richi44
19.06.2009, 16:00
Wenn man einen Lautsprecher ohne irgend etwas drum herum in der Gegend aufängt, so darf man keinen Bass erwarten. Dies hat sicher jeder festgestellt, der schon mal mit Lautsprechern hantiert hat.
Es ist logisch, denn der Lautsprecher soll den Schall in den Raum abstrahlen und nicht nur den Luftdruckunterschied (und Schall ist nichts anderes) um seinen Rand herum führen und damit ausgleichen. So kann keine Abstrahlung in den Raum stattfinden und wir hören diese auskompensierten Schallanteile in einiger Entfernung nicht mehr.
Um dies zu verhindern verwendet man zumindest eine Schallwand. Damit wird der Umweg grösser und damit gibt es Schallwellen, die nicht mehr kompensiert werden können und folglich hörbar sind. Ist die Schallwellenlänge gross im Verhältnis zur Umweg-Strecke, so findet die Kompensation statt, ist sie klein, so ist der Schall hörbar.
Daraus ergibt sich, dass je grösser die Schallwand, desto tiefer der hörbare Ton.
Und daher hat man sich gedacht, wenn man die Schallwand umbiegt und daraus eine Kiste formt und diese erst noch dicht verschliesst, so gibt es keine Kompensation zwischen vor und hinter dem Lautsprecher. So ein Gehäuse wirkt wie eine unendliche Schallwand und damit müssen alle Töne bis zum Infraschall wiedergegeben werden können. Und wenn man sich das einfach mal so durch den Kopf gehen lässt, müsste die Gehäusegrösse doch eigentlich keine Rolle spielen, denn es gibt ja keinen Ausgleich...
Jetzt müssen wir uns mal den Lautsprecher ansehen. Üblicherweise verwenden wir magnetdynamische Lautsprecher, also die Dinger mit dem Magneten und der Schwingspule, an welcher eine Membran befestigt ist, die durch die Schwingspule in Bewegung versetzt wird, sobald da ein Strom fliesst. Hier ein Schnitt durch so ein Ding.
Wir können uns vorstellen, dass die Lautsprechermembran zusammen mit allen beweglichen Teilen eine Masse hat. Und wir sehen die Sicke (meist aus Gummi) und die Zentrierung. Diese beiden Elemente bilden eine Feder. Und aus einer Feder und einer Masse können wir ein schwingungsfähiges Gebilde bauen. Das bedeutet, dass die Membran mit einer masse- und federabhängigen Frequenz ausschwingt, wenn wir sie mal angestossen haben.
Weiter können wir uns vorstellen, dass die im Gehäuse eingeschlossene Luft von hinten die Membran „festhält“. Geht die Membran ins Gehäuse, wird die Gehäuseluft zusammengedrückt, umgekehrt wird sie verdünnt. Damit wirkt die Luft im Gehäuse wie eine zusätzliche Feder und wir wissen, dass die Resonanzfrequenz der Membran von der Masse und der Feder bestimmt wird. Also können wir davon ausgehen, dass diese Membranresonanz durch die Gehäuseluft angehoben wird. Und es ist eine Tatsache, dass ein Lautsprecher unterhalb seiner Resonanz sehr schlecht wiedergibt. Wenn wir also Bässe wollen, brauchen wir einen Lautsprecher, der eine tiefe Resonanz hat und wir brauchen eine möglichst schwache Luftfeder. Dies erreichen wir mit einem grossen Gehäuse. Darum ist zwar die Aussage richtig, dass zur Vermeidung der Kompensation um den Membranrand herum ein beliebiges geschlossenes Gehäuse ausreicht, dass aber die Eigenresonanz der Membran nicht zu weit erhöht werden darf, um noch Bass zu ermöglichen.
Jetzt gibt es aber noch ein Problem: Jedes schwingungsfähige Gebilde hat eine Resonanzüberhöhung, die als Güte bezeichnet wird. Und ein Gehäuse mit einem Loch, in welchem der Lautsprecher eingebaut ist stellt ebenfalls ein schwingungsfähiges Gebilde dar. Und dies im Zusammenhang mit dem schwingungsfähigen Lautsprecher.
