Gleichrichter aus LEDs bauen

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Moderator: T.Hoffmann

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battlecore
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Sa, 07.02.09, 11:20

Heyho Leutz.

Also, ich bin zur Zeit dabei eine Aktivweiche und Endstufen für meine Lautsprecher zu entwickeln undso.
Brauchbares Basiswissen usw ist vorhanden (will mich ja nicht selbst belobhudeln).

Zur Zeit sind alle Schaltungen und Layouts soweit fertig.

Jetzt gehts ans symmetrische Netzteil für die Aktivweichen (Nicht für die Endstufen). Aufbau: Trafo, Gleichrichter aus Einzeldioden die mit 20pF überbrückt sind, Vorsiebung 220µF parellel mit 100nF, 78er und 79er Spannungsregler, Nachsiebung mit 47µF und 100nF parallel und zwei LEDs zum kontinuirlichen Entladen nach dem Ausschalten. Auf Entladewiderstände habe ich verzichtet weil der Drift der Widerstände die symmetrierung der Spannung im Leufe der Zeit zunichte machen kann.
Die Gleichrichterdioden sind jeweils mit 20pF überbrückt um Rauschen kurzzuschliessen. Die Schaltungen selbst haben weitere Stützkondensatoren weil OP-Amps gerne schwingen wenn die Leitung zur Versorgungsspannung zu lang ist.

Nun ist es ja so das eine LED im Prinzip ebenfalls eine gleichrichtende Wirkung hat wie eine beliebige Gleichrichterdiode (1N4xxx usw).

Mit LEDs lässt sich also eigentlich auch ein Gleichrichter aufbauen. Der Grund warum ich LEDs verwenden möchte ist das wesentlich geringere Stromrauschen von LEDs gegenüber normalen schnellen Dioden.

Die Spannung vom Trafo beträgt 30 Volt und wird symmetrisch +/- 15 Volt betragen (nach den Reglern) und einen Strom von etwa 36mA liefern müssen.

Erklärung:
Es werden 12 Op-Amps verwendet für die einzelnen Weichen, also 24dB Besselweiche (2 OP) und ein Ausgangspuffer (1OP)
Das ganze dann halt für Tiefpass, Bandpass und Hochpass. Dazu kommt eine gemeinsame Eingangspufferstufe mit 1 OP.
Insgesamt kann der Stromverbrauch etwa 50mA betragen für die Schaltungen. Der Trafo liefert 30 Volt und 107mA. Nach dem Gleichrichten steigt die Spannung etwas an und die 15 Volt Regler haben genug Freiraum zum Regeln. Der Strom ist jetzt für eine Schaltung mit normalen Gleichrichterdioden dimensioniert. Bei einer Gleichrichtugn mit LEDs natürlich entsprechend mehr.

Die Siebung erscheint mit 222µ und 47µ klein, ist bei dem geringen Strom aber mehr als ausreichend. Noch grössere Siebung würde das Rauschen verstärken und Störungen würden in den Hörbereich hinein verschoben.

Jetzt zu meiner Überlegung.
Die gleichrichtende Funktion von LEDs ist mir bekannt. Nun würde ich die LEDs als Gleichrichter aufbauen. Also vier LEDs als Brückenschaltung. Ich müsste aber mehrere LEDs einsetzen statt einzelner wegen der hohen Spannung. Eine Reihenschaltung fällt aus weil sich das Rauschen der LEDs summiert und dann könnte ich ja gleich normale Gleichrichterdioden nehmen. Es sollten natürlich Low-Current LEDs sein weil wegen Stromverbrauch. Wäre zumindest ganz gut.

Was mir jetzt nicht ganz klar ist, ist die Belastbarkeit von LEDs. Vorwiderstände gehen garnicht weil wegen Spannung.
An den einzelnen Dioden fällt bei Gleichrichter-Brückenschaltung 15Volt ab wenn ich 30 Volt reinschicke oder?
Kann ich dann jeweils 5 LEDs als Gleichrichterdiode parallelschalten??

Wo bekomme ich Daten über das Rauschen von LEDs? Früher wurden meist Telefunken LEDs empfohlen da sie sehr gleichmässige Qualität haben und geringes Rauschen. Aber ich find nichts darüber was das Rauschen von LEDs betrifft.

*grübel*

:EDIT:
Ich habe gerade ein Patent von Osram gefunden wo die sich einen Brückengleichrichter aus vier LEDs haben patentieren lassen. Mann sind die dösig. Das is ne Idee von Anno Tobak und in Deutschland erteilt man dafür Patente..geht ja mal garnich.
:EDIT:

Gruß,
Michael.
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Jetzt zu meiner Überlegung.
Die gleichrichtende Funktion von LEDs ist mir bekannt. Nun würde ich die LEDs als Gleichrichter aufbauen. Also vier LEDs als Brückenschaltung. Ich müsste aber mehrere LEDs einsetzen statt einzelner wegen der hohen Spannung. Eine Reihenschaltung fällt aus weil sich das Rauschen der LEDs summiert und dann könnte ich ja gleich normale Gleichrichterdioden nehmen. Es sollten natürlich Low-Current LEDs sein weil wegen Stromverbrauch. Wäre zumindest ganz gut.

Was mir jetzt nicht ganz klar ist, ist die Belastbarkeit von LEDs. Vorwiderstände gehen garnicht weil wegen Spannung.
An den einzelnen Dioden fällt bei Gleichrichter-Brückenschaltung 15Volt ab wenn ich 30 Volt reinschicke oder?
Kann ich dann jeweils 5 LEDs als Gleichrichterdiode parallelschalten??
in diesem abschnitt hast du ein par gravierende Denkfehler

1. mehrere LEDs(in reihe) wergen der großen Spannung
die große Spannung liegt zwar an den leds fällt aber nicht über sie ab die abfallende Spannung währe idealerweise 0
je nach Diode ist sie aber 0.3-0.8V
bei leds gehen 2-4V verloren je nach Farbe aber dafür leuchten sie auch

