Kitarat: kitarakamat ›

northern: Reaktiivisella kuormalla kai tarkoitetaan sitä että laite seuraa oikean elementin toimintaa ja saa sieltä jotain informaatiota mitä se käyttää luodakseen aidompaa ääntä?
 
Jotain sinne päin...
 
Resistiivinen kuorma pysyy vakiona kaikilla taajuuksilla, vahvistimen kuorma on siis sama kuin resistanssi (=vastus) ja pysyy vakiona kautta koko taajuusalueen. Myös virta ja jännite ovat samassa vaiheessa resistiivisessä kuormassa.
 
Kaiuttimet eivät ole resistiivisiä kuormia vaan reaktiivisia. Resistanssin lisäksi kuormassa on reaktiivisia, eli induktiivisia ja kapasitiivisia komponentteja, mikä tarkoittaa että niiden kuorma (=resistanssi) vaihtelee signaalin taajuudeen mukaan. Vastusarvoa joka on riippuvainen taajuudesta nimitetään impedanssiksi. Virta ja jännite ovat eri vaiheissa reaktiivisessa kuormassa.
 
Kaiuttimille annetaan yleensä "nominaalinen" impedanssi, keskiarvo kuorman ohmisuudelle kaiuttimen keskitaajuuksilla (n. 1kHz). Jos kaiuttimen impedanssia tarkastellaan kuitenkin yksityiskohtaisemmin huomataan muutama erityispiirre: Puhekelan induktanssi, eli vaihtovirtavastus, kasvaa korkeita taajuuksia kohti. Kaiuttimen elektromekaaninen rakenne puolestaan muodostaa virtuaalisen resonanssipiirin jolla on kapasitiivisia ja induktiivisia ominaisuuksia. Kaiuttimen resonanssitaajuudella kartion liike on vaivattominta ja reaktiivinen kuorma kohoaa piikkiin resonanssitaajuutta ympäröivällä taajuusalueella.
 
Normaalin kaiuttimen impedanssivaste ei siis ole "suora" tai "vakio" kaikilla taajuuksilla, niinkuin resistiivisen kuorman, vaan vaihtelee aika reilusti taajuuden mukaan. Kuorma kasvaa kohti korkeita taajuuksia ja lähellä kaiuttimen resonanssitaajuutta, joka sijaitsee yleensä kaiuttimen taajuusvasteen alarajoilla.
 
Esim:
http://www.gregcutshaw.com/Electronics/Speaker%20Impedance.jpg
 
Jos tällaista kuormaa ohjataan vahvistimella jolla on korkea ulostuloimpedanssi (putkivahvistimet ja niiden toimintaa matkivat vahvistimet) niin signaalin vahvistusarvo vaihtelee kuorman mukaan: Vahvistusarvo tippuu matalilla kuormilla, ja nousee korkeammilla kuormilla. Tästä aiheutuu korkeiden taajuuksien ja resonanssitaajuuden korostus joka on usein selkeästi kuultavissa, ja vielä selkeämmin havaittavissa taajuusvasteesta monien desibelien suuruisena poikkeamana. Tätä korostusta (joka siis seuraa vahvistimen ja kuorman interaktiosta) monet pitävät yhtenä keskeisenä elementtinä putkivahvistimien soundissa.
 
Eli se korkeaimpedanssinen vahvistin "ekvalisoi" eri tavalla resistiivistä ja reaktiivista kuormaa ohjatessaan. Resistiivien kuorma = "suora" taajuusvaste, reaktiivinen = taajuusvaste seuraa kuorman impedanssia, käytännössä korostaen matalia ja korkeita taajuuksia.
 
Tämä on siis eri juttu kuin sen kaiuttimen oikea taajuusvaste. Kyseessä on pikemminkin vahvistimen taajuusvaste sen ohjatessa kyseistä kuormaa.
 