Der Haken an der Sache ist, dass eine zu geringe Güte den Bass schon sehr früh, aber auch sehr sanft abfallen lässt. Andererseits führt ein zu kleines Gehäuse im Bereich des oberen Basses zu einer Betonung, lässt aber keinen wirklichen Tiefbass zu.
Die nachfolgenden drei Bilder (3 mal der selbe Lautsprecher in unterschiedlichen Gehäusegrössen) zeigen dies ganz klar.
Im ersten Bild ist das Gehäuse zu gross, was eine Güte von 0.47 ergibt. Der Bass ist bereits bei 62Hz um 3dB abgesunken, aber der –10dB-Punkt liegt bei rund 25Hz.
Das zweite Bild zeigt die optimale Abstimmung. Da ist der Frequenzgang bis rund 150Hz linear, der –3dB-Punkt liegt bei 55Hz und –10dB bei etwa 32Hz. Die Güte liegt bei 0.707.
Das ganz kleine Gehäuse führt zu einer Anhebung mit einem Maximum von +7dB bei rund 170Hz, einem –3dB-Punkt bei 108Hz und –10dB liegen bei 80Hz. Dies mit einer Güte von rund 2.1
Ich will jetzt nicht näher auf die wissenschaftkichen Zusammenhänge eingehen. Im Grunde reicht es, wenn wir gesehen haben, dass eine Güte von rund 0.7 den idealen Verlauf ergeben.
Zusätzlich habe ich hier ein weiteres Bild, bei dem der Kurvenverlauf fast gleich ist wie beim „richtig“ der ersten Staffel. Der Unterschied ist zum einen, dass hier das Gehäuse deutlich kleiner ist, andererseits handelt es sich um einen anderen Lautsprecher. Dies soll zeigen, dass es für (fast) jeden Lautsprecher ein Gehäuse gibt, das ihn in der optimalen Abstimmung laufen lässt.
Vergleicht man die TSP (Thiele-Small-Parameter) so stellt man sehr grosse Abweichungen fest.
Dies alles bedeutet, dass diese Parameter entscheidend sind, wie gross ein Gehäuse für einen bestimmten Lautsprecher sein muss. Und die Berechnung der Gehäusegrösse überlässt man am Besten einem entsprechenden Programm, wie hier dem BassCAD.
Wenn man nun die TSP betrachtet, so fallen drei Werte auf, nämlich die drei Güten Qms, Qes und Qts. Zusätzlich gibt es eine wichtige Angabe, das ist Vas.
Vas stellt jenes Luftvolumen dar, welches eine Federwirkung hat, entsprechend der Federwirkung der Membraneinspannungen (Sicke und Zentrierung). Und man kann sich vorstellen, dass eine Sicke die Federwirkung zeigen kann, ohne die Bewegung zu bedämpfen, dass aber andere Materialien eine hohe innere Reibung aufweisen können, was die Bewegung hemmt. Das ist vergleichbar einem Uhrenpendel. Ist das Lager fein und sehr leichtgängig, so wird das Pendel lange nachschwingen, es ergibt sich also eine hohe Güte. Klemmt das Lager und hat eine entsprechend grosse Reibung, bleibt das Pendel schnell wieder stehen und die Güte ist entsprechend tief.
Jetzt kommt die elektrische Güte ins Spiel. Wir sind bisher von einer frei ausschwingenden Membran ausgegangen und mit dem Pendelvergleich wollte ich zeigen, dass die Einspannung der Membran zu unterschiedlichen mechanischen Güten führt. In der Praxis aber kann die Membran nicht ungehindert ausschwingen. Wenn sich die Membran bewegt, bewegt sich auch die Schwingspule im Magnetfeld. Diese wirkt dann wie ein Dynamo und erzeugt eine Spannung. Nun hängt der Lautsprecher aber am Verstärker und wenn da am Lautsprecher eine Spannung entsteht, wird diese durch den Verstärkerausgang kurzgschlossen. Damit kann der Lautsprecher nicht mehr frei ausschwingen. Er wird also bedämpft, was seine Güte drastisch verringert. Und daher ist die totale Güte Qts kleiner als die mechanische Güte Qms.
