Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Warum sind Audioverstärker Spannungs- und keine Stromquellen?


von Paul H. (powl)


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Hi,

bei einem Lautsprecher geht man näherungsweise davon aus, dass die 
aufgeprägte Kraft zu einer proportionalen Membranauslenkung führt. Diese 
Kraft ist die Lorenzkraft, welche durch den Stromfluss innerhalb des 
Schwingspulendrahtes hervorgerufen wird. Diese wiederum ist proportional 
zum Strom der durch sie hindurchfließt und dieser wiederum ist 
porportional zur anliegenden Spannung geteilt durch die Impedanz. 
Allerdings ist die Impedanz frequenzabhängig.

Warum sind dann Audioverstärker variable Spannungsquellen und keine 
variablen Stromquellen damit diese Impedanzschwankungen schon im 
Vornherein korrigiert werden?

lg PoWl

von MaWin (Gast)


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> Warum sind dann Audioverstärker variable Spannungsquellen

Weil die Position der Membran gesteuert werden soll,
und nicht deren Beschleunigung.

von Paul H. (powl)


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ok, also liegt der Fehler gleich im ersten Satz "bei einem Lautsprecher 
geht man näherungsweise davon aus, dass die aufgeprägte Kraft zu einer 
proportionalen Membranauslenkung führt" ?

von Art Ickel aus W. (Gast)


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>Weil die Position der Membran gesteuert werden soll,
>und nicht deren Beschleunigung.

Strom ist aber proportional zur Kraft. Also zur Beschleunigung und durch 
die Federwirkung auch zur Endauslenkung.

Spannung müsste dann eher mit der Geschwindigkeit korrespondieren, da 
die Angelegte Spannung MINUS generatorische Spannung die resultierende 
Spannung ergibt, die zusammen mit dem Innenwiderstand (ohmsch/induktiv) 
proportional zur Kraft ist.

von Andreas K. (derandi)


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Warum sollte man Audioverstärker so kompliziert bauen?
Der Lautstärkeeindruck ist ja auch Frequenzabhängig.

von Stefan Salewski (Gast)


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@Paul Hamacher

Bei Wikipedia steht ja einiges interessantes zu Lautsprechern:

http://de.wikipedia.org/wiki/Lautsprecher

Und Du kannst ja mal mit Google nach

"loudspeaker current source" suchen, dann findet man etwa

www.passdiy.com/pdf/cs-amps-speakers.pdf

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Paul Hamacher schrieb:
> Warum sind dann Audioverstärker variable Spannungsquellen und keine
> variablen Stromquellen damit diese Impedanzschwankungen schon im
> Vornherein korrigiert werden?
Weil das keiner mehr hört: irgendwann hat die selige ELRAD mal die 
Beschleunigung/Position der Membran gemessen und entsprechend dem 
Audiosignal geregelt. Heraus kam: viel Aufwand, tolle Messergebnisse, 
und: man hört es mit realem Musiksignal einfach nicht...

von Paul H. (powl)


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Lothar Miller schrieb:
> Paul Hamacher schrieb:
>> Warum sind dann Audioverstärker variable Spannungsquellen und keine
>> variablen Stromquellen damit diese Impedanzschwankungen schon im
>> Vornherein korrigiert werden?
> Weil das keiner mehr hört: irgendwann hat die selige ELRAD mal die
> Beschleunigung/Position der Membran gemessen und entsprechend dem
> Audiosignal geregelt. Heraus kam: viel Aufwand, tolle Messergebnisse,
> und: man hört es mit realem Musiksignal einfach nicht...

und was sagen die audiophilen dazu? warum ist es dann immernoch so 
schwierig naturgetreue klangwiedergabe zu erreichen?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Paul Hamacher schrieb:
> warum ist es dann immernoch so
> schwierig naturgetreue klangwiedergabe zu erreichen?
Das ist doch (eigentlich) gar nicht gewünscht. Jeder Raum hat seine 
Charakteristik, warum sollte man da an den letzten Gleidern der 
Aufnahme- und Wiedergabestrecke arbeiten? Wenn du irgendwas möglichst 
"naturgetreu" anhören willst, bleiben dir sowieso nur Kopfhörer...

