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LNGR SPKRHIFI. ZWEI WEGE. HANDARBEIT.
LNGR · Lernlabor

Wellen im Frequenzgang verstehen und glätten

Schritt für Schritt: verstehen, vorhersagen, verändern und selbst rechnen.

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01 · Erst die Ursache unterscheiden

Eine Überhöhung ist ein Bereich mit zu viel Pegel. Eine Senke kann dagegen aus fehlendem Wirkungsgrad, einer Resonanz, Abstrahlung oder Auslöschung entstehen. Diese Ursachen reagieren nicht gleich auf eine Weiche. Die Demo beginnt mit einer absichtlich einfachen, synthetischen Überhöhung. Sie ist kein Messwert eines bestimmten Chassis.

02 · Höhe, Lage und Breite getrennt einstellen

Die Mittenfrequenz legt fest, wo die Korrektur greift. Die Verstärkung bestimmt, wie stark sie anhebt oder absenkt. Die Güte Q bestimmt ihre Breite. Verändere zuerst nur einen Regler. Eine schmale Korrektur an der falschen Stelle kann den Frequenzgang unruhiger machen, obwohl die Zahl für die Absenkung richtig aussieht.

03 · Aktiv korrigieren, passiv gezielt dämpfen

Im aktiven Lehrmodell lässt sich die Resonanzfunktion durch ihre inverse Funktion genau ausgleichen. Eine passive Weiche kann nicht beliebig Energie hinzufügen. Ein Saugkreis bietet um seine Resonanz einen niederohmigen Querweg und benötigt eine geeignete vorgeschaltete Impedanz, damit daraus eine Pegelabsenkung wird. Ein Sperrkreis in Serie arbeitet anders. Die Lastimpedanz entscheidet mit über Tiefe und Breite.

04 · Die Auslöschung ist der Gegenversuch

Schalte auf „Auslöschung“. Zwei gleich starke Signale mit gegensätzlicher Phase können sich zu null addieren. Eine endliche Verstärkung desselben gemeinsamen Signals stellt diese Nullstelle nicht wieder her. Bei realen Lautsprechern prüfst du Polung, Laufzeit, Messposition und Reflexionen. Nicht jede schmale Senke gehört mit einem starken EQ aufgefüllt.

05 · Danach Impedanz und Belastung ansehen

Eine hübsche Pegelkurve reicht nicht. Passivbauteile können die Eingangsimpedanz absenken und Verlustleistung erzeugen. Aktive Anhebungen benötigen Spannungs- und Hubreserve. Prüfe außerdem mehrere Messwinkel. Eine Korrektur, die nur auf einer Achse passt, kann das Verhalten im Raum verschlechtern.

Werkstattfazit

Erst messen und Ursache verstehen, dann gezielt absenken. Die glatteste gezeichnete Linie ist nicht automatisch der beste Lautsprecher.

20 Aufgaben · PDF ↓Lehrerlösungen · PDF ↓

Selbst rechnen · Lösungen aufklappen

Notiere zuerst deine Vermutung, danach deine Rechnung. Öffne die Lösung erst zum Vergleichen.

01 · RC-Tiefpass: R = 1 kΩ, C = 100 nF. Berechne die Grenzfrequenz bei idealer Quelle und unbelastetem Ausgang über C.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. RC = 0,0001 s.
  2. fg = 1/(2πRC).
  3. fg = 1591,55 Hz.
Rechenweg
f_c=\frac{1}{2\pi RC}=1591{,}55\,Hz

02 · Welchen Spannungsfaktor und dB-Wert besitzt dieser Tiefpass bei fg?

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. Faktor = 1/√2 = 0,7071.
  2. 20 log10(0,7071).
  3. Ergebnis: -3,01 dB.
Rechenweg
|H(f_c)|=\frac{1}{\sqrt{2}};\quad 20\log_{10}|H|=-3{,}01\,dB

03 · Bestimme den Spannungsfaktor dieses Tiefpasses bei der zehnfachen Grenzfrequenz.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. Frequenzverhältnis: 10.
  2. Faktor = 1/√(1 + 10²).
  3. 0,0995 beziehungsweise -20,04 dB.
Rechenweg
|H|=\frac{1}{\sqrt{101}}=0{,}0995

04 · Du möchtest fg des RC-Tiefpasses halbieren und R beibehalten. Was änderst du?

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. fg ist umgekehrt proportional zu C.
  2. Kapazität verdoppeln.
  3. Aus 100 nF werden 200 nF.
Rechenweg
f_c\propto\frac{1}{C}

05 · Ein RC-Hochpass hat R = 10 kΩ und soll fg = 100 Hz erhalten. Bestimme C.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. Formel nach C umstellen.
  2. C = 1/(2π · 100 · 10000).
  3. C = 159,15 nF.
Rechenweg
C=\frac{1}{2\pi f_cR}=159{,}15\,nF

06 · Eine ideale Spule liegt in Reihe mit einem rein ohmschen 8-Ω-Ersatztreiber. Ziel: elektrischer Tiefpass erster Ordnung bei 2 kHz. Berechne L.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. Bei fg gilt XL = R.
  2. L = R/(2πfg).
  3. L = 0,637 mH.
Rechenweg
L=\frac{8}{2\pi\cdot2000}=0{,}637\,mH

07 · Ein idealer Serienkondensator speist 8 Ω. Ziel: elektrischer Hochpass erster Ordnung bei 2 kHz. Berechne C.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. Bei fg gilt
  2. XC
  3. = R.
  4. C = 1/(2πfgR).
  5. C = 9,947 µF.
Rechenweg
C=\frac{1}{2\pi\cdot2000\cdot8}=9{,}947\,\mu F

08 · Der Ersatztreiber aus Aufgabe 7 hat tatsächlich 6 Ω, C bleibt gleich. Wo liegt die elektrische Grenzfrequenz?

