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Diskussion : Lautsprecher
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Lautsprecher
Stichpunkte
Allgemein
um elektrische Wechselspannung oder Wechselstrom in Luftdruckschwankungen
das verwendet wird
die als Schallwellen bezeichnet werden
Bild nicht gefunden Lautsprecher Ein Lautsprecher ist ein Bauteil der Elektrotechnik
umzuwandeln
Der Begriff wird häufig synonym für in Gehäuse eingebaute Lautsprecher-Chassis ggf. mit Weiche und/oder Leistungsverstärkern
aber auch für einzelne Wandler (Chassis bzw
dynamische Änderung von Parametern 8.2.5 Störgeräusche 8.2.6 Maximalpegel 9 Häufig gestellte Fragen 9.1 Was sind 4-Ohm-Lautsprecher und 8-Ohm-Lautsprecher? 9.2 Kann ich die Impedanz eines Lautsprechers messen? 9.3 Kann ich einen 4-Ohm-Lautsprecher an einen 8-Ohm-Verstärker hängen? 9.4 Kann ich mit einem 100-Watt-Verstärker eine 100-Watt-Lautsprecherbox zerstören? 10 Spezielle Anwendungen 10.1 Subwoofer 10.2 PA-Lautsprecher 10.3 Spritzwassergeschütze Lautsprecher / Unterwasserlautsprecher 10.4 Technische Ultraschallautsprecher 11 Lautsprecherhersteller 12 Weblinks 12.1 Grundlagen 12.2 Weiterführendes 12.3 Webforen über Lautsprecher und Raumakustik 12.4 Software für Lautsprecher und Raumakustik 13 Literatur 13.1 Empfehlenswerte Bücher 13.2 Empfehlenswerte Periodika [Bearbeiten]
Treiber) benutzt. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
"Verbergen") 1 Geschichte des Lautsprechers 2 Kurzzusammenfassung des Artikels 3 Funktionsprinzipien und Aufbau 3.1 Elektrodynamischer Lautsprecher 3.1.1 (Klassischer) Elektrodynamischer Lautsprecher 3.1.2 Magnetostatischer Lautsprecher 3.1.2.1 Bändchen-Magnetostaten 3.1.2.2 Folien-Magnetostaten 3.2 Elektrostatischer Lautsprecher 3.3 Flächenstrahler 3.4 Ferroelektrischer Lautsprecher 3.5 Magnetischer Lautsprecher 3.6 Ionen-Lautsprecher 3.7 Ultraschall-Lautsprecher 4 Lautsprechergehäuse zur Optimierung der rückwärtigen Schallabstrahlung 5 Lautsprecherfront zur Optimierung der Front-Schallabstrahlung 5.1 Flache Schallwand / Halbraum-Strahler / Vollraum-Strahler 5.2 Wandeinbau 5.3 Wave-Guide / flaches Horn 5.4 Klassischen (langes) Horn 6 Mehrwegesysteme 6.1 Sinn von Mehrwegesystemen 6.2 Chassisformen für unterschiedliche Frequenzbereiche 6.3 Reduzierung der wirksamen Membranfläche am oberen Ende des Übertragungsbereichs 6.4 1-Wege-System / Breitbandlautsprecher / Vollbereichslautsprecher 6.5 2-Wege-System 6.6 2 1/2-Wegesystem 6.7 3-Wege-System 6.8 Vielwege-Systeme 7 Frequenzweichen 7.1 Funktion von Frequenzweichen 7.2 Ausführungsformen 7.2.1 Passivweiche 7.2.2 (Elektronische) Aktivweiche 7.2.3 Digitale Aktivweiche 8 Fehler bei der Reproduktion 8.1 Lineare Wiedergabefehler 8.1.1 Verfärbung des Direktschalls 8.1.2 Laufzeitfehler 8.1.3 Schmalbandige Resonanzen 8.1.4 Verfärbung des Diffusschalls 8.1.5 Doppelräumigkeit 8.1.6 Asymmetrien / Paarabweichungen 8.2 Nichtlineare Wiedergabefehler 8.2.1 Klirrfaktor 8.2.2 Intermodulation 8.2.3 Differenzton 8.2.4 Dynamikkompression
Geschichte des Lautsprechers
Bild nicht gefunden Historischer magnetischer Lautsprecher der Firma Celestion aus dem Jahr 1924 Bereits am 26
Oktober 1861 stellte der Volksschullehrer Johann Philip Reis das von ihm erfundene Telefon beim Physikalischen Verein in Frankfurt vor
Es gelang ihm aber nicht
seiner Umwelt die Bedeutung seiner Erfindung zu vermitteln
Als um 1870 Thomas Alva Edison die ersten Experimente mit seinem Phonographen durchführte und Alexander Graham Bell - nach eigenem Bekunden - auf der Erfindung von Reis aufbauend das Telefon zur Marktreife weiterentwickelte
das mehr als ein Jahrhundert später immer noch gut für kontroverse Diskussionen sein sollte und dessen technischer Horizont in der Morgendämmerung des dritten Jahrtausends gerade erst zu erahnen ist
ahnte wohl keiner der Beteiligten
Vorläufer eines Bauteils waren
dass die Schallwandler
die sie ganz nebenbei erfunden hatten
Die mechanischen Schallwandler von Thomas Alva Edison und Emile Berliner kamen noch ohne elektrischen Strom aus
Werner von Siemens hat 1878 ein Patent erhalten für den noch heute gebräuchlichen elektrodynamischen Lautsprecher
Diese Konstruktion war schon sehr ausgereift
beweglicher Schwingspule und beweglicher NAWI-Membran
mit festsehendem (Hufeisen-)Magnet
Sein Pech war das Fehlen geeigneter Verstärker
Als Begründer der modernen Lautsprecher gilt in England der an der Universität Birmingham lehrende Physikprofessor Sir Oliver Lodge
die durch elektrischen Strom hervorgerufene Laute erzeugt
um eine Versuchsanordnung aufzubauen
der im Jahre 1898 die Gesetze des Elektromagnetismus anwandte
aber immerhin war ein Anfang gemacht
Für die im heutigen Sinne naturgetreue Wiedergabe von Klängen taugte der primitive elektromagnetische Lautsprecher mit feststehender Spule und beweglichem Eisenkern natürlich noch nicht
27 Jahre sollte es noch dauern
eine abenteuerliche Konstruktion von gut einem Meter Länge
bis die erste Funkausstellung in Berlin im Jahre 1925 mit dem Blatthaller den ersten elektrodynamischen Lautsprecher präsentierte
die ein feststehendes Magnetsystem und einen beweglichen stromdurchflossenen Leiter besaß
Im gleichen Jahr hatten Edward Kellog und Chester Rice von der amerikanischen Firma Western Electric den elektrodynamischen Lautsprecher entwickelt
wie er im Prinzip heute noch in weit über 90 Prozent aller Lautsprecherboxen eingebaut wird
Er besitzt eine bewegliche Schwingspule
die mit einer Konusmembran verbunden ist und sich im Takt des durch sie hindurchfließenden Stroms von dem sie umgebenden Magnetfeld gewissermaßen abstößt
der riesige Hörner zur Schallverstärkung erforderlich machte
Größtes Problem war in dieser Zeit der äußerst geringe Lautsprecher-Wirkungsgrad
waren die enormen Abmessungen aber kein Problem
Bei der Kinobeschallung
für die diese Hornlautsprecher eingesetzt wurden
Eine andere technische Klippe galt es erst noch zu umschiffen: Dauermagnete mit ausreichender Kraft (magnetischer Induktion bzw. magnetischem Fluss) gab es zu Anfang des 20
und deshalb erzeugten damals Elektromagnete das erforderliche Magnetfeld
Jahrhunderts noch nicht
Der Brite Paul G
AH
präsentierte er im Jahr 1936 den ersten Prototypen eines Lautsprechers mit "Permanent Magnet"
Voigt zählt zu den Pionieren der Lautsprecher mit Permanentmagnet; nachdem er mit seiner 1927 gegründeten Firma Lowther Voigt Ltd. zunächst Schallwandler mit "Energized Magnet" hergestellt hatte
die ab 1945 die Lautsprecher mit Feldspule auf breiter Front verdrängten
Aber erst die Militärforschung des zweiten Weltkriegs erbrachte leistungsfähige Magnetmaterialien aus Legierungen von Seltenerd-Metallen
die ab 1951 die Wechselwirkungen zwischen dem Lautsprecher und seinem Gehäuse auf eine theoretisch fundierte Grundlage stellten (TSP-Parameter) und die Voraussetzungen dafür erarbeiteten
Die Ära des modernen Lautsprechers beginnt mit den Arbeiten des Australiers Neville Thiele und des Amerikaners Richard Small
dass relativ kleine Lautsprecherboxen heute erstaunlich tiefe Frequenzen abstrahlen können
So verwundert es nicht
inhaltlich überarbeitet) ---begin TODO--- Irgendwo auf der Diskussionsseite: "1
dass die Mehrzahl der heute aktiven Lautsprecherhersteller sich erst in den sechziger und frühen siebziger Jahren gründeten. (Ursprüngliche Quelle: Fachzeitschrift der 80er Jahre
Werner von Siemens hat 1878 den elektrodynamischen Lautsprecher patentieren lassen
auch wenn - ich nehme mal an - ausländische Quellen dies ignorieren
und man hat sich lange Zeit noch mit Telefonhörern und riesigen vorgesetzten Hörnern behelfen müssen
(nichts gegen Hörner
im Gegenteil!)" --- Patentrecherche und ggf. korrigieren. ---end TODO--- [Bearbeiten]
bis angemessene Verstärker verfügbar waren
Von da an hat es allerdings noch eine ganze Weile gedauert
Kurzzusammenfassung des Artikels
---begin TODO--- Gesucht ist eine Person
die den Inhalt des Gesamtartikels mit ca
5000 Zeichen so zusammenfassen kann
so das ein Normalbürger diese in ca
10 bis 15 Minuten durchlesen kann
Der Artikel ist für den schnellen Überblick zu groß
so daß so ein Kapitel sinnvoll geworden ist
die diesen Aufruf einfach wieder rauslöscht
was ihnen nicht gefällt oder was sie nicht verstehen
alles zu löschen
Es ist KEINE Person gesucht
auch wenn sich manche dazu berufen fühlen
daß sie trotz Admin-Status am kürzeren Hebel (solange zumindest anonym Seiten bearbeitet werden können und sich Seiten nicht von allein schreiben) ist
Es ist auch KEINE Person gesucht
die wahllos IPs sperrt und nicht mitbekommt
die Diskussionsseite ist durch die fehlende Möglichkeit eines Clean-Ups (es steht noch etliches über eine Version dieser Artikels drin
die mit diesem Artikel kaum noch was gemein hat) und der fehlenden Möglichkeit von exakt plazierbaren Bemerkungen mir dafür zu ungeeignet. ---end TODO--- [Bearbeiten]
Dieser Aufruf ist explizit hier plaziert
Funktionsprinzipien und Aufbau
