Kleine Frage zur Schaltung von Pegelwiderständen

Das Thema ist relativ komplex und die Erklärung hier nicht wirklich umfassend.

Der Spannungsteiler dient in erster Linie dazu, den Pegel so anzupassen, dass das Filter immer noch möglichst auf die Nennimpedanz arbeitet. Der Spannungsteiler linearisiert die Impedanz zusätzlich auch noch etwas, was ein gewisser Vorteil für das Filterdesign ist, daher sind die Widerstände nach dem Filter angeordnet. Für große Pegelabsenkungen ist das der übliche Weg. Ist die Impedanz des Lautsprechers halbwegs linear, wie bei Bändchenlautsprechern, AMTs Lautsprechern mit Ferrofluid im Luftspalt, dann reicht oft ein Reihenwiderstand vor dem Netzwerk um den Pegel anzupassen und man spart ein Bauteil ein. Das macht man, wenn die Pegelabsenkung eher gering ist. Befindet er sich dahinter, dann geht er in die Filterabstimmung mit ein, da dadurch die LS-Impedanz erhöht wird, auch die Güte des LS wird durch den Reihenwiderstand beeinflußt. Man hat insgesamt viele Freiheitsgrade was die Anordnung angeht, die allesamt nicht unbedingt falsch sein müssen, je nachdem, was man erreichen will und wie es zum LS passt. .

Wieviel die Widerstände letztlich an Leistung verbraten, lässt sich ja ausrechnen oder simulieren. Je stärker ich den Pegel am Chassis absenke, um so mehr Leistung muss ich dann im Widerstandsnetzwerk verbraten. Hinter dem Netzwerk fließt bei Filtern höherer Ordnung weniger Leistung durch den Widerstand als wenn man nur ein einfaches 6 dB Filter hat. Für so ein Filter ist dann die Anordnung des Widerstandes egal.

Vielen Dank schonmal für die Antwort!

Ganz speziell fragte ich ja auch, ob es für die Belastung der
Widerstände einen Unterschied macht, ob ich sie vor oder
nach dem Filter (Spule(n), Kondensator(en)) schalte.
Im normalen Stromkreis fliesst ja zumindest überall der
gleiche Strom, ich weiss aber nicht genau wie das hier
der Fall ist im Zusammenhang mit der Spannung / dem
Spannungsabfall, denn Leistung setzt sich ja auch Spannung
und Strom zusammen und nicht nur aus Strom.

Ich informiere mich derzeit umfassend zum Thema Weichen,
nur diese eine Sache wurde in der Literatur noch nicht beleuchtet,
vielleicht weil sie möglicherweise trivial ist.

Wie gesagt, das ist sie leider nicht. Der in Reihe geschaltete Widerstand wird hinter dem Filter-Netzwerk, wenn es mit mehr als 6 dB arbeitet durch die parallel liegende(n) L oder/und C zu tiefen oder höheren Frequenzen hin entlastet, da hier Strom abfließt (Parallelschaltung zu Rv+Zs -> U const.). Wäre er davor, würde dieser Strom, den die L oder/und C ableiten auch durch den Widerstand fließen, die Belastung wäre höher (Reihenschaltung -> I const.).. Der Widerstand würde zudem die Filtersteilheit beeinflussen.

Was genau wo an Strom/Spannung fließt, kannst du an einem Beispielfilter gut mit PSpice oder ähnlichem simulieren.

Ja, tatsächlich habe ich schon mit LTSpice eine Filterschaltung
mit Widerstand davor simuliert, allerdings komm ich nicht drauf
wie man die Leistung als Kurve anzeigen kann. Bin da aber
gerade auch nicht so fit.
Sicherlich kann man punktuell Spannung und Strom ablesen,
wäre nur praktischer mit Leistungskurve.

Kann man bei dem Programm als Variable keine Formel eingeben? Z.B. U x I?

Mit Simetrix habe ich es gerade hinbekommen.

Und es sagt mir, wenn ich einen Lowpass 2ter Ordnung
habe, dann wird auch ein Widerstand vor(!) der ganzen
Filterschaltung bei höheren Frequenzen nicht belastet.

Das gleiche passiert aber auch bei Filtern 1. Ordung, also
auch ohne parallel liegendes L oder C.
Sagt mir jedenfalls Simetrix.