Und für die Lautsprechersache: es reicht aus, trotz den eklatanten 
Nichtlinearitäten. Auch (und lustigerweise gerade) den 
Audiofreundlichen...

von Paul H. (powl)


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ok, d.h. die sache mit der spannungsquelle ist völlig ausreichen und 
eine stromquelle wäre mit kanonen auf die spatzen

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Paul Hamacher schrieb:
> und eine stromquelle wäre mit kanonen auf die spatzen
Eigentlich schon. Das tut nur jemand, dem es auf den "allerletzten 
Spatzen" ankommt... ;-)

von Andreas K. (derandi)


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Wie soll die Aufnahme so klingen wie im Studio?
Dazu bräuchte man ja die selben Monitor-boxen, nach denen wurde der 
Klang ja eingestellt.
Diese Lautsprecher wurden auch von Spannungsgesteuerten Verstärkern 
angesteuert, also wäre ein Stromgesteuerter Verstärkerausgang schon 
wieder ein Schritt in die falsche Richtung.

von Art Ickel aus W. (Gast)


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Ist der hochohmige Ausgang eines Röhrenverstärkers nicht etwas zwischen 
idealer Strom und Spannungsquelle ?

von Ulrich (Gast)


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So alle paar Jahre kommt die Idee mit der Stromansteuerung mal wieder 
auf, und es gibt auch ein paar Baupläne dazu. Allerdings sind bei der 
Stromansteuerung die Resonanzen der Lautsprecher deutlicher ausgeprägt, 
als bei der Ansteuerung mit vorgebener Spannung. Deshalb ist ein 
Verstärker mit niedriger Ausgangsimpedanz (also vorgegebene Spannung) 
auch in aller Regel besser. Außerdem sind die Audiosignal auch für die 
Art der Verstärker gemacht, und mit Transistoren ist ein niedriger 
Ausgangswiderstand auch eher einfacher.

Also verschwindet die Idee mit der Stromsteuerung dann auch wieder für 
ein paar Jahre.

von RainerK (Gast)


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Die Masse der Lautsprechermembran und ihres Antriebs (Spule) ist das 
Hauptproblem des Lautsprechers. Die sich daraus ergebenden 
Überschwingungen können nur durch eine starke Bedämpfung minimiert 
werden.
Bei Bedämfung durch konstruktive Maßnahmen am Lautsprecher wäre der 
Wirkunsgrad stark vermindert, denn der treibende Verstärker müsste neben 
der Treiberleistung für den Antrieb der Membran zusätzlich die 
Bedämpfung überwinden.
Die einzig pratikable und wirtschaftliche Maßnahme zur Bedämpfung ist 
also ein treibender Verstärker, der niederohmig genug ist, um die EMK 
der Überschwingung weitgehend kurzzuschliessen und trotzdem den für die 
Auslenkung der Spule notwendigen Strom zu liefern.
Fern jeder Wunschvorstellung ideologisch verbrämter Sehnsüchte ist und 
bleibt solch ein niederohmiger Treiber immer und ewig eine 
Spannungsquelle.

Es grüßt RainerK

von MaWin (Gast)


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Lösen könnte man das Problem, in dem man die Position
der Membran aktiv auf den Spannungspegel des Audiosignals
regelt, das machen die MFB-Boxen, leider bleibt dann
immer noch ein Rest weil nicht die ganze Membran sich
gleich bewegt, also leider nicht unendlich steif ist.

Dennoch frage ich mich, warum heute nicht alle aktiven
Boxen mit MFB gebaut werden, es würde mehr Bass bei
kleineren Gehäusen erlauben und ist technisch heute
sicherlich spottbillig zu realisieren.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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MaWin schrieb:
> Dennoch frage ich mich, warum heute nicht alle aktiven
> Boxen mit MFB gebaut werden,
Der Witz ist, dass der Klang im Studio mit genauso "schlechten" 
Lautsprechern abgemischt wurde. Im digitalen Audiosignal steckt also der 
Monitorraum mit drin. Und wenn sich das ganze dort "gut" angehört hat, 
wird es nicht automatisch "besser", wenn du das letzte gleid der 
wiedergabekette aushebelst. Denn mit der Positionsregelung setzt du ja 
praktisch den Monitorlautsprecher und sein Verhalten ausser Kraft. Ob 
sich der Gesamtklang dann besser anhört, ist reine Geschmackssache.