125"-Mitteltonkalotte mit Gewebemembran und kompaktem Neodymantrieb (Hersteller: Morel) Die folgenden elektrischen Effekte sind zur Wandlung von elektrischer Leistung in Schall verwendbar
5"-Polypropylen- Chassis mit Aluguß-Korb und Kompensationsmagnet aus Nahfeldmonitor Genelec 1030 Bild nicht gefunden 2
Bild nicht gefunden 6
Die überwiegende Bauform ist dabei der elektrodynamische Lautsprecher mit zentralem Antrieb. Elektrodynamischer Lautsprecher: Die Membran wird durch die Wechselwirkung zwischen elektrischem Strom und einem magnetischen Gleichfeld angetrieben. Üblich sind im wesentlichen zwei Formen: (Klassischer) Elektrodynamischer Lautsprecher ("Tauchspulen-Lautsprecher") mit zentralem Antrieb und konus- oder kalottenförmiger Membran. Magnetostatischer Lautsprecher ("Magnetostat"
"Bändchen"): der Antrieb ist über die gesamte Membran erteilt
auch über die gesamte Fläche verteilte Dauermagneten erzeugt. Sonderform: Biegewellenwandler (Manger
schließen eine Membran ein
Hier ist die Membran - ähnlich der des Elektrostaten - direkt mit Leiterbahnen versehen
die ein statisches elektrisches Feld aufbauen
das konstante magnetische Gleichfeld wird durch große
Flachlautsprecher mit elektrodynamischer Anregung (Excitern)) Elektrostatischer Lautsprecher ("Elektrostat"): Zwei parallele gitterförmige Elektroden
Hochspannung überlagert von einer niederfrequenten Spannung an den Elektroden erzeugt die Antriebskraft. Ferroelektrische Lautsprecher ("Piezo" oder "Piezolautsprecher"): Der Antrieb der Membran erfolgt durch ein Ferroelektrika
ein überlagertes Gleich- und Wechselfeld ziehen eine ferromagnetisch Membran an
das bei Anlegen einer Spannung sich mechanisch deformiert. Magnetische Lautsprecher
fast ausgestorben. Sonderform: Ionen- oder Plasma-Lautsprecher: Ein Schallwandler ohne feste Membran
Geringe Qualität
damit thermische Ausdehnung und damit Schalldruck verursacht. Sonderform: Ultraschall-Lautsprecher: Es wird Ultraschall in hohen Pegeln angestrahlt
was lokale Ionisierung
der durch das nichtlineare Verhalten der Luft hörbaren Schall verursacht
Hierbei wird die Luft direkt durch modulierte Hochspannung angeregt
da Ultraschall benutzt wird
Die Schallabstrahlung lässt sich
gut bündeln. [Bearbeiten]
Elektrodynamischer Lautsprecher
Elektrodynamischer Lautsprecher nutzen als Kraftquelle die Lorentzkraft aus
häufig als <math>Bl<math> bezeichnet
muss man die drei Größen <math>vec B<math>
sie beschreibt das Umsetzungsverhältnis von Strom in Kraft
Dazu bedarf es einem möglichst konstanten Statorfeldes
durch die der elektrische Strom <math>vec I<math> fließt (Achtung: l und I nicht verwechseln!) Dabei entsteht eine Kraft <math>vec F<math> von <math> vec F = left(vec B times vec lright) cdot vec I <math> Um die Kraft zu maximieren
meist durch einen Permanentmagneten gebildet
mit der magnetischen Induktion <math>vec B<math> und einer Leiterschleife der Länge <math>vec l<math>
<math>vec l<math> und <math>vec I<math> orthogonal (senkrecht) aufeinander stellen und sie müssen überall die gleiche Orientierung haben. <math>vec B times vec l<math> ist eine wichtige Konstante
Eine Form ist der (Klassischer) elektrodynamischer Lautsprecher mit zentraler Schwingspule
andere Formen arbeiten mit dezentralen Antrieben und werden als Magnetostaten bezeichnet. [Bearbeiten]
(Klassischer) Elektrodynamischer Lautsprecher
engl
Bild eines dynamischen Lautsprechers (Konus-Bauform): Surround = Sicke; Cone = Membran; Dustcap = Abdeckkappe; Voice coil = Schwingspule Eine stromdurchflossene Spule (Schwingspule
Voice coil) befindet sich im magnetischen Gleichfeld eines Permanentmagneten (oder Elektromagneten) (Magnet)
Die Spule befindet sich auf einem Schwingspulenträger
der wiederum an der Membran (Cone) befestigt ist
Die Membran besteht aus äußeren Bereichen (fehlen weitgehend bei Kalotten) und inneren Bereichen (häufig als Abdeckkappe/Staubkappe (engl
Dust Cap) bezeichnet
obwohl dieser Bereich essentiell für die Wiedergabe am oberen Frequenzende ist). Spule und Membran können sich im Magnetfeld vorzugsweise in der Richtung senkrecht zur Membran hin- und herbewegen
Eine Zentrierspinne (engl
Spider) und die Sicke (engl
Surround) sind für die Rückführung der Membran in die Ruhelage sowie für die Zentrierung der Schwingspule verantwortlich
Die Sicke verhindert weiterhin einen direkten Luftaustausch zwischen Vorder- und Rückseite
Leitet man einen Wechselstrom durch diese Spule
so wird durch die Lorentzkraft eine Kraft auf die Membran ausgeübt
die diese zum Schwingen veranlasst. Als "klassische" Chassisform ist dem elektrodynamischer Lautsprecher und der Problematik Thiele-Small-Parameter ein eigener Artikel spendiert. [Bearbeiten]
Magnetostatischer Lautsprecher
Unter Magnetostaten versteht man Lautsprecher
deren Antrieb nicht in Form einer Schwingspule lokal konzentriert ist
sondern auf der ganzen Membran verteilt ist (Folien-Magnetostaten) oder selbst die Membran (klassisches Bändchen) darstellt
Magnetostatischer Lautsprecher finden vor allem im oberen Frequenzbereich als Hochtöner oder teilweise als Mitteltöner Anwendung (z.B. bei einigen Modellen der Firma Elac)
es gibt aber auch schrankgroße Vollbereichsmagnetostaten (Lautsprecher(-box)) bei z.B
Magnepan bzw
Vollbereichsmagnetostaten mit zusätzlichem Subwoofer für die ganz tiefen Frequenzen. [Bearbeiten]
Bändchen-Magnetostaten
Als Membranmaterial findet bei Bändchen meist Aluminium Anwendung
Es hat (abgesehen von einigen Alkali- und Erdalkali-Metallen) die höchste massespezifische elektrische Leitfähigkeit und weist durch die Bildung einer Oxidschicht einen gewissen Eigenschutz vor Umwelteinflüssen auf
Zusätzliche Beschichtungen können trotzdem sinnvoll sein
sobald die Wellenlänge des Schalls in Luft kleiner als der halbe Leiterbahnenabstand wird
Entgegen allgemeiner Meinung kommt es bei Bändchen-Magnetostaten zu signifikanten Partialschwingungen
Für 17 kHz sind daher maximal Abstände von 1 cm zulässig
dabei ist zum Erreichen einer breiteren Abstrahlung unter gleichzeitiger Reduzierung von Boden- und Deckenreflexionen deutlich höher als breit (Hochtöner 25 mm x 80 mm
Zum Erreichen einer horizontalen Abstrahlung ist das Bändchen vertikal orientiert
Mitteltöner 60 mm x 200 mm) und häufig leicht konvex gekrümmt
Diese Krümmung sowie eine häufig anzutreffende leichte Strukturierung geben der sehr dünnen (ca
10 µm
Schokoladenpapier ist dagegen schon Blech) und sehr empfindlichen Membran eine gewisse mechanische Stabilität
dessen Feldlinien horizontal verlaufen
Diese Folie wird vertikal von elektrischen Strom durchflossen und befindet sich in einem starken Magnetfeld (Statorfeld) eines Permanentmagneten
Die resultierende Lorentzkraft bewegt die Membran vor und zurück und führt zur Schallabstrahlung. Man unterscheidet Eintakt- und Gegentaktaufbau
was vor allem bei höheren Frequenzen zu Fehlern im Freuqenzgang führt
Beim Eintaktaufbau weist das Statorfeld große Asymmetrien auf
die schon bei mittleren Schwingungsamplituden zu Nichtlinearitäten (http://de.wikipedia.org/wiki/Lautsprecher#Nichtlineare_Wiedergabefehler) führen
beim Gegentaktaufbau ist allerdings auch der Frontschall durch den Magneten zu führen
S Südpol
Blick von oben (# Magnetmaterial
2 Ohm bis max
-- Bändchen) Eintaktaufbau: #### ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## #### Magnet mit akustischen Durchbrüchen ### ### ####N ------------------------------ S#### Gegentaktaufbau: #### ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## #### Magnet mit akustischen Durchbrüchen ### ### ####N ------------------------------ S#### ### ### #### ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## ## #### Magnet mit akustischen Durchbrüchen Auf Grund der geringen Leiterlänge ist die Impedanz sehr niedrig (0
N Nordpol
es sind entweder spezielle High Current-Verstärker oder Transformatoren notwendig
1 Ohm)
Vergrößerungen der Impedanz sind durch die fehlenden Freiheitsgrade der Topologie (es gibt keine isolierenden Membranteile) sehr begrenzt. [Bearbeiten]
Folien-Magnetostaten
auf der Leiterbahnen aufgebracht sind
Die Membran ist eine Kunstoffolie
Auch hier ist Aluminium üblich
da mit dieser Technik längere und dünnere Leiterbahnen möglich sind
Die Impedanz liegt im normalen Bereich zwischen 4 und 8 Ohm
Es sind deutlich mehr Bauformen als bei Bändchen-Magnetostaten möglich
auf denen die Landung einer Stubenfliege schon Schäden verursachen kann
Folien sind deutlich robuster als Bändchen
damit die Membran atmen kann
vertikaler Schnitt durch die Achse (# Magnetmaterial
S Südpol
+-+ Membran
N Nordpol
N Nordpol
ox Leiterbahnen) #### ## ## ## ## ## ## ## ####### #### SS SS SS SS SS SS SS SS #### Magnet mit akustischen Durchbrüchen ### +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ ### ### o x o x o x o x o x o x ### gefaltete Membran mit Alu-Mäander NNN--+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +--NNN 4-Pi-Strahler Rotationssymmetrisch