Heisst also mal vereinfacht:

Spannungsquelle + -> Widerstand -> Spule -> Lautsprecher -> Spngsq. -

--> Widerstand wird nur mit tiefen Frequenzen belastet

Bei einem 6dB-Filter mit schnödem Vorwiderstand ist das ja klar. Ich dachte du wolltest etwas komplexeres simulieren... Bei Reihenschaltung fließt durch jedes Bauteil der gleiche Strom, wie du oben ja selbst geschrieben hast. Das Simulierte willst du aber nicht wirklich aufbauen, oder? Nur ein theoretischer Versuch?

Ich will das schon aufbauen, Frequenzweichen eben.

Ich wollte einfach generell nur die Frage geklärt haben, welche Gründe
es hat, warum man Widerstände zur Pegelabsenkung vor oder hinter
das Filterglied, sei es 6, 12 oder 18 dB, schaltet.
Bisher schien es mir immer so, als schalte man Widerstände
hinter das Filter, nicht zuletzt damit man die Widerstände kleiner
dimensioneren kann, weil diese dann nicht mit der ganzen Bandbreite
belastet werden sondern im Falle eines Hochpasses bei meinetwegen
5 kHz nur mit den hohen Frequenzen, die in einem Audiosignal aufgrund
dessen Natur bei Musik weniger stark ausgeprägt sind.
Manchmal, vor allem bei Bandpässen für den Mittelton, kann es
aber auch praktisch sein, einfach einen kleinen Serienwiderstand
*vor* das Filter zu setzen. Und da habe ich mich nur einfach gefragt,
ob das jetzt den Nachteil gehabt hätte, dass dann der Widerstand
die ganze Bandbreite "fressen" muss. Ist aber wohl nicht der Fall,
das ist gut.
Ist ja alles eigentlich auch logisch und vollkommen nach der
Lehre, ich war nur verunsichert weil das nirgends erklärt wurde
in der Literatur über Frequenzweichen, sondern eher der Eindruck
entstand, das Filter müsste vor den Widerständen sein, um
diese zu entlasten.

Also mal generell: man schaltet vor Tieftöner keine Widerstände, da man damit die Güte beeinflusst. Es sei denn man macht es gezielt um Chassis mit extrem niedriger Güte etwas einfacher Tiefbass entlocken zu können. Hier sollte man aber immer die Belastbarkeit im Auge behalten. Ich gehe aber mal davon aus, dass es dir nur ums Prinzip geht und dabei egal ist ob Hoch- oder Tiefpass.

Dann bitte ich dich das Experiment mit einem 12dB-Filter zu wiederholen. Da wird die Belastung des Widerstands höher sein vor dem Filter als hinter dem Filter. Wie ich bereits schrieb, macht es bei 6dB keinen Unterschied. Bei höherer Ordnung aber sehr wohl. Das liegt daran, dass durch die parallelen Bauteile auch ein gewisser Strom fließt, der dann natürlich auch durch den Widerstand fließt.

Hi,

Basics:
(unter den Randbedingungen:
-- Spannungsquelle (Ri klein gg. Last)
-- Parallelweichen ab 2. Ordnung)

a) Serienwiderstand
Der Widerstand soll eine bestimmte Dämpfung /Pegelreduzierung bewirken.
Nach Definition (z.B. 2 dB) und entsprechender Auswahl, wird er unterschiedlich groß ausfallen, je nachdem ob vor oder hinter dem Filter eingefügt,
aber gleich hoch belastet, was dennn sonst? (Energiebilanz)
Die Begrenzung auf den Durchlassbereich ist auch vorne über die frequenzabhängige Wirkung der Serienbauteile (C oder L, im Bandpass beide) gegeben, denn außerhalb des Durchlasses wird die Eingangsimpedanz des Filters zunehmend hoch-ohmig.

Der Unterschied der Position liegt im Einfluß auf die Filterkurve:
Am Filtereingang wirkt das R dämpfend (niedrigeres Filter-Q durch erhöhten Quellwiderstand),
"hinten" zwischen Filter und Last wirkt das R wie eine Vergrößerung der Lastimpedanz, d.h. Entdämpfung des Filters (= höheres Q).

