Hvordan virker en spole i delefiltre?
En spole fungerer som en frekvensafhængig modstand, men i modsætning til kondensatorer stiger dens reaktans med frekvens:
XL = 2πfL
hvor:
XL = induktiv reaktans (Ω)
f = frekvens (Hz)
L = induktans (Henry)
Det betyder:
Ved lave frekvenser: lav XL → spolen leder strøm
Ved høje frekvenser: høj XL → spolen blokerer strøm
Derfor bruges spoler typisk i lavpasfiltre til bas- eller mellemtoneenheder.
Hvad er induktans?
Induktans (L) beskriver en komponents evne til at modstå ændringer i strømmen, ved at generere en modspænding (EMF – elektromotorisk kraft), når strømmen ændrer sig.
L = Φ / I
hvor:
L = induktans (Henry, H)
Φ = magnetisk flux (Weber)
I = strøm (Ampere)
Praktisk funktion i højttalere
I et 1. ordens lavpasfilter placeres en spole i serie med basenheden, hvilket dæmper høje frekvenser, mens lave frekvenser slipper igennem.
L = R / (2πf)
Hvis du fx ønsker at filtrere ved 2.000 Hz på en 8 ohm basenhed:
L = 8 / (2π × 2000) ≈ 0,64 mH
Hvordan skabes induktans i en spole?
En spole skaber induktans gennem en kombination af:
Antal vindinger (N) på spolen
Kernens materiale og form (luft, jernpulver, ferrit osv.)
Spolens fysiske geometri (diameter, længde, afstand mellem viklinger)
Formlen for en luftspole:
L ≈ (μ₀ × N² × A) / l
hvor:
μ₀ = vakuumpermeabilitet (4π × 10⁻⁷ H/m)
N = antal vindinger
A = tværsnitsareal
l = længden af spolen
Mere vinding = mere induktans
Men også højere DC-modstand, hvilket er uønsket i højttalere (se nedenfor)
Vigtige avancerede begreber
1. DC-modstand (DCR)
Spolens kobbertråd har en vis ohmsk modstand – kaldet DCR. Den:
Æder noget af forstærkerens effekt
Dæmper signalet
Ændrer filterets karakteristik
Derfor ønsker man typisk lav DCR, især i lavpasfiltre til bas, hvor der løber mest strøm.
2. Kernetype: Luft vs. Jern
Luftspoler: Ingen kerne → lineær adfærd, ingen mætning, men kræver mange vindinger → højere DCR
Jernkerne / Ferrit / Jernpulver: Mindre og billigere, men kan mættes ved høje strømme, hvilket forvrænger lyden
3. Selvinduktion og EMF
Når strøm ændres i spolen, inducerer den en modspænding (Lenz's lov) i modsat retning, som modarbejder ændringen. Det er selve essensen i, hvordan spoler filtrerer.
4. Faseforskydning
Spoler forskyder strømmen bag spændingen (modsatte af kondensatorer). Det har betydning for:
Fasesamspil mellem enheder
Timing i impulssvar
Samlet akustisk summation
Eksempel: Beregning af lavpasfilter til bas
Du har en 8 ohm bas, og vil dele ved 500 Hz:
L = 8 / (2π × 500) ≈ 2,55 mH
Du vælger en 2,7 mH luftspole med lav DCR (~0,2 ohm). Den vil lade lave frekvenser under 500 Hz passere, men dæmpe dem over.
Spoler og delefiltre i praksis
I delefilterdesign ser du ofte:
1. ordens filter (6 dB/oktav): 1 spole eller kondensator
2. ordens filter (12 dB/oktav): spole + kondensator
3. ordens (18 dB/oktav): spole + kondensator + ekstra element (fx Zobel-netværk eller baffle step-korrektion)
Induktansværdier skal vælges nøje for at få:
Den rigtige delefrekvens
Den rigtige fasevinkel
Minimal tab
God samspil med højttalerenhedens impedanskurve