2.
Low-Curren wegen Stromverbrauch
naja wie soll ich dir das jetzt erklären ... Die leds "verbrauchen" eigentlich überhaupt kein strom in dieser Schaltung
der durch die leds fließende strom ist abhängig von dem strom verbrauch der Schaltung und von sonst nichts
aber Energie verbrauchen die leds selbstverständlich in vorm der an ihnen abfallenden Spannung
die ist aber geringer je weniger die led belastet wird
also besser power leds

3.Belastbarkeit von LEDs
die Spannung der leds ist durch das Halbleiter material festgelegt
aber der maximal strom ist ja nach Halbleiter Fläche und Kühlung variabel
wie gesagt was du brauchst sind high power leds den die sind 1000ma Belastbarer als low curent

4.Vorwiderstände gehen garnicht
joa auch wen ich nicht so richtig versteh wie du das meinst
aber ja hir machen sie keinen sinn


5.An den einzelnen Dioden fällt 15Voltab
30V ~ sind ca 42V Gleichspannung
an den einzelnen dioden fallen kein 15V ab sonst währen die ja weg aber es liegen bis zu 42V an allerdings "rückwärts"
an der nicht "aktiven" Diode was leds vllt zertören könnte

6. 5 LEDs parallelschalten??
dadurch ändert sich ihre Spannungsfestigkeit NICHT sie werden aber Belastbarer (also insgesamt gesehen)
das macht aber kein sin weil so ersetzt du nur mit 10 low curen leds eine normale oder mit einer power led 50 normal ...
Ragnar Roeck
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Sa, 07.02.09, 20:09

Meinst Du nicht, dass man sich durch das Schaltungsdesign bei geschickter Auswahl der OpAmps weniger Rauschen einfängt (z.B. durch niederohmige Auslegung) als sich jemals durch einen Led-Gleichrichter einsparen liessen? Die Siebung beginnt normalerweise ja eh erst nach der Gleichrichtung.
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Sa, 07.02.09, 22:18

logische Argumentation bei audiophil ? :mrgreen:

Ragnar Roeck du hast natürlich recht
aber du verstehst die Einstellung dahinter nicht
wen man irgend wo irgend wie mit egal welchen koste ein rauschen theoretisch senken kann
dan macht man das auch !

genau so wie "progamer" vergoldetet Netzwerk kabel nehmen damit es flüssiger läuft
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So, 08.02.09, 02:21

Ich schließe mich an: mit einem besseren, bzw. dem besten erhältlichen OP und auch mit besserer Siebung erreicht man mehr, als mit LEDs als Gleichrichter. Zumal man in Verstärkern zwar LEDs zwecks Rauschminderung nutzt, aber an ganz anderen Stellen als beim Gleichrichter, bei dem es vermutlich extrem wenig bis absolut gar nichts bringen würde.

Den Verstärker mit eneloop-Akkus zu betreiben könnte noch was rausholen, wenn es allerdings nötig sein sollte, einen Verstärker mit Akkus zu betreiben, um vernünftige Ergebnisse zu bekommen, ist IMHO das Design des Verstärkers vergurkt :wink:

LEDs sind i.d.R. nur für wenige Volt (3...6V) Rückwärtsspannung geeignet oder sogar gar nicht. Die teuren High-Power-LEDs werden sogar fast alle mit Zenerdioden vor Rückwärtsspannung geschützt, d.h. wenn man sie verpolt anschließt, lässt sie keineswegs keinen, sondern bei ca. 0,7V Spannungsabfall an der internen Zenerdiode den vollen Strom durch. Daher sind fast alle High-Power-LEDs als Gleichrichter nicht nur nicht geeignet, sondern es ist sogar unmöglich, sie als solchen zu benutzen. Und die, bei denen es zwar geht, dürfte es auf Dauer nicht bekommen, denn in allen mir bekannten Datenblättern von High-Power-LEDs steht, dass die LED nicht für eine Rückwärtsspannung vorgesehen ist.
Und die kleinen LEDs mit 20..40 mA würden neben der Rückwärtsspannung auch vom Einschaltstrom geschädigt werden...
Ragnar Roeck
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So, 08.02.09, 11:35

Den den kleinen Strömen ist ein Akkubetrieb sicherlich die beste Lösung, wenn man auf absolut saubere Gleichspannung aus.
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So, 08.02.09, 13:28

Heyho.
Jo danke für die schnellen vielen Antworten.
Ok das ist alles nen Thema wo sich viele drüber streiten können, LED-Gleichrichter werden ja auch nicht oft eingesetzt glaub ich. Bin ich der erste? :mrgreen:

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Kennst du Verstärkerschaltungen wo LEDs zur Rauschminderung eingesetzt werden? An welchen Stellen?? Infos dazu sind irgendwie nicht zu finden.

So..also die Schaltung hat besonders Rausch- und Verzerrungsarme OPs die speziell für Filteranwendungen entwickelt wurden. Noch Rauschärmer über einen grossen Bereich gehts nimmer. Auch die Schaltungsauslegung selbst ist besonders Rausch- und Verzerrungsarm.

Rauschen und Störungen fangen aber in der Spannungsquelle an. Wenns erstmal da ist bekommt man es auch nicht mehr weg ausser mit weiteren Filtern. Das ist also eher kontraproduktiv weil sowas ja auch immer mit Phasendrehungen einhergeht, etwa 90° pro Filterordnung. Deswegen muss man Rauschen schon an der Quelle minimieren und dann zusehen das es nicht zu viel mehr wird im Laufe der Schaltung. Ich stimme da mit Neo überein.

Akkus hören sich immer gut an wenn viel Geld verdient werden soll. Genauso wie externe Netzteile. Fällt bei mir aus wegen Bodennebel. :mrgreen: Hat zuviele Nachteile.

Okeeh..also Highpower LEDs sind belastbarer und haben eine interne Zenerdiode, das seh ich an den Datenblättern. Etwa 100mA Reverse Current an der Zenerdiode ist zulässig wenn ich das richtig verstehe. Bei normalen LEDs sind es nur 10µA. Highpower-LEDs scheinen dann doch geeignet zu sein? Die Sperrspannung ist bei allen LEDs 5V. Oder liegt es wirklich an der Zenerdiode das die LED dann volle Spannung durchlässt und deswegen nicht geeignet ist?