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. fg ist umgekehrt proportional zu R.
  2. fg,neu = 2000 · 8/6.
  3. Ergebnis: 2666,67 Hz.
Rechenweg
f_{c,new}=2000\frac{8}{6}=2666{,}67\,Hz

09 · Ein Lautsprecher hat 8 Ω Nennimpedanz. Warum ist die Rechnung aus Aufgabe 6 noch keine fertige reale Weiche?

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  1. Impedanz ist frequenzabhängig und komplex.
  2. Der akustische Chassisfrequenzgang wirkt zusätzlich.
  3. Gemessene Amplitude, Phase und Einbaugeometrie müssen einbezogen werden.

10 · Ein Zweig soll im Spannungsbetrag um 6 dB abgesenkt werden. Berechne den Faktor.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. dB auf Spannungsverhältnis zurückrechnen.
  2. k = 10^(-6/20).
  3. k = 0,5012.
Rechenweg
k=10^{-6/20}=0{,}5012

11 · Konstantimpedanz-L-Pad: Last 8 Ω, k = 0,5. Berechne Serien- und Parallelwiderstand. Parallelwiderstand liegt an der Last.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. Rs = R(1-k) = 4 Ω.
  2. Rp = Rk/(1-k) = 8 Ω.
  3. 8 Ω parallel 8 Ω = 4 Ω, plus 4 Ω = 8 Ω.
Rechenweg
R_s=R(1-k);\quad R_p=\frac{Rk}{1-k}

12 · Der L-Pad aus Aufgabe 11 liegt an 8 V. Berechne Lastleistung und Leistung beider Widerstände.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. Gesamtstrom = 8/8 = 1 A.
  2. Serienwiderstand: 4 W; Ausgang: 4 V.
  3. Last und Parallelwiderstand erhalten jeweils 2 W.
Rechenweg
P_s=4\,W;\quad P_p=P_L=\frac{4^2}{8}=2\,W

13 · Idealisiertes Chassis: Re = 6 Ω, Le = 0,6 mH. Berechne Zobel-R und -C für das Re-plus-Le-Modell.

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  1. Rz = Re = 6 Ω.
  2. Cz = Le/Re².
  3. Cz = 16,67 µF. Das Modell enthält keine mechanische Resonanz.
Rechenweg
C_Z=\frac{L_e}{R_e^2}=16{,}67\,\mu F

14 · Welche Aussage stimmt: Ein Zobel macht automatisch den Schalldruck linear, oder er kompensiert zunächst einen Impedanzanstieg?

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  1. Zunächst Impedanzkompensation.
  2. Dadurch kann die vorgeschaltete Weiche berechenbarer arbeiten.
  3. Akustische Glättung ist damit nicht automatisch erreicht.

15 · Ein Serien-RLC-Zweig hat L = 1 mH und C = 10 µF. Berechne seine Resonanzfrequenz.

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. L · C = 10⁻⁸.
  2. Wurzel = 0,0001.
  3. f0 = 1591,55 Hz.
Rechenweg
f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}=1591{,}55\,Hz

16 · Wie verschiebst du diese Resonanz auf die halbe Frequenz, wenn L gleich bleibt?

Lösung mit Rechenweg anzeigen
  1. f0 ist umgekehrt proportional zur Wurzel aus C.
  2. Für halbe Frequenz C vervierfachen.
  3. Cneu = 40 µF.
Rechenweg
C_{new}=4C=40\,\mu F

17 · Ein gemessener Buckel liegt bei 2 kHz um 4 dB über dem Ziel. Welchen Spannungsfaktor braucht eine ideale lokale Korrektur?

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  1. Korrektur beträgt -4 dB.
  2. Faktor = 10^(-4/20).
  3. Faktor = 0,6310; Bandbreite und Phase müssen ebenfalls passen.
Rechenweg
k=10^{-4/20}=0{,}6310

18 · Ein tiefer Einbruch entsteht durch gegenphasige Schallanteile. Warum ist kräftiger EQ-Boost meist keine geeignete erste Lösung?

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  1. Die Auslöschung bleibt bestehen.
  2. Mehr Ansteuerung erhöht Hub und Leistung.
  3. Zuerst Polarität, Laufzeit, Geometrie und Einzelzweige prüfen.

19 · Zwei ideale akustische LR4-Zweige sind bei fc jeweils -6,02 dB und phasengleich. Wie groß ist ihre Summe?

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  1. Jeder Zweig liefert den Druckfaktor 0,5.
  2. Phasengleich addieren: 0,5 + 0,5 = 1.
  3. Summe = 0 dB.
Rechenweg
20\log_{10}(0{,}5+0{,}5)=0\,dB

20 · Plane eine faire Vorher-Nachher-Prüfung einer Weichenkorrektur. Nenne vier Bedingungen.

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  1. Gleiche Messposition und gleiche Anregung.
  2. Einzelzweige und Summe messen, Zeitbezug erhalten.
  3. Impedanz sowie mehrere Hörwinkel prüfen; gleiche Glättung verwenden.

Quellen zum Vertiefen

Eigene Lehrmodelle und selbst erstellte Aufgaben. Die Quellen liefern fachlichen Hintergrund; es werden keine Hersteller-Messkurven übernommen.

Im Weichenstudio weiterarbeiten →

Projektbezug · LNGR 2-PR-THT-PR

Sieh, wie Chassisabstand, Passivmembran, Weichenentwicklung und Messung in diesem Planungsprojekt zusammenlaufen. CNC-Geometrie v1.2; noch nicht gebaut oder akustisch gemessen.

Zum Projekt-Bautagebuch →