Es gibt selbstverständlich auch noch andere Möglichkeiten, vor allem auch Weichenfunktionen höherer Ordnung als hier vorgestellt. Man muss aber bedenken, dass diese nicht nur Vorteile aufweisen. Diese Art von Weichen weist ziemlich grosse Ueberlappungen sowie einen flachen Verlauf im Uebernahmeberiech auf. Und zwar umso mehr, je höher die Filterordnung ist. Es gilt darum die Maxime, dass man die Filterordnung so hoch wie nötig und so tief wie möglich wählt.
Der Weiteren gilt, wie bei allen anderen Weichen auch, dass die Uebertragungsfunktion der Treiber mitberücksichtigt werden muss, falls das Ergebnis auch nur einigermassen brauchbar werden soll.
Da ich in schriftlicher form nicht allzu mitteilungsbedürftig bin (d.h. schreibfaul), werde ich die ganze Herleitung hier nicht aufführen. Man kannn sie aber unter
http://www.diyaudio.com/forums/full-ran ... sover.html
nachlesen – auf Neudeutsch allerdings.
Es geht darum, die Funktion einer Subtraktivweiche 2. Ordnung nachzubilden. Gewählt wurde ein Hochpass mit einer Polgüte von 0.5. Bei der Polfrequenz ist der Schalldruck dann um 6dB abgefallen. Am folgenden Diagramm sieht man sehr schön wie die effektive Uebernahmefrequenz eine Oktave über der Polfrequenz liegt und beide Kurven bei dieser Frequenz um etwa 2dB abgefallen sind. Der Tieftonzweig weist (wie viele wahrscheinlich schon wissen) eine Ueberhöhung von etwa 2 dB auf. Der Tiefpass weist einen asymptotischen Verlauf von 6 dB/Oktave auf. Dies ist auch der Grund, wieso sich ein Tieftöner bis deutlich über die Uebernahmefrequenz hinaus einigermassen „benehmen“ sollte. Dehalb ist diese Art Weiche vor allem bei FAST Systemen verwendbar, also Breitbänder mit Woofern kombiniert.
Der Hochpassteil ist eigentlich schnell erklärt. Hier geht es darum, den Freuenzgang eines Hochpasses zweiter Ordnung zu erzielen. Ein Treiber in einem geschlossenen Gehäuse ist an sich schon ein Hochpass zweiter Ordnung. Mit Hilfe der üblichen Verdächtigen wie z.B. Linkwitztransformation lässt sich der Frequenzgang entsprechend auf die gewünschte Güte und Polfrequenz tunen. Nicht zu vergessen ist hierbei der Baffle-Step, der gegebenenfalls auch noch entzerrt werden muss und uns bei der Effektivität der Weiche in die Quere kommen kann. Der MSW z.B. besitzt in der „unendlichen“ Schallwand eine Ueberhöhung zu tiefen Frequenzen hin. In einem geschlossen Gehäuse mit „normalen“ Abmessungen wird dies durch den Baffle-Step wieder einigermassen korrigiert. D.h. der MSW ist fast ein idealer Kandidat für eine solche Weiche.
Was auch nicht vergessen werden darf, ist der Einfluss des Phasengangs der einzelnen Treiber auf den Amplitudenfrequenzgang, sobald deren Anteile summiert werden. Dies gilt auch deutlich unter- und oberhalb der Trennfrequenz. Deshalb sollte z.B. der Phasengang des Tieftöners unterhalb der Uebernahmefrequenz demjenigen des Mittelhochtöners künstlich hinzugefügt werden. Die einfachst Art, dies zu tun, ist die Verwendung eines zusätzlichen Hochpasses, welcher den Tieftonfrequenzgang (d.h Tieftöner alleine oder eben die Kombination Tieftöner+EQ) emuliert. Dies hat den zusätzlich Vorteil, den Schutz des Mittelhochtöners vor tiefen Frequenzen zu verbessern.
Der geforderte „Tiefpass mit Buckel“ wird durch den unteren Teil der folgenden Schaltung, bestehend aus Tiefpass 2. Ordnung und Differenzierer, nachgebildet:
Es gibt auch andere Möglichkeiten, dies zu berwerkstelligen. Diese hier ist aber sehr einfach anzupassen an verschiedene Chassis. Der Tiefpass ist nicht ein echter Tiefpass, sondern eine Art LAG-Filter zweiter Ordnung um der natürlichen Tiefpassfunktion des Woofers am oberen Ende seines Uebertragungsbereiches Rechnung zu tragen. Der Differenzierer ist auch nicht ein echter Differenzierer, da seine Funktion auch irgendwann „abgebrochen“ werden muss. Es macht keinen Sinn, der akustischen Tiefpassfunktion einen Verlauf erster Ordnung bis in den Ultraschallbereich hinein aufzuzwingen.
Die Kombination des MSWs mit meinen Audiotechnolgy Woofern mit einer solchen Weiche ergibt folgende Step Response:
Zum Vergleich der Quad ESL 63:
Die vorgestellte Weiche ist natürlich nicht der Weisheit letzter Schluss. Sie ist aber ein funktionierendes Beispiel wie die elektroakustische Annäherung einer gegebenen zeitrichtigen Weichenfunktion bewerkstelligt werden kann.
Bei der akustischen Summenbildung hat der Phasengang des schwächeren (d.h. weichenbedingt abgefallenen) Zweiges einen deutlicheren Effekt auf den gesamten Amplitudenfrequenzgang als dessen Amplitudenfrequenzgang selber. Das heisst im Klartext, dass man in der Praxis durchaus den Amplitudenfrequenzgang am oberen Ende des Uebertragungsbereiches des Woofers etwas „unterschlagen“ kann, solange man dessen Phasenverlauf einigermassen berücksichtigt bei der Summierung. Da ein Tiefpass in seinem Uebertragungsbereich näherungsweise ein Verzögerungsglied darstellt, lässt sich dies mit guter Genauigkeit mit Hilfe einer Verzögerung des Mittelhochtöners bewerkstelligen. Die vorgesehene Konstruktion von Cay-Uwe sieht ja eine solche Verzögerung mittels Versatz vor. Falls der Versatz zu gross gewählt wurde, kann zusätzlich die Weiche im tieftonzweig noch etwas versteilert werden um noch etwas zusätzliches Delay im Tieftonzweig zu bekommen.
Mit etwas Zusatzaufwand lässt sich der Hochpass auch in 3. Ordnung bewerkstelligen, was aber wiederum etwas mehr Overlap und Tieftonüberhöhung gibt. Beides ist für sich alleine gesehen nicht sehr schlimm, führt aber zu erhöhtem Lobing und etwas mehr Leistungsbedarf. Mit der D’Appolito Anordnung würde aber zumindest das Lobing entschärft.
Gruss
Charles