Wie erreiche ich denn nun das die LEDs weder "vorwärts" noch "rückwärts" durchbrennen?
Ich habe ja im Prinzip keine andere Möglichkeit als Parallel- oder Reihenschaltung und eben die passenden LEDs auszuwählen :cry:

Gruß,
Micha.
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So, 08.02.09, 13:49

wenn du nicht ne eigene Led entwickelst mit entsprechenden leistungsdaten sieht es schlecht aus. an den technischen gegebenheiten kannst du nicht viel drehen.

hp leds sind wie gesagt dank zenerdiode nicht geeignet. wenn du eine findest bei denen keine verbaut hast könnte es damit gehen. aber dann hast du immer noch das prob der rückwärtsströme, denen LEDs einfach nicht gewachsen sind.
Ragnar Roeck
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So, 08.02.09, 21:20

Im Übernahmebereich (bei einem Brückengleichrichter mit Siliziumdioden) von -0,7V und +0,7V fließt kein Strom über den Gleichrichter, Resultat ist nicht etwa eine schön nach "oben" geklappte negative Halbwelle, sondern eben eine Totzone zwischen den Wellen. Diese Totzone wird bei LEDs noch höher, da diese erst ab ca. 2V durchschalten, man also von -2V bis +2V (bei PowerLEDs sogar noch mehr) keinen Stromfluss hat, auf dem Oszi siehts schon sehr schräg aus und das soll dem Klang zuträglich sein?
Habe da noch was im Netz gefunden, was erstens den Überbrückungskondensator gut erkärt, andererseits die Totzone zeigt, die bei LEDs noch grösser sein wird.
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Mo, 09.02.09, 09:08

Also vielleicht einen Synchrongleichrichter mit MOSFETs, allerdings müssten es Typen sein, die keine interne Z-Diode haben.
Weiß jemand, ob es das als IC gibt, für kleine Leistungen gleich mit den MOSFET drin? Das wäre bzgl. Spannungsabfall/Wirkungsgrad auch für LEDs sehr interessant, z.B. 3 LEDs in Reihe an 11,50V.
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Mo, 09.02.09, 10:55

Moin ihr.

Joa also die Seite aus dem Link erklärt das gut. Die Lösung mit den Überbrückungskondensatoren am Gleichricter habe ich die letzten 15 Jahre immer gewählt. Die Sprünge im Übergangsbereich sind ja im Prinzip als Rauschen zu hören welches durch den Kondensator kurzgeschlossen wird. Ähnlich verhält sich das bei Verstärkern die im A/B oder B-Betrieb laufen. Deswegen rauschen reine Class-A-Verstärker theoretisch auch weniger.

Bei Gleichrichtern gibt es ja normale und schnelle. Bei den schnellen ist diese Lücke kleiner als bei normalen. Die sind also von Natur aus also gleichzeitig Rauschärmer.

LEDs haben diese Lücke stärker weil sie erst ab 2 Volt durchschalten, aber LEDs haben ein geringeres Stromrauschen als normale Dioden. Warum? Kein Plan :mrgreen: Die Lücken die entstehen dürften sich eigentlich nur in der Restwelligkeit niederschlagen die schlechter wäre als bei Gleichrichterdioden. Das wird aber durch Siebung und Regler ausgeglichen. Aus dem Grunde verwende ich immer eine recht aufwendige Siebung in meinen Netzteilen in Kombination mit Stromkompensierten Drosseln und Überbrückungskondensatoren an den Siebelkos.

Also ich glaube das mit den LEDs als Gleichrichter wird wohl nur bei 5-Volt Netzteilen gehen wenn ich mir das so überlege. Dann müsste ich andere OPs einsetzen und die Versorgung auf 0V +5V umstellen.

Ich werd das wohl bei nem Kumpel mal aufbauen und am Oszi messen müssen.

Oder hat von euch jemand ein Oszi und ne Handvoll LEDs übrig um sowas zu probieren? Wir haben nicht unbedingt viel Erfahrung mit LEDs am Oszi messen. :(
Da muss doch ausser mir schonmal jemand auf die Idee gekommen sein sowas zu machen?? Ich mein das mit den LEDs war mal bei Elektor oder Elrad drin. Iwann 1987 oder so. Ich finds nirgends mehr.

Gruß,
Micha.
Ragnar Roeck
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Bist Du Dir sicher, dass hier nicht zwei Dinge durcheinander kommen? Einmal der Gleichstombereich (Stromversorgung) und die NF Audiofrequenzen, bei denen ein Diodenrauschen (z.B. beim Vorspannen einer Gegentaktendstufe) im Signalweg liegt? Ein Rauschen der Gleichspannung (mehr oder weniger eine überlagerte Wechselspannung mit zufälliger Frequenz) würde durch gute Filterung der Eingangsspannung und das Regelverhalten der OpAmps unterdrückt. Siehe Power Supply Rejection Ratio (PSRR) in den Datenblättern. Da haben wir es gerne mal mit über 100dB zu tun. Ein AD797 hätte hier bis zu 130dB, wenn ich mich recht erinnere das Rauschen, was bei einem 24Bit Wandler das niedrigst signifikante Bit ausmachen würde.
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oder nimm doch einfach ein Schaltnetzteil das im mhz bereich arbeitet
das rauchen hörst du auch sicher nicht mehr
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Wenn an der Gleichrichtung überhaupt irgendwas geändert werden soll, würde ich eher eine aktive Gleichrichtung vorschlagen. Es gibt Bauteile, die steuern FETs an, der dann jeweils zur richtigen Zeit durchschalten und die entsprechenden Halbwellen verlustarm durchleiten. Ich weiß nicht, wie es bei FETs mit Rauschen aussieht, aber wie die anderen schon gesagt haben... Und überhaupt - wenn du's symmetrisch aufbaust, löscht sich das Rauschen hinten wieder aus.
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Mo, 09.02.09, 20:57

Hallo.
Ja also alles was mit Schalten zu tun hat gehört auf gar keinen Fall in ein solches Gerät. Das ist ibäh.
Die Verseuchen die Schaltung mit EMV und sonstigen Störungen.