Ich persönlich und etliche andere bevorzugen die Position vor dem Filter wg. der grundsätzlich gutmütigeren Wirkung (konzentriert auf den Durchlassbereich).
Durch jeweils angepasste Filterdimensionierung sind aber mit beiden Widerstandspositionen ungefähr gleiche Filterkurven möglich.(*)
Die Positionierung "hinten" ist häufiger zu sehen, IMHO wg.:

b) Spannungsteiler (Vor- + Parallel-Widerstand)
Ihr Einsatz ist ausschließlich zwischen Filter und Last sinnvoll.
"Vorne" am Filtereingang würde das komplette Verstärkersignal unnötig breitbandig zur Belastung der Widerstände beitragen (und Verstärkerleistung fressen),
dass macht also keinen Sinn -- und das war die Sorge des TE hier :).
Sie werden so dimensioniert dass der resultierende Lastwiderstand ungefähr gleich bleibt, also die Filterkurve (Q) sich durch das Einfügen des Teilers möglichst wenig verändert.

Nachteil:
schlechtere Energiebilanz (Wirkungsgrad) gegenüber dem simplen Serien-R.

lG,
Michael

------------
(*) = je nachdem wie stark die Last (Lautsprecher) vom rein ohmschen R abweicht, desto unterschiedlicher ist die Filterkurve in Abhängigkeit von der R-Position.
Oft ist eine bestimmte gewünschte Filterkurve dann nur noch mit einer Position des Rs möglich.
... und bei passiven Subwooferfiltern garnicht mehr

Vielen Dank euch für die ausführlichen Antworten!

Ich werde auch des öfteren jetzt mal Simulationen zu Rate ziehen.

Ich muss das alles verstehen, weil ich mir eine (bzw. hinterher zwei wegen Stereo) Schaltbox(en) bauen möchte, an der man beliebige Frequenz-
weichen einfach einstellen kann. Das ganze wird natürlich teuer, ist aber
eine einmalige Investition, und hat dann den Vorteil dass man immer alle
Bauteile parat hat und beim Abstimmen der Box viel schneller und
intuitiver vorgehen kann.
Das größte Hemmnis, auch einfach mal mit verschiedenen Chassis
oder Hörnchen zu experimentieren ist nämlich für mich, dafür dann
zig mal hin und her zu laufen und Bauteile anzuschleppen und zu
-schliessen und immer wieder auszutauschen, und dann der
Krokodilklemmen-Kabelsalat, zudem sehr störanfällig...
Natürlich baue ich für "Extrawürste" auch noch schaltbare Teminals
an verschiedenen Punkten ein, wo man dann noch Bauteile aussen
anklemmen kann.

Der "Stil" einer Frequenzweiche mag zwar manchmal zu umfangreich
sein um es in so einer Schaltbox zu generalisieren, allerdings dürfte
es für meine Zwecke reichen - wie gesagt Terminals sind dann noch
da, und wenn alle Stricke reissen mache ich das ganze Konzept neu,
denn das teuerste ist nicht das Gehäuse der Kiste, sondern die
Bauteile, besonders die Spulen sind die Goldbarren.

Wenn einer hier schon den Kopf schüttelt, sagt's mir ruhig.
Mir scheint diese Idee gut, wenn auch teuer, und ohne soetwas will
ich ersteinmal gar nichts mehr anfangen. Das Tuning (auch) nach Gehör
spielt bei mir eine sehr große Rolle, da bringt es eher wenig vorher quasi
taub und theoretisch alles ganz genau zu simulieren und zu messen und
zu berechnen, wenn die Ohren am Ende doch sagen, nee klingt nicht.
Ich komme also nicht drum herum, noch ganz oft die Bauteile zu
tauschen - da schalte ich lieber.
Aber wenn es fachmännisch gesehen prinzipiell ungut ist, denke ich lieber
nochmal drüber nach.
Die Kosten würden sich allerdings einigermaßen auch in Grenzen
halten, weil ich ja nicht für jeden Zweig z.B. Spulen von 10mH Größe oder
Filter 3. Ordnung brauche. Kondensatoren werde ich mir wenigstens für
Saug-/Sperrkreise auf E12 Genauigkeit zusammenbasteln, und natürlich
auf geringste Toleranz.