der Hochtöner,
damit sich hier möglichst wenig tut, muss RSP dann recht klein ausfallen, was dazu führt, dass dieser sehr Belastbar ausgelegt werden müsste.
Somit sind wir uns einig: Soffitten parallel sind Quatsch.
Fazit:
Soffitten wirken sich gewaltig aus, eigentlich durchweg negativ.
- Sie steigern die Verzerrungen gewaltig
- Man verbrät unnötig Leistung
- Die Box spielt nicht mehr linear
- Es kann uns Phase und somit die Summe verbiegen
- Im Schlimmsten Fall kann der HF sogar abrauchen statt geschützt zu werden.
Je mehr Leistung unsere Box bekommt, desto weniger Leistung bekommt der Hochtöner, desto mehr wird
in der Soffitte verballert.
Wenn die Soffitte also abraucht, hat der Hochtöner gerade mal lauwarmen Spaß gehabt
Die bessere Lösung wäre eindeutig ein PTC mit dazugehörigem Parallelwiderstand.
Noch besser: Gar keinen Schutz rein, die Box vernünftig ausgelegt und einfach den Limiter im DSP genutzt
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Vielen Dank für's Lesen.
Nun sind die Diskussionen & Fragen hierzu eröffnet.
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