Frequenzweiche Basics

Du betrachtest diese Bauteile nur im Gleichsspannungs-Betrieb. Was aber für den normalen Schul-Physik-Unterricht vollkommen normal ist.
Da Musik/Töne ja aus Wellen bestehen, bestehen auch die elektrischen Signale die vom Verstärker zum Lautsprecher gehen aus Wellen. Und welche Spannungsart besteht ebenfalls aus Wellen? Die Wechselspannung

Man muss also nun gucken wie sich Kondensator und Spule bei verschiedenen Frequenzen der Wechselspannung verhalten. Ich versuche das nun ohne dir dabei technische, tiefgreifende Details zu den Bauteilen zu geben

Fangen wir mit dem Kondensator an:
Verbaut man ihn in reihe, lötet ihn also in die plus-Leitung zum Lautsprecher, so verhält er sich wie ein Hochpass. Das bedeutet er schneidet alle Frequenzen unterhalb einer bestimmten Grenzfrequenz ab. Alles darüber lässt er ungehindert durch.
Verbaut man ihn parallel, lötet ihn also parallel zum Lautsprecher direkt an plus und minus vom Verstärker, so verhält er sich wie ein Tiefpass. Er schneidet also alle Frequenzen oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz ab und lässt alles darunter ungehindert durch.
Hierbei ist allerdings Achtung geboten, da der Kondensator bei dieser Verwendung (als Tiefpass), zu hohen Frequenzen hin einen immer geringeren Widerstand aufweist, bis er schließlich zu einem Kurzschluss wird. Und man kann sich denk ich mal vorstellen was mit dem Verstärker passiert, wenn man seinen plus- und minus-Ausgang direkt mit einander verbindet/kurzschließt

Nun die Spule:
Sie arbeitet genau entgegen gesetzt. Soll heißen:
Verbaut man sie in reihe, so verhält sie sich wie ein Tiefpass, welcher "hohe" Frequenzen abschneidet und nur tiefe durchlässt.
Verbaut man sie parallel, so verhält sich sich wie ein Hochpass, welcher "tiefe" Frequenzen abschneidet und nur hohe durchlässt.
Hier ist auch wieder Achtung geboten. Die Spule welche parallel verbaut wird entwickelt zu tiefen Frequenzen hin ein Kurzschlussverhalten!

Der Widerstand:
Er ist, sofern er keine Fehlkonstruktion des Herstellers ist, ein frequenzunabhängiges Teil. Er hat bei egal welcher Frequenz immer die selbe Eigenschaft Strom zu begrenzen.
Widerstände werden oft als Spannungsteiler verwendet, um den Pegel verschiedener Chassis einer Mehrwegebox aneinander anzugleichen.
Sie werden aber auch genutzt um die Güte bestimmter Filter zu verändern. Die Güte eines Filters bestimmt seinen Einflussbereich.

Den "Nachteil" von Kondensator und Spule irgendwann zu einem Kurzschluss zu werden wenn man sie "allein" parallel verbaut kann man "umgehen" indem man sie zusammen verschaltet.
Für einen Hochpass sähe das dann folgendermaßen aus:
1. Ordnung*: Ein Kondensator in reihe in die plus-Leitung von Verstärker zu Lautsprecher. Diese Schaltung weist eine Steilheit** von 6dB/Oktave auf.
2. Ordnung: Ein Kondensator in reihe und dahinter eine Spule parallel (zwischen plus und minus). Das ergibt eine Steilheit von 12dB/Oktave
3. Ordnung: Ein Kondensator in reihe, dahinter eine Spule parallel und wieder dahinter noch ein Kondensator in reihe. Hier ergibt sich eine Steilheit von 18dB/Oktave.
4. Ordnung: Ein Kondensator in reihe, dahinter eine Spule parallel, wieder ein Kondensator in reihe und ganz zum Schluss wieder eine Spule parallel. Dann hat man 24dB/Oktave Steilheit.


*) Ordnung
Die Ordnung eines Hoch/Tiefpassfilters beschreibt seine Steilheit** bzw. den "Bauteileaufwand" der in ihm steckt.

**) Steilheit
Die Steilheit gibt an, wie steil der Pegel ober- oder unterhalb der Grenzfrequenz von Hoch- oder Tiefpass abfällt. Sie wird in dB pro Oktave angeben. Eine Oktave ist eine verdopplung/hälfte einer Frequenz.
Trennt ein Tiefpass also mit 12dB/Oktave bei einer Grenzfrequenz von 2000Hz, so ist die doppelte Frequenz, 4000Hz, um 12dB leiser. Trennt dieses Filter hingegen mit 24dB/Oktave, so sind die 4000Hz schon um 24dB leiser gegenüber den 2000Hz.

Ich kann dir wärmstens das Visaton Handbuch der Lautsprechertechnik empfehlen. Ein einfach geschriebenes und dennoch recht ausführliches, kompaktes Werk das auch absoluten Laien die Hintergründe näher bringt.


Grüße, Reference.

Hi,

jumbo125 (Beitrag #1) schrieb:

... 1. Kondensator 2. Widerstand 3. Spule ....

Eigentlich in diesem Zusammenhang (Frequenzfilterung) ganz einfach :

1. kapazitiver Widerstand, fällt mit der Frequenz 6 dB/Okt.
2. realer (ohmscher) Widerstand, Frequenz-unabhängig
3. induktiver Widerstand, steigt proportional mit der Frequenz 6 dB/Okt. (bei tiefen Frequenzen limitiert durch den DC-Verlustwiderstand von Kupfer)

Gruss,
Michael

Hallo

Ich danke euch beiden vielmals
Das Buch ist bestellt. Dreu mich schon darauf!

Lg

Reference_100_Mk_II (Beitrag #2) schrieb:

Ich versuche das nun ohne dir dabei technische, tiefgreifende Details zu den Bauteilen zu geben

Wow! Vielen Dank. Ich habe hier nur zufällig reingelesen, aber zum ersten Mal die Grundlagen einer Frequenzweiche verstanden.