Wir haben gesehen, dass eine Systemgüte (Lautsprecher UND Gehäuse zusammen) von rund 0,7 die besten Resultate in Bezug auf Basswiedergabe und Linearität ergibt. Also ist dieser Wert anzustreben und meist bei Berechnungsprogrammen schon vorgegeben. Bei diesem Rechenprogramm kann man einen zusätzlichen Widerstand einfügen. Damit entsteht ein „Verlust“, weil es keinen elektrischen Kurzschluss mehr gibt, sondern nur eine Belastung. Ich habe diese Last mal mit 8 Ohm angenommen. Damit wird sicher die elektrische Bedämpfung reduziert. Damit muss sich auch die Gesammtdämpfung reduzieren oder anders rum muss durch diesen Widerstand die gesammte Güte des Lautsprechers zunehmen. Und wenn man die Kurve mit der Überhöhung betrachtet und die Systemgüte anschaut, so ist diese auf 1,62 gestiegen. Hätten wir also in der Zuleitung zum Lautsprecherchassis einen Widerstand, so müssten wir diesen berücksichtigen und das Gehäuse entsprechend neu berechnen (lassen). Und tatsächlich haben wir üblicherweise das Kabel und die Drosselspulen der Weiche, welche wir in die Rechnung einbeziehen müssen. Aber der Verstärker bildet auch nur einen mehr oder weniger guten Kurzschluss für die vom Lautsprecher erzeugten Spannungen. Haben wir einen guten Transistorverstärker, so ist dessen „Kurzschlussfähigkeit“ rund 100 mal besser als die Lautsprecherimpedanz. Haben wir ein Röhrengerät, so kann seine Kurzschlussfähigkeit 10 mal besser sein als die Lautsprecherimpedanz, im Extremfall aber auch rund 10 mal schlechter. Und das bedeutet, dass sich die Tieftonwiedergabe ausgeglichen zeigt oder dass es zu den gezeigten Resonanzüberhöhungen kommt, welche den Klang im Bass total verändern und aufdicken. Nun ist es aber nicht möglich, den Lautsprecher auf ein bestimmtes Gerät zu optimieren (es wäre möglich, aber unsinnig), denn beim nächsten Gerät müsste man das Gehäuse vergrössern oder verkleinern...
Jetzt einfach mal ein Gedankenspiel:
Angenommen, es wäre möglich, einen negativen Widerstand in die Lautsprecherleitung einzufügen. Technisch ist dies möglich, aber das Wie und Wo lassen wir mal weg. Tatsache ist, dass man bei diesem Berechnungsprogramm einen negativen Widerstand einsetzen kann.
Ich habe mal das eine Beispiel mit dem zu kleinen Gehäuse gewählt, das die deutliche Überhöhung zeigte. Bei der gleichen Konstellation aber dem Hinzufügen eines negativen Widerstandes der richtigen Grösse bekommt man wieder einen idealen Kurvenverlauf und eine Güte von etwas über 0,7. Das bedeutet, dass wir die elektrische Bedämpfung erhöht oder die Qes reduziert haben und damit Qts kleiner geworden ist. Damit die Systemgüte wieder stimmt, muss das Gehäuse kleiner werden.
ABER man sieht auch, dass trotz gleichem Lautsprecher und eigentlich idealem Verlauf die Basswiedergabe deutlich abgenommen hat. Jetzt ist der –3dB-Punkt nicht mehr bei 55Hz, sondern bei 149Hz.