Allerdings gibt es häufig Probleme mit der Dauerhaftigkeit der Verbindung der Leiterbahnen mit der Folie. JET-Strahler Blick von oben (# Magnetmaterial
ox Leiterbahnen) Symmetrieachse | ######### ##################### N#######################N o ##################### x o ##################### x o ##################### x o ##################### x o ##################### x o ##################### x o ##################### x o ##################### x S#######################S ######################### Die Folie ist vertikal leicht geriffelt
S Südpol
+-+ Membran
Prinzip
schon bei mittleren Membranauslenkungen kommt es zu starken Verzerrungen
welches bei Magnepan verwendet wird (Eintaktaufbau) NNN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NNN Magnet mit akustischen Durchbrüchen ##-x--o--x--o--x--o--x--o--x--o--x--o--x--o--x--o-## Membran mit Alu-Mäander Das Magnetfeld weist starke Inhomogenitäten auf
Ein SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS Magnet mit akustischen Durchbrüchen NN-x-SS-o-NN-x-SS-o-NN-x-SS-o-NN-x-SS-o-NN-x-SS-o-NN Membran mit Alu-Mäander verringert zwar diese Inhomogenitäten
der nun große Abstand zwischen den einzelnen Bahnen führt aber in der Praxis schon im Präsensbereich zu starken Partialschwingungen
Weitere Möglichkeiten Gegentaktaufbau: NNN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NNN Magnet mit akustischen Durchbrüchen ##-x--o--x--o--x--o--x--o--x--o--x--o--x--o--x--o-## Membran mit Alu-Mäander NNN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NN SS NNN Magnet mit akustischen Durchbrüchen JET-Gegentaktaufbau: ### S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S ### Magnet mit akustischen Durchbrüchen ### +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-### ### o x o x o x o x o x o x o x o x o x o x o x o ### gefaltete Membran mit Alu-Mäander ###-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ +-+ ### ### N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N ### Magnet mit akustischen Durchbrüchen [Bearbeiten]
Elektrostatischer Lautsprecher
<math>Q = C cdot U Longrightarrow F = C cdot U^2/d<math>)
Elektrostatischer Lautsprecher nutzen nicht die Lorentzkraft (<math>F = I cdot l times B<math>)
sondern die elektrostatische Anziehungskraft (<math>F = Q cdot U/d<math>
ist die Kraft nicht linear zum Strom
sondern quadratisch zur Spannung
Wie man sieht
Zum Erreichen einer brauchbaren Wiedergabe ist damit eine Vorspannung notwendig
Die Vorspannung führt dazu
dass Eintaktlösungen durch Ruhekräfte instabil sind
Daher sind nur Gegentaktlösungen machbar
elektisch leitfähige Membran = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = feste
schwingfähige
was zu eine einzigen Lösung führt: = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = = feste
mechanisch stabile Gitterelektrode 1 ----------------------------------------------- dünne
Weiterhin weisen Kraft und Feld in die gleiche Richtung
mechanisch stabile Gitterelektrode 2 Die Ansteuerung erfolgt folgendermaßen
Die beiden Gitterelektroden werden vorgespannt (z.B. mit +2000 V und --2000 V
meist durch zusätzliches Netzteil erzeugt)
Die Tonfrequenzwechselspannung wird an die Membran angelegt und darf sich zwischen diesen beiden Vorspannungen bewegen
Diese hohe Spannung wird entweder durch (hier sehr sinnvolle) Röhrenverstärker erzeugt oder mittels Transformator (z.B. von 20 V auf 1000 V) hochtransformiert
da die Ruhelage labil ist (bei Magnetostaten ist sie indifferent)
Die Membran muss weiterhin mechanisch vorgespannt werden
sehr klein
Kraft auf die Elektrode in der Ruhelage: Vorspannung: <math>U<math> NF-Spannung: <math>U_b<math> Abstand zwischen einer GE und Membran: <math>d<math> Spannung zwischen GE1 und Membran: <math>U_1 = U + U_b<math> Spannung zwischen GE2 und Membran: <math>U_2 = U - U_b<math> Kapazität zwischen einer GE und Membran: <math>C = epsilon cdot A / d<math> Kraft zwischen GE1 und Membran: <math>F_1 = epsilon cdot A/d^2 cdot (U + U_b)^2<math> Kraft zwischen GE2 und Membran: <math>F_2 = epsilon cdot A/d^2 cdot (U - U_b)^2<math> Resultierende Kraft auf die Membran: <math>F = 4 cdot U cdot U_b cdot epsilon cdot A/d^2<math> Die entstehenden Kräfte sind verglichen mit elektrodynamischen Lautsprechern (in denen bei Vollaussteuerung Werte bis 50 N üblich sind)
6 N
5 m <math>times<math> 0
<math>U_b=<math>1000 V
Werte von <math>U = <math>2000 V
4 m = 0
<math>A =<math> 1
6 m² führen zu gerademal <math>F = <math>2
<math>d =<math> 4 mm
Wirkungsgrad und Endschalldruck von Elektrostaten (ohne Horn) sind sehr begrenzt
Trotz Gegentaktansteuerung erzeugen größere Schwingamplituden hörbaren Klirr (die beiden Abstände zu den festen Elektroden sind nicht mehr identisch
damit heben sich quadratische Anteile nicht mehr wie in der Rechnung oben heraus)
dass für größere Schwingamplituden notwendige größere Abstände der Elektroden den Wirkungsgrad drastisch reduzieren
Das Designproblem ist
dass es durch Druckausgleich zwischen Vorder- und Rückseite zum Akustischen Kurzschluss kommt
was die Basswiedergabe weiter verringert und die Schwingsamplitude weiter erhöht. Daher ist dieses Wandlerprinzip für die Basswiedergabe nicht sonderlich geeignet und wird häufig im Bass von zusätzlichen elektodynamischen Wandlern unterstützt. [Bearbeiten]
Im Bassbereich kommt als weiteres Problem hinzu
Flächenstrahler
Elektrostatischer und magnetostatische Lautsprecher werden auf Grund der großen strahlenden Flächen auch als Flächenstrahler bezeichnet
Damit verbundene Eigenschaften Bipolare Abstrahlung Hohe Bündlungsfaktoren schon bei mittleren Frequenzen Um den Bündlungsfaktor zu hohen Frequenzen auf noch vertretbare Werte zu begrenzen Krümmung der Membranen Segmentierung und Ansteuerung nur noch kleiner Teilbereiche bei höheren Frequenzen [Bearbeiten]
Ferroelektrischer Lautsprecher
beginnt dieser im Rhythmus der Spannung sich zu verformen
um eine elektrische Spannung in mechanische Schwingungen zu verwandeln. Wenn man eine tonfrequente Spannung an ein geeignetes Ferroelektrikum anlegt
Ferroelektrische Lautsprecher verwenden den inversen piezoelektrischen Effekt eines Ferroelektrikums
Diese Verformungen des Ferroelektrikum werden auf eine Membran übertragen
Diese schwingende Membran strahlt (direkt oder über ein Horn) Schallwellen ab. Ferroelektrische Lautsprecher stellen für den Verstärker eine weitgehend kapazitive Last dar (deswegen wird die Belastbarkeit nicht
wie bei anderen Lautsprechern in Watt
sondern in Volt angegeben)
die durch Masse und Elastizität des Ferroelektrikums sich ergebende Resonanzfrequenz begrenzt das Arbeitsbereich nach unten
Daher haben Ferroelektrische Lautsprecher eine eingebaute 6 dB-Weiche und man kann sie ohne Frequenzweiche betreiben
Zusätzliche Weichen erhöhen aber auch hier die Belastbarkeit
Typische Ferroelektrische Lautsprecher haben Resonanzfrequenzen im Bereich zwischen 1 und 5 kHz
für Ultraschallanwendungen auch bis 50 kHz
Auf Grund dieser Tatsache kann diese Lautsprecherart nur für den Mittel-Hochtonbereich (1 kHz<math>ldots<math>100 kHz) verwendet werden. Aufgrund zahlreicher Resonanzmoden von ferroelektrischen Lautsprechern und ihrer geringen inneren Dämpfung
sind diese für Hifi-Anwendungen ungeeignet
Betreffs maximaler Belastbarkeit gibt es 3 begrenzende Faktoren: Spannungsfestigkeit: Oberhalb einer maximal zulässigen Spannung kommt es zu Durchschlägen des Ferroelektrikums
welches zur Zerstörung führt
Bei gängigen piezoelektrischen Lautsprechern beträgt die Belastbarkeit typischerweise um die 25 Volt. Temperaturerhöhung: Durch dielektrische Verluste kommt es zu Temperaturerhöhungen
Ab einer gewissen Grenzbelastung kommt es zu Strukturschäden im Lautsprecher
welches diesen bei Überschreitung einger Grenzkraft zerstört
je nach Material verliert das Ferroelektrikum zwischen 80°C und 150°C vollständige seine ferroelektrischen Eigenschaften. mechanische Zerstörung: Eine Polarität der Ansteuerspannung führt zu Zugkräften im Ferroelektrikum
Weiterhin sind die Parameter eines Ferroelektrischen Lautsprecher stark temperaturabhängig
Die entgegengesetzte Polarität
die Druckkräfte verursacht
ist meist um einen Faktor von 10 belastbarer
Dies kann man durch Gegentaktansteuerung ausnutzen
Diese Ansteuerung ist aber aufwendig und ist daher kaum in Lautsprechern zu finden
da Ferroelektrische Lautsprecher eher eine Domaine von Billiglautsprechern ist. [Bearbeiten]
Magnetischer Lautsprecher
sind aber heutzutage fast ausgestorben
Magnetische Lautsprecher wurden häufig in der Anfangszeit der Audiotechnik verwendet
Ein überlagertes Gleichfeld und das NF-Wechselfeld treibt eine ferromagnetische Membran an. ################ ################## oo###xx xx###oo Dauermagnet mit Spule oo###xx xx###oo ooNNNxx xxSSSoo -------------------------------------- ferromagnetische Membran Die Nachteile dieser Konstruktion sind: hoher Klirr
welches zu blechernem Klang führt Auch im Ruhezustand wird eine Kraft ausgeübt
daher ist muss die Membran schwer und steif sein
