{"id":6506,"date":"2020-02-20T16:51:49","date_gmt":"2020-02-20T15:51:49","guid":{"rendered":"http:\/\/www.donhighend.de\/?page_id=6506"},"modified":"2024-02-06T13:44:14","modified_gmt":"2024-02-06T12:44:14","slug":"frequenzweichen-berechnen-ein-nogo","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.donhighend.de\/?page_id=6506","title":{"rendered":"Frequenzweichen berechnen? Ein No Go!"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/p>\n

 <\/p>\n

Seien wir doch einfach mal ehrlich. Haben wir nicht alle in den Anf\u00e4ngen unseres Hobbys versucht, die Frequenzweiche unseres Traumlautsprechers mittels eines der vielen online zu findenden Frequenzweichenrechnern zu entwickeln? Ich kann sogar so lange zur\u00fcckblicken, dass ich mich noch an die manuelle Anwendung des Formelwerks erinnere, auf deren Basis diese Rechner allesamt basieren.<\/p>\n

Das Gute an diesen Formeln und Rechnern ist, dass sie einwandfrei funktionieren. Dumm ist,\u00a0 dass sie das leider nicht bei der Entwicklung von Frequenzweichen tun und somit unbrauchbar sind.<\/p>\n

Soll das nun bedeuten, dass Frequenzweichenrechner funktionieren, gleichzeitig aber nicht funktionieren? Es mag verr\u00fcckt klingen, aber leider ist genau das der Fall.<\/p>\n

Der folgende Artikel erkl\u00e4rt nicht, welche Wege und Schritte erforderlich sind, um eine funktionierende Frequenzweichenabstimmung durchzuf\u00fchren. Er soll lediglich am einfach skizzierten Beispiel eines 2-Wege Lautsprechers aufzeigen, dass eine berechnete Weiche in der Praxis nicht funktionieren kann.<\/p>\n

Die Frequenzweichenrechner bedienen sich eines Formelwerks aus der Elektrotechnik. Vorgesehen sind diese Formeln f\u00fcr die Berechnung von Filtern mit konstanten Lastwiderst\u00e4nden. Genau diese bringt ein Lautsprecherchassis aber nicht mit. Die bei einem Lautsprecherchassis angegebene Nennimpedanz bezieht sich nach Definition auf die Impedanz, die das Chassis bei 1kHz aufweist. Allerdings wird dieser Wert in der Praxis nur selten eingehalten. Gerade bei Tieft\u00f6nern liegt die Impedanz bei 1kHz bereits vielfach h\u00f6her.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Typischer Impedanzverlauf eines 8 Ohm Tieft\u00f6ners<\/p>\n

 <\/p>\n

Allein die obige Grafik sollte schon erkl\u00e4ren, dass eine Frequenzweiche,\u00a0 die mit einem Onlinetool f\u00fcr eine angenommene Trennfrequenz von 2,5 kHz und ein Chassis mit 8 Ohm Nennimpedanz berechnet wurde, nicht wie gew\u00fcnscht funktionieren wird.<\/p>\n

Es gibt aber noch weitere Parameter,\u00a0 die ein Frequenzweichenrechner nicht einbezieht. Denn nat\u00fcrlich hat ein Lautsprecherchassis auch einen Amplitudenverlauf \u00fcber die Frequenz. Dieser „Frequenzgang“ ist, genau wie der Impedanzverlauf, auch nicht linear. Dumm ist, dass der Frequenzweichenrechner das nicht wei\u00df. Brav wie er ist, geht er n\u00e4mlich von vollkommener Linearit\u00e4t des Chassis aus.<\/p>\n

\"\"Frequenzgang eines unbeschalteten Tieft\u00f6ners in unendlicher Schallwand<\/p>\n

 <\/p>\n

Wie wir sehen, verl\u00e4uft dieser Tieft\u00f6ner zwar in seinem vorgesehenen Frequenzbereich recht linear, aber an seinem oberen Ende neigt er zu unsch\u00f6nen und gutem Klang nicht zutr\u00e4glichen\u00a0 Resonanzen.<\/p>\n

Betrachten wir nun einen typischen Kalotten Hocht\u00f6ner, den wir im weiteren Verlauf dieses virtuellen Projekts zusammen mit dem obigen Tieft\u00f6ner zu einem 2-Wege Lautsprecher vereinen wollen.<\/p>\n