Kennt jeder der ein Notebook hat und sich wunder warums bei angeschlossenem Netzteil im Mikro oder den Lautsprechern brummt. Beim PC ist es das gleiche. Schaltnetzteile sind elektronische Dreckschleudern egal wo sie sind.

Ragnar Roeck.
Hm, also das Rauschen ist das eine. Das andere sind Verzerrungen. LEDs haben von beidem sehr wenig.
Aber grundsätzlich schlägt sich alles aufs Signal nieder was in der Versorgungsspannung drin ist. Die Unterdrückung von OPs ist ja unter optimalen Bedingungen ermittelt. Wie alle Daten. Ich weiss nicht ob man das selbst mit einem Referenzdesign wirklich erreichen kann wenn man die Netzspannung braucht. Der Labormessaufbau sieht normalerweise ja kein Netzteil mit Netzanschluss vor.
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Di, 10.02.09, 02:53

Das Brummen, das man ggf. hört, wenn man PC oder Notebook an Stereoanlage, TV o.Ä. anschließt hat nichts, aber auch sowas von gar nichts mit dem Schaltnetzteil zu tun, sondern ist eineMasseschleife.. Ohne Masseschleife würde bei Dir auch MIT angeschlossenem Schaltnetzteil nichts brummen, schon gar nicht im Mikro.
Bei jemandem, der sich zutraut in einer Audioverstärker-Schaltung das Diodenrauschen des Netzteilgleichrichters am Oszilloskop auch nur erkennen zu können oder sogar von anderem Rauschen unterscheiden zu können, hätte ich dieses Wissen eigentlich als selbstverständlich vorausgesetzt...
Nichtsdestortrotz stimmt es natürlich, dass Schaltnetzteile EMV-Schleudern sind und in High-End-Hifi vermieden werden sollten, Ringkerntrafos sind hier die 1. Wahl!

WARNUNG: Audiophile jetzt bitte die Augen zuhalten:
Ich nutze übrigens einen Sony DAV-DZ260, der hat vermutlich ein Schaltnetzteil drin und "oh Graus": der hat sogar PWM-Leistungsstufen (umgangssprachlich "Digital-Verstäker"), d.h. da ist was ganz ähnlich rippelndes wie ein Schaltnetzteil nochmal vor jedem Lautsprecher. Aber mir reichts völlig und das Grundrauschen ist deutlich geringer als bei so manchem billigem vollanalogen Verstärker --- selbst nach Ergänzung von noch zusätzlich erforderlichen Hochtönern, die Sony leider vergessen hat einzubauen (schlimm, dass selbst Markenhersteller allen Ernstes 5.1-Komplettsysteme mit Breitbandlautsprechern verkaufen; bis auf die fehlenden Hochtöner in den Lautsprechern taugt das Ding aber).
Ragnar Roeck
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Di, 10.02.09, 14:04

Seit dem Tripath mit seinen Digitalverstärkern (Class-T) die High-Endwelt wenigstens mal durchgeschüttelt hat, sollte klar sein, dass durch gutes Design selbst digitale Komponenten störungsarm bis hin zu unhörbaren Störungen gebaut werden können. Die Überbrückungskondensatoren am Gleichrichter machen ja noch Sinn, das würde ich sofort in jedes Verstärkerdesign übernehmen. Für den Rest würde mich mal interessieren welche OpAmps verwendet werden.
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Di, 10.02.09, 14:46

battlecore hat geschrieben:Hallo.
Ja also alles was mit Schalten zu tun hat gehört auf gar keinen Fall in ein solches Gerät. Das ist ibäh.
Die Verseuchen die Schaltung mit EMV und sonstigen Störungen.[...]
Normale Dioden haben natürlich auch überhaupt nichts mit Schalten zu tun!... Träum weiter!
Andi
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Mi, 11.02.09, 10:53

Mal etwas abseits von den LEDs....

Hast du auch vor eine aktive Entzerrung zu implementieren?
Hast du die Möglichkeit LS akustisch vernünftig zu vermessen? Das wäre für mich besonders interessant. Mit was arbeitest du da?
Ich hatte auch mal damit geliebäugelt mir eine Aktiv-Box zu basteln, aber mir war dann der Aufwand doch ein wenig zu hoch im Vergleich zum Nutzen den ich damit erzielen würde. Mein Raum ist einfach unmusikalisch. :(

Gruß Andi
battlecore
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Do, 12.02.09, 19:55

Tag auch.

Synthy82.
Also..Dioden schalten natürlich auch. aber es lässt sich mit ultraschnellen und softrecoverys so applizieren das die daraus resultierenden Störungen sehr klein bleiben. Es geht mir um die HF und EMV die ein Schaltnetzteil produziert was nur mit hohem aufwand rausgefilter werden kann was widerum Verluste produziert. Zudem enstehen an den Filtern auch Strom und Spannungsabfälle die die vorgelagerten Baugruppen belasten. Folglich müssen auch diese daran angepasst sein.

Ragnar Roeck.
Tripath ist ein Thema. Auch die Module werde ich unter anderem testen da sie sehr gut sein sollen. Aber bei einem Endverstärker ist das auch wieder ein anderes Thema mit der Spannungsversorung. Damit beschäftige ich mich später auch noch.

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Okay das war kein gutes Beispiel mit dem PC. Es ging da auch nicht um das Brummen der Masseschleife sondern das Knacken, Rauschen und diverse Störungen die man beobachten kann.
Ich wollte es halt irgendwie verdeutlichen weil ich nicht wusste ob sich von euch jemand direkt mit Verstärkersachen befasst.
Das Ringkerntrafos erste Wahl sind stimmt so aber auch nicht immer. Die Nachladefähigkeit und das meist geringe Streufeld sind ein Vorteil. Der Nachteil ist das Ringkerne oft nur zusammengeschusterte Wickel sind ohne Halt. Sie vibrieren gerne und übertragen dabei die entstehenden Vibrationen elektrisch in die Spannung. Die Kapazitive Kopplung ist ein weiteres Thema.
Mittlerweile haben viele erkannt das Vergossene Trafokerne die bessere Wahl sind bei Anwendungen die keine hohe Leistung und Nachladung benötigen. Das etwas höhere Brummen kann man in Kauf nehmen wenn man beachtet wie sich das Streufeld um den Trafo verteilt. Angewinkelt zu einer Schaltung oder einem möglichen zweiten Trafo lässt sich das Brummen der Gesamtschaltung um mehr als die Hälfte reduzieren. Eine Trafohaube die fast nix kostet oder die man selbst anfertigt schirmt zusätzlich.