> es würde mehr Bass bei kleineren Gehäusen erlauben
Bei 850WPMPO...  ;-)
Das Argument zählt nicht. Mehr Leistung muß irgendwoher kommen und 
kostet (mehr) Geld. Und mehr "Rumms" kann man auch am Bassregler 
reindrehen, solange es die Wiedergabestrecke noch mitmacht...

von Harald Wilhelms (Gast)


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MaWin schrieb:
> Lösen könnte man das Problem, in dem man die Position
> der Membran aktiv auf den Spannungspegel des Audiosignals
> regelt, das machen die MFB-Boxen, leider bleibt dann
> immer noch ein Rest weil nicht die ganze Membran sich
> gleich bewegt, also leider nicht unendlich steif ist.
>
> Dennoch frage ich mich, warum heute nicht alle aktiven
> Boxen mit MFB gebaut werden, es würde mehr Bass bei
> kleineren Gehäusen erlauben und ist technisch heute
> sicherlich spottbillig zu realisieren.

Nun, die Firma Phillips hat solche Boxen lange angeboten.
Diese Boxen hatten für ihre eher geringe Grösse einen recht
guten Klang. Aber irgendwann spielte so etwas wohl keine Rolle
mehr und man wollte nur noch möglichst viel PMPO.  :-(
Gruss
Harald
PS: "Watt wollen Sie?"

von Martin S. (sirnails)


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Es gibt überhaupt keinen Grund, "bessere" Verstärker einzusetzen, da im 
Mastering folgender Grundsatz gilt: "Eine Aufnahme muss sich auf der 
teuersten High-End-Anlage, bis hin zum popeligen Kofferadio immer gut 
anhöhren". Mastering ist ein Kompromiss und eine Geschmackssache. Es 
gibt keinen Hifi-Klang bei der modernen Musik. Wenn überhaupt, dann bei 
Aufnahmen mit klassischen Instrumenten. Da sollte das Ziel eine 
möglichst naturgetreue Aufnahme sein. Aber selbst hier wird schon mit 
enorm viel Technik gespielt. Und somit kann man - egal wie man es dreht 
und wendet - niemals einen besseren Klang erzeugen, als man mit 
konventionellen Mitteln ohnehin schon besitzt. Ich würde sogar 
behaupten: 99,9% aller Menschen höhren keinen Unterschied zwischen einem 
anständig beschaltetem TDA1557Q auf 30% seiner Ausgangsleistung und 
einem äuqivalent lautem High-End-Verstärker.

von RainerK (Gast)


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MaWin schrieb:
> Lösen könnte man das Problem, in dem man die Position
> der Membran aktiv auf den Spannungspegel des Audiosignals
> regelt, das machen die MFB-Boxen, leider bleibt dann
> immer noch ein Rest weil nicht die ganze Membran sich
> gleich bewegt, also leider nicht unendlich steif ist.

Dass ändert aber auch nichts daran, dass - mit oder ohne Regelkreis - 
der Spulen-Treiber "Audioverstärker" eine Spannungsquelle ist.

Es grüßt RainerK

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Martin Schwaikert schrieb:
> Ich würde sogar behaupten:
> 99,9% aller Menschen höhren keinen Unterschied zwischen einem
> anständig beschaltetem TDA1557Q auf 30% seiner Ausgangsleistung und
> einem äuqivalent lautem High-End-Verstärker.
Sie meinen sogar, der billige Verstärker höre sich besser an, nur wenn 
er ein wenig lauter gestellt wurde...

Oder wie z.B. Fernseher verkauft wurden und werden, die unbedingt raus 
müssen: bei den teuren Geräten (die dieser Kunde sowieso nicht kaufen 
würde) den Kontrast runterdrehen, bei dem Gerät, das weg muß, den 
Kontrast rauf. Und voila: das Ding wird verkauft. Garantiert.

von GB (Gast)


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Bei Gitarrenverstärkern benutzt man oft eine Stromsteuerung oder eine 
Strom-Spannungs-Steuerung, damit der Lautsprecher wesentlich lockerer an 
den Verstärker angebunden ist und mehr Eigenleben führen kann. Durch die 
dadurch entstehenden (bzw. besser zur Geltung kommenden) Eigenresonanzen 
des Lautsprechers wird der Sound als lebendiger empfunden.