\"\"Impedanzverlauf eines 8 Ohm Hocht\u00f6ners<\/p>\n

 <\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00a0Frequenzgang eines unbeschalteten Hocht\u00f6ners in unendlicher Schallwand<\/p>\n

 <\/p>\n

Es kommt aber noch ein weiterer Parameter hinzu, den ein Weichenrechner nicht ber\u00fccksichtigen kann. Die oben gezeigten Frequenzg\u00e4nge von Tieft\u00f6ner und Hocht\u00f6ner entsprechen dem Einbau in eine unendliche Schallwand. Diese muss man sich, wie der Name sagt, unendlich gro\u00df vorstellen. In der Praxis wollen wir die Chassis aber in ein schmuckes Geh\u00e4use mit Wohnraum tauglichen Ma\u00dfen einbauen. Und, wir vermuten richtig, dieses verbiegt die Frequenzg\u00e4nge der Chassis auch noch einmal. Beim Hocht\u00f6ner ist der Unterschied nicht ganz so dramatisch, aber beim Tief(mittel)t\u00f6ner wirkt sich das drastisch aus.<\/p>\n

\"\"Frequenzgang des o. g.\u00a0 Tieft\u00f6ners in 24cm breiter Schallwand<\/p>\n

 <\/p>\n

Wie wir sehen, verliert der Tieft\u00f6ner unterhalb von 500 Hz deutlich an Schalldruck. Im Mitteltonbereich kommt es hingegen zu einer \u00dcberh\u00f6hung.<\/p>\n

Wagen wir nun einen Blick auf das Verhalten des Hocht\u00f6ners in der 24cm breiten Schallwand.<\/p>\n

\"\"Frequenzgang des o. g. Hocht\u00f6ners in 24cm breiter Schallwand<\/p>\n

 <\/p>\n

Auch hier k\u00f6nnen wir eine Ver\u00e4nderung feststellen, die aber nicht so deutlich ins Gewicht f\u00e4llt, wie es beim Tief(mittel)t\u00f6ner der Fall ist.<\/p>\n

Im n\u00e4chsten Schritt wagen wir uns an einen der g\u00e4ngigen Frequenzweichenrechner. Der Bequemlichkeit halber w\u00e4hlen wir den Rechner aus der Software Boxsim. Wir tragen 2500 Hz als gew\u00fcnschte Trennfrequenz ein. Sowohl f\u00fcr den Tieft\u00f6ner, als auch f\u00fcr den Hocht\u00f6ner w\u00e4hlen wir 8 Ohm Impedanz.<\/p>\n

\"\"Weichenrechner mit Ausgabe der Werte f\u00fcr eine Trennfrequenz von 2,5kHz<\/p>\n

 <\/p>\n

Der Rechner bietet die M\u00f6glichkeit, Weichen mit 4 unterschiedlichen Flankensteilheiten zu berechnen. In unserem Beispiel werden wir eine Weiche 2. Ordnung und eine mit 3. Ordnung aufbauen. Das sind die beiden in der Praxis am h\u00e4ufigsten vorkommenden Typen.<\/p>\n

Zun\u00e4chst simulieren wir die Weiche 2. Ordnung, die sogenannte 12dB Weiche nach der obigen Ausgabe<\/p>\n

\"\"Weiche 2. Ordnung (12dB)<\/p>\n

 <\/p>\n

Der resultierende Frequenzgang kommt einem Bergpanorama gleich<\/p>\n

\"\"Frequenzgang nach Beschaltung mit Weiche 2. Ordnung (12dB) aus dem Rechner<\/p>\n

 <\/p>\n

Der Frequenzgang steigt von den B\u00e4ssen bis zu den H\u00f6hen um ca. 10dB an. Im Mitteltonbereich schlagen die heftigen Resonanzen des Tiefmittelt\u00f6ners nahezu ungefiltert durch und \u00fcberragen mit ihrer Spitze den ohnehin zu hohen Pegel nochmal um weitere 8dB. Der Lautsprecher wird bassarm sein und die durchschlagenden Resonanzen sorgen daf\u00fcr, dass man sich von dem Lautsprecher angeschrien f\u00fchlt.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Frequenzgang mit Zweigen nach Beschaltung mit Weiche 2. Ordnung (12dB) aus dem Rechner<\/p>\n