Wie gesagt muss man auch zwischen End- und Vorverstärkerschaltungen unterscheiden.


Ähhm..so..Andi.
Also am besten erst den Raum ein wenig optimieren. Du kannst das gut mit einem Schallpegelmessgerät machen. Man braucht ja nicht direkt den Frequenzgang des Raumes sondern nur Lautstärkeunterschiede finden. Eben solche die ein Dröhnen erzeugen. Mach dir mit einem Programm Sinustöne. z.B Cool Edit 96, ne alte kostenlose Version. Damit erzeugste Sinustöne von 30Hz 35Hz....95HZ 100Hz..und dann in grösseren Schritten bis 300Hz etwa. Speicherste als .WAV und machst davon eine Musik-CD. Ab in den Player und dann die Pegel messen die im Raum bei jeder Frequenz rauskommen. In den Ecken kannste anfangen mit messen, die sind immer sehr Dröhnverdächtig.

Andersrum kannste den Subwoofer / eine Box an deinen Hörplatz stellen, lässt die Frequenzen durchspielen und läufst im Raum rum. Dort wo der Bass am leisesten ist / das dröhen am wenigsten ist auch ein guter Platz für einen Lautsprecher.

Wenn das aus Platzgründen oder wegen der Optik nicht geht, dann stell dort wo es dröhnt Absorber auf. In Ecken lässt sich gut eine Matte Glaswolle aufstellen. Schönen Bezug drüber damits nich rausrieselt und man hat eine kleine Verbesserung.

sooo..Reflektionen gibts auch noch. Fenster, Türen usw sind hochverdächtig. Häng mal einen Teppich oder eine Decke drüber und hör dir an was es bringt und an welchen Stellen. Dann kannste dir eine Lösung basteln die optisch gefällt und trotzdem wirkt. Akustikschaumstoff, den mit den Noppen, kannste auch schön verpackt aufhängen oder aufstellen. Schaumstoff aus dem Baumarkt geht aber nicht, der ist anders. Hast du links von den Lautsprechern ein Fenster und rechts nicht, dann kann auch ein grösseres Bild hinter Glas an der Wandseite einen kleinen Ausgleich schaffen. Musst viel rumprobieren.

Ich arbeite mit Simulationen. Das ist eigentlich eine Vorraussetzung. Weil wenn man erst alles baut und es sich dann anhört ist es zu spät. Dann ist alles fertig. Mit Simulationen kann man vorher schon grobe Schnitzer vermeiden. Für Lautsprecher geht Boxsim von Visaton. Für Elektronik gibts alles mögliche aber es erfordert Einarbeitungszeit und ein wenig Grundkenntnisse. Filterwizard ist ein schönes Programm, Aktivfilter auch. Viele programme stützen sich dabei auf Spice. Aber trotzdem...aktive Filter lassen sich nicht wirklich simulieren. Nur die Grundschaltungen an sich. Im Zusammenspiel mit den Lautsprechereigenschaften wird jede sofort Filtersimulation Makulatur. Ich geb dir den Tipp das du Filter 4. Ordnung mit Bessel- oder Linkwitzcharakteristik nehmen kannst. Sind mehr oder weniger Standard und haben sich oft bewährt. Aber ich kann dir beim besten Willen so aus dem Stehgreif nicht sagen was für deine LS wirklich in Frage kommt.

Lautsprecher-Simulationen sind so ne Sache. Nur wenn du ganz hundertprozentig stimmende Frequenzgänge der EINZELNEN Lautsprecherchassis in der box hast sowie ALLE Daten der Chassis kannst du simulieren. Dazu brauchst du auch die genauen INNEREN Maße der Box und eventueller Reflexkanäle sowie der Bedämpfung. Zusätzlich benötigst du die exakte Weichenbeschaltung die in die Simu einfliesst. Also ich will dir nicht die hoffnung nehmen, aber es gibt nur ein einziges Programm das alles berücksichtig und das isst Boxsim von Visaton. Andere ähnliche Programme beschränken sich nur auf allgemeine Daten und liefern kein genaues Ergebnis.

Hmmz..also eine Aktivbeschaltung zu machen ist an sich kein grosses Problem wenn man vorher Simulationen der Boxen machen kann. Die Auswahl der Aktivfilter kann in solche Simus einfliessen. Dort wird der Q-Faktor der Aktivweiche eingestellt sowie der Pegel und die Trennfrequenzen ermittelt.

Frage ist, was für Lautsprecher hast du? Weil bei Fertig-Produkten kann man nicht an Daten herankommen. Das ist ein Hinderniss das man nicht wegräumen kann. Ohne Daten geht gar nichts.

Man könnte sonst nur eine "Universalweiche" mit Endstufen bauen. Das Ergebnis wird aber sicher nicht besser sein als die vorhandene Passive Auslegung.

Eine aktive Entzerrung oder gar Regelung ist schwierig bei Tieftönern bis nahezu unmöglich bei Hochtönern. Für den Umbau einer Fertigbox eigentlich undenkbar. Falls nicht vorhanden erfordet es Messorgien, Berge von Daten, Simulationen. Und selbst dann glaube ich nicht das sich eine aktive entzerrung realisieren lässt. Meistens reicht es aber wenn die Aktivweiche eine Möglichkeit hat die Lautstärken der Chassis zu verändern. So lassen sich zumindest Anpassungen an den Raum und den Hörgeschmack vornehmen.

