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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frequenzweichen in Lautsprechern


Autor: Dr. Dre (Gast)
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Hallo,

wie funktionieren Frequenzweichen? Benutzt man, zB für 2-Wege-Systeme, 
einfach nur einen Hoch- und einen Tiefpass oder sind da besondere Tricks 
dabei?

LG

Autor: Patrick K. (gnom69)
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Autor: Klaus Ra. (klara)
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Hallo LG,
Etwas für Praktiker. Eine sehr ordentliche Adresse.

http://www.lautsprecher-shop.de/
Entwurf einer 2-Wege Weiche für 8 Ohm Lautsprecher
Zu finden unter Theorien: F-Weiche

Gruss Klaus.

Autor: MaWin (Gast)
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Im Prinzip nutzt man nur Hochpass und Tiefpass, aber bessere Boxen 
versuchen die Impedanz über alle Frequenzen hin gleich zu bekommen, 
zumindest nicht mehr als 1:2 abweichen zu lassen, und natürlich die 
Gesamtlautstärke des System über den genzen Frequenzbereich möglichst 
konstant.

Da allerdings eine 2-Wege Box auch 2 Orte hat an denen der Schall 
entsteht, und an jedem Hörpunkt die Schallwellen andere Laufzeiten und 
Beugungseffekte haben, ist mit natürlicher Wiedergabe so oder so Essig.

Gute Boxen, wie türgrosse Elektrostaten, werden heute in der Geiz ist 
Geil Zeit ja nicht mehr gebaut.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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MaWin schrieb:
> Gute Boxen, wie türgrosse Elektrostaten, werden heute in der Geiz ist
>
> Geil Zeit ja nicht mehr gebaut

Doch werden sie. In dem High End Hifi Fachhändler deines Vertrauens kann 
man sie dir sicherlich beschaffen. Die Ortungsschärfe ist beeindruckend.
Das Klangbild was sie produzieren auch. Einziger Nachteil, die ideale 
Hörposition wo das funktioniert ist unglaublich schmal. Und sie nehmen 
unglaublich viel Platz weg. Auserdem braucht man ultrastabile und vor 
allem kräftige Endstufen, die auch kapazitive Lasten mit mehreren 
hundert Nanofarad klaglos treiben können.

Ralph Berres

Autor: Ralli (Gast)
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Sieht man mal vom High-End-Esoterik-Geschwafel ab, werden gute
2-Wege-Systeme von guten 3-Wege-Systemen schon übertroffen.

Der optimale Filter-Aufwand bei einem 2-Wege-System ist ein
L-R-Tiefpass für den Tiefpass, und ein C-R-Hochpass für den
Mittel-Hochtöner.

Dabei ist R der Wirk-Widerstand des Tief- oder Mittel-Hochtöners.

Die Übergangsfrequenz sollten beide gut beherrschen und dabei den
gleichen Wirkwiderstand (4 oder 8 Ohm) haben. Den sieht man bei
ordentlichen Systemen im Datenblatt.

Wenn du das L für den Tiefpass und das C für den Hochpass berechnet
hast, musst du noch berücksichtigen, dass das Signal bei beiden um
je 45° versetzt ist, und diesen Laufzeitunterschied mechanisch
ausgleichen.

Wenn du es nicht machst, und die Box trotzdem gut klingt, solltest
du es NIEMALS einem High-End-Esoteriker wissen lassen!

(Dieser Ausgleich ist nämlich nur wirksam, wenn man seine Ohren
genau auf der berechneten Höhe hat.)

Autor: Michael_ (Gast)
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Ein Spitzenprodukt in der DDR war ja die BR25. Diese wurde in Geithain 
entwickelt. Diese Firma hatte jetzt ein Jubiläum und sie macht jetzt 
Studioboxen.
In diesem Zusammenhang habe ich gelesen, das die Spulen nicht mit Draht, 
sondern mit Bändern gewickelt wurden. Ob das in der Serie noch so war, 
ist zweifelhaft, da diese ja dann in Fürstenberg/Frankfurt(?) 
hergestellt wurden.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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MaWin schrieb:
> Im Prinzip nutzt man nur Hochpass und Tiefpass, aber bessere Boxen
> versuchen die Impedanz über alle Frequenzen hin gleich zu bekommen,

Das wäre evtl. wünschenswert, aber in der Praxis so gut wie unmöglich!
Lediglich für Röhren-Endstufen werden Impedanzlinearisierungsglieder 
eingefügt. Auf das warum werde ich jetz aber nicht näher eingehen weil 
es sonst zu weit am Thema vorbei geht, das Dr. Dre erfragt hat.

> zumindest nicht mehr als 1:2 abweichen zu lassen,

Das wäre nur bei Chassis mit sehr kleiner Güte in z.B. einer 
geschlossenen Box denkbar aber in der Praxis, z.B. bei offenen Systemen 
(Bassreflex, Transmissionline, ...) mit ihren mitunter mehreren 
Resonanzstellen und hohen Güten schier unmöglich.

> und natürlich die
> Gesamtlautstärke des System über den genzen Frequenzbereich möglichst
> konstant.