(Erniedrigung des Dämpfungsfaktors durch Stromsteuerung heißt das, 
glaube ich)

von RainerK (Gast)


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GB schrieb:
> Bei Gitarrenverstärkern benutzt man oft eine Stromsteuerung oder eine
> Strom-Spannungs-Steuerung, damit der Lautsprecher wesentlich lockerer an
> den Verstärker angebunden ist und mehr Eigenleben führen kann. Durch die
> dadurch entstehenden (bzw. besser zur Geltung kommenden) Eigenresonanzen
> des Lautsprechers wird der Sound als lebendiger empfunden.

The embedded drummer

duck und wech, RainerK

von Ralph B. (rberres)


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Lautsprecher sind ein schwingungsfähiges Feder-Masse-System, welches 
eine Eigenresonanz besitzt. Eine gesteuerte Spannungsquelle wird diese 
Eigenresonanz auf Grund seinen niedrigen Innenwiderstand bedämpfen.

Gesteuerte Stromquellen haben theoretisch einen unendlich hohen 
Ausgangswiderstand. Sie bedämpfen die Eigenresonanz nicht, sondern regen 
sie im Gegenteil sogar an.

Insofern ist es völliger Blödsinn einen ungeregelten Lautsprecher mit 
einer gesteuerten Stromquelle zu betreiben. Es gibt Firmen die benutzen 
eine gesteuerte Stromquelle in einen geregelten Lautsprecher. Da muss 
die Regelung dann zusätzliche Arbeit leisten.

Das ganze artet zu einer Philosphiefrage aus.

Übrigens es gibt mehrere Highend Lautsprecher , die auf vollgeregelte 
Lautsprechersysteme setzen. die wohl bekanntesten sind Backes&Müller und 
Silbersand. Die Ergebnisse die dort erzielt werden sind schon sehr 
markant hörbar. Nicht nur von Esotheriker.

Ralph Berres

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Bei einem idealen Lautsprecher (bewegte Eigenmasse, Spuleninduktivität
und ohmscher Widerstand vernachlässigbar) ist es egal, ob er mit Span-
nung oder Strom angesteuert wird: Der vom Lautsprecher erzeugte Schall-
druck ist einerseits proportional zur Kraft der Membran, also ist sie
proportional zum Strom. Andererseits ist der Schalldruck proportional
zur Membrangeschwindigkeit, die wiederum proportional zur Spannung ist.
So ein Lautsprecher verhält sich damit als Ganzes wie ein ohmscher
Widerstand.

Nun ist ein realer Lautsprecher aber nicht ideal:

1. Die bewegliche Masse des Lautsprechers führt bei Stromansteuerung zu
   einer Begrenzung der Membranbeschleunigung und damit der Anstiegsge-
   schwindigkeit des Schalldrucks. Die Spannungsansteuerung kompensiert
   diesen Fehler automatisch durch eine geeignete Erhöhung des Stroms.

2. Im Gegensatz dazu führt die Spuleninduktivität bei der Spannungsan-
   steuerung zu einer begrenzten Anstiegsgeschwindigkeit des Schall-
   drucks, währed sie für die Stromansteuerung kein Problem darstellt.

3. Der ohmsche Widerstand der Lautsprecherspule führt bei Spannungsan-
   steuerung zu einer Begrenzung des Schalldrucks. Die Stromansteuerung
   kompensiert diesen Fehler automatisch durch eine entsprechende Erhö-
   hung der Spannung. Der ohmsche Widerstand stellt aber auch bei der
   Spannungsansteuerung kein großes Problem dar, da die prozentuale
   Schalldruckabnahme konstant ist und somit einfach durch etwas mehr
   Verstärkung kompensiert werden kann.