Gruß,
Michael.
Andi
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Fr, 13.02.09, 09:30

Hallo battlecore,

danke für deine ausführlichen Erläuterungen :D , aber das war schon viel zu viel ...
Aber da du dir soviel Mühe gemacht hast geb ich mal noch meinen Senf dazu :wink:

**** sorry fü of-topic ****
battlecore hat geschrieben: Also am besten erst den Raum ein wenig optimieren. Du kannst das gut mit einem Schallpegelmessgerät machen. Man braucht ja nicht direkt den Frequenzgang des Raumes sondern nur Lautstärkeunterschiede finden. Eben solche die ein Dröhnen erzeugen.[...]dort wo der Bass am leisesten ist / das dröhnen am wenigsten ist auch ein guter Platz für einen Lautsprecher.
Schön dass du sofort auf die Bassproblematik eingehst ...
Bei mir ist das Problem dass ich in einem L-förmigen Raum , direkt unter der Dachschräge in der Ecke des L sitze. Auf Grund von Türen sind die Aufstellmöglichkeiten für die LS sehr eingeschränkt. Mein Problem ist nicht der Bassbereich, sondern die sehr unterschiedlich hohen Decken rechtes und links (wegen der Dachschräge die) und dazu noch dass an der rechten Seite meine Wand sehr nahe ist. Dazu kommen noch Dachfenster. Also alles in allem sehr unsymmetrisch. Daher ist es denkbar ungeeignet für HiFi.
battlecore hat geschrieben:Akustikschaumstoff, den mit den Noppen...
Genau der ist eigentlich eher ungeeignet. Schließlich soll so ein Absorber ja möglichst tief wirken. Damit er das kann, sollte möglichst viel Material im Abstand von ungefähr λ/2 (oder λ*x+λ/2)der minimalen zu bedämpfenden Frequenz sein. Also eher mit etwas Abstand montieren. Aber unter 400-800Hz ist das im Wohnraum eh nicht vernünftig zu realisieren, daher nur für Hoch- und Mitteltondämpfung zu gebrauchen.

So ein m³ Glaswolle im Raum ist IMHO auch nicht sonderlich ideal. Im Bassbereich verfehlt es ebenso große Wirkung. Da ist so ein schöner Helmholzresonator oder Plattenresonator schon wesentlich effektiver, es überdämpft ncht den Raum sondern lediglich die gewünschten Frequenzen.
battlecore hat geschrieben:Aber trotzdem...aktive Filter lassen sich nicht wirklich simulieren. Nur die Grundschaltungen an sich.
Warum denn das? Matlab/Spice sollte das doch hinbekommen...
Ja gut, Bauteiltoleranzen und sowas hat man ja schon, aber das muss gehen!
battlecore hat geschrieben: Im Zusammenspiel mit den Lautsprechereigenschaften wird jede sofort Filtersimulation Makulatur.
Richtig, genau deshalb ahte ich dich gefragt ob du eine Möglichkeit hast Boxen genau zu vermessen, also bei fertigem Gehäuse mit Chassibestückung durchmessen, dann die aktive Filterung mit Entzerrung auslegen.
battlecore hat geschrieben:Aber ich kann dir beim besten Willen so aus dem Stehgreif nicht sagen was für deine LS wirklich in Frage kommt.
Das verlange ich auch nicht von dir, nur ich müsste meine Nubis erstmal akustisch durchmessen(s. dein Zitat unten), um eine entsprechende Aktiv-Filterschaltung zu realisieren! Optimal wäre natürlich eine FIR-Filter-Lösung wo jegliche Rauminformation auch dynamisch herausgeregelt werden können und jegliche Gruppenlaufzeitunterschiede eliminiert werden. Nur der ganze Aufwand lohnt sich nicht bei meinen Raummöglichkeiten...
battlecore hat geschrieben:Lautsprecher-Simulationen sind so ne Sache. Nur wenn du ganz hundertprozentig stimmende Frequenzgänge der EINZELNEN Lautsprecherchassis in der box hast sowie ALLE Daten der Chassis kannst du simulieren.
Interessant wäre das ganze als Raumdiagramm zu simulieren, aber ich weiss garnicht ob das schon überhaupt jemand gemacht hat. Schliesslich ist die Homogenität über den Abstrahlwinkel im Besonderen bei Early-Reflecions nicht ganz unwichtig.
battlecore hat geschrieben:Frage ist, was für Lautsprecher hast du? Weil bei Fertig-Produkten kann man nicht an Daten herankommen. Das ist ein Hinderniss das man nicht wegräumen kann. Ohne Daten geht gar nichts.
Doch: Die Frequenzkurven der Box(Einzel- und Summensignale) messen, und dazu passend eine eine aktive Weiche mit Summensignal 1 zu erstellen. Also Übergangsfrequenzen sowie Entzerrungen.
battlecore hat geschrieben:Eine aktive Entzerrung oder gar Regelung ist schwierig bei Tieftönern bis nahezu unmöglich bei Hochtönern.
Es geht nicht um Entzerrung im Sinne von noise-Reduktion, sonder um den Pegelabfall insbesondere im Bassbereich möglichst lange linear zu halten. Dazu wäre zum Beispiel ein Hochpass2.Ordnung mit Überschwinngen möglich.
battlecore hat geschrieben:Meistens reicht es aber wenn die Aktivweiche eine Möglichkeit hat die Lautstärken der Chassis zu verändern. So lassen sich zumindest Anpassungen an den Raum und den Hörgeschmack vornehmen.
Das finde ich klingt meist doch sehr billig, dann muss ich mir nicht den Aufwand machen eine Box derart genau und penibel auslegen zu müssen.
Zuletzt geändert von Andi am Fr, 13.02.09, 17:42, insgesamt 1-mal geändert.
battlecore
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Fr, 13.02.09, 14:18

Heyho.
Ja scheinst dich schon mit Raumakustik befasst zu haben wa :mrgreen:
Also HHA sind extrem schwierig zu berechnen und abzustimmen. Das musste letztendlich den Innenboden beweglich machen, dann Mikrofon reinhängen und testen bei welcher Frequenz er tatsächlich wirkt. Erfahrungsmässig von anderen Leuten weiss ich das es sich nicht wirklich lohnt. Erstmal ist ein HHA unter Umständen mal eben 100Liter groß und der Standort ist möglicherweise an Stellen wo es Raumtechnisch nicht geht oder die LS vielleicht auch stören würde.