DAS ist das einzige Kriterium was zählt. Man möchte ja das Musiksignal 
so originalgetreu wie möglich reproduzieren und dafür sollen/müssen alle 
Frequenzen gleich laut wiedergegeben werden.
Praktisch kann das aber kein einziger bis heute gebauter Lautsprecher 
ohne weitere (elektronische) Tricks, wie z.B. sehr lange 
n-Tap-FIR-Filter, die die Schalldruckkennlinie des Lautsprechers 
korrigieren helfen.

> Da allerdings eine 2-Wege Box auch 2 Orte hat an denen der Schall
> entsteht, und an jedem Hörpunkt die Schallwellen andere Laufzeiten und
> Beugungseffekte haben, ist mit natürlicher Wiedergabe so oder so Essig.

Man strebt halt das bestmögliche Ergebnis bei vertretbarem Aufwand an. 
;-)

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Ralli schrieb:
> Sieht man mal vom High-End-Esoterik-Geschwafel ab, werden gute
> 2-Wege-Systeme von guten 3-Wege-Systemen schon übertroffen.

Aber auch vice versa!

> Der optimale Filter-Aufwand bei einem 2-Wege-System ist ein
> L-R-Tiefpass für den Tiefpass, und ein C-R-Hochpass für den
> Mittel-Hochtöner.

Das 'optimale' Filter ist noch nicht erfunden worden. Es gibt immer nur 
ein Kompromiss zwischen Aufwand und Wirkung.
Desweiteren bestehen 2-Wege-Systeme überwiegend aus einem 
Tief-/Mitteltöner und einem Hochtöner und nicht aus einem Tieftöner und 
einem Mittel-/Hochtöner. Ein kleiner Unterschied, der sich aber aus der 
'Natur' der Chassis ergibt. Es gibt gute Hochtöner und gute Mitteltöner, 
selten gute Mittel- und Hochtöner. Was es aber auf jeden Fall gibt sind 
gute (kleine) Bass-Chassis, die bis weit in den Mitteltonbereich spielen 
können.

> Dabei ist R der Wirk-Widerstand des Tief- oder Mittel-Hochtöners.
>
> Die Übergangsfrequenz sollten beide gut beherrschen und dabei den
> gleichen Wirkwiderstand (4 oder 8 Ohm) haben. Den sieht man bei
> ordentlichen Systemen im Datenblatt.

Aber dann bitte nicht den Wert nehmen, der vmtl. unter der Spalte 
'Norm-Impedanz' o.ä. steht, sondern den, der (hoffentlich einigermassen 
genau) aus einem Impedanzschrieb zu erkennen ist, bzw. die Impedanz, die 
beim Gleichstromwiderstand Re (bei den Thiele-Small-Parametern) 
angegeben ist.

> Wenn du das L für den Tiefpass und das C für den Hochpass berechnet
> hast, musst du noch berücksichtigen, dass das Signal bei beiden um
> je 45° versetzt ist, und diesen Laufzeitunterschied mechanisch
> ausgleichen.

Um das genauer beurteilen zu können, müsste man einen Blick ins 
Bode-Diagramm werfen können, was i.d.R. nicht möglich ist. Ist man weit 
von den Übergabe- bzw. Trennfrequenz weg, sind die Phasenlaufzeiten 
vernachlässigbar. Abhängig von der Ordnung des Hoch- bzw. 
Tiefpassfilters sind dann ggf. tatsächlich bauliche Korrekturmassnahmen 
nötig, oder man(n) setzt sogenannte Allpässe ein, die die Phase 
(elektrisch) schieben können. Jedenfalls dieses Problem tritt nur in der 
Nähe der Übernahme- bzw. Trennfrequenzen auf und nicht generell, weil 
man mal ein C und mal ein L für die Weiche einbaut. Ausserdem, wenn sich 
die Phase um ca. 180° unterschiedet, kann man auch einfach eines der 
Chassis' verpolt einbauen, dann stimmt die Phase auch wieder.

> Wenn du es nicht machst, und die Box trotzdem gut klingt, solltest
> du es NIEMALS einem High-End-Esoteriker wissen lassen!

Die richtigen(?) High-End-Esoteriker können angeblichen sogar hören, ob 
auch das 230V-Netzzuleitungskabel nicht mit sauerstofffreiem Kupfer 
hergestellt und anschliessend nicht versilbert wurde. ;-))


Das Berechnen/Designen einer Frequenzweiche zu einem aufgebautem 
Lautsprecher nimmt einen Grossteil der Entwicklungsarbeit ein, 
jedenfalls was die investierten Stunden anbelangt. Man fängt zwar mit 
einer Standardberechnung/-weiche (nach den ersten Einzelmessungen der 
Wege) an, gemixt mit ein paar Erfahrungswerten, und man hat einen 
Startpunkt für die Weiche. Bei den anschliessenden Messungen wird man in 
einigen Punkten möglicherweise bestätigt in andern wiederlegt. Dann 
geht's los mit den Trial-and-Error-Versuchen, bei denen die Weiche so 
weit optimiert wird, bis das gewünschte Ergebnis erreicht ist, bzw. der 
Kosten-Nutzenfaktor an der 'Schmerzgrenze' angelangt ist.
Ohne entsprechendes Messequipment ist es eigentlich aussichtslos eine 
vernünftige Weiche zu entwicklen/aufzubauen.

