Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frequenzweiche vor Verstärker


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von Anonym L. (helferlein)


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Hallo liebe community,

Ich würde gerne einen Audioverstärker bauen und habe mich für den LM1875 
als verstärker entschieden. Nun würde ich gerne vor jedem 
Lautsprecher(3) einen solchen einbauen, weil ich dann ca 20W pro 
Lautsprecher habe und trotzdem noch jeden einzeln brauchen kann.

Nun würde ich gerne eine Frequenzweiche bauen, die das Audiosignal in 
drei Frequenzen teilt: 0-1000Hz, 1-4Khz und 4khz+. Um das zu realisieren 
habe ich mir überlegt einen Hoch, einen Tief und einen Bandpass zu 
bauen.
Beim berechnen ist mir aufgefallen, dass die 
Ausgangsimpedanz(=Eingangsimpedanz lm1875) des Filters eine wichtige 
Rolle spielt. Die Filter sollen passiv sein.
Im Datenblatt ist keine Eingangsimpedanz angegeben. Kann man diese 
berechnen und wenn ja wie?

Bitte nur auf die Eingangsimpedanz bezug nehmen und konstruktive 
vorschläge bringen.

Es geht mir darum, es selber zu bauen und nicht zu kaufen.
Vielen Dank

: Verschoben durch Moderator
von Mw E. (Firma: fritzler-avr.de) (fritzler)


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Anonym L. schrieb:
> Bitte nur auf die Eingangsimpedanz bezug nehmen und konstruktive
> vorschläge bringen.

Dann poste es unter Analogtechnik?

von Anonym L. (helferlein)


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hatte ich eingestellt und habs nochmals versucht: klappt nicht

von Sascha_ (Gast)


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Ich hab noch nie was davon gehört, dass die Impedanzen übereinstimmen 
müssen. Du musst hier keine Leistungsanpassung machen.

Die Eingangsimpedanz eines Verstärkers (siehe Op-Amp) ist in der Regel 
enorm groß. So hochohmig kannst du nen passiven Filter mit Reaktanzen 
gar nicht bauen (zumindest nicht für alle Frequenzen).

Die Eingangsimpedanz der Schaltung Fig1 ist 1M parallel zu (jwC)+22k 
wenn man davon ausgeht dass in den Verstärker kein Strom fließt. Den 
Bias Current kann man auch noch berücksichtigen wenn man das will.

Fazit: Bau deine Frequenzweiche und bau den Verstärker dahinter. 
Schaltplan so wie im Datenblatt vorgegeben.
Ich wüsste nicht was ohne Impedance Matching da schiefgehen sollte. Oder 
ist das so ne Hifi-Glaubensfrage?

von Sascha_ (Gast)


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1/jwC natürlich.

von Anonym L. (helferlein)


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Nun, ich bin noch neu in der Audiotechnik und habe mich meines Wissens 
noch keiner Religion angeschlossen.:D Hoffe ich zumindest...

Alles unter 1%Klirrfaktor ist für mich gut genug, da das gehör auch 
1%Klirr hat.

Aber vielen Dank für deine Antwort

von Harald W. (wilhelms)


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Anonym L. schrieb:

> Alles unter 1%Klirrfaktor ist für mich gut genug, da das gehör auch
> 1%Klirr hat.

Filter erzeugen typischerweise lineare Verzerrungen und keine
nichtlinearen.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Anonym L. schrieb:
> Beim berechnen ist mir aufgefallen, dass die
> Ausgangsimpedanz(=Eingangsimpedanz lm1875) des Filters eine wichtige
> Rolle spielt.
Das ist bei passiven Filten richtig und wichtig, sonst stimmt der 
Frequenzgang nicht mehr.

> Die Filter sollen passiv sein.
Das ist eine Schnapsidee.

> Im Datenblatt ist keine Eingangsimpedanz angegeben. Kann man diese
> berechnen und wenn ja wie?
Bei den ganzen Beschaltungen gibts immer einen 22k Widerstand nach 
Signalmasse; das wirst du naerungsweise als Eingangsimpedanz annehmen 
koennen. Oder vielleicht etwas kleiner, also so 20kOhm.
Dann berechne dir daraus mal die Groessen deiner Filterbauteile und du 
wirst sehen, warum das eine Schnapsidee ist.