Ob eine Spannungs- oder Stromansteuerung günstiger ist, hängt also pri-
mär davon ab, ob die Lautsprechermasse oder die Spuleninduktivität den
störenderen Faktor darstellt. Die Spuleninduktivität ist leichter zu
verringern als die bewegte Masse (mechanische Beschränkungen), was ver-
mutlich ein wesentlicher Grund dafür ist, dass hauptsächlich Spannungs-
ansteuerung (in Verbindung mit Lautsprechern niedriger Induktivität)
eingesetzt wird.

Es gibt natürlich außer den drei genannten noch beliebig viele weitere
Dreckeffekte, bspw. begrenzter Strom im Spannungssuagang, begrenzte
Spannung im Stromausgang, Nichtlinearitäten und Resonanzen im Lautspre-
cher usw., die aber meist sekundärer Natur sind. Man versucht, sie für
das jeweils ausgewählte Ansteuerungsverfahren möglichst gering zu
halten.

Ralph Berres schrieb:
> Lautsprecher sind ein schwingungsfähiges Feder-Masse-System, welches
> eine Eigenresonanz besitzt.

Auch bei Lautsprechern sind prinzipiell zwei unterschiedliche Resonanz-
typen möglich: Parallel- und Serienresonanz. Erstere wird mit einem
möglichst kleinen Widerstand bedämpft, letztere mit einem möglichst
großen. Da ein Spannungsausgang einen kleinen Dämpfungswiderstand bie-
tet, legt man den Optimierungsschwerpunkt bei den Lautsprechern nicht
auf deren Parallelresonanzen, was zur Folge hat, dass so ein Lautspre-
cher an einem Stromausgang keine gute Figur machen würde. Ein für einen
Stromausgang optimierter Lautsprecher hätte nur schwach ausgeprägte
Parallelresonanzen, während er auf Grund seiner möglicherweise höheren
Serienresonanz und Induktivität am Spannungsausgang nicht gut da stehen
würde.

Was in diesem Zusammenhang auch noch bedacht werden muss: Die obigen
Überlungen gehen davon aus, dass man mit der Verstärker-Lautsprecher-
Kombination einen zur Eingangsspannung proportionalen Schalldruck
erzeugen möchte. Das ist aber nur dann richtig, wenn ungekehrt auf der
Aunahmeseite der Schalldruck in eine proportionale Spannung umgesetzt
wird, was zwar bei den heute üblichen Kondensatormikrofonen der Fall
ist, nicht aber bei dynamischen Mirkofonen. Bei diesen ist die Spannung
proportional zur Schalldruck änderung, was — zumindest theoretisch —
einen Verstärker mit zusätzlicher integrierender Komponente erforderlich
machen würde.

von Ralph B. (rberres)


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Yalu X. schrieb:
> Auch bei Lautsprechern sind prinzipiell zwei unterschiedliche Resonanz-
>
> typen möglich: Parallel- und Serienresonanz. Erstere wird mit einem
>
> möglichst kleinen Widerstand bedämpft, letztere mit einem möglichst
>
> großen.

Dann sag mir mal wo bei einen Lautsprecherchassis eine Serienresonanz 
auftritt. Die Resonanz ist tatsächlich eine Parallelresonanz.

Yalu X. schrieb:
> Andererseits ist der Schalldruck proportional
>
> zur Membrangeschwindigkeit, die wiederum proportional zur Spannung ist.

Die Auslenkung fällt oberhalb der Resonanzfrequenz ( und da werden 
Lautsprecher gemeinhin betrieben ) mit zunehmender Frequenz mit 
12db/Oktave ab, die Geschwindigkeit mit 6db/Oktave und die 
Beschleunigung bleibt konstant. Somit stimmt diese Aussage nicht.

Yalu X. schrieb:
> Das ist aber nur dann richtig, wenn ungekehrt auf der
>
> Aunahmeseite der Schalldruck in eine proportionale Spannung umgesetzt
>
> wird

Was immer der Fall ist, sonst würden Aufnahmen ziemlich scheuslich 
klingen.

Yalu X. schrieb:
> was zwar bei den heute üblichen Kondensatormikrofonen der Fall
>
> ist, nicht aber bei dynamischen Mirkofonen.

Siehe ein Satz vorher.