Warum ich das erwähne:
Man liest immer wieder vom Einfluss der Gehäusebedämpfung und dass man das Gehäuse dann kleiner wählen könne oder müsse, wenn man es bedämpft. Bedämpfen heisst irgendwelche Wolle oder Schaumstoff ins Gehäuse zu legen oder stopfen.
Dazu mal eine Überlegung. Angenommen, wir hätten einen Kunststoff mit dem spezifischen Gewicht von 1, also gleich wie Wasser. Jetzt machen wir aus dem Kunststoff einen Schaumstoff mit einem Füllungsgrad von 50%. Würden wir diesen Schaumstoff in ein 2 Liter Gefäss füllen, so hätten wir ein Zusatzgewicht von 1kg. So gesehen wäre das Gefäss also halb voll. Und tatsächlich, wenn wir Wasser hinzu geben und sich das Wasser bis in die letzte Blase des Kunststoffs verzogen hat, so geht genau 1 Liter Wasser mit hinein.
Jetzt lassen wir das Wasser und rechnen nur mit der Luft. Auch hier ist ein Liter Luft neben dem Kunststoff möglich, dies aber in einem Zwei Liter Gefäss.
So, jetzt nehmen wir an, wir hätten für einen Lautsprecher ein Gehäuse von 20 Liter berechnet, um die Güte von 0,7 zu erreichen. Jetzt füllen wir das Gehäuse mit Kunststoff. Da gehen in unserer Betrachtung angenommene 5 Liter reiner Kunststoff hinein. Also hat sich doch das Volumen des Gehäuses um 5 Liter verringert. Wieso soll ich jetzt das Gehäuse weiter verkleinern?
Die Antwort ist folgende: Der Schaum-Kunststoff hat die Bedämpfung des schwingungsfähigen Gebildes aus Lautsprecher und Gehäuse verstärkt, so wie sich die Dämpfung erhöht (und damit Q kleiner wird), wenn ich einen negativen Widerstand einfüge.
Die ganze Übung hat drei mögliche Konsequenzen: Ich vergrössere das Gehäuse auf 25 Liter und überlasse 5 Liter dem Kunststoff. Dann werde ich ungefähr die selbe Frequenz bei –3dB erreichen, habe aber eine geringere Güte und damit auch bei höheren Bässen schon einen leichten Pegelabfall.
Oder ich nehme das etwas kleiner gewordene Gehäuse in Kauf und stelle fest, dass jetzt der –3dB-Punkt bei einer etwa 15% höheren Frequenz liegt und der Verlauf immer noch recht flach ist, da die Güte noch unter 0,7 liegt. Oder ich verkleinere das Gehäuse soweit, dass tatsächlich 0,7 resultiert. Dann habe ich aber möglicherweise nur noch 10 Liter effektives Gehäusevolumen (ohne Überhöhung, weil dies die Schaumstoffdämpfung verhindert), dafür aber einen –3dB-Punkt bei einem um etwa 30% höheren Wert.
Wenn man diese Angabe liest, dass das Gehäuse zu verkleinern sei, so ist nie darauf hingewiesen, dass der Frequenzgang im Bass dadurch reduziert wird.
Ich habe jetzt bewusst nur mal das geschlossene Gehäuse betrachtet. In einer späteren Folge sollen auch noch Konstruktionen wie Bassreflex etwas unter die Lupe genommen werden.
Es ist logisch, denn der Lautsprecher soll den Schall in den Raum abstrahlen und nicht nur den Luftdruckunterschied (und Schall ist nichts anderes) um seinen Rand herum führen und damit ausgleichen. So kann keine Abstrahlung in den Raum stattfinden und wir hören diese auskompensierten Schallanteile in einiger Entfernung nicht mehr.
Um dies zu verhindern verwendet man zumindest eine Schallwand. Damit wird der Umweg grösser und damit gibt es Schallwellen, die nicht mehr kompensiert werden können und folglich hörbar sind. Ist die Schallwellenlänge gross im Verhältnis zur Umweg-Strecke, so findet die Kompensation statt, ist sie klein, so ist der Schall hörbar.