Gruss
WK

von Anonym L. (helferlein)


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Okay, ich sehe die Schnapsidee ein.
Spulen mit 3.5H habe ich leider keine gefunden.
Was ist dein verbesserungsvorschlag?
Aktive Filter, klar aber wie und welche?

Vielen Dank für die Antworten übrigens

von MaWin (Gast)


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Anonym L. schrieb:
> Die Filter sollen passiv sein

Eher blöd. Es hat seinen Grund, warum Linkwitz zu Frequenzweichen 
geforscht hat. Bau eine aktive Linkwitz-Riley Weiche ein.

http://sound.whsites.net/project09.htm

Der LM1875 ist nicht so besonders hochohmig (2uA an 1V sind 500k) aber 
undefiniert schwankend. Daher baut man einen definierten Widerstand 
parallel zum Eingang nach Masse (siehe Typical Applications im 
Datenblatt) und hat dann definierte 22k Eingangswiderstand.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Anonym L. schrieb:
> Okay, ich sehe die Schnapsidee ein.
Huups, das ging ja schneller als befuerchtet :-D

> Spulen mit 3.5H habe ich leider keine gefunden.
Sowas gibt's schon, nur manche sagen Netztransformator dazu.
Trotzdem: Nicht nehmen.

> Was ist dein verbesserungsvorschlag?
> Aktive Filter, klar aber wie und welche?
Naja, kommt halt drauf an :-D
Was haste denn fuer ne Spannungsversorgung; gehen da auch "normale" 
OpAmps damit?
Du wirst fuer Tief, Mittel, Hoch mindestens 4 OpAmps brauchen; dann hast 
du ohne Schmerzen 12dB/Oct (mit Schmerzen vielleicht 18dB/Oct).
Linkwitz-Riley Filter wuerden sich anbieten, dann gibts keinen Aerger 
bei den Uebergangsfrequenzen. Bei allen anderen Filtern musste halt 
gucken, wie's phasenmaessig ausschaut...

Gruss
WK

von Anonym L. (helferlein)


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Super Link!!!

Danke dafür. Jetzt bin ich schon etwas verwundert, dass ich so einen 
potenten Link noch nicht gefunden habe.


Ich habe allerdings noch eine Frage:
Ist Bass-1khz, Mittel1-4khz und hochtöner 4khz+ sinnvoll?
Es soll keine Ultra hightech anlage werden, sie soll trotzdem gut 
klingen und preiswert sein.
Oder gibt es sonst noch anfängerfehler, in die ich tappen könnte?


PS für die nachfolgenden Leser:

Der Download unten ist ein Rechner, der euch die passende Schaltung für 
eure eigene passende Freuquenz.


[EDIT] Spannungsversorgung ist 48V, mir ist klar, dass das 
runtergeregelt werden muss. Ich hatte zuerst +-24V vor, jedoch braucht 
man dann zwei speisungen und teuer und so...

: Bearbeitet durch User
von Harald W. (wilhelms)


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Anonym L. schrieb:

> Ist Bass-1khz sinnvoll?

Da nimmt man eher eine deutlich tiefere Grenze von ca. 200Hz.
Dann braucht man nur einen Tieftöner, weil es bei tiefen Fre-
quenzen sowieso keinen Stereoeffekt gibt. Die Grenze zwischen
Mittel- und Hochtöner legt man am besten anhand der geplanten
Lautsprecher fest.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Anonym L. schrieb:
> Ist Bass-1khz, Mittel1-4khz und hochtöner 4khz+ sinnvoll?
Wird halt auf deine Lautsprecher ankommen, die du da anschliessen 
willst.
Die Trennfrequenzen kann man aber nachtraeglich noch veraendern, das ist 
dann bloss eine Handvoll Bauteile die andere Werte kriegen.

> Es soll keine Ultra hightech anlage werden, sie soll trotzdem gut
> klingen und preiswert sein.
Naja, das kannste knicken. Preiswerter wirds sicher, wenn du's fertig 
kaufst. Wenn du's nicht wegen des Bastelspasses machen willst, kauf's 
lieber fertig.