Eri kaiuttimissa on sitten tietysti eroja sen reaktiivisen kuorman luonteen suhteen. Resonanssitaajuus vaihtelee kaiuttimen (ja sen kotelon) rakenteen mukaan, induktiivisuus vaihtelee puhekelan mukaan, jne. Kaiuttimien luonnolisten taajuusvasteiden erojen lisäksi vahvistimen ja kaiuttimen interaktio tuo siis oman osansa koko systeemin taajuusvasteeseen. Nämä ominaisuudet ovat keskeinen syy resistiivien vs. reaktiivinen korma -debaatille, tai sille miksi dummy load + re-amp -ratkaisu tuppaa hävittämään sen interaktiivisuuden "tatsin".
 
HiFi suunnitelu pyrkii usein minimoimaan tuon interaktion (HiFi toisto tähtää suoraan ja ennalta-arvattavaan taajuuvasteeseen). HiFi vahvistimissa onkin usein matala ulostuloimpedanssi mikä minimoi kuorman aiheuttamaa vahvistusarvon vaihtelua. Tämä on hyvä juttu sillä monitiekaiuttimien "crossover:in" reaktiiviset ominaisuudet tuppaavat muuttamaan kuorman todella hankalaksi vahvistimen kannalta ja muutenkaan HiFi toisto ei pahemmin perustu soundin värittymiseen ulkoisten tekijöiden vaikutuksesta. Eihän näissä vahvistimissa siis mitään vikaa varsinaisesti ole, niiden etu on kuorman elektronisten ja elektromekaanisten ominaisuuksien homogenisointi. Eli kuormien erilaiset sähköiset ominaisuudet eivät vaikuta vahvistimen toimintaan merkittävällä tavalla.
 
Musikaalisten instrumenttien vahvistimissa, jotka tuppaavat usein olemaan pikemminkin naamioituneita signaaliprosessoreita, "väritön" toisto ei ole yleensä kuitenkaan se juttu mihin pyritään. Eli vahvistimien suunnitteluun on pari eri koulukuntaa, riippuen käyttötarkoituksesta.
 
Kaiuttimen elektromekaanisia ominaisuuksia voidaan mallintaa tavallisin passivikomponentein, keloin, kondensaattorein ja vastuksin, mikä onkin yleisin tapa toteuttaa reaktiivinen kuorma. Toi Weber:in "Mass" onkin siinä mielessä mielenkiintoinen komponentti, että se on tavallinen kaiuttimen "moottori" (eli siinä on puhekela induktiivisine ominaisuuksineen ja sen liikkuvan rakenteen elektromekaaniset ominaisuudet) mutta siitä on poistettu ääntä tuottava osa eli kartio. Resonanssipiikki syntyy, kuten tavallisessakin kaiuttimessa, elektromekaanisista ominaisuuksista, eikä niiden mallintamisesta passiivikomponentein.
 
Aikaisemmin mainitsin myös, että virta ja jännite ovat eri vaiheissa keskenään reaktiivisessa kuormassa. Tällä ominaisuudella on aika mielenkiintoiset vaikutukset vaikkapa signaalin muotoon: Esim. ylimenosärö ei seuraakaan jännitettä vaan virtaa. Myös vahvistimen stabiilius muuttuu sillä kuorma aiheuttaa omat lisänsä takaisinkytketyn signaalin vaihevirheeseen.
 
Jokainen joka omistaa tarvittavat välineet voi suorittaa halutessaan seuraavan kokeen: Syötä vahvistimelta kanttiaaltoa jossa on runsaasti ylimenosäröä. Tarkastele oskilloskoopilla miten signaalimuoto muuttuu kun kuorma on puhtaasti resistiivinen vs. reaktiivinen. Ero on todella radikaali.
 