da Kraft zum einen abstandsabhängig und zum anderen nicht exakt linear vom Strom abhängig. ungeeignetes
resonantes Membranmaterial notwendig
was zu schlechter Tiefton (hohe Resonanzfrequenz) und Hochtonwiedergabe (schwere membran) führt. Dieses Prinzip wird noch bei magnetischen Mikrofonen (auch ausgestorben) und magnetischen Kopfhörern (auch ausgestorben) verwendet
schweres
Moving Iron-Schallplattenabtastern (MI) werden dagegen noch verwendet. [Bearbeiten]
Ionen-Lautsprecher
begin TODO### Kurze Funktionsbeschreibung + Link auf weitere Informationen suchen. end TODO### Prinzip von Dr
Klein und prinzipiell in den ersten Hammond Orgeln präsentiert. [Bearbeiten]
Ultraschall-Lautsprecher
Es gibt zwei Anwendungen für Ultraschallautsprecher
Zum einen zum Abstrahlen von Ultraschall zur Reinigung
Materialbearbeitung oder Datenübertragung
Eine weitere mögliche Anwendung ist die Ausnutzung von nichtlinearen Effekten zum Erzeugen von hörbarem Schall aus gut bündelbarem Ultraschall
Ultraschallautsprecher zur Abstrahlung von hörbarem Schall: Siehe: http://194.8.213.140/news/0003/3001s28.htm (www1.production-partner.de) http://www.sennheiser.com/sennheiser/icm.nsf/root/press_archiv_2_2001_aesconvention110_1 http://www.totalitaer.de/Rfhoeren/stimmenultraschall.htm Für Ultraschallautsprecher zur Abstrahlung von unhörbarem Schall siehe hier. [Bearbeiten]
Lautsprechergehäuse zur Optimierung der rückwärtigen Schallabstrahlung
Bild nicht gefunden Lautsprecher in einem Gehäuse Lautsprecher-Chassis sollten aus diversen Gründen in ein stabiles Gehäuse eingebaut werden
Damit wird zum Einen ein akustischer Kurzschluss vermieden
und zum Anderen der rückwärtige Schall des Lautsprechers sogar noch genutzt
Durch ein Lautsprechergehäuse kann der Schalldruck somit beträchtlich erhöht werden
Je nach Anwendungsgebiet werden die Lautsprecher-Boxen mit Weichen und ggf
siehe Lautsprechergehäuse [Bearbeiten]
Verstärkern versehen. Für genauere Ausführungen
Lautsprecherfront zur Optimierung der Front-Schallabstrahlung
Auswirkungen der unmittelbaren Umgebung eines idealen Chassis auf den Frequenzgang auf der Achse Die Gestaltung der Lautsprecherfront
entscheidend auf den Direktfrequenzgang und die Richtcharakteristik aus
wenn sie nicht wesentlich größer als die Wellenlänge sind
d.h. die Form des Frontpanels wie die Lage von Grenzenflächen (Kanten) des Gehäuses wirken sich
Dieser Fakt wird meistens vergessen oder verschwiegen
obwohl der genauso wichtig wie Chassiswahl und Abstimmung des Gehäuses ist
Das Bild zeigt die Auswirkungen der Lautsprecherfront auf den Frequenzgang eines ansonsten idealen Chassis
Die Auswirkungen sind beträchtlich
bei ungünstigen Formen (die man ab und zu sogar in der Praxis findet) sind Schwankungen im Bereich zwischen -1 dB und +10 dB möglich
hätte das Chassis einen exakt linearen Frequenzgang bei +6 dB
Auf einer unendlich großen Schallwand montiert
abgerundete oder angefaste
Kleine
kantige
mit leichten Asymmetrien versehene Gehäuse zeigen einen deutlich gutmütigeren Frequenzgang
zum Chassis symmetrische Gehäuse sind ungünstig
Große
der sich vergleichsweise einfach entzerren läßt
Diese Entzerrung nennt man Schallwandentzerrung oder Baffle Step-Entzerrung
5 dB führt
Eine geschickte Schallwandgestaltung führt zu einem ähnlich gutmütigen Verlauf wie der einer Kugel
der zu einem Direktschallfrequenzgang von <math>pm<math>0
Allerdings bleibt ein negativer Effekt bestehen
weil bei hohen Frequenzen nur der vordere Halbraum angeregt wird
bei tieferen Frequenzen dagegen der gesamte Raum. [Bearbeiten]
Für hohe Frequenzen wird insgesamt weniger Schall in den Raum abgestrahlt als für tiefe Frequenzen
Flache Schallwand / Halbraum-Strahler / Vollraum-Strahler
Chassis können auf einer flachen Schallwand montiert sein
da Reflexionen an Kanten zu zusätzlichen Reflexionen und damit Welligkeiten des Frequenzganges führen
Sie sollten dabei eingelassen sein
wird die Schallenergie in einen Raumwinkel von <math>4 cdot pi<math> abgestrahlt
Ist die Schallwand wesentlich kleiner als die Wellenlänge (was z.B. meist im Bassbereich der Fall ist)
d.h. in den Vollraum
d.h. in den Halbraum
wird die Schallenergie in einen Raumwinkel von <math>2 cdot pi<math> abgestrahlt
Ist die Schallwand wesentlich größer als die Wellenlänge (was z.B. meist im Hochtonbereich der Fall ist)
die Schalleistung aber nur um 3 dB
Der Schallpegel erhöht sich dabei um 6 dB (kohärentes Überlagen der Schallquelle und der gespiegelten Phantomschallquelle)
Der Übergang zwischen diesen beiden Verhaltensweisen wird als Baffle Step bezeichnet
indem dem Chassis für tiefere Frequenzen 6 dB mehr Energie zugeführt wird
für einen linearen Direktschallfrequenzgang muss er entzerrt werden
erhält man einen sogenannten 4-pi-Strahler. Übliche Lautsprecher arbeiten im Tief- und Grundtonbereich in dieser Betriebsart. Montage auf Schallwand: Bei Montage eines Chassis auf einer großen Schallwand erhält man einen 2-pi-Strahler
die nicht wesentlich größer als die Wellenlänge ist
Die ins Diffusfeld abgegeben Strahlungsenergie steigt dabei um 3 dB. Montage auf einer kleinen Schallwand: Bei Montage eines Chassis auf einer kleinen Schallwand
Schalldruck steigt um 6 dB
abgestrahlte Schalleistung um immerhin noch 3 dB. [Bearbeiten]
Wandeinbau
Grundton (4 pi) und Mittenbereich (2 pi) kann man durch wandnahe Aufstellung
Die Schwankungen der Directivity im Baß (2 pi)
Aufbau an der Wand oder Wandeinbau eliminieren
d.h. einen Richtfaktor von 3 dB
In diesem Fall ist in jedem Frequenzbereich der Lautsprecher (maximal) ein 2-pi-Strahler
Allerdings muß dann die Box auf diese Aufstellung abgestimmt sein
Bei Aktiv-Monitoren ist dazu meist ein Baß-EQ vorhanden (nicht zu verwechseln mit Baß-Roll-Off). [Bearbeiten]
Wave-Guide / flaches Horn
Wave-Guide: Auch kurzes Horn genannt
Gegenüber einem 2-pi-Strahler wird die Schallabstrahlung in eine flache Mulde gelegt
weiterhin kann bei geeigneter Formgebung eine kostante Bündung im Arbeitsbereich erzieht werden. [Bearbeiten]
Das erhöht den Wirkungsgrad
Klassischen (langes) Horn
Klassische Horn-Lautsprecher: Der Lautsprecher wird über ein langes Horn an die Umgebung angekoppelt
Mit einem Horn-Lautsprecher können sehr hohe Wirkungsgrade von >100 dB (1 W
1 m) erreicht werden
vom Hornhals bis zum Hornmund
da sie entlang des Hornverlaufes
eine über die Frequenz konstante Richtwirkung zu generieren
der Wellenfront alle Membrandurchmesser zur Verfügung stellen
Hornlautsprecher sind bei richtiger Dimensionierung zudem in der Lage
Für Beispiele siehe Lautsprecher#Sonderform_Hornlautsprecher. [Bearbeiten]
Mehrwegesysteme
[Bearbeiten]
Sinn von Mehrwegesystemen
Für tiefere Frequenzen ist der maximale Schallpegel eines Lautsprecher-Chassis abhängig vom maximalen Verschiebevolumen (Hubraum) und damit von der Membranfläche
wenn man sinnvolle Schallpegel erreichen möchte
Im Tieftonbereich sind daher große Membranen notwendig
werden üblicherweise in einer Lautsprecher-Box mehrere Lautsprecher-Chassis mit unterschiedlichen Arbeitsbereichen eingesetzt. Üblich sind 2-Wege-Systeme bis 4-Wege-Systeme
Diese sind jedoch aus folgenden Gründen ungeeignet zur Wiedergabe hoher Frequenzen: Hohe Frequenzen (kurze Wellenlängen) werden mit im Allgemeinen ungewünschter Direktivität wiedergegeben Wellenlängen kleiner als der Durchmesser können die Membran zu Partialschwingungen anregen Hohe tieffrequente Signale intermodulieren auch hochfrequente Anteile
was dann hörbar ist Um das hörbare Spektrum abzudecken
Die Anzahl der Wege ist dabei nicht identisch mit der Anzahl der eingesetzten Chassis
Manche Hersteller (z.B
Thiel) zählen bei "Wegen" auch Wege mit gemeinsamen Antrieb
die in unterschiedlichen Frequenzbereichen verschiedene Membranbereiche antreiben
Da dies aber im Grunde bei allen Chassis auftritt (eigentlich bei allen aktuellen Tiefmitteltönern) schafft diese Zählweise nur Verwirrung und sollte vermieden werden. [Bearbeiten]
Chassisformen für unterschiedliche Frequenzbereiche
5" (13 mm) bis 3" (76 mm) für die Wiedergabe von Hochton und Mittelton Konuslautsprecher mit 5 cm bis 60 cm für die Wiedergabe von Hochton bis tiefsten Frequenzen Magnetostaten mit 2 cm bis 8 cm Größe für die Wiedergabe von Hoch- und Mittelton Siehe auch Elektrodynamischer Lautsprecher. [Bearbeiten]
maximale Auslenkung: Schwingspulendurchmesser: Membranmasse: Übliche Bauformen Kalottenlautsprecher mit 0
Konstruktionsmerkmale und Auswirkungen: Membrandurchmesser: Membranform/Membranmaterial: Schwingspulenüber-/unterhang
Reduzierung der wirksamen Membranfläche am oberen Ende des Übertragungsbereichs
Bei tiefen Frequenzen schwingt die Lautsprechermembran als ganzes
Bei höheren Frequenzen ist dies nicht mehr der Fall
Membranbereiche mit größerem Abstand zum Antriebs (Schwingspule) schwingen mehr und mehr phasenverschoben und mit anderer Amplitude
bei harten Membranen (Metall
Gut bedämpfte Membranen aus weicheren Materialien neigen zu einer starken Bedämpfung von Membranbereichen
die durch aufwendige Weichen bedämpft werden müssen