Glaswolle gibts schon geeignete und das ist halt ne einfach Möglichkeit. Aber ist mit ausprobieren verbunden. Den Noppenschaumstoff meinte ich auch im Zusammenhang mit Reflektionen im MT / HT-Bereich. Wegen Fenstern, Schrägen undso. Wenn deine Raumhöhe sehr unterschiedlich ist helfen vielleicht Platten unter der Decke. Mit Drahtseil abhängen, obendrauf Dämmaterial. MDF-Platten oder so. 1qm groß. Ist auch so ne Sache zum ausprobieren.

Aber ein L-förmiger Raum..au weia..das könnt sehr schwierig werden. Simulationssoftware für Räume akzeptiert nur viereckige Räume und gerade Decken. Leider. Hab ich auchn Problem mit.

Aber du hast was falsch verstanden...die Lautsprechersimulationen werden in Software ohne Raumeinflüsse gemacht. Die können nur die Chassis mit Weiche und Gehäuse simulieren. Und der Gesamtfrequenzgang der Box nützt dir nichts. Du musst auf jeden Fall den Frequenzgang der einzelnen Chassis haben und wissen wie sie ermittelt wurden. Also Din-Schallwand, Freifeld, Gehäuse usw. Dazu benötigts du dann zusätzlich die exakten TSP der Chassis. Sonst geht gar nix.

Bei den Frequenzweichensimus simulierst du die Grundschaltung und deren Wirkung von der Signalquelle zum Ausgang. Phase, Frequenzgang und Gruppenverzögerung zum Beispiel. So läuft das mit den Filterberechnungsprogrammen, so wie Filterwizard Pro, Aktivfilter usw. Mit den Programmen musste ja erstmal die Bauteilewerte ermitteln die du benötigst.
Wenn du dich mit Spice auskennst isses super. Mit Spice kannst du dann weitere Simulationen an diesen Schaltungen durchführen die dann etwas genauer und detaillierter sind.

Das Zusammenspiel mit den Lautsprechern und dem Raum lässt sich aber nicht simulieren. Höchstens aus Erfahrung abschätzen. Ich weiss eigentlich kein Programm das alles simulieren kann. Deswegen ist ne Simu im Prinzip Makulatur wenn dein Raum alles verbiegt.

Die Lautsprecher zu messen bringt nicht weiter weil du dann schon alles fertig gebaut hast. Dann isses zu spät sozusagen. Und deine jetzigen LS in der passiven Ausführung zu messen bringt sowieso nichts weil die Passive Weiche ja mitspielt.
Du kommst auf gar keinen Fall ohne die Frequenzgänge der Einzelchassis aus. Und..du musst von Hand jeden Schalldruck bei jeder Frequenz aus dem Frequenzgang ablesen und in eine Tabelle eintragen die dann in der Simulation verwendet wird. Und du musst auf JEDEN FALL wissen WIE der Frequenzgang beim Hersteller ermittelt wurde. Sonst kommen extrem unterschiedliche Ergebnisse heraus.

Das einstellen der Lautstärke der einzelnen Weichenzweige ist nicht billig. Es ist eine Vorraussetzung. Bei deiner Passiven Weiche sind die Chassis schon in der Lautstärke aneinander angepasst. Bei der Aktivweiche musste das auch machen, und deswegen die Lautstärkeregelung. Und die Möglichkeit es später auch anzupassen an den Raumklang ist auch nicht billig sondern oft notwendig. Wenn du darauf verzichten willst dann musst du die Einzelfilter verändern und das ist nicht nur sehr schwierig zu realisieren sondern auch Blödsinn weil du damit Q-Faktor, Dämpfung, Verstärkung, Gegenkopplung, Phase und Gruppenverzögerung unberechenbar verbiegst. Zudem kann es beim kleinsten Fehler in der Abstimmung dazu kommen das ein OP ins Schwingen gerät.

Also besorg dir irgendwie die Daten der LS-chassis. Irgendwie. Dann beginnst du zB. mit Boxsim die LS zu simulieren. Als Frequenzweiche hängst du jedes Chassis an einen separaten Verstärker. Dann stellst du die aktiven Filter ein, Trennfrequenz, Q-Faktor und Verstärkung. Wenn der Frequenzgang und der Enegiefrequenzgang (das ist der gemittelte Frequenzgang unter verschiedenen Winkeln) gut aussehen hast du die Werte die du für eine Aktivweiche benötigst. ALso eben Trennfrequenzen, Q-Faktor und Verstärkung.

Damit fängste dann an die Aktivfilter einzeln zu simulieren mit den Filterberechnungsprogrammen. Dann biste eigentlich schon auf dem richtigen weg zu einer Schaltung.

Besuch mal das Visatonforum.

Thats it.
Andi
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Fr, 13.02.09, 18:19

Naja ein HHR berechnet sich ja wie eine Bassreflexbox. Bei den entsprechenden Frequenzen wirkt ein HHR allerdings wesentlich effizienter als 1 m³ Stahlwolle. Dient halt nicht zum allgemeinen bedämpfen.

Bei mir hängen bereits an der einen Wand Absorber um die zeitkritischen, ersten Reflektionen zu vermindern. Die Decke kann ich nicht mehr weiter abhängen, raumbedingt sitze ich bereits 20cm unter dieser.

Dass man bei der Simulation zunächst die Raumeinflüsse weglässt ist klar. Ich meinte nur, es wäre super wenn es gehen würde.

„Du musst auf jeden Fall den Frequenzgang der einzelnen Chassis haben und wissen wie sie ermittelt wurden“
Genau darum ging es mir in der Ausgangsfrage– hast du die Möglichkeit dies vernünftig zu messen?

Wenn ich dann nämlich den Frequenzgang der Einzelchassis im eingebauten Zustand habe, kann ich die Filter entsprechend den Frequenz -und Phasengängen auslegen. Voraussetzung dafür ist natürlich dass das Lautsprechergehäuse bereits fertig ist.
So hast du bereits vor der Verstärkerauslegung die Schwachstellen deiner Box offen gelegt, Probleme mit Kanten, Interferenzprobleme, Gehäusegröße,.baffle step, …
Darauf basierend kannst du nun deine Weiche so optimieren, dass die Box möglichst neutral im Freifeld spielt.