----
 
Niin joo. Se resistiivinen kuorma on huomattavasti helpompi ja turvallisempi kuorma vahvistimelle: Virta ja jännite ovat samassa vaiheessa, ei rajuja impedanssin heittelyitä. "Back EMF":n vaikutukset pienempiä, jne. Käytännössä ne sen kuorman reaktiiviset ominaisuudet voivat olla aika myrkkyä sille vahvistimelle, mutta minkäs teet kun kaiuttimen mekaaninen rakenne on mitä on ja ominaisuudet todettu aika oleellisiksi sähkökitaran soundin suhteen.
Se resistiivisen kuorman huono maine vahvistimien tuhoajana periytyy ajalta ja niistä laitteista joissa se kuorma oli mitoitettu ihan liian suureksi putkivahvistimelle (esim. korvattiin 8-ohmin kuorma 50-ohmin tehovastuksella). Jos se resistiiven kuorma on sama kuin vahvistimen suunniteltu kuormakin niin ongelmia ei pitäisi tulla, lukuunottamatta sitä seikkaa, että keinokuormien / "power soak:ien" yms. perimmäinen tarkoitus on mahdollistaa vahvistimen suurempi yliohjaaminen, mikä itsessään saattaa olla verrattain haitallista vahvistimelle.
 
----
 
Tuolla internetin ihmeellisessä maailmassa kun selailee niin on tullut vastaan termejä, loadbox, power attenuator, dummyload... onkos nämä samaa asiaa eri nimillä vai onko niissä jokin ero?
 
Riippuu termistä... Käytännössä ratkaisuja on kaksi; haetaanko äänen voimakkuuden vaimentamista vai äänen mykistämistä. Power attenuator:it, Loadbox:it, yms. tarkoittavat yleensä kuormaa joka kytketään kaiutinkuorman lisäksi vaimentamaan itse kaiuttimelle syötettävää signaalia. Jos reaktiivista kuormaa vaimennetaan resistiivisellä piirillä, resistiivien kuorma "tasaa" impedanssin vaihtelua ja suoristaa taajuusvastetta, usein enemmän mitä suurempi vaimennusasetus. Reaktiivinen vaimennin puolestaan sattaa kautta linjan hieman paremmin matkia impedanssin luonnollista vaihtelua.
 
Keinokuorma, dummy load, yms. pyrkii mykistettyyn toimintaan. Vahvistinta halutaan kuormittaa aiheuttamatta mitään ääniä. Käytännössä siis korvataan kaiutinkuorma kuormalla jonka ohjaaminen ei synnytä ääntä. Kuorman signaali voidaan sitten ohjata johonkin sopivaan jatkokäsittelyyn. Resistiivisen ja reaktiivisen kuorman ero tässä tapauksessa tuskin kaipaa enää lisäselvitystä.
 
"Cabinet simulator", "kaappimallinnus", jne. puolestaan viittaa ite sen kaiuttimen taajuusvasteen matkintaan. Toisin siis kuin nuo aikaisemmin mainitut, se ei ole siis apuväline jolla vahvistin valjastetaan toimimaan signaaliprosessorina.
 
Kaappimallinnus pyrkii mallintamaan kaiutinelementin (tai koko kaapin) toiston ylä- ja alarajataajuudet ja huomattavimmat heitot taajuusvasteessa. Se on siis käytännössä ekvalisointia, joka pyrkii matkimaan sen kaiuttimen tuottaman taajuusvasteen silloin kun kaiutin ei ole sitä jostain syystä tuottamassa. Yleisin ominaisuus on jyrkkä vaimennus n. 5 kHz jälkeen, mikä tuppaa olemaan noiden yleisimpien kitarakäytössä käytettyjen "keskitie" kaiuttimien ylärajataajuus. Sen ylempiä taajuuksia ne eivät pahemmin toista. Ilman sitä särösoundit on yleensä aika korvia raastavaa kihinää. Ne loput detailit taajuusvasteessa sitten lähinnä tekee sen eron miksi kaiutin Y kuulostaa erilaiselta kuin vaikkapa kaiutin X.