Daraus ergibt sich, dass je grösser die Schallwand, desto tiefer der hörbare Ton.
Und daher hat man sich gedacht, wenn man die Schallwand umbiegt und daraus eine Kiste formt und diese erst noch dicht verschliesst, so gibt es keine Kompensation zwischen vor und hinter dem Lautsprecher. So ein Gehäuse wirkt wie eine unendliche Schallwand und damit müssen alle Töne bis zum Infraschall wiedergegeben werden können. Und wenn man sich das einfach mal so durch den Kopf gehen lässt, müsste die Gehäusegrösse doch eigentlich keine Rolle spielen, denn es gibt ja keinen Ausgleich...
Jetzt müssen wir uns mal den Lautsprecher ansehen. Üblicherweise verwenden wir magnetdynamische Lautsprecher, also die Dinger mit dem Magneten und der Schwingspule, an welcher eine Membran befestigt ist, die durch die Schwingspule in Bewegung versetzt wird, sobald da ein Strom fliesst. Hier ein Schnitt durch so ein Ding.
Wir können uns vorstellen, dass die Lautsprechermembran zusammen mit allen beweglichen Teilen eine Masse hat. Und wir sehen die Sicke (meist aus Gummi) und die Zentrierung. Diese beiden Elemente bilden eine Feder. Und aus einer Feder und einer Masse können wir ein schwingungsfähiges Gebilde bauen. Das bedeutet, dass die Membran mit einer masse- und federabhängigen Frequenz ausschwingt, wenn wir sie mal angestossen haben.
Weiter können wir uns vorstellen, dass die im Gehäuse eingeschlossene Luft von hinten die Membran „festhält“. Geht die Membran ins Gehäuse, wird die Gehäuseluft zusammengedrückt, umgekehrt wird sie verdünnt. Damit wirkt die Luft im Gehäuse wie eine zusätzliche Feder und wir wissen, dass die Resonanzfrequenz der Membran von der Masse und der Feder bestimmt wird. Also können wir davon ausgehen, dass diese Membranresonanz durch die Gehäuseluft angehoben wird. Und es ist eine Tatsache, dass ein Lautsprecher unterhalb seiner Resonanz sehr schlecht wiedergibt. Wenn wir also Bässe wollen, brauchen wir einen Lautsprecher, der eine tiefe Resonanz hat und wir brauchen eine möglichst schwache Luftfeder. Dies erreichen wir mit einem grossen Gehäuse. Darum ist zwar die Aussage richtig, dass zur Vermeidung der Kompensation um den Membranrand herum ein beliebiges geschlossenes Gehäuse ausreicht, dass aber die Eigenresonanz der Membran nicht zu weit erhöht werden darf, um noch Bass zu ermöglichen.
Jetzt gibt es aber noch ein Problem: Jedes schwingungsfähige Gebilde hat eine Resonanzüberhöhung, die als Güte bezeichnet wird. Und ein Gehäuse mit einem Loch, in welchem der Lautsprecher eingebaut ist stellt ebenfalls ein schwingungsfähiges Gebilde dar. Und dies im Zusammenhang mit dem schwingungsfähigen Lautsprecher.
Der Haken an der Sache ist, dass eine zu geringe Güte den Bass schon sehr früh, aber auch sehr sanft abfallen lässt. Andererseits führt ein zu kleines Gehäuse im Bereich des oberen Basses zu einer Betonung, lässt aber keinen wirklichen Tiefbass zu.
Die nachfolgenden drei Bilder (3 mal der selbe Lautsprecher in unterschiedlichen Gehäusegrössen) zeigen dies ganz klar.
Im ersten Bild ist das Gehäuse zu gross, was eine Güte von 0.47 ergibt. Der Bass ist bereits bei 62Hz um 3dB abgesunken, aber der –10dB-Punkt liegt bei rund 25Hz.