Autor: Stephan (Gast)
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Michael_ schrieb:
> Ob das in der Serie noch so war,
> ist zweifelhaft, da diese ja dann in Fürstenberg/Frankfurt(?)
> hergestellt wurden.Beitrag melden | Bearbeiten | Löschen |

ja wurde damals so gebaut. Hatte selber welche über 10 Jahre in 
Benutzung.
Jetzt habe ich welche mit Folien Spulen und Sepreme C´s von Mundorf.

Autor: MaWin (Gast)
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> > Sieht man mal vom High-End-Esoterik-Geschwafel ab, werden gute
> > 2-Wege-Systeme von guten 3-Wege-Systemen schon übertroffen.
> Aber auch vice versa!

So weit ich gehört habe, haben die Verbesserungen in Lautsprecherchassis 
seit 1980, die deren sinnvoll nutzbaren Frequenzbereich erweiterten, 
dazu geführt, daß man mit 2 Wegen statt 3 Wegen auskommen konnte, und 
sich die fehlende zweite Übergangsfrequenz und damit die nicht mehr 
auftretenden Probleme mit den "möglichst guten Frequenzweichen" so 
deutlich ausgewirkt, daß die 2-Wege Boxen besser wurden als 3-Wege 
Boxen. Sprich: Die Abstriche, die man durch den fehlenden 3. hatte, 
waren geringer, als die Schäden, die eine 3-Wege-Weiche bewirkte.

Mit miesen Chassis ist es dann auch egal, obh man miese 
5-Wege-Freqeunzweichen hat.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Es gibt natürlich auch die Möglichkeit einen Lautsprecher vollaktiv 
aufzubauen. Das heisst für jedes Chassis eine eigene Endstufe und die 
Frequenzweiche dann auch aktiv aufbauen. Man hat plötzlich wesentlich 
mehr
Gestaltungsmöglichkeiten, da die Weiche keine Leistung mehr Verlustarm 
übertragen muss. Somit kann man die Weiche auch wesentlich 
kompromissloser aufbauen.

Aber dem Hifi Konsumenten geht es völlig gegen den Strich auser der 
Lautsprecherleitung auch noch eine Netzleitung zum Lautsprecher legen zu 
müssen. Auch darf es einfach nicht sein das die Endstufe in seinen 
Verstärker plötzlich überflüssig wird. ( man könnte sie ja auch 
alternativ für seinen elektrostatischen Kopfhörer verwenden, um nicht 
nutzlos zu sein ).

Der nächste Schritt wäre dann eigentlich naheliegend. Einen aktiv 
geregelte Lautsprecher zu bauen. Das heist die Membranbewegung auf 
elektronischen Wege zu erfassen, und die Abweichung von der Sollbewegung 
im Ansatz zu korrigieren. Das wird allerdings zur Zeit aus mir 
unerfindlichen Gründen von nur 2 Herstellern so gemacht.

Der Vorteil ist, das das mechanische Eigenleben eines Lautsprechers 
vollkommen kontrollierbar wird, und somit  Eigenresonanzen und 
Einschwingvorgänge seinen Schrecken verloren haben.

Wer so ein Lautsprecher einmal gehört hat, weis wovon ich rede.

Ralph Berres

Autor: MaWin (Gast)
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> Wer so ein Lautsprecher einmal gehört hat, weis wovon ich rede.

Allerdings sind die Philips MFB Boxen wieder vom Markt verschwunden
und auch andere Firmen sind nicht sehr erfolgreich.

Irgendwo liegt da also wohl doch noch ein Haken.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Mawin die anderen Hersteller sind eigentlich sehr erfolgreich nur nicht 
so verbreitet, da sehr hochpreisig. Silbersand, Backes&Müller z.B.

Phillips Restek Jamo und Konsorten haben nur den Tieftöner geregelt, und 
das auch noch schlecht. Die beiden anderen Hersteller regeln alle 
Lautsprecher, und nicht nur die Tieftöner.

Ralph Berres

Autor: MaWin (Gast)
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Die wollen nicht verkaufen.
Der eine sagt nicht, was er hat:
http://www.silbersand.de/start.html
der andere sagt nichts ohne seinen Anwalt, äh, Flash:
http://www.backesmueller.de/_site/
Auch ein Weg, pleite zu gehen.

Autor: Michael_ (Gast)
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Hier noch mal ein Link auf das Unternehmen Kiesler, Musikelectronic 
Geithain:
http://www.hoererlebnis.de/he/archiv/33geithain.htm
http://www.me-geithain.de/index2.html

Autor: Ralph Berres (rberres)
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MaWin schrieb:
> Die wollen nicht verkaufen.
> Der eine sagt nicht, was er hat:
> http://www.silbersand.de/start.html
> der andere sagt nichts ohne seinen Anwalt, äh, Flash:
> http://www.backesmueller.de/_site/
> Auch ein Weg, pleite zu gehen.


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