Yalu X. schrieb:
> Bei diesen ist die Spannung
>
> proportional zur Schalldruck änderung, was — zumindest theoretisch —
>
> einen Verstärker mit zusätzlicher integrierender Komponente erforderlich
>
> machen würde.

Also ein dynamisches Mikrofon welches einen Integrator in der 
Verstärkerstufe benötigt, ist mir noch nicht begegnet. Sie sind alle ( 
mehr oder weniger ) Frequenzlinear. Bitte verwechsel nicht 
Druckempfänger mit Druckgratientenempfänger.

Yalu X. schrieb:
> 1. Die bewegliche Masse des Lautsprechers führt bei Stromansteuerung zu
>
>    einer Begrenzung der Membranbeschleunigung und damit der Anstiegsge-
>
>    schwindigkeit des Schalldrucks.

Bei der Resonanzfrequenz passiert genu das Gegenteil.Sie wird im 
Gegensatz zur Spannungssteuerung erst so richtig ausgeprägt.
In (HF) Verstärkerstufen in welche Parallelresonanzkreise zur Selektion 
benutzt werden, nützt man genau dieses Verhalten aus, um große 
Resonanzüberhöhungen und damit große Güten = geringe Bandbreiten zu 
realisieren. Man benutzt Ausgangstufen die als Stromquellen ausgeführt 
sind.

Ralph Berres

von Yalu X. (yalu) (Moderator)


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Ralph Berres schrieb:
> Dann sag mir mal wo bei einen Lautsprecherchassis eine Serienresonanz
> auftritt. Die Resonanz ist tatsächlich eine Parallelresonanz.

Bspw. dann, wenn die Antriebsspule eine hohe Induktivität hat, die
ihrerseits (zusammen mit der federnden Membranaufhängung) maßgeblich zu
einer Resonanz beiträgt.

>> Andererseits ist der Schalldruck proportional
>> zur Membrangeschwindigkeit, die wiederum proportional zur Spannung ist.
>
> Die Auslenkung fällt oberhalb der Resonanzfrequenz […]

Der erste Teil meines Beitrags befasst sich nur mit idealen Lautspre-
chern, die sich ähnlich wie ideale Elektromotoren vehalten und damit
auch keine Resonanzen aufweisen. Mir ging es dabei darum, zu zeigen,
dass der Unterschied zwischen einer Spannungs- und einer Stromansteue-
rung erst bei Berücksichtigung verschiedener Dreckeffekte zum Tragen
kommt.

>> Das ist aber nur dann richtig, wenn ungekehrt auf der Aunahmeseite
>> der Schalldruck in eine proportionale Spannung umgesetzt wird
>
> Was immer der Fall ist, […]

Nein, eben nicht. Ein dynamisches Mikrofon liefert bei statischem Druck,
d.h. bei eingedrückter, aber stillstehender Membran immer die Spannung
0V. Es reagiert im Gegensatz zum Kondensatormikrofon nicht auf den
Druck, sondern auf Druckänderungen. Man unterscheidet deswegen bei den
Mikrofonen zwischen Geschwindigkeits- und Elongationsempfängern:

  http://de.wikipedia.org/wiki/Geschwindigkeitsempf%C3%A4nger
  http://de.wikipedia.org/wiki/Elongationsempf%C3%A4nger

> […] sonst würden Aufnahmen ziemlich scheuslich klingen.

Glücklicherweise nicht. Das differenzierende Verhalten des dynamischen
Mikrofons hat zwei Effekte:

1. Eine Phasenverschiebung um 90°: Die hören die meisten Menschen kaum,
   allenfalls bei sehr niedrigen Frequenzen.

2. Eine proportional zur Frequenz ansteigende Amplitude: Die wird durch
   die Masseträgheit der Membran kompensiert, die ein genau gegenläufi-
   ges Verhalten bewirkt.

> Also ein dynamisches Mikrofon welches einen Integrator in der
> Verstärkerstufe benötigt, ist mir noch nicht begegnet.