Das zweite Bild zeigt die optimale Abstimmung. Da ist der Frequenzgang bis rund 150Hz linear, der –3dB-Punkt liegt bei 55Hz und –10dB bei etwa 32Hz. Die Güte liegt bei 0.707.
Das ganz kleine Gehäuse führt zu einer Anhebung mit einem Maximum von +7dB bei rund 170Hz, einem –3dB-Punkt bei 108Hz und –10dB liegen bei 80Hz. Dies mit einer Güte von rund 2.1
Ich will jetzt nicht näher auf die wissenschaftkichen Zusammenhänge eingehen. Im Grunde reicht es, wenn wir gesehen haben, dass eine Güte von rund 0.7 den idealen Verlauf ergeben.
Zusätzlich habe ich hier ein weiteres Bild, bei dem der Kurvenverlauf fast gleich ist wie beim „richtig“ der ersten Staffel. Der Unterschied ist zum einen, dass hier das Gehäuse deutlich kleiner ist, andererseits handelt es sich um einen anderen Lautsprecher. Dies soll zeigen, dass es für (fast) jeden Lautsprecher ein Gehäuse gibt, das ihn in der optimalen Abstimmung laufen lässt.
Vergleicht man die TSP (Thiele-Small-Parameter) so stellt man sehr grosse Abweichungen fest.
Dies alles bedeutet, dass diese Parameter entscheidend sind, wie gross ein Gehäuse für einen bestimmten Lautsprecher sein muss. Und die Berechnung der Gehäusegrösse überlässt man am Besten einem entsprechenden Programm, wie hier dem BassCAD.
Wenn man nun die TSP betrachtet, so fallen drei Werte auf, nämlich die drei Güten Qms, Qes und Qts. Zusätzlich gibt es eine wichtige Angabe, das ist Vas.
Vas stellt jenes Luftvolumen dar, welches eine Federwirkung hat, entsprechend der Federwirkung der Membraneinspannungen (Sicke und Zentrierung). Und man kann sich vorstellen, dass eine Sicke die Federwirkung zeigen kann, ohne die Bewegung zu bedämpfen, dass aber andere Materialien eine hohe innere Reibung aufweisen können, was die Bewegung hemmt. Das ist vergleichbar einem Uhrenpendel. Ist das Lager fein und sehr leichtgängig, so wird das Pendel lange nachschwingen, es ergibt sich also eine hohe Güte. Klemmt das Lager und hat eine entsprechend grosse Reibung, bleibt das Pendel schnell wieder stehen und die Güte ist entsprechend tief.
Jetzt kommt die elektrische Güte ins Spiel. Wir sind bisher von einer frei ausschwingenden Membran ausgegangen und mit dem Pendelvergleich wollte ich zeigen, dass die Einspannung der Membran zu unterschiedlichen mechanischen Güten führt. In der Praxis aber kann die Membran nicht ungehindert ausschwingen. Wenn sich die Membran bewegt, bewegt sich auch die Schwingspule im Magnetfeld. Diese wirkt dann wie ein Dynamo und erzeugt eine Spannung. Nun hängt der Lautsprecher aber am Verstärker und wenn da am Lautsprecher eine Spannung entsteht, wird diese durch den Verstärkerausgang kurzgschlossen. Damit kann der Lautsprecher nicht mehr frei ausschwingen. Er wird also bedämpft, was seine Güte drastisch verringert. Und daher ist die totale Güte Qts kleiner als die mechanische Güte Qms.