„ Ich weiss eigentlich kein Programm das alles simulieren kann. Deswegen ist ne Simu im Prinzip Makulatur wenn dein Raum alles verbiegt.“
Deswegen ist das Projekt für mich auch dann gestorben.

„Du kommst auf gar keinen Fall ohne die Frequenzgänge der Einzelchassis aus. “
Genau darum ging es mir in der Ausgangsfrage– hast du die Möglichkeit dies vernünftig zu messen?

„Das einstellen der Lautstärke der einzelnen Weichenzweige ist nicht billig. Es ist eine Vorraussetzung. Bei deiner Passiven Weiche sind die Chassis schon in der Lautstärke aneinander angepasst. “

Schon klar, ich sagte ja bereits: […] und dazu passend eine eine aktive Weiche mit Summensignal 1 zu erstellen.

Ich meinte mit der Lautstärkenregelung, dass ich diese typischen Regler Bass und Höhen nicht so leiden kann, da verbieg ich mir einfach zu viel. Für eine Raumanpassung müsste man eine eigene Frequenzweiche machen die Schwächen des Raumes ausgleicht, und nicht nur die Gesamtverstärkung eines Chassis verändert. Es ist sicher leichter diese Anpassung bereits VOR der Weiche zu erstellen, da hier noch das Summensignal vorhanden ist.

„Besuch mal das Visatonforum.“
Da hab ich mal viel mitgelesen, aber im Moment will ich es mir zeitlich nicht antun. Bin grad am Abschlussarbeit schreiben, von daher ist alles was viel Zeit benötigt *böse* ;-)

Gruß Andi
battlecore
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Sa, 14.02.09, 13:44

Moin.

NÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄÄ :mrgreen:
Dat geht so nicht.

Also..du kannst die Frequenzgänge der Chassis im eingebauten Zustand nicht messen und in einer Simulation benutzen.
Weil dann das Gehäuse ja mitgemessen wird. Und die Simulation simuliert das Gehäuse ja zusätzlich separat und lässt es in das Ergebnis einfliessen. Das Ergebnis wäre dann vollkommen falsch.

Die Frequenzgänge der Einzelchassis müssen also in DIN-Wand zB. ermittelt werden. Das ist dann die Ausgangsbasis für ein Simulationsprogramm.

Es gibt bei Boxsim zwar die Möglichkeit anzugeben das der Frequenzgang in der zu simulierenden Box gemessen wurde, aber das ist deutlich ungenauer weil du sicherlich keinen Schalltoten Raum dafür zur Verfügung hast um die Frequenzgänge vorher zu ermitteln. Der Gedanke das du beim messen die Raumeinflüsse und das Gehäuse auch gleich mit messen kannst um alles in die Simu einfliessen zu lassen ist falsch. Das Programm weiss ja nicht welches bei der Messung irgendwelche Einflüsse waren und was nur vom Chassis kam. Auch Schallwandbreite, Bafflestep, Reflexkanäle, Einbaupositionen usw werden vom Programm separat simuliert und fliessen in das Ergebnis ein. Du hast die Möglichkeit in Boxsim das Gehäuse genau anzugeben. Von Volumen über exakte Bedämpfung bis hin zu Fasen an den Kanten.
Ich hatte diesen groben Denkfehler das man ja alles mitmessen könnte selbst auch am Anfang.

Ich selbst habe keine Möglichkeit zum Frequenzgang messen, aber ich hatte die Frequenzgänge der einzelnen Chassis vom Hersteller die in DIN-Wand gemessen wurden. Also wenn du Lautsprecher hast wo sich die Chassis identifizieren lassen dann kann man vielleicht die Daten der Chassis auf irgendeinem Wege besorgen.

Da führt garantiert kein Weg vorbei. Ausser du hast wie gesagt einen Schalltoten Raum zur Verfügung. Dann könntest du dir zB. ein Programm zum messen besorgen, die nötige Hardware und dann kannste loslegen. Anders sehe ich da keine grossen Chancen.

Ok, schreib mal was für Lautsprecher du hast. Hersteller, Typenbezeichnung usw. Vielleicht kann man rausfinden was da eingebaut ist. Ein paar Bilder würden auch weiterhelfen.

Lautstärke, Summensignal, vorher regeln...
NÄÄÄÄÄÄÄ

Vorher regeln oder sonstwas bedeutet das du die Phase auch völlig verbiegst. Die Aktivweichenfilter an sich drehen die Phasen ja auch noch jeweils unterschiedlich. Und die Chance das du herausfindest was im Frequenzgang vom Raum kommt und was von der Box ist nahe null. Gewöhn dich daran das du es vorher nicht aktiv korrigieren kannst. Schalldrücksprünge von 20dB und alle 100Hz im Bassbereich im Raum sind normal und auf keinen Fall elektronich zu beheben. Im Hochteonbereich sind es immer noch 20dB alle 2000Hz. Soviele Bandsperren kannste gar nicht einbauen das des was wird. Selbst ein rein theoretisch existenter 50-Band EQ würde dafür nicht ausreichen um solche abrupten Sprünge zu korrigieren.
Das wird alles unberechenbar. Glaubs mir :mrgreen:

Man kann einen LS nur so auslegen das er unter Normbedingung gut ist und halbwegs gut diverse Sprünge vermeidet. Und dann geht man daran den Raum zu optimieren, so kommt man auf einfache Weise zu einem guten Ergebnis. Ein gerader Frequenzgang ist sicherlich schön fürs Auge, was der Raum daraus macht ist aber etwas das kaum jemand wirklich wissen will :mrgreen:

Mein Vorschlag also:
Frequenzgänge besorgen und die Box simulieren. Mit den Trennfrequenzen, Q-Faktoren und Pegeln ein wenig spielen bis es passt. Dann die Aktiven Filter dementsprechend nach den ermittelten Frequenzen, Steilheiten und Q-Faktor berechnen. Den Pegel machste regelbar indem du für jeden Weichenzweig einen Ausgangspuffer machst mit Lautsärkeregelung. Die richtigen Potistellungen ermittelst du später mit hören oder Schalldruckmessung und machst dir Striche an die Potis.

Gruß,
Michael.
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