> Oder gibt es sonst noch anfängerfehler, in die ich tappen könnte?
Sicherlich Unmengen. Aber da musste dann halt durch.

Gruss
WK

von MaWin (Gast)


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Anonym L. schrieb:
> Ist Bass-1khz, Mittel1-4khz und hochtöner 4khz+ sinnvoll?

Das wirst du an deinem Lautsprecherchassis ausmessen müssen, es kann ja 
keiner wissen, und selbst dieselben Lautsprechermodelle können je nach 
Exemplar anders klingen.

Daher verwendet man gerne adaptive Filter wie dBx driverack
https://www.thomann.de/de/dbx_driverack_pa2.htm
die das per Messmikrophon ausmessen.

Du kannst natürlich auch mit Messmikro, einem PC und Software wie Arta 
die Lautsprecher und dafür optimale Frequenzweiche bestimmen.

http://www.artalabs.hr/
http://www.audiotester.de/
http://audio.rightmark.org/index_new.shtml

von Homo Habilis (Gast)


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Anonym L. schrieb:
> Ich würde gerne einen Audioverstärker bauen und habe mich für den LM1875
> als verstärker entschieden. Nun würde ich gerne vor jedem
> Lautsprecher(3) einen solchen einbauen, weil ich dann ca 20W pro
> Lautsprecher habe und trotzdem noch jeden einzeln brauchen kann.

Für gewöhnlich gibt es diverse, häufige und/oder vernünftige, 
"Grundvorgehensweisen", in Bezug auf die Auswahl und Dimensionierung der 
Speaker, und der/s Verstärker(s), für ein 3-Wege-System.

Diese richten sich zum Großteil erst mal nach der geplanten Verwendung / 
den gewünschten Parametern. Aber da Du davon nichts angibst, kann man 
nur raten, bzw. beispielhaft einige Parameter festlegen.

Angenommen, Du willst die Leistung der LM1875 des Mittel- (MT) und 
Hochtonbereiches (HT) nicht nur ca. halb, sondern weitestmöglich 
ausnutzen - und das nehme ich mal stark an (#) - dann mußt Du für die 
meist viel ineffizienteren Tieftöner (TT) mehr Leistung bereitstellen.

(# Oder gedenkst Du bei HT und MT zwar die LM1875 zu verbauen, aber 
diesen bei "Full Power" nur je 5 oder 10 Watt zu entlocken - und nur dem 
TT die 20W Nennleistung? Glaube ich irgendwie nicht. Schon klar, daß es 
allgemein bei Speakern, und vor allem beim Vergleich von TT mit HT, 
große Unterschiede beim (bitte googlen:) Kennschalldruck gibt???)

Dafür gibt es diverse Lösungen: Man könnte nun statt 1xLM1875 + 1xTT ... 
das Ganze schlicht verdoppeln. Oder einen stärkeren TT sowie Chipamp 
verwenden. Oder...etc.

Das gilt auch, wenn die 3-Weger durch einen Subwoofer unterstützt 
werden. Wenn aber nicht, und trotzdem halbwegs "Tiefgang" erwünscht ist, 
steigt der Bedarf an TT-Membranfläche + TT-Amp-Leistung weiter... :-(

(Wie Du siehst - aus den vorhergehenden Antworten und diesem Post: 
Dieser Beitrag enthält nur einen Ausschnitt der umfangreichen 
Gesamtproblematik - ohne Angaben aller Gegebenheiten kann man Dir nicht 
wirklich sicher helfen.

Wir wissen weder, ob Du - und welche - die Speaker schon hast, oder die 
Chipamps, oder was genau erreicht werden soll - nichts wissen wir. 
Deshalb können wir entweder Fragen nur allgemein, oder aber nur 
allgemeine Fragen beantworten... wenn überhaupt.)

Mir kommt es vor, als müßte ich Dir alles zum Thema erst beibringen - 
das sind schlechte Voraussetzungen für einen Eigenbau. Egal, wovon ...

MfG

von Jupp (Gast)


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Anonym L. schrieb:

> Oder gibt es sonst noch anfängerfehler, in die ich tappen könnte?