was zu unschönen Spitzen im Frequenzgang führt
Keramik) hat man teilweise den entgegengesetzten Effekt - die Membran schwingt teilweise stärker als bei niedrigeren Frequenzen
die sonst phasenverschoben abstrahlen würden
Bei gut bedämpften Membranen reduziert sich die Amplitude von schwingspulenfernen Membranbereichen
Weiterhin kann dieser Effekt durch geeignete Membranformgebung (Krümmungsradien) unterstützt werden
bei typischen Kalotten tritt dieser Effekt nicht auf
Membrandurchmesser und Schwingspulendurchmesser sind dort (meist) identisch
Das führt bei Konuslautsprechern zu einer Reduktion der effektiven Membranfläche bis hin zur von der Schwingspule eingeschlossenen Fläche
sondern auch bei größeren Konus-Mitteltönern und Konus-Tiefmitteltönern auf. Ein heutzutage häufig verwendeter 18 cm-Mitteltöner wäre ohne diesen Effekt bis 1000 Hz einsatzfähig (alpha ~ 1
die solche weichen membranen mit sich bringen: Nichtlinearitäten (Klirrfaktor) steigt an Bei starker Belastung können unkontrollierte (chaotische) Bewegungen der Membran auftreten
durch ihn kann das Arbeitsbereich des Chassis deutlich vergrößert werden
7). [Bearbeiten]
die eine flatternde Wiedergabe bewirkt Entgegen üblicher Meinung tritt der Effekt der Reduzierung der wirksamen Membranfläche nicht nur bei Breitbändern
Dieser Effekt ist für die Qualität eines Chassis bedeutend
da Partialschwingungen reduziert werden (statt verkehrt schwingt ein Membransegment überhaupt nicht mehr) die Bündung der Schallabstrahlung reduziert wird (weil die effektive Membran kleiner wird). Allerdings gibt es auch negative Eigenschaften
1-Wege-System / Breitbandlautsprecher / Vollbereichslautsprecher
versuchen den gesamten Audio-Frequenzbereich durch ein einziges Chassis abzudecken
Schon die Konstruktion eines hochwertigen 2-Wege-Systems ist kompliziert
ein 1-Wege-System erhöht noch mal die Probleme
die sich auch bei aufwendigen Konstruktionen nicht vermeiden lässt
vor allem die starke Bündlung
Hauptproblem ist dabei die Wiedergabe von hohen Frequenzen
sind aber kaum kritischer als bei 2-Wege-Konstruktionen
Intermodulation und Dopplereffekt werden zwar auch immer genannt
da das Ohr im Bereich 1 bis 3 kHz am empfindlichsten auf diese Verzerrungen reagiert. [Bearbeiten]
2-Wege-System
Bild nicht gefunden 2-Wege-Baßreflex-Lautsprecher (NuLine 30) Üblich ist eine 19 bis 28 mm-Hochtonkalotte und ein 12 bis 22 cm-Konus-Tiefmitteltöner. Übliche Trennfrequenzen zwischen beiden Chassis liegen bei 2 bis 3 kHz
es gibt kaum Freiheitsgrade bei der Festlegeung der Trennfrequenz
Der Tiefmitteltöner wird bis zur maximal möglichen oberen und der Hochtöner bis zur minimal möglichen unteren Grenzfrequenz ausgereizt
Bassreflexkonstruktionen verringern üblicherweise die Intermodulation von tieffrequenten Signalen im Mitteltonbereich. [Bearbeiten]
2 1/2-Wegesystem
Erweiterung eines 2-Wegesystems um einen weiteren Tieftöner
der häufig baugleich zum eingesetzten Tiefmitteltöner ist
aber meist schon im Grundtonbereich abgekoppelt wird. [Bearbeiten]
3-Wege-System
Bei Aufteilung in 3-Wege entstehen im Gegensatz zu 2-Wege-Systemen durch die nun kleineren Arbeitsbereiche viele Freiheitsgrade
Konstruktionen sind mit Hochton-Kalotte (z.B
Mittelton-Kalotte (z.B
19 mm)
55 mm) und Konustieftöner (z.B
25 cm) bis hin zu Hochton-Kalotte (z.B
Konus-Tiefmitteltöner (z.B
25 mm)
18 cm) und Konustieftöner (z.B
25 cm) und damit verbunden unterschiedlichen Trennfrequenzen möglich
zweiterer Aufbau als 2-Wege-System mit integriertem Subwoofer zu verstehen. [Bearbeiten]
Erster Aufbau ist als klassisches 3-Wege-System
Vielwege-Systeme
Konstruktionen mit noch mehr Chassis entziehen sich einer genauen Klassifizierung
Die große Anzahl von Freiheitsgraden und Freiheiten beim Design durch die vergleichsweise geringen Arbeitsbereiche lassen unzählige Konstruktionen möglich
die sich mit Vielwege-System nicht mehr beschreiben lassen. [Bearbeiten]
Frequenzweichen
Bild nicht gefunden Passivweiche
jeder Weg auf eigener Platine (NuWave 125) [Bearbeiten]
3-Wege-System
Funktion von Frequenzweichen
es sind keine Anhebungen von Amplituden möglich
wie man sie z.B. am vor allem unteren Ende des Frequenzganges es sich wünschen würde
Frequenzweichen haben zwei wesentliche Funktionen: Aufteilen des Eingangssignals auf die einzelnen Wege Frequenzganglinearisierung / Pegelanpassung der einzelnen Chassis Weiter kommen noch folgende optionale Funktionen dazu: Überlastschutz (aktive durch Limiter oder passiv durch PTCs) Impedanzlinearisierung Bei Passivweichen sind die Möglichkeiten besonders betreffs Frequenzganglinearisierung beschränkt
die Frequenzganglinearisierung aber teilweise oder vollständig durch eine zwischen Vor- und Endverstärker geschaltete Baugruppe geschieht
in denen die Aufteilen des Eingangssignals auf die einzelnen Wege passiv
Es sind allerdings auch Mischsysteme möglich
Entgegen landläufiger Meinung ist eine Frequenzweiche etwas sehr individuell an ein Chassis-Set angepasstes System
ein Chassis-Austausch erfordert so gut wie immer eine vollständige Neuanpassung der Weiche
Die Weiche bestimmt sowohl Direktschallfrequenzgang wie auch das Abstrahlverhalten und damit den Diffusfrequenzgang. [Bearbeiten]
Ausführungsformen
spannungsfeste Kondensatoren und belastbare Spulen analog aktiv: Kleinsignalfilter aus Widerständen
Kondensatoren und OPVs digital aktiv: Kleinsignalfilter aus AD-Wandern
Folgende prinzipielle Ausführungsformen sind möglich: analog passiv: Großsignalfilter aus Leistungs-Widerständen
wie z.B. Verlegen der Entzerrfunktion einer Passivweiche in eine zusätzliche (mit Kleinsignalen arbeitende) Baugruppe
DSPs ud DA-Wandlern Es sind auch Mischformen möglich
Designanlagen) analoger Passivweiche für die Auftrennung des Signals auf das Mittel- und Hochtonbereich
aber (elektronischer) Aktivweiche für die Ansteuerung des Tieftöners. Steilheit von Frequenzweichen Die Steilheit einer Weiche kann man durch Angabe der Ordnung des Filters oder durch die asymptotische Flankensteilheit angeben
die entweder in den Signalweg einzuschleifen ist (Tape Monitor-Schleife oder Pre-Out/Main-In) oder fest im Verstärker integriert ist (Kompaktanlagen
In der Praxis findet man Passivweichen 1. bis 4
Aktivweichen 2. bis 8
Ordnung (6 dB/oct bis 24 dB/oct)
Ordnung sowie Digitalfilter mit Übergangsbereichen zwischen 50 Hz und 500 Hz. [Bearbeiten]
Passivweiche
jede Begradigung des Frequenzganges kostet Wirkungsgrad
3-Wegesystem (B&W Matrix 3 MK II) Passivweichen werden nach dem Leistungsverstärker eingesetzt
und haben damit folgende Restriktionen: Es kann nur gedämpft werden
Bild nicht gefunden Passivweiche
Je nach Weiche werden 50% bis 85% der zugeführten elektrischen Energie schon in der Weiche in Wärme umgewandelt. Es ist damit auch keine Bassentzerrung möglich
wie sie bei aktiven Weichen üblich ist. neben dem Einsatz von Kondensatoren und Widerständen sind aufwendige Spulen notwendig. Erhebliche Belastung durch Ströme und Spannungen
so ergeben sich vor allem für richtig dimensionierte Spulen erhebliche Größen. Umschalten zwischen verschiedenen Abstimmungen (z.B. für Raumentzerrung) aufwendig und daher meist nicht vorhanden. Beispiel für einfachen 2-Wege-Passiv-Lautsprecher mit Parallelweiche 2
Ordnung: ------------+-----------------------------+ | | <_ _|_ _> ___ <_ | | | +-------+ +-------+ | | | | _|_ __|__/| <_ __|__ ___ | | | Tiefmittel- _> | | Kalotten- | |___| | töner <_ |___|/ hochtöner | | | | | ------------+-------+---------------------+-------+ [Bearbeiten]
(Elektronische) Aktivweiche
(Elektronische) Aktivweichen werden vor dem Leistungsverstärker eingesetzt
leichter dimensionierbar und ggf. anpassbar Überlastüberwachung präziser implementierbar als bei Passivweichen. Beispiel für einfachen 2-Wege-Aktiv-Lautsprecher mit Weiche 4
die Weiche ist leicht miniaturisierbar Daher komplexere Weichen möglich 100% der Leistungsverstärkerleistung kommt am Chassis an Keine Intermodulation der Wege bei Übersteuerung
Das birgt folgende Unterschiede zur Passivweiche: Für den Aufbau sind nur Kondensatoren
Widerständen sowie Operationsverstärkern notwendig. Die Bauelemente benötige keine hohe Belastbarkeit
auch bei Übersteuerung des Basses weiterhin eine saubere Hochtonwiedergabe Daher nur ein Bruchteil der Leistung eines Vollbereichsverstärkers notwendig (Faktor 3 bis 10) Keine Rückwirkungen zwischen Chassis und Weiche
Ordnung: +-------||--------+ +-------||--------+ | | | | | __ | __ | | __ | __ | | | --| >--+--|__|--+--|__|--+---| >--+--|__|--+--|__|--+---| >--+--|+ |/ | | |/ | |/ | >----+ | _|_ _|_ |- / __|__/| Konus- | --- --- |/ | | | Tiefmittel- | | | |___| | töner | _|_ _|_ | | | _|_ | __ __ | +------|__|-------+ +------|__|-------+ | | | | | | | | | | | | | +---||---+---||---+---| >--+---||---+---||---+---| >--+--|+ _|_ |/ _|_ |/ | >----+ | | | | |- / __|__ |_| |_| |/ | | Kalotten- | | |___|/ hochtöner _|_ _|_ | _|_ [Bearbeiten]
Digitale Aktivweiche
Digitale Weichen sind immer Aktivweichen