Der Integrator steckt sozusagen in der Membranmasse des Mikrofons
(s.o.). Damit der Effekt dieser Masse nicht in anderen Effekten
(federnde Aufhängung, Reibung usw.) untergeht, darf sie nicht zu gering
sein. Anders beim Kondensatormikrofon: Weil dieses den Schalldruck
direkt in Spannung umsetzt, muss hier die Membranmasse so gering wie
irgend nur möglich sein, um ein Abfallen des Frequenzgangs bei höheren
Frequenzen zu vermeiden.

von Michael K. (charles_b)


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1. ...und dann gibt es ja auch noch das TPS-System von Pfleid, welches 
den Einschwingvorgang der Membran mit einem zusätzlichen "Kick" 
versieht...

2. Die exakte Hub-Position der Membran zu bestimmen ist eine Sache, es 
dürften aber auch Teilschwindungen auftreten, denen allenfalls mit einem 
Echtzeit-Interferogramm (a la Newtonsche Ringe) bezukommen ist.

von Ralph B. (rberres)


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Yalu X. schrieb:
> Der Integrator steckt sozusagen in der Membranmasse des Mikrofons
>
> (s.o.).

das ist sogar beim Lautsprecher so. Dessen Masse imtegriert sogar 
zweimal.

Dieser Effekt ist grundsätzlich zu beobachten, wenn ein System überhalb 
der Resonanz betrieben wird. Ein Kondensatormikrofon hat seine 
Resonanzfrequenz in der Regel überhalb des Arbeitsbereiches.

Nebenbei bemerkt registriert das Kondensatormikrofon die Auslenkung der 
Membran. Ob nun die Auslenkung vom Druck oder dem Druckgratienten 
abhängt ist wieder konstruktiv bedingt. Druckempfänger haben 
Kugelcharakteristik und sind in der Regel hochlinear im Frequenzgang. 
Richtmikrofone sind aber immer Druckgratientenempfänger. Das gilt 
übrigens genau so bei dynamischen Mikrofonen. Nur das hier der Druck in 
eine Beschleunigung umgesetzt wird( auf Grund der Tatsache das die 
Resonanzfrequenz weit unten liegt ).

Michael K-punkt schrieb:
> 2. Die exakte Hub-Position der Membran zu bestimmen ist eine Sache, es
>
> dürften aber auch Teilschwindungen auftreten, denen allenfalls mit einem
>
> Echtzeit-Interferogramm (a la Newtonsche Ringe) bezukommen ist.

Aktive vollgeregelte Lautsprecher erfassen tatsächlich die 
Membranbewegung. Dazu werden heute hauptsächlich 2 Verfahren angewendet.
1. Bei Tief und Mitteltöner wird mit einer 2ten Spule in einen eigenen 
Magnetfeld die Geschwindigkeit der Membran erfasst und geregelt. Dieses 
erfordert sehr steife Membranen mit einer sehr weichen Aufhängung, um 
eben diese Partialschwingungen zu vermeiden, weil dieses sich bei diesen 
Verfahren nicht gegenkoppeln läßt.
2. Bei Hochtönern wird auch kapazitiv abgetastet, in dem man den Strom 
beim umladen der Membran misst.Hier bekommt man auch die 
Geschwindigkeit, die man direkt gegenkoppeln kann. Wenn man die Spannung 
an der Membran messen würde, dann bekäme man die Auslenkung als Größe, 
welches man erst in eine Geschwindigkeit überführen müßte.
Die Geschwindigkeit ist übrigens die einzige Größe welches sich sowohl 
unterhalb der Eigenresonanz , als auch oberhalb der Eigenresonanz 
gegenkoppeln läßt. Man erhöht mit dem Gegenkopplungsfaktor quasi die 
Dämpfung des schwingungsfähigen Systemes. ( Konnte man vor Jahrzehnten 
mal in einer Veröffentlichung von Backes&Müller nachlesen, wie die 
Monitor5 auf den Markt kam):
3. Beschleunigungssensor. Dieses Verfahren wurde von Phillips vor sehr 
langer Zeit angewendet. ( MFB Lautsprecher ). Hier wurde ein 
Piezokristall auf die Membran geklebt, und erhielt als Größe die 
Beschleunigung.
Es funktionierte nur im Tieftonbereich und ermöglichte nur bescheidene 
Gegenkopplungsfaktoren. Dieses Verfahren wurde in Lizens von allen 
möglichen Firmen mit original Phillips Lautsprecherchassis  angewendet.
( Jamo, Restek nur um 2 zu nennen ).

