Grundlegende Fragen zu Frequenzweichen (passiv)

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Martin_s84
Schaut ab und zu mal vorbei

#1 erstellt: 17. Apr 2015, 09:33

Hallo Hifi-Forum,

hab schon einige Themen durchforstet und mir einiges auf hifi-selbstbau durchgelesen, aber dachte, ich erstelle mal für meine Fragestellungen ein
neues Thema. Ich experimentiere zur Zeit mit Boxsim rum und möchte mir bald mal ein paar Lautsprecher bauen. Ich weis, man sollte mit fertigen
Bauvorschlägen beginnen, aber ich möchte durch Eigenentwicklungen lernen.
Zu meinen Fragen:

1. Wie sollte der Impedanzfrequenzgang und Schalldruckpegelfrequenzgang (wenn es sich bei Boxsim im ersten Reiter um diesen handelt) des
gesamten Lautsprechers idealerweise aussehen? ...Wenn ich mir eben diese von fertigen Bauvorschlägen anschaue, verläuft der Schalldruckpegel
sehr linear und die Impedanz macht wilde Achterbahnfahrten, wobei die Minima beim Wert der angegebenen Impedanz des gesamten Lautsprechers
liegen (z.B. 4 oder 8 Ohm).

2. Wie sieht es beim Phasenfrequenzgang aus, wie sollte dieser verlaufen?

Bislang sind meine Frequenzweichen so aufgebaut, dass (z.B. bei einer 2-Wege-Box) vor einem Chassis, das ich bedämpfen möchte, ein Widerstand
parallel und einer in Serie (*3.) befindet, davor kommen zwei Parallelzweige zur Impedanzkorrektur (einmal RC für Schwingspuleninduktivität, einmal LCR
für Grundresonanz) und davor dann der jeweilige Hoch- / Tiefpass 2ter oder 3ter Ordnung. Das macht (2-Wege) dann 16-18 Bauteile !!! Man soll ja soviel
wie nötig und so wenig wie möglich Bauteile verwenden !? Mein Impedanzfrequenzgang ist bis auf kleine anhebungen bei den/der Trennfrequenz
schnurgerade meist bei 6 Ohm (8 Ohm Chassis wurden verwendet) und der Schalldruckpegelfrequenzgang schön linear. Aber dann wird auch bei
einfachen 2-Wege-Lautsprecher die Frequenzweiche äußerst teuer !

3. Zu den Bauteilen, wie hoch sollte die Belastbarkeit der Widerstände (10W, 20W, ...) zur dämpfung vor (meist) dem Hochtöner sein?

4. Welche Drahtstärken sollten Luftspulen im Parallel- / Seriell-Zweig des Hoch- bzw. Tieftöners haben? Ich frage aus Widersprüchen bei den offiziellen Bauvorschlag-Frequenzweichen (meist dünne Drähte bei Hochtönern allgemein, obwohl dort rein rechnerisch auch rel. hohe Ströme fließen würden).

5. Wann ist die Verwendung von FC / LR Spulen angebracht ?

Es sind sicherlich auch "dumme" fragen dabei, aber möchte einfach mal wissen, was die Erfahrungswerte zu den Punkten beisteuern.

Giustolisi
Inventar

#2 erstellt: 17. Apr 2015, 09:59

Wie sollte der Impedanzfrequenzgang und Schalldruckpegelfrequenzgang (wenn es sich bei Boxsim im ersten Reiter um diesen handelt) des
gesamten Lautsprechers idealerweise aussehen?

Der Impedanzfrequenzgang ist fast egal, wenn du keinen Röhrenverstärker verwendest. Er sollte nur nicht so tief absacken, dass es dem Verstärker Probleme bereiten könnte.
Der Schalldruckfrequenzgang sollte gerade sein, kleine Schwankungen sind ok, leichtes Sounding (also die gewollte Betonung bestimmter Frequenzbereiche) ist auch ok. Schmalbandige Einbrüche sind meistens nicht weiter wild, Spitzen sind da kritischer.
Ein gerader Frequenzgang auf Achse ist aber nur die halbe Miete, wenn überhaupt.
Nimmt man zum Beispiel einfach einen 20cm TMT unt nimmt bei 3kHz eine Hochtonkalotte dazu, kann man auf der Achse unter Umständen einen geraden Frequenzgang erzielen. Da der große TMT bei der Trennfrequenz schon bündelt und der Hochtöner noch nicht, handelt man sich außerhalb der Achse eine Senke ein. Außerdem kann so ein TMT oben rum auch einige lang nachschwingende Resonanzen aufweisen. Das kann man im F-Gang glatt bügeln, aber die Resonanzen bleiben.
Wichtig ist auch die Anordnung der Chassis auf der Schallwand, auch das hat Einfluss auf das Abstrahlverhalten.
Man muss also an Vieles denken, ein gerader Frequenzgang macht noch lange keinen guten Lautsprecher.

