Der Bandpass ist eine Kombination aus Hoch, und Tiefpass in einem Weichzweig und ist für Mitteltöner in
3-Wege Boxen zwingende Voraussetzung.
Um mal die Schwierigkeiten aufzuzeigen nehmen wir mal den Dayton Audio RS 125-8 als Beispiel.
Dieser hat normale Impedanzschwankungen im gesamten Frequenzbereich.
Mit einem Impedanzminimium von 6,8 Ohm bei 500 Hz ist dieser Lautsprecher auch vollkommen korrekt als 8 Ohm Chassis im Datenblatt angegeben.
Herstellermesswerte sind wie folgt:
Der Frequenzgang ist zwischen 300 und 3000 Hz schon sehr gut, erst recht wenn man bedenkt das der LS keine 45 Euro kostet.
Im Impedanzverlauf sieht man sehr schön die Eigenresonanz bei 59 Hz und auch der Anstieg oberhalb von 500 Hz mit einem Maximalwert von 19 Ohm bei 20 kHz passt ins Bild.
Beides ist für dynamische Laustsprecher mit Schwingspule vollkommen normal.
Diese beiden Effekte werden aber von Onlinerechnern nicht berücksichtigt, diese gehen von einer konstanten Impedanz von 8 Ohm aus.
Als erstes kommt der Tiefpass bei 2500 Hz, Standardvorschlag von Boxsim.
Die geplante Trennfrequenz von 2500 Hz ist voll verfehlt, da der Impedanzansteig nicht berücksichtigt ist.
Tatsächlich liegt die Trennfrequenz bei 4000 Hz.
Und die Membranresonanzen oberhalb von 5000 Hz verhindern eine saubere Signalflanke.
Daher bekommt die Weiche zunächst eine Impedanzkorrektur um den Anstieg zu hohen Frequenzen auszugleichen.
Damit ist der Impedanzverlauf schon mal optimal um die Filterung nach oben vorzunehmen.
Alternativ könnten auch die Bauteile entsprechend gröer dimensioniert werden.
Mit der Impedanzlinearisierung funktioniert jetzt auch die Standardberechnung in Boxsim da eine konstante Impedanz oberhalb von 500 Hz gegeben ist.
Zugehöriger Frequenzgang:
Die gewünschte Trennfrequenz ist fast punktgenau bei 2500 Hz getroffen, also können wir uns jetzt dem Rest zuwenden.
Die untere Trennfrequenz soll bei 250 Hz liegen.
Boxsim schlägt 56 µF und 7,2 mH als Bauteilewerte vor.
Im Ergebnis sieht das dann so aus:
Die Flanke fällt unterhalb von 500 Hz mit ca 6 dB ab, da der Impedanzanstieg der Schwingspule der Weiche entgegenwirkt.
Und die tatsächliche Trennfrequenz liegt irgendwo bei 180 Hz.
Hier müsste also die Grundresonanz des Chassis abgeflacht werden um der Weiche korrekte Arbeitsbedingungen vorzugeben.
Hierzu wird ein Saugkreis parallel zum Chassis geschaltet:
Die Wirkung im Bereich unter 200 Hz ist deutlich in der Impedanzkurve ersichtlich.
Und zurück zum Hochpass in der Schaltung, wieder mit den vorgeschlagenen Bauteilen.
Jetzt ist die Flanke wie gewünscht, allerdings kosten die notwendigen Bauteile mittlerweile mehr als der Mitteltöner.
Nun noch ein Paar Hinweise die ausschliesslich meine eigene Meinung darstellen.
Entgegen gängiger Lehrbuchmeinung kann der 1000 µF Kondensator auch entfallen, dieser hat praktisch keinen Einfluss im Frequenzgang.
Das funktioniert allerdings nur, da der Hochpasskondensator einen Impedanzabfall im Tieftonbereich verhindert.
Bei Basslautsprechern ohne Hochpassfilter sollte man dies niemals machen
Frequenzgang:
Da sind schnell 30 Euro gespart, in so einer Schaltung kann man das machen.
Die Übernahme dieses Schaltungstipps ist nicht ohne Risiko, und nicht für jedes Chassis 1:1 geeignet.
Möglichkeit 2, in vielen preiswerten Industrieboxen schon gesehen:
Die komplette Impedanzkorrektur wird mit einem Widerstand parallel zum Chassis gemacht.
Der Unterschied ist eine deutlich abgesunkene Gesamtimpedanz zu sehen, da durch den Widerstand aus dem 8 Ohm ein 4 Ohm Chassis wird.
Im Frequenzbereich oberhalb von 100-150 Hz fallen nur ca 15% der gesamten Verstärkerleistung an.
Daher könnte man das so machen, der Dayton hat eine Belastbarkeit von 30 Watt.
Mit einem 20 Watt Widerstand wäre hier schon genug Reserve, damit dieser nicht kaputt geht.
Allerdings mussten jetzt die Weichenbauteile auf die vorliegende Impedanz von 4 Ohm abgestimmt werden.
In der Summe spart dieser Schaltungstrick ca. 40 Euro pro Weiche an Bauteilen ein.
Bei 4 Ohm Chassis kann ich hiervon nur dringend abraten, da die Gesamtimpedanz zu niedrig liegen würde.