Ja, den entscheidenden machst du gerade: Filter entwerfen, ohne den Rest 
zu berücksichtigen. Beziehe von Anfang an alle Komponenten mit ein, d.h. 
auch Chassis und Gehäuse, und messe nach! Frequenzgänge und vor allem 
das Phasenverhalten verändern sich je nach elektrischem und mechanischem 
Aufbau erheblich und beeinflussen sich gegenseitig.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Anonym L. schrieb:
> Ist Bass-1khz, Mittel1-4khz und hochtöner 4khz+ sinnvoll?

In welchem Bereich arbeiten die Lautsprecher denn?
Sind die Resonanzfrequenzen weit genug weg?
Welche Gedanken hast Du Dir gemacht, als Du die Frequenzen ausgesucht 
hast?


Anonym L. schrieb:
> weil ich dann ca 20W pro Lautsprecher habe

Im Hochtonbereich wird nur wenig Energie verbraucht. Im Bass hingegen 
sehr viel.
Die meisten Kalottenhochtöner sind bei 5W kaputt. Die Leistungsangaben 
beziehen sich auf das komplette Lautsprechersystem.


Vielleicht nennst Du uns mal die vorhandenen Lautsprecher!?


Gruß

Jobst

von J. A. (gajk)


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Anonym L. schrieb:
> Okay, ich sehe die Schnapsidee ein.
> Spulen mit 3.5H habe ich leider keine gefunden.
> Was ist dein verbesserungsvorschlag?
> Aktive Filter, klar aber wie und welche?
>
> Vielen Dank für die Antworten übrigens

Wie wäre es mit MiniDSP:

http://www.oaudio.de/MiniDSP/miniDSP-2x4-Boxed.html

von Audiomann (Gast)


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Anonym L. schrieb:
> Nun würde ich gerne eine Frequenzweiche bauen, die das Audiosignal in
> drei Frequenzen teilt: 0-1000Hz, 1-4Khz und 4khz+.

Murks!

Erster Filter als TP von 25kHz auswärts gegen HF-Mist

Zweiter Filter als HP von 0 .. 20Hz oder höher, je nachdem, was der TT 
kann.


1. Weiche für die ersten Oktaven von 20 Hz bis 80 Hz

2 . Weiche für die nächsten Oktaven von 80Hz bis 1200 Hz

3. Weiche für die Höhen 1200 bis 16k+

von Jobst M. (jobstens-de)


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Audiomann schrieb:
> 3. Weiche für die Höhen 1200 bis 16k+

Und da hängt man dann einen Hochtöner dran, der von 5k aufwärts arbeiten 
kann!?

Hochtöner ab 1k2 sind jedenfalls recht selten (und teuer)


Gruß

Jobst

von Homo Habilis (Gast)


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Jobst M. schrieb:
> Im Hochtonbereich wird nur wenig Energie verbraucht.
> Im Bass hingegen sehr viel.

So ist es.

Jobst M. schrieb:
> Vielleicht nennst Du uns mal die vorhandenen Lautsprecher!?

Ich denke, er hat noch gar keine. Sondern sucht noch. Und daß die Frage

Anonym L. schrieb:
> Ist Bass-1khz, Mittel1-4khz und hochtöner 4khz+ sinnvoll?

von uns rein auf die Weiche(n) bezogen wird, er aber auf der Suche nach 
einer Richtschnur (zumindest auch) für die Speakersuche ist, mag seiner 
Unkenntnis einer sinnvollen Reihenfolge des Vorgehens geschuldet sein.

@Anonym L.: Ob diese meine Vermutungen nun stimmen oder nicht - (Und ich 
meine das folgende, und das vorher (langer Post oben) nicht böse) - Du 
hast m.M.n. noch so dermaßen wenig Ahnung davon, daß Du praktisch bei 
keiner Einzelproblematik weißt, welche Fragen Du wann stellen, und 
welche Infos Du den Ratgebern dazu geben solltest.

So daß man als Hilfewilliger gar nicht weiß, wo man mit der vielen 
nötigen Hilfe beginnen soll. Und deshalb kann ich nur empfehlen: Lies, 
lies, lies. Wenn Du gut englisch liest, verharre eine Zeit lang auf der 
o.g. Seite (dem Link), ist eine solide Adresse dazu.

