Wenn einfache Filter-Designs nicht zielführend sind!

Häufig glauben Einsteiger ins Hobby, man müsse für eine gut klingende 2-Wege-Box nur einen Tiefmitteltöner und einen Hochtöner mit geeignetem Tief- bzw- Hochpass beschalten. In manchen Fällen ist das tatsächlich so und die Entwicklung ist mit einfachen 12-dB Filtern hinreichend gut abgeschlossen. Nicht selten lassen sich TMTs aber nicht so einfach beschalten oder der Entwickler verschenkt durch dieses einfache Filterdesign Potential in seiner Entwicklung.

Als Beispiel sei hier der Sica 6H 1,5CP genommen, der in Kürze in einer kleineren Version der Quintessenz 2.5 eingesetzt werden wird. Der unbeschaltete Töner präsentiert sich so:

Der Töner ist weitgehend linear und verspricht einen weiten Einsatzbereich. Wenn man nun hingeht und ein klassisches 12-dB Filter setzt, um den Töner bei ca. 2 - 2,5kHz an den HT anzukoppeln, passiert dies:

Der Entwickler erhält mit einer größeren Spule und einem passenden Kondensator eine wunderschön fallende Flanke, bei der es ein Leichtes ist, den HT entsprechend anzukoppeln. Klarer Nachteil ist die deutlich ausgeprägte senkte zwischen 200 und 600 Hz. Das ist evtl. ein gangbarer Weg, der Aufwand und Bauteile spart, aber es wird erhebliches Potential des Treibers 'verschenkt'. Dies geschieht, weil durch das Filter neben der Flanke zum HT auch gleichzeitig der Mitteltonanstieg beseitigt wird. Dabei wird dann in Kauf genommen, dass auch der eigentlich lineare Bereich zwischen 200 und 400Hz abgesenkt wird, wodurch eine ausgeprägte Senke im Grundton entsteht.

Wie es besser geht, habe ich teils schon im Beitrag zur Impedanzlinearisierung bei TMTs gezeigt. Dies setzen wir hier schon einmal um und linearisieren den Impedanzanstieg des Sica 6H 1,5CP:

Wie zu erwarten ändert diese simple Maßnahme, die keine zwei Euro kostet, nichts am Frequenzgang des Töners. Machen wir uns also nun daran und setzen das eigentliche Filter:

Ok, das sieht noch nicht annähernd so gut aus wie die einfache 12dB-Beschaltung. Dies liegt daran, dass hier das Filter ausschließlich dazu dient, die Flanke zum HT zu modellieren; die nicht unübliche Überhöhung in den Mitten wird gesondert mit einem Saugkreis behandelt:

 

Die schematische Weiche für dieses Filterdesign sieht so aus:

Das Resultat spricht klar für sich! Am Impedanzverlauf sieht man deutlich, dass der Saugkreis für die Mitteltonüberhöhung bei ca. 950Hz seine größte Wirkung hat und den Frequenzgang des Sica 6H 1,5CP perfekt 'glattzieht'. Der Vergleich mit der einfachen 12-dB-Beschaltung, die mit großer Spule versucht, alle Probleme der Beschaltung mit 'einem Schlag zu beseitigen', zeigt, welches Potential dabei vergeben würde. (Die Dimensionierung der Bauteile der Impedanzlinearisierung in Boxsim habe ich bereits im entsprechenden Beitrag erklärt. Zur Dimensionierung der Bauteilwerte des Saugkreises empfehle ich die Lektüre dieses Artikels von HiFi-Selbstbau.de.)

Impedanzlinearisierung und Saugkreis für die Mitten bedeuten fünf Bauteile mehr. Aber diese sind bis auf die Spule im Saugkreis (diese kann ohne Probleme hochohmig / preiswert ausgelegt werden) sehr billig und das eigentliche Filter kommt mit einer viel kleineren Spule im Signalweg aus. Der finanzielle Mehraufwand für die aufwändigere Beschaltung beträgt daher im Fall des Sica 6H 1,5CP in ungefähr fünf Euro. In Anbetracht des Ergebnisses erübrigt sich eine  Diskussion darüber, welche Beschaltung hier die Nase deutlich vorn hat. Daher mein Plädoyer, TMTs bei der Beschaltung doch mal etwas mehr 'Pflege' zukommen zu lassen, als es bisweilen so üblich ist, um bei den eigenen Entwicklungen nicht unnötig Potential zu verschenken. Den Beweis, dass dieses Filterdesign dem Sica 6H 1,5CP auch in der Realität gut bekommt, werde ich in Kürze antreten.

 

Stand April 2016