Wir haben gesehen, dass eine Systemgüte (Lautsprecher UND Gehäuse zusammen) von rund 0,7 die besten Resultate in Bezug auf Basswiedergabe und Linearität ergibt. Also ist dieser Wert anzustreben und meist bei Berechnungsprogrammen schon vorgegeben. Bei diesem Rechenprogramm kann man einen zusätzlichen Widerstand einfügen. Damit entsteht ein „Verlust“, weil es keinen elektrischen Kurzschluss mehr gibt, sondern nur eine Belastung. Ich habe diese Last mal mit 8 Ohm angenommen. Damit wird sicher die elektrische Bedämpfung reduziert. Damit muss sich auch die Gesammtdämpfung reduzieren oder anders rum muss durch diesen Widerstand die gesammte Güte des Lautsprechers zunehmen. Und wenn man die Kurve mit der Überhöhung betrachtet und die Systemgüte anschaut, so ist diese auf 1,62 gestiegen. Hätten wir also in der Zuleitung zum Lautsprecherchassis einen Widerstand, so müssten wir diesen berücksichtigen und das Gehäuse entsprechend neu berechnen (lassen). Und tatsächlich haben wir üblicherweise das Kabel und die Drosselspulen der Weiche, welche wir in die Rechnung einbeziehen müssen. Aber der Verstärker bildet auch nur einen mehr oder weniger guten Kurzschluss für die vom Lautsprecher erzeugten Spannungen. Haben wir einen guten Transistorverstärker, so ist dessen „Kurzschlussfähigkeit“ rund 100 mal besser als die Lautsprecherimpedanz. Haben wir ein Röhrengerät, so kann seine Kurzschlussfähigkeit 10 mal besser sein als die Lautsprecherimpedanz, im Extremfall aber auch rund 10 mal schlechter. Und das bedeutet, dass sich die Tieftonwiedergabe ausgeglichen zeigt oder dass es zu den gezeigten Resonanzüberhöhungen kommt, welche den Klang im Bass total verändern und aufdicken. Nun ist es aber nicht möglich, den Lautsprecher auf ein bestimmtes Gerät zu optimieren (es wäre möglich, aber unsinnig), denn beim nächsten Gerät müsste man das Gehäuse vergrössern oder verkleinern...
Jetzt einfach mal ein Gedankenspiel:
Angenommen, es wäre möglich, einen negativen Widerstand in die Lautsprecherleitung einzufügen. Technisch ist dies möglich, aber das Wie und Wo lassen wir mal weg. Tatsache ist, dass man bei diesem Berechnungsprogramm einen negativen Widerstand einsetzen kann.
Ich habe mal das eine Beispiel mit dem zu kleinen Gehäuse gewählt, das die deutliche Überhöhung zeigte. Bei der gleichen Konstellation aber dem Hinzufügen eines negativen Widerstandes der richtigen Grösse bekommt man wieder einen idealen Kurvenverlauf und eine Güte von etwas über 0,7. Das bedeutet, dass wir die elektrische Bedämpfung erhöht oder die Qes reduziert haben und damit Qts kleiner geworden ist. Damit die Systemgüte wieder stimmt, muss das Gehäuse kleiner werden.
ABER man sieht auch, dass trotz gleichem Lautsprecher und eigentlich idealem Verlauf die Basswiedergabe deutlich abgenommen hat. Jetzt ist der –3dB-Punkt nicht mehr bei 55Hz, sondern bei 149Hz.
Warum ich das erwähne:
Man liest immer wieder vom Einfluss der Gehäusebedämpfung und dass man das Gehäuse dann kleiner wählen könne oder müsse, wenn man es bedämpft. Bedämpfen heisst irgendwelche Wolle oder Schaumstoff ins Gehäuse zu legen oder stopfen.
Dazu mal eine Überlegung. Angenommen, wir hätten einen Kunststoff mit dem spezifischen Gewicht von 1, also gleich wie Wasser. Jetzt machen wir aus dem Kunststoff einen Schaumstoff mit einem Füllungsgrad von 50%. Würden wir diesen Schaumstoff in ein 2 Liter Gefäss füllen, so hätten wir ein Zusatzgewicht von 1kg. So gesehen wäre das Gefäss also halb voll. Und tatsächlich, wenn wir Wasser hinzu geben und sich das Wasser bis in die letzte Blase des Kunststoffs verzogen hat, so geht genau 1 Liter Wasser mit hinein.
Jetzt lassen wir das Wasser und rechnen nur mit der