(Sollte ich mich aber täuschen, und dies hier eine Ansammlung zufälliger 
Mißverständnisse sein (worauf nicht mehr allzu viele weitere folgen 
sollten...), so zeig es mir doch bitte kurz, ok? ;-)

MfG ^^

von Anonym L. (helferlein)


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Die Annahme, ich hätte kaum Ahnung von Audiotechnik ist korrekt. Das ist 
mein erstes Projekt.

Die Gedanken für die Frequenzen:
1-4 Khz sind Menschen am empfindlichsten was Geräusche betrifft, dann 
noch etwas für drunter und den Hochtöner für drüber. Ganz einfach, aber 
vermutlich nicht sehr intelligent.

Bei der Frequenzweiche habe ich es jedoch wieder zu 0-500Hz, 500-4000 
und 4000+ geändert.

Lautsprecher gedenke ich folgende zu nehmen:

Tieftöner:
http://www.distrelec.ch/de/lautsprecher-ohm-70-visaton-170-ohm/p/13040250?q=130-40-250+tief&page=2&origPos=2&origPageSize=25&simi=80.57

Mittelband:
http://www.distrelec.ch/de/breitbandlautsprecher-wasserfest-cm-ohm-30-visaton-sl-87-xa-ohm/p/13040647?q=130-40-647&page=1&origPos=1&origPageSize=25&simi=98.11

Hochtöner:
http://www.distrelec.ch/de/konushochtoener-ohm-100-visaton-tw-ng/p/13042552?q=130-42-552&page=1&origPos=1&origPageSize=25&simi=98.11

Was mich bei den Lautsprechern etwas irritiert sind die 
unterschiedlichen Preise. Der tieftöner kostet das doppelte als die 
anderen beiden.
Zudem kommt mir der Hochtöner mit 100W etwas Overpowered vor.

Übrigens habe ich mir bei den Lautsprechern ein limit von 30franken 
(=30Euro) pro stück gesetzt. Falls ihr bessere Vorschläge habt, teilt 
sie mir ruhig mit.

Anfänglich wollte ich die Lautsprecher einfach in eine Kiste schrauben, 
jedoch kommt mir das jetzt nicht mehr allzu klug vor.

Ich habe zudem eine Lautstärkeregelung für jeden Lautsprecher einzeln 
eingebaut(also für Bass, mittel und hochtöner.) Ich hoffe so die 
Leistung regulieren zu können.

Konzept:

                                 /Lautstärke->Verstärker->Hochtöner
Input->Lautstärke->Frequenzweiche- Lautstärke->Verstärker->Mitteltöner
                                 \Lautstärke->Verstärker->Tieftöner




Die Leitsung ist mir ziemlich egal(die in Watt).

Sie muss auch nicht sonderlich Laut sein.(schon genug laut für ein 
Zimmer)


Andere Frage: beim schalldruckpegel(in dB), müssen da die werte bei 
allen Lautsprechern gleich sein? Schalldruckpegel habe ich gegoogelt, 
danke für den Tipp.


Muss man auf die Musikrichtung achten? Je nach dem braucht man 
vielleicht andere Anlagen?

Nochmals vielen Dank für die freundlichen (und geduldigen) Antworten. 
Ich weiss, dass bei Informationsmangel Antworten immer sehr schwer ist. 
Diese Antwort sollte jedoch wieder ein paar neue Infos bereithalten.

PS: da es sich um meine ersten versuche handelt, ist mir bewusst, dass 
es nicht so toll klappen wird. Aber die Hoffnung stirbt ja bekanntlich 
zu letzt.

Bei Bedarf reiche ich gerne auch eagle files und stücklisten nach.

von Michael B. (laberkopp)


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Anonym L. schrieb:
> Übrigens habe ich mir bei den Lautsprechern ein limit von 30franken
> (=30Euro) pro stück gesetzt. Falls ihr bessere Vorschläge habt

Dann nimm halt bloss 2 für 45 statt 3 für 30.