Heute werden auch gerne Verfahren angewendet, in dem mit einen DSP ein 
Kennfeld abgefragt und verrechnet wird. In dem Kennfeld sind die 
Eigenschaften des Lautsprechers ( mehr oder weniger exakt ) abgelegt.

Diese hat aber den Nachteil das Alterungen Raumeinflüsse usw nicht mit 
berücksichtigt werden können, welches aber bei einer echten Regelung 
voll erfasst werden.

Ralph Berres

von Rudolf Schwarz (Gast)


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Das charakterisierende Merkmal - einer Spannungsquelle ist die 
belastungsunabhängige, konstante Ausgangspannung => Ri = 0 - einer
Stromquelle, dass  der der Ausgangsstrom von der Belastung unabhängig 
ist => Ri = unendlich.
Lautsprecher sind grundsätzlich Tiefpassfilter. Gemäss der Filtertheorie 
sind alle Parameter für eine bestimmte, meist lineare 
ÜBERTRAGUNHSFUNKTION FESTGELEGT (Z.B: Butterworth, Bessel oder Chebyshev 
n-ter Ordnung). In diese mathematisch anspruchsvollen Polynome fliessen 
auch die Ausgangs- und Zuleitungsimpedanzen des Verstärkers und der 
Zuleitung ein. Mit einem Konstantstromverstärker (Ausgangsimpedanz Ri 
bzw. Zi unendlich) wird die Filterfunktion buchstäblich mit Füssen 
getreten. Was damit herauskommt, kann nie mehr linear, noch klangneutral 
sein! Wer das verstehen will, muss sich mit dem ganzen System 
Lautsprecher befassen. Eine einfache Einführung liefern Thiele und Small 
mit ihren aus der Filtertheorie entwickelten "Thiele und Small 
Parametern"
Lorenzkraft. Bxl-Produkt, Beschleunigung etc. sind immer im gesamten 
System zu betrachten. Heinz Sahm legt die Zusammenhänge ausgehend von 
den mech. und el. Ersatzschaltbildern mathematisch dar. (Hi-Fi 
Lautsprecher, Heinz Sahm, Franzis, München 1981)

Rudolf Schwarz

von Ralph B. (rberres)


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Rudolf Schwarz schrieb:
> Lautsprecher sind grundsätzlich Tiefpassfilter.

Bezogen auf welche Größe?

Auf die Auslenkung? Geschwindigkeit? oder Beschleunigung der Membran?

Für die ersten beiden Größen gebe ich dir recht.

Doch glücklicherweise ist der Schalldruck der Beschleunigung der Membran 
proportional. Sie hat allerdings eine über die Frequenz kontinuierlich 
ansteigende Phasenverschiebung gegenüber der Eingangsspannung welche an 
der Spule liegt. Diese Phasenverschiebung wird bei der 
Geschwindigkeitsgegenkopplung auch ausgeregelt. Bei einen nicht 
geregelten Lautsprecher resultiert die Phasendrehung aus der Tatsache 
das der Lautsprecher überhalb der Resonanzfrequenz betrieben wird. 
Unterhalb der
Resonanzfrequenz entsteht keine ( nennenswerte ) Phasenverschiebung, 
dafür fällt der Schalldruck mit abnehmender Frequenz mit 12db/ Oktave 
ab.

Der Lautsprecher ist also in erster Linie ein schwingungsfähiges Gebilde
( Feder Masse System )und kein Tiefpass. Die Masse entspricht der Masse 
der Lautsprechermembran samt Schwingspule. Die Federkonstante findet man 
in den Rückstellkräften zum einen der Zentrierspinne, und der Aufhängung 
der Membran am Korb, zum anderen der hinter der Membran befindlichen 
Luftpolster. Diese tritt um so mehr in Erscheinung je kleiner eine 
geschlossene Lautsprecherbox ist.

Thiele & Schmal Parameter können in der Tat den Lautsprecher in seiner 
Grundresonanz sehr gut beschreiben, nicht jedoch in anderen unschöne 
Effekte wie Partialschwingungen, Intermodulationen durch Dopplereffekte 
usw.


Ralph Berres

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