Es gilt daher im wesentlichen das zu (elektronischen) Aktivweichen gesagte
um sowohl das Einspeisen von analogen Signalen zur erlauben als auch das verlustfreie Einspeisen von Digitalsignalen über XLR
TOS-Link oder S/P-DIF
Meist sind mehrere Eingänge vorhanden
Hinter einem Quellwahllschalter befindet sich ein Digitaler Signalprozessor geeigneter Leistungsfähigkeit
Dieser korrigiert und teilt das Signal für die entsprechenden Chassis
auf Leistungsverstärker gegeben und den Chassis zugeführt
Das Ausgangssignal wird über Digital-Analog-Wandler wieder ins analoge übersetzt
allerdings sind die Möglichkeiten deutlich höher
Der notwendige Aufwand ist höher als bei analogen Aktivweichen
Es sind deutlich komplexere und trotzdem langzeitstabile Filter möglich
Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung verringern sich die Unterschiede im Aufwand verglichen mit elektronischen Aktivweichen. Beispiel für einfachen 3-Wege-DSP-Aktiv-Lautsprecher: _______ _______ | +------------+ | | | | +--|+ | | 24 bit | RAM | | ROM | | | >-----+ analog ----| AD-Wandler |---//---+ |_____| |_____| | |- / __|__ max
Temperatur- +--|+ sensoren
Relais | >-----+ /| |- / ___|___/ | |/ | | | Konus- | | | Tief- |_____| | Töner | | | | _|_ Mögliche Komfortfunktionen: Fernbedienung Lautstärkereglung (bei digitaler Zuspielung erforderlich) Umschalten zwischen verschiedenen Frequenzgängen und Abstrahlverhalten Temperaturüberwachung der Chassis
4 V | | | | | | |/ | | Kalotten- +------------+ | +----------+ +---+-------+---+ | |___|/ hochtöner +--| | | | | | +------------+ | | | DAC--+ _|_ | | 24 bit | Quellen- | | Digitaler | | S/P-DIF--/--+ S/P-DIF- +---//------| wahl- +----+ Signal- DAC-----|+ | Receiver | | schalter | | Prozessor | | >-----+ +------------+ | | | (DSP) DAC--+ |- / __|__/| +--| | | | | |/ | | | Konus- +------------+ | +----------+ +---+-+-+-+-----+ | |___| | mittel- 690nm | | 24 bit| | | | | | | | töner TOS _///_| TOSlink- +---//---+ weitere Anschlüsse | _|_ link | Receiver | für Fernbedienung
um Zerstörung zu vermeiden ggf
| | +------------+ Anzeigen
Trennfrequenzen anpassen temperaturabhängige Parameter zu kompensieren Überwachung der Membranauslenkung Zerstörung zu vermeiden ggf
Trennfrequenzen anpassen Siehe auch "Frequenzweiche". [Bearbeiten]
Fehler bei der Reproduktion
Typische Wiedergabefehler von Lautsprecher / Lautsprechersystemen / Hörräumen Wiedergabefehler sind entgegen landläufiger Meinung sehr wohl messbar und deren Auswirkungen auf das Hörereignis sind abschätzbar
daß Hörgewohnheiten und subjektive Präferenzen in die Qualitätseinschätzung mit aufgenommen werden
Das Hauptproblem ist
um den Hörprozeß zu verstehen
dass Lautsprecher immer mit dem Hörraum interagieren und man dieses System nie allein betrachten darf
Ein weiteres Problem ist
auch wenn manche Fehler eher eine Folge eines ungeeigneten Hörraums und andere eher eine Folge einer ungeeigneten Lautsprechers sind. [Bearbeiten]
ist primär nebensächlich
Ob ein Wiedergabefehler durch den Lautsprecher oder den Hörraum generiert wurde
Lineare Wiedergabefehler
Lineare Wiedergabefehler sind im wesentlichen pegelunabhängige Fehler
sie treten bei geringen wie bei hohen Lautstärken auf
Weiterhin entstehen keine im Original nicht vorhandenen Frequenzen. [Bearbeiten]
Verfärbung des Direktschalls
Bild nicht gefunden schlechter Direktschallfrequenzgang eines Lautsprechers Bild nicht gefunden guter Direktschallfrequenzgang eines Lautsprechers Der auffälligste Reproduktionsfehler eines Lautsprechers ist eine Verfärbung des Direktschalls
Um die Auswirkungen auf den Klang besser abschätzen zu können
wird üblicherweise über 1/6-Oktave gemittelt
Es interessieren dabei vor allem die Abweichungen im Bereich von 100 Hz bis 10 kHz
dort sind Werte um die ± 1 dB hörbar
Unterhalb von 100 Hz und oberhalb von 10 kHz läßt die Empfindlichkeit auf Pegelfehler nach
der Frequenzgang oberhalb von 15...17 kHz ist nur noch von geringer Relevanz
Für die Beurteilung des Direktschalls sollten die zur Konstruktion gehörigen Bodenreflexionen im Grundton- und Bassbereich mit berücksichtigt werden
Obwohl es sich um Diffusschall handelt
so ist dieser Anteil zum einen nur sehr gering verzögert (bei 3 Meter Abstand und 80 cm Höhe des Tieftöners z.B
0
3 ms
zum anderen spätestens bei Standboxen fester Bestandteil der Konstruktion. [Bearbeiten]
Laufzeitfehler
Gruppenlaufzeit eines passiven 3-Wege-Systems mit 2 Subwoofern
Tiefmitteltöner und Hochtöner Step-Response eines passiven 3-Wege-Systems mit 2 Subwoofern
Tiefmitteltöner und Hochtöner Gruppenlaufzeit Einschwingvorgänge / Ausschwingvorgänge Unsinn von Step- und Impuls-Antwort
Rechteckwiedergabe [Bearbeiten]
Schmalbandige Resonanzen
verursachen aber hörbare Veränderungen bei Einschwingen von Musikinstrumenten
Wasserfall-Diagramm eines passiven 3-Wege-Systems mit 2 Subwoofern
Tiefmitteltöner und Hochtöner Schmalbandige Resonanzen (z.B. des Gehäuses) verursachen nur geringe Fehler im Direktschallfrequenzgang und in der Gruppenlaufzeit
Gegenüber Fehlern im Ausschwingverhalten ist das Ohr zwar vergleichsweise unempfindlich
auf Grund der ???? XXXXXX von Ein- und Ausschwingen sieht man aber diese Einschwingvorgänge auch beim Ausschwingen. <<<Einschwing- oder Ausschwingvorgang an so einer problematischen Frequenz>>> <<<Optimales Ein- und Ausschwingen>>> [Bearbeiten]
Verfärbung des Diffusschalls
Tiefmitteltöner und Hochtöner [Bearbeiten]
Horizontale Bündlung als Isobarendarstellung eines passiven 3-Wege-Systems mit 2 Subwoofern
Doppelräumigkeit
klingt das häufig furchtbar (z.B
bevor sie zum Ohr gelangen. Aufnahmeraum im Studio/Konzertsaal Wiedergaberaum zu Hause Selbst wenn beide Räume den gleichen Klang haben
Aufnahmen "sehen" im allgemeinen zwei Räume
Eigenaufnahme im Wohnzimmer aufgenommen und dann dort wieder abgespielt). [Bearbeiten]
Asymmetrien / Paarabweichungen
Abweichungen der Frequenzgänge der beteiligten Lautsprechern untereinander führen zu Ortungsunschärfen und zu Klangänderungen von bewegten Quellen (letztes ist besonders bei Videowiedergabe störend)
Die Unterschiede betreffen vor allem den Direktschall
die die erste Millisekunde beeinflussen
Der Direktschall wird neben dem Lautsprecher durch seine unmittelbare Umgebung beeinflußt
es interessieren alle Gegenstände im Raum
weil diese meist anders konstruiert und anders aufgestellt sind als die zugehörigen Frontlautsprecher
Das ergibt vor allem bei sogenannten Center-Lautersprechern Probleme
5 dB auf
Die Empfindlichkeit ist unterschiedlich: Fehler vorn sind deutlicher hörbar als hinten Am empfindlichsten ist das Ohr gegenüber Links-Rechts-Abweichungen
25 dB sind daher anzustreben. [Bearbeiten]
Vorn-Hinten oder Oben-Unten-Fehler sind weniger deutlich. Hörbare Abweichungen treten im Bereich 250 Hz bis 2 kHz ab 0
maximale Unterschiede von 0
Nichtlineare Wiedergabefehler
Nichtlineare Wiedergabefehler sind im wesentlichen pegelabhängige Fehler
sie treten im wesentlichen bei hohen Lautstärken auf
die im Original nicht vorhanden sind
Es entstehen dabei zusätzliche Frequenzen
Hauptursache ist die Nichtlinearität des elektromechanischen Wandlers
Der Einfluss der nicht als konstant anzunehmenden Dichte der Luft bei hohen Schallpegeln wird bisher nicht beachtet. [Bearbeiten]
Klirrfaktor
Tiefmitteltöner und Hochtöner Der Klirrfaktor ist zwar die bekannteste und am einfachsten zu messende nichtlineare Verzerrung
Klirrfaktor bei 95 dB/100 dB/105 dB eines passiven 3-Wege-Systems mit 2 Subwoofern
aber in der Praxis die unproblematischste
Im Hochtonbereich (ab ca
1 kHz) liegt der Klirrfaktor häufig selbst bei thermischer Grenzbelastung unter 1%
Hintergrund sind die sehr geringen Membranauslenkungen bei hohen Frequenzen
die zu tiefen Frequenzen um Größenordnungen zunehmen. [Bearbeiten]
Intermodulation
Die Intermodulation ist die typische Verzerrung
die bei Überlastung sofort hörbar wird
die mit dem gleichen Chassis abgestrahlt werden
Bei Mehrwegesystemen kann Intermodualtion nur in Frequenzbereichen wirksam werden
1-Wege- und 2-Wege-Konstruktionen deutlich überlegen. [Bearbeiten]
Da Verzerrungen im Bereich 500 Hz...4 kHz am deutlichsten zu hören sind um Intermodulation am stärksten durch den großen Membranhub tiefer Frequenzen ausgelöst wird
sind in 3-Wege-Systeme
in denen Bässe (Frequenzen <100 Hz) und Mitten (Frequenzen 500 Hz...4 kHz) auf getrennten Chassis abgestrahlt werden
Differenzton
... [Bearbeiten]
Dynamikkompression, dynamische Änderung von Parametern
... [Bearbeiten]
Störgeräusche
Strömungsgeräusche im BR-Kanal Verstärker + Filterrauschen bei Aktivsystemen Geräusche durch mechanische Spannungen im Gehäuse/Chassis Störgeräusche aus dem Raum Klappern
Lüftung [Bearbeiten]
Vibrieren Umgebungslärm
Maximalpegel
Begrenzung möglich durch thermische Belastbarkeit mechanische Belastbarkeit Kompression Klirr Intermodulation Limiter / Verstärkerleistung [Bearbeiten]
Häufig gestellte Fragen
[Bearbeiten]
Was sind 4-Ohm-Lautsprecher und 8-Ohm-Lautsprecher?