Würdest du dein Projekt ausführlich mit allen Details vorstellen, könnte man dir sicher zielgerichteter helfen.

Martin_s84
Schaut ab und zu mal vorbei

#3 erstellt: 17. Apr 2015, 10:21

Hallo Giustolisi,
vielen Dank für die schnelle Antwort!
Ein Projekt steht noch nicht wirklich, da ich mich erstmal mit der Simulation auseinandersetzen wollte.
Aufgrund der Tatsache dass alle TT oder TMT Chassis (natürlich auch MT) im oberen Frequenzbereich Resonanzen aufweisen,
wird das Projekt sicherlich ein 3-Wege-Lautsprecher, damit ich die Chassis in ihren gewollten Frequenzbereichen nutze.
Ohne Breitbänder ist so ein 2-Wege-System wohl anspruchsvoller als ein Mehr-Wege-System =)

Ich muss mich auch noch mit den Themen Bündelung, Abstrahlverhalten und Wahl der Anordnung auf der Schallwand
theoretisch auseinandersetzen.

Sobald die benötigte Theorie dazu und zu den Bauteilen einer Frequenzweiche (FC-,LR-Spule & Qualität von in Reihe oder
parallel geschalteter Bauteile) vorhanden ist, wende ich mich dem Lautsprecher-Projekt zu !

Gut zu wissen ist auf jeden Fall schonmal, dass der Impedanzverlauf nicht schnurgerade (ich werde keinen Röhrenverstärker verwenden)
sein muss. Dass der Verstärker nicht zu niederohmig belastet werden darf ist bekannt.

Giustolisi
Inventar

#4 erstellt: 17. Apr 2015, 10:52

Ein Projekt steht noch nicht wirklich, da ich mich erstmal mit der Simulation auseinandersetzen wollte.

Auch wenn dein Projekt erst mal rein theoretischer Natur ist, lässt sich Vieles an diesem Objekt besser erklären.

Qualität von in Reihe oder parallel geschalteter Bauteile

Ist nicht so wichtig, wie es von der Fachpresse gepredigt wird.
Ein Kondensator muss nur seinen Job machen. Ob man einen Elektrolyt- oder Folienkondensator verwendet, ist davon abhängig, ob man die höhere Spannungsfestigkeit des Folienkondensators braucht. Elektrolytkondensatoren können außerdem mit den Jahrzehnten austrocknen und somit ihre Werte verändern.
Wenn ich die Spannungsfestigkeit eines MKT oder MKP nicht brauche und dieser deutlich teurer ist, greife ich zum Elko.
Ist eine Folie nicht viel teurer, nehme ich diese gern.
Was Klangunterschiede zwischen Folie und Elko angeht, so habe ich schon viel gelesen, gehört und diskutiert, aber es gab bisher nichts Stichhaltiges, was für einen Klangunterschied sprechen würde. Wegen dem Klang kann man sich die Investition in teure Folien also sparen, die Argumente für Folien sind Spannungsfestigkeit und Langlebigkeit. Elkos halten aber auch mehrere Jahrzehnte.

Bei Spulen sieht es anders aus. Der Kern einer Kernspule kann bei hoher Belastung in die Sättigung gehen, das verursacht Verzerrungen. Kernspule ist nicht gleich Kernspule, da gibt es deutliche Unterschiede. Bei einer Luftspule kann das nicht passieren, die ist aber größer und teurer. bei kleinen Werten ist der Preisunterschied nicht dramatisch, da nehme ich Luftspulen. Erst wenn ich wirklich was sparen kann, denke ich über eine Kernspule nach.
Spulen haben auch einen Widerstand, je nach Länge und Durchmesser des Spulendrahts. Ob eine Spule besonders niederohmig sein muss oder auch ein höherer Widerstand in Ordnung ist, hängt von der Anwendung ab.
Die Belastbarkeit einer Spule kann je nach Leistung auch eine Rolle spielen.

Ein Widerstand ist einfach ein Widerstand. Wenn Belastbarkeit und Wert stimmen, hat man nichts falsch gemacht.

Es werden viele sündhaft teure Bauteile verkauft, die man einfach nicht braucht, weil sie eben keinen Vorteil bringen.