Actief en passief; wat gebeurt er nu precies?

In het navolgende artikel wil ik proberen duidelijk te maken welke mogelijkheden er allemaal zijn om een meerweg luidsprekersysteem aan te sturen. Om te beginnen wil ik een tweewegsysteem als uitgangspunt nemen. In principe geldt het navolgende natuurlijk voor alle meerweg luidsprekersystemen, maar ik wil het verhaal niet onnodig gecompliceerd maken.

Passief full-range

Uit het feit dat we het audiospectrum door twee luidsprekerunits in een speakerkast laten weergeven vloeit voort dat we ergens een opsplitsing van dat audiospectrum moeten maken. Dit gebeurt door middel van een scheidingsfilter. Dit filter zit in de meeste hifi luidsprekers in de luidsprekerkast ingebouwd en er kunnen twee manieren zijn waarop dat is gedaan. Als het filter als één geheel gebouwd is dan heb je twee aansluitklemmen; een plus en een min en dat is het. Zie onderstaande figuur.

Bi-wiren

Als het filter gebouwd is als twee aparte filters, namelijk een hoogdoorlaat filter voor de tweeter en een laagdoorlaatfilter voor de woofer, dan kun je die twee ook apart aansluiten. Er zitten dan vier aansluitklemmen op de luidspreker en als je maar één stereo (eind)versterker wil gebruiken dan kun je die vier klemmen met strippen doorverbinden; de plussen met elkaar en de minnen met elkaar. Je kunt er echter ook voor kiezen om te bi-wiren. Je haalt dan de strippen weg een sluit een vier-aderige luidsprekerkabel aan, waarbij de vier aders elk op een klem van de luidspreker zitten, maar de twee plussen en de twee minnen bij de versterkeruitgang aan elkaar geknoopt worden.

Bi-ampen

Als je echter twee stereo (eind)versterkers wil gebruiken dan sluit je de tweeters en de woofers apart aan, elk op een aparte versterkeruitgang. Zie ook de onderstaande figuur. De opdeling van het audiospectrum vindt dan nog altijd in de luidspreker plaats, want de eindversterkers geven gewoon het volledige spectrum weer. De eindversterker die op de tweeter van de luidspreker is aangesloten ziet dus in het lagetonenbereik geen belasting en de op de woofer aangesloten versterker ziet in het hogetonenbereik geen belasting. Voor sommige versterkers is dit geen goede zaak, maar hoe we dat weer kunnen oplossen bespreek ik verderop.

Horizontaal/verticaal bi-ampen

Het hangt er een beetje van af hoe iemands persoonlijke interpretatie van die begrippen ligt, maar hierna volgt mijn interpretatie:
Aangezien het hogetonendeel in de muziek veel minder energie bevat als het lagetonendeel zouden we voor de tweeters een lichtere eindversterker kunnen gebruiken. Als we de voorversterker en de twee eindversterkers even als een stapeltje van drie apparaten zien dan verbinden we dus verticaal de uitgang van het linker kanaal van de voorversterker door met de twee linkerkanaal ingangen van de twee eindversterkers en natuurlijk ook de rechterkanaal uitgang met de twee rechterkanaal ingangen. Dit zou ik interpreteren als verticaal biampen. Dit wordt door de tekening hierboven geïllustreerd. Als je echter twee identieke eindversterkers tot je beschikking hebt, merk, type en dus ook uitgangsvermogen, dan zou je ook aan elke eindversterker een luidspreker kunnen aansluiten, in welk geval je dus de ene eindversterker voor het linkerkanaal en de andere voor het rechterkanaal gebruikt. Je kunt die eindversterkers dan ook vlak bij de luidsprekers plaatsen en daarmee zowel geld besparen op luidsprekerkabel als ook de dempingsfactor vergroten omdat de weerstand van een korte luidsprekerkabel nu eenmaal lager is als die van een lange luidsprekerkabel. Je hebt dan wel lange line kabels nodig van de voorversterker naar de eindversterkers. Dit zou ik als horizontaal bi-ampen interpreteren. Zie onderstaande figuur.

Actief filteren

Alle tot dusverre besproken methoden van meerweg aansluiten van een luidspreker systeem gingen er van uit dat er in de luidspreker een scheidingsfilter aanwezig is wat van het aangeboden signaal alleen da deel doorlaat wat voor de betreffende luidspreker bedoeld is. Deze methode van filtering is echter relatief inefficiënt; in het filter gaat betrekkelijk veel energie verloren en vooral voor de controle over de laagspeaker zou helemaal geen filter veel beter zijn. In de professionele audio zien we heel veel actieve scheidingsfilters. Dit zijn zelfstandige apparaten die tussen de voorversterker (in de professionele audio heeft de voorversterker vaak de vorm van een mengtafel) en de eindversterkers. Professionele luidsprekers hebben dus aansluitingen voor elke aparte unit in de kast, qua frequentiebereik dan. Er zit geen filter tussen, dus de luidsprekers zijn rechtstreeks aan de versterkers gekoppeld, wat een veel betere dempingsfactor tot gevolg heeft. De eindversterkers zien ook altijd een belasting omdat ze alleen dat deel van het spectrum versterker wat bedoeld is voor de luidspreker waar ze op aangesloten zijn. Het actieve scheidingsfilter zorgt voor de noodzakelijke opsplitsing van het audiospectrum in een lagetonendeel en een hogetonendeel. Voordeel van zo´n actief filter is ook dat allerlei parameters apart kunnen worden ingesteld, maar vaak wordt door de leverancier van een luidsprekersysteem een bepaalde instelling geadviseerd. In de professionele audio wordt ook meestal horizontaal gebi-amped, omdat de (zware!) eindversterkers in een rekje op wielen gebouwd zitten, samen met het actieve scheidingsfilter. Er wordt dan bij de linker- en de rechter luidsprekerstack een apart rekje gezet en met lange line kabels op de mengtafel aangesloten. Zie onderstaande figuur.

De laatste vorm van meerweg aansturing van luidsprekers is die waarbij eindversterkers en actieve filters allemaal bij de luidspreker in de kast zijn ingebouwd. Dit zijn de zogenaamde actieve luidsprekers. De vroegste vorm in de hifi was het Motional Feedback luidsprekersysteem van Philips. Tegenwoordig worden nog maar zelden actieve luidsprekers voor hifigebruik aangeboden. De actieve Pied Piper is een bekend voorbeeld, maar PMC maakt ook een mooie kleine actieve luidspreker. Op de recentste VAD heb ik in één ruimte ook een actieve luidspreker uit voormalig Oost-Duitsland gehoord die mij erg veelbelovend in de oren klonk. In de professionele audio zijn actieve luidsprekers veel meer gemeengoed, zowel in de studio als voor zaalversterking. Zie onderstaande figuur.