 <\/p>\n

Die Zweige zeigen, dass die avisierte \u00dcbergangsfrequenz von 2,5 kHz nicht ann\u00e4hernd eingehalten wird. Der Hocht\u00f6ner f\u00e4llt erst unterhalb von etwa 1,5 kHz ab. Der Tief(mittel)t\u00f6ner reicht bis \u00fcber 5 kHz, wobei seine Resonanzen quasi ungebremst ihr Unwesen treiben.<\/p>\n

Simulieren wir halt einfach die Weiche 3. Ordnung (18dB) und schauen, ob die theroetisch steilere Trennung zu einem besseren Ergebnis f\u00fchrt.<\/p>\n

\"\"Weiche 3. Ordnung (18dB)<\/p>\n

 <\/p>\n

Auch die steilere Beschaltung f\u00fchrt nicht zu einem wesentlich besseren Verhalten<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Frequenzgang nach Beschaltung mit Weiche 3. Ordnung (18dB) aus dem Rechner<\/p>\n

 <\/p>\n

Auch mit dieser Weiche schlagen die Resonanzen des Tief(mittel)t\u00f6ners durch, wenn auch nicht mehr ganz so stark wie bei der flacheren Weiche 2. Ordnung (12dB).<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Frequenzgang mit Zweigen nach Beschaltung mit Weiche 3. Ordnung (18dB) aus dem Rechner<\/p>\n

 <\/p>\n

Auch hier zeigen die Einzelzweige die unzureichende Filterung, die diese einfache Weiche aus dem Rechner bewirkt.<\/p>\n

Gleiches gilt \u00fcbrigens auch f\u00fcr die vielerorts angebotenen Fertigweichen. Die darauf enthaltenen Filter sind, wenn \u00fcberhaupt, ebenfalls nach dem g\u00e4ngigen Formelwerk dimensioniert.<\/p>\n

Das nachfolgende Beispiel soll aufzeigen, wie der Lautsprecher mit einer durchentwickelten Frequenzweiche und einer sinnvoll gew\u00e4hlten \u00dcbergangsfrequenz funktionieren k\u00f6nnte, ohne jedoch in dieser Abhandlung n\u00e4her auf die Entwicklung eingzugehen.<\/p>\n

\"\"Frequenzgang mit optimierter Weiche<\/p>\n

 <\/p>\n

Die zugeh\u00f6rige Weichenschaltung ist nicht mit einem Weichenrechner ermittelbar, aber grunds\u00e4tzlich immer noch als relativ einfach zu bezeichnen.<\/p>\n

\"\"Frequenzweiche optimiert<\/p>\n

 <\/p>\n

Wir haben nun gelernt, dass es unm\u00f6glich ist, einen gut funktionierenden Lautsprecher mit einer Frequenzweichenschaltung aus einem Rechner oder einer Fertigweiche aufzubauen. Diese Rechner arbeiten so lange genau, wie man sie f\u00fcr rein elektrische Schaltungen mit konstanten Lastwiderst\u00e4nden einsetzt. Da sie aber die akustischen Eigenschaften der einzelnen Chassis und die Einfl\u00fcsse, die das Lautsprechergeh\u00e4use mitbringt, nicht ber\u00fccksichtigen k\u00f6nnen, f\u00fchren Berechnungen mittels solcher Rechner zu extremen Fehlfunktionen. Immer und ohne Ausnahme.<\/p>\n

Wer wirklich daran interessiert ist, seine Lautsprecher selbst zu bauen, sollte entweder auf einen der vielen ausgereiften und durchentwickelten Baus\u00e4tze zur\u00fcckgreifen. Wenn der Lautsprecherbau aber zum Hobby werden soll, kommt der geneigte Interessent nicht umhin, sich in die Materie einzulesen und Messtechnik anzuschaffen.<\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

  Seien wir doch einfach mal ehrlich. Haben wir nicht alle in den Anf\u00e4ngen unseres Hobbys versucht, die Frequenzweiche unseres Traumlautsprechers mittels eines der vielen online zu findenden Frequenzweichenrechnern zu entwickeln? Ich kann sogar so lange zur\u00fcckblicken, dass ich mich noch an die manuelle Anwendung des Formelwerks erinnere, auf deren Basis diese Rechner allesamt basieren. … <\/p>\n

Weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":6546,"parent":3876,"menu_order":997,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-6506","page","type-page","status-publish","has-post-thumbnail","hentry","nodate","item-wrap"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/6506","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=6506"}],"version-history":[{"count":38,"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/6506\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":8806,"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/6506\/revisions\/8806"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/3876"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/6546"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.donhighend.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=6506"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}