Dein Breitbandlautsprecher als Mitteltöner ist grottenschlecht, wirf den 
weg.

Heisst ja nicht umsonst: "Tieftöner, 170 mm (6.5"), für einfache 
2-Wege-Lautsprecher".

Die Frequenzbereiche von Tieftöner und Hochtöner überschneiden sich weit 
genug.

Kaufe keine Lautsprecher ohne Datenblatt, und vor allem Thiele Small 
Parameter. Dann erst kannst du eine Box berechnen.

Anonym L. schrieb:
> Bei der Frequenzweiche habe ich es jedoch wieder zu 0-500Hz, 500-4000
> und 4000+ geändert.

Die Resonanz des Hochtöners bei 1500 Hz solltest du umgehen, in dem der 
da weit genug weggefiltert wird.

2500 Hz sollte der Übergang sein.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Anonym L. schrieb:
> Übrigens habe ich mir bei den Lautsprechern ein limit von 30franken
> (=30Euro) pro stück gesetzt. Falls ihr bessere Vorschläge habt, teilt
> sie mir ruhig mit.

Michael B. schrieb:
> Dann nimm halt bloss 2 für 45 statt 3 für 30.

Den Vorschlag wollte ich auch gerade machen.

Als Hochtöner habe ich hier gerade einen Monacor DT-300 in Arbeit.
Den bekommt man für 35€ bei eBay. (Keine Ahnung wie gerade der CHF-Kurs 
ist)
Den kannst Du relativ tief einsetzen. (2kHz)

Als Tieftöner habe ich dazu den WS 17 E.
Mit dem bin ich noch nicht ganz zufrieden. Aber der dürfte besser als 
der W 170 sein.
Wirklich empfehlen in der Größe kann ich Dir den Monacor SPH-165 - der 
ist allerdings weit ausserhalb Deines Budgets.

Ansonsten kann ich Dir den SPP-110 4Ω von Monacor empfehlen.
Kleineres Chassis, mit ø 11cm und mit relativ viel Wumms dafür. Fetter 
Magnet.
Habe ich gerne mit einer 11mm Kalotte von SEL verbaut mit 5kHz Übergang.

(Für wenig Geld bekommt man bei Monacor einfach die besseren Chassis, 
bei Visaton wird es erst interessant, wenn Du richtig Geld in die Hand 
nimmst.)


Anonym L. schrieb:
> Andere Frage: beim schalldruckpegel(in dB), müssen da die werte bei
> allen Lautsprechern gleich sein? Schalldruckpegel habe ich gegoogelt,
> danke für den Tipp.

Bei passiven Boxen sollten alle Chassis mindestens so laut sein wie der 
Tieftöner oder lauter. Höhen kann man sehr leicht dämpfen (wenig 
Leistung), Tiefton nur mit Aufwand und viel Verlustleistung. Daher macht 
man das nicht.
Bei einem aktiven Konzept ist dies nicht notwendig, da man für jeden 
Kanal die benötigte Leistung einstellen kann.


Michael B. schrieb:
> Kaufe keine Lautsprecher ohne Datenblatt, und vor allem Thiele Small
> Parameter. Dann erst kannst du eine Box berechnen.

!

Michael B. schrieb:
> Die Resonanz des Hochtöners bei 1500 Hz solltest du umgehen, in dem der
> da weit genug weggefiltert wird.
>
> 2500 Hz sollte der Übergang sein.

Na, man sagt eine Oktave drüber. Darunter braucht man steilere Filter. 
Aktiv natürlich kein Problem. (Gut, passiv auch nicht, nur etwas teurer)


Noch was: Bau die Chassis in ein Gehäuse. Sonst wirst Du Dich irgendwann 
über die ganzen Einzelteile ärgern.
Ausserdem würde ich in der Größenordnung zumindest darauf acht geben, 
die Box später mal passiv zu machen.


Gruß

Jobst

von Jobst M. (jobstens-de)


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Jobst M. schrieb:
> (Keine Ahnung wie gerade der CHF-Kurs ist)

Anonym L. schrieb:
> 30franken (=30Euro)

Oh, nicht aufgepasst .... also 1:1


Gruß

Jobst

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