Bild nicht gefunden Impedanz eines 4-Ohm-Lautsprechers als Funktion der Frequenz Bild nicht gefunden Impedanz eines falschen 8-Ohm-Lautsprechers als Funktion der Frequenz Die Impedanz von Lautsprechern ist stark frequenzabhängig
ein 8-Ohm-Lautsprecher nirgends den Wert von 6
2 Ohm
Ein 4-Ohm-Lautsprecher unterschreitet (so ist das festgelegt worden) nirgends den Wert von 3
4 Ohm
In Europa ist der Nennwert 4 Ohm
aber auch dort tendiert man mittlerweile eher zu 4 Ohm
in Amerika war er lange Zeit 8 Ohm
Da die Impedanz stark frequenzabhängig ist
kann man nicht durch Vorschalten eines 4-Ohm-Widerstandes aus einem 4-Ohm-Lautsprecher einen 8-Ohm-Lautsprecher machen
2 Ohm hat) und 1
4 dB (dort
wo die Box z.B. eine Impedanz von 23 Ohm hat). Diese frequenzabhängige Dämpfung (von immerhin 5
4 dB) würde den Frequenzgang verunstalten
Der Widerstand würde das Signal dämpfen mit einer Dämpfung zwischen 6
wo die Box z.B. eine Impedanz von 3
8 dB (dort
daß viele Lautsprecher
die die Hersteller mit 8 Ohm oder 4-8 Ohm beschriften
4-Ohm-Lautsprecher (oder sogar noch niedrigohmiger) sind
Man beachte weiterhin
Die Belastung für den Verstärker ist genauso groß wie bei einem 4-Ohm-Lautsprecher
Das geschieht rein aus Marketinggründen
Ein falscher Aufdruck könnte ja Kunden vergraulen
also druckt man das auf
was die wenigsten Kunden vergrault
Siehe auch PDF-Datei zu diesem Problem (http://www.nubert.de/downloads/ts_38-39_impedanz.pdf) . [Bearbeiten]
Kann ich die Impedanz eines Lautsprechers messen?
Mit einem normalen Widerstandsmesser kann man die Impedanz nicht messen
Nähere Informationen: Mit einem normalen Widerstandsmesser mißt man nur den Gleichstromwiderstand
Dieser läßt keinen schlagkräftigen Hinweis auf das Impedanzminimum im Bereich zwischen 20 Hz und 20 kHz zu
Dafür benötigt man ein Meßgerät
das den Wechselstromwiderstand bei wählbaren Frequenzen messen kann
Das kann man sich aus einem NF-Generator
einem Strom und einem Spannungsmesser aufbauen
einer kleinen Zusatzschaltung und geeigneter Software können so was vollautomatisch messen. [Bearbeiten]
Auch moderne Computer mit Soundkarte
Kann ich einen 4-Ohm-Lautsprecher an einen 8-Ohm-Verstärker hängen?
(separat erwerbbare) 8-Ohm-Lautsprecher sind selten wie Wasser in der Wüste
Es wird ihnen kaum was anderes übrigbleiben
Nähere Informationen: Hier wird ein Entwicklungskonflikt auf den Schultern des Kunden ausgetragen. Für Verstärkerentwickler sind vor allem bei Mehrkanal 8-Ohm-Verstärker einfacher als 4-Ohm-Verstärker zu entwickeln
bei Lautsprecherentwicklern sind 4-Ohm-Lautsprecher beliebter
so daß echte 8-Ohm-Lautsprecher fast nicht mehr aufzutreiben sind
Klang
Stellt man noch weitere Forderungen (Größe
echte 8-Ohm-Lautsprecher zu erwerben
Design)
hat man so gut wie keine Chance mehr
Maximal unechte 8-Ohm-Lautsprecher
Das sind Mogelverpackungen
8 bis 2
die mit 8 Ohm oder 4-8 Ohm beschriftet sind
aber Für Verstärkerentwickler ist es einfacher
weiterhin hat man besonders bei Mehrkanalverstärkern das Problem
Verstärker für höhere Impedanzen herzustellen (bei Class-AB-Verstärkern sinken bei höheren Impedanzen die Verzerrungswerte dramatisch
daß 5 bis 7 4-Ohm-Lautsprecher Netzteile mit bis zu 1
5 Ohm belasten (Stereo: min
so daß vor allem Mehrkanalverstärker häufig für 8 Ohm fehldesignt sind
3 Ohm))
6
wenn es einen Markt mit 8-Ohm-Lautsprechern geben würde
aber ... [Bearbeiten]
Das wäre nicht weiter schlimm
Kann ich mit einem 100-Watt-Verstärker eine 100-Watt-Lautsprecherbox zerstören?
Problemlos
Bei geeignetem Signal braucht man wahrscheinlich nicht mal eine Minute
Dabei spielen mehrere Faktoren eine Rolle
7%) an 4 Ohm
Nähere Informationen: Problem 1: Unterschiede in der Definition eines 100-Watt-Verstärkers und eines 100-Watt-Lautsprechers: Ein 100-Watt-Verstärker liefert 100 Watt unverzerrtes Signal (Klirrfaktor <0
dann verzerrt er
Wenn man ihn übersteuert
Je nach Reserven des Netzteiles kann er beispielsweise bei starken Übersteuerungen zwischen 180 Watt (mikriges Netzteil) oder 300 Watt (kräftiges Netzteil) liefern
Ein 100-Watt-Lautsprecher verträgt 100 Watt Signal an 4 Ohm
Wenn man ihn mit mehr belastet
dann geht er (wenn er keine Überlastsicherung hat) einfach kaputt
weil er überlastet wurde und z.B. die Schwingspule statt 200°C auf 350°C erhitzt wurde und sich der Kleber gelöst hat
Kurz: Ein überlasteter Verstärker verzerrt Ein überlasteter Lautsprecher verstirbt (irreversibel!) Für den Anwender gibt es einen signifikanten Unterschied zwischen Verzerren und Versterben
Problem 2: Kurvenform und Crestfaktor: Die wenigsten Leute hören sich minutenlang konstante Sinustöne an
Sondern es wird sich normalerweise Musik angehört
Das Verhältnis von Effektivwert (der die abgegebene thermische Leistung beschreibt) und dem Spitzenwert ist unterschiedlich
der 28
77 dB 28
kann folgendes: Signal Crestfaktor Spitzenwert Effektivwert Rechteck 0
5 V (~33 W) Dynamikarme Musik ca
3 V 16
3 Volt Spitzenspannung unverzerrt an 4 Ohm ausgeben kann (100-Watt-Verstärker)
01 dB 28
0 V (~100 W) Dreieck 4
3 V (~ 67 W) Meßsignal nach IEC-268 zur Messung der Belastbarkeit von Lautsprechern 7
Ein idealer Verstärker
3 V (~200 W) Sinus 3
3 V 20
3 V 28
3 V 11
77 dB 28
00 dB 28
10 dB 28
3 V ca
9 V (~20 W) Normale Musik ca
14 dB 28
3 V ca
das Signal wird damit immer rechteckähnlicher
8 V (~<2 W) <<Tabelle wird später mal durch ein Bild ersetzt>> Kurz: Ein nicht übersteuerter 100-Watt-Verstärker pumpt maximal 2 bis 20 Watt elektrische Leistung in eine Lautsprecherbox hinein Übersteuerte Verstärker verzerren und komprimieren das Signal zusätzlich
3 V <2
5 V (~ 8 W) Dynamikreiche Musik >20 dB 28
5
Bei völlig übersteuertem Signal (das dann rechteckähnlich wird) kann ein 100-Watt-Verstärker allerdings auch 200 Watt elektrische Leistung abgeben
Dafür sind Lautsprecher nicht ausgelegt. Problem 3: Unterschiedliche Belastbarkeit bei unterschiedlichen Frequenzen: Ein Verstärker kann über einen großen Frequenzbereich seine maximale Leistung abgeben
Bei einem Lautsprecher ist dies stark frequenzabhängig
Der angegebene Wert gilt für ein Musiksignal mit gleichmäßiger Verteilung über das gesamte Spektralbereich (was normaler hochtonhaltiger Musik entspricht)
verringert sich die Belastbarkeit erheblich
Ist das Signal ungleichmäßiger oder ungünstig verteilt
8 kHz verkauft wird so was üblicherweise als Lautsprecher mit einer Belastbarkeit von 250 Watt Oktave um Maximale unverzerrteAusgangsleistung eines Verstärkers an 4 Ohm Maximale Dauerbelastbarkeit eines 3-Wege-Lautsprechers bezogen auf 4 Ohmmit Crestfaktor Bemerkungen 3
90 Watt bei Crestfaktor von 12 dB 2
300 Watt bei Crestfaktor von 12 dB 13 cm-Mitteltöner: 30 Watt bei Crestfaktor von 3 dB
77 dB
75 Watt bei Crestfaktor von 7
77 dB 16 Hz 70 Watt 10 Watt 10 Watt große Probleme mit zu großen Membranauslenkungen des Tieftöners 32 Hz 90 Watt 50 Watt 60 Watt Probleme mit zu großen Membranauslenkungen des Tieftöners 63 Hz 100 Watt 70 Watt 190 Watt 125 Hz 100 Watt 90 Watt 250 Watt 250 Hz 100 Watt 100 Watt 260 Watt Übergang von Tief- zum Mitteltöner 500 Hz 100 Watt 40 Watt 100 Watt 1 kHz 100 Watt 60 Watt 150 Watt 2 kHz 100 Watt 30 Watt 65 Watt Begrenzung durch die "Restspannung"
77 dB
Das Beispiel zeigt eine typische 3-Wege-Lautsprecherbox mit 22 cm-Tieftöner: 80 Watt bei Crestfaktor von 3 dB
01 dB 7
16 Watt bei Crestfaktor von 7
220 Watt bei Crestfaktor von 7
die der Hochtöner abbekommt 4 kHz 100 Watt 10 Watt 20 Watt Der Hochtöner ist auf sich alleingestellt 8 kHz 100 Watt 15 Watt 25 Watt Induktivität des Hochtöners verringert Stromfluß 16 kHz 95 Watt 50 Watt 90 Watt Induktivität des Hochtöners verringert Stromfluß 32 kHz 70 Watt 180 Watt 200 Watt Induktivität des Hochtöners verringert Stromfluß <<Tabelle wird später mal durch ein Bild ersetzt>> [Bearbeiten]
77 dB
25 Watt bei Crestfaktor von 12 dB Belastbarkeit bezogen auf aufgenommene Wirkleistung Trennfrequenzen: 200 Hz und 2
5 cm-Hochtöner: 9 Watt bei Crestfaktor von 3 dB
Spezielle Anwendungen
[Bearbeiten]
Subwoofer
Subwoofer sind Spezial-Lautsprecher zur Unterstützung von kompakteren Vollbereichslautsprechern am unteren Frequenzende. [Bearbeiten]
PA-Lautsprecher
Die PA-Lautsprecher (PA steht für Public Address) werden zur Beschallung von Konzerten und Veranstaltungen verwendet. [Bearbeiten]
Spritzwassergeschütze Lautsprecher / Unterwasserlautsprecher
Spritzwassergeschütze Lautsprecher bzw
die feuchtigkeitsresistent sind bzw. an die Erfordernisse der Schallabstrahlung unter Wasser optimiert sind. [Bearbeiten]
Unterwasserlautsprecher sind Lautsprecher
Technische Ultraschallautsprecher
Zum Reinigen
Schneiden (Gewebe) und zur Ortung werden Technische Ultraschallautsprecher verwendet. [Bearbeiten]
Lautsprecherhersteller
Highend
Studiomonitore (v.l.n.r.: Tannoy
Hifi
Bauteile) Tannoy (Hifi
Studio) (Aktiv- und Passivsysteme) Teufel (Hifi) Thiel (Hifi) Visaton (Chassis
ELA) [Bearbeiten]
K&H) Altec Lansing (Horn) Behringer (Studio) Bose (Lowfi
PA) Bowers & Wilkins (Hifi
Line Array-Systeme) Mackie (Studio) (Aktivsysteme) Magnat (Home Hifi
Magnetostaten) Martin Audio (PA) Martin Logan (Hifi
PA
Highend
Hifi
PA) (Aktivsysteme) L´Acoustics (PA
Genelec
Elektrostaten) Morel (Hifi Chassis) Nubert (Hifi) ME Geithain (Studio) (Aktivsysteme) P-Audio (Chassis
Studio) Elac (Hifi) Genelec (Studio) (Aktivsysteme) Intertechnik (Chassis
Dynaudio
Bauteile) KEF Klein + Hummel (Studio
PA
Hifi
Car HiFi) Magnepan (Hifi
Highend
Highend) Canton (Hifi) Ciare (PA Chassis) Dynaudio (Hifi
Hifi
Weblinks
[Bearbeiten]
Grundlagen
Akustik- und Lautsprecher-Guide von Carsten Rampacher (http://www.hifi-regler.de/hifi/Lautsprecher.htm) HiFi-Lexikon mit Schwerpunkt Multimedia (http://hifi-regler.de/lexikon/lexikon.php) Mit dem dB auf Du und Du (http://www.hifi-selbstbau.de/text.php?id=27&s=read) Thiele & Small für Anfänger (http://www.hifi-selbstbau.de/text.php?id=49&s=read) Akustiklabor (http://public.rz.fh-wolfenbuettel.de/~wagnerg/labor_ea/index.html) Akustiklinksammlung (http://www.sengpielaudio.com/Links01.htm) Einfacher Raumakustikrechner (erfordert Java) (http://www.hunecke.de/german/rechenservice/lautsprecher.html) [Bearbeiten]
Weiterführendes
Aktiv-Lautsprecher
Raumentzerrung
Raumabbildung
Hier sind anspruchsvolle Artikel oder Links auf Artikelsammlungen über Raumakustik
die erhebliches Grundlagenwissen erfordern
Schallfeldsynthese
anspruchvolle Konzepte u.s.w. zu finden
um vollständig verstanden zu werden
DSP-Weichen
Diffusoren (http://www.hunecke.de/german/infoline/raumakustik.htm) Raumakustik
Bau eines Hörraumes (http://www.hifi-alt.de/service/raumakustik.pdf) Schallabsorption
Absorber und Resonatoren (mit Formeln zur Berechnung) (http://fasae.ibpmw.uni-essen.de/ibpm/studium/Lehre/Schall/Buch/26.00-vor27.htm) Entwicklung eines Mehrkanaligen Systems für eine virtuelle Raumakustik (http://iem.at/projekte/acoustic/awt/krejci/krejci.pdf) [Bearbeiten]
raumakustische Kriterien
Digitale Signalverarbeitung für Lautsprecher http://www.anselmgoertz.de/Page10383/Anselm_Goertz_dt/Veroffentlichungen_dt/SwenDiss.pdf oder http://sylvester.bth.rwth-aachen.de/dissertationen/1999/2/99_2.pdf Neue Methoden zur Anpassung von Studiomonitoren an die Raumakustik mit Hilfe digitaler Filterkonzepte http://www.anselmgoertz.de/Page10383/Anselm_Goertz_dt/Veroffentlichungen_dt/DAGA2002-Teil1.PDF und http://www.anselmgoertz.de/Page10383/Anselm_Goertz_dt/Veroffentlichungen_dt/DAGA2002-Teil2.PDF Optimierung der Wiedergabe von Surround Lautsprecheranordnungen in Tonstudios und Abhörräumen http://www.klein-hummel.de/produkte/download/studio/tmt2002.PDF Entwicklung der Digitalen Controller für Lautsprechersysteme http://www.anselmgoertz.de/Page10383/Anselm_Goertz_dt/Veroffentlichungen_dt/daga97.pdf Selbstbau: Double Bass Array: http://www.visaton.de/vb/showthread.php?s=&threadid=7500g DSP-3-Wege-Aktiv-Flachlautsprecher: http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browseT&forum_id=104&thread=1&z=1#38 Hifi-PA-Systeme: Syrincs MPA-1 (http://www.syrincs.de/new/testberichte/mpa1.pdf) Abhörbedingungen für Hörräume: Raumakustik in Regieräumen (http://www.youngbloodstudios.de/image/Facharbeit.pdf) Hörbedingungen und Wiedergabeanordnungen für Mehrkanal-Stereofonie (http://www.tonmeister.de/foren/surround/texte/SSF_01_1_2002_v2.PDF) Einführung Akustik und Beschallungstechnik (http://kunstbank.waidhofen.at/mitglied/junker/publikationen/skripten/raumakustik.htm) Kurzer Abriss über Nachhallzeit
Akustik verbessern
Raumeigenmoden
Absorber
Nachhallzeit
Hörraum
Webforen über Lautsprecher und Raumakustik
Audiodiskussion - Forum für den Lautsprecherselbstbau (http://www.audiodiskussion.de) AudioMap-Forum (http://www.audiomap.de/forum/) Hifi-Forum: Stereo-Lautsprecher (http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browse&forum_id=30) Hifi-Forum: Mehrkanal-Lautsprecher (http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browse&forum_id=55) Hifi-Forum: Raumakustik (http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browse&forum_id=72) Hifi-Forum: Lautsprecher-Selbstbau (http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browse&forum_id=104) Nuforum (http://www.nuforum.de/nuforum/) (Lautsprecherhersteller Nubert) Visaton-Forum (http://www.visaton.de/vb/) (Chassishersteller Visaton) AudioVideo-Forum: AudioVideo-Forum (http://www.audiovideoforum.de) (Forum für den Lautsprecherselbstbau/Heimkino) [Bearbeiten]
Software für Lautsprecher und Raumakustik
25-70 €) (http://www.cara.de/GER/index.html) CARA Quick (Java
Bemerkung: Die Preise sind Anhaltspunkte für nichtkommerzielle Nutzung CARA 2.0/2.1/2.2 (Windows
0 €) (http://www.elac.de/de/products/caraquickb.html#) LASIP 6.0 (Windows
0 €) (http://www.pvconsultants.com/audio/boxmodel/unibox.htm) ??? (http://www.pvconsultants.com/audio/frdgroup.htm) [Bearbeiten]
20 €) (http://www.hifi-selbstbau.de/extra.php?cbnameid=Lasip) UniBox 4.07 (Excel
Literatur
[Bearbeiten]
Empfehlenswerte Bücher
Dickason
Vance: Lautsprecherbau
Erweiterte und überarbeitete Neuauflage
ISBN 389576116-8 Stark
Berndt: Lautsprecher-Handbuch
8. überarbeitete Auflage
ISBN 3-7905-0904-3 Walz
Georg: Lautsprecherboxen erfolgreich selbst bauen
2A
uflageI
SBN 377235894-2 [Bearbeiten]
Empfehlenswerte Periodika
Es erscheinen zur Zeit drei deutschsprachige Publikationen die sich mit dem Bau von Lautsprechern und dem Test von Lautsprecherchassis beschäftigen: Klang & Ton (Michael E
Brieden Verlag) (http://www.brieden.de/klangton.html) Hobby Hifi (Timmermanns Verlag GmbH) (http://www.hobbyhifi.de/) Hifi-Selbstbau (Online-Magazin) (http://www.hifi-selbstbau.de/) cs:Reproduktor da:Højttaler en:Loudspeaker he:רמקול nl:Luidspreker pt:Altifalante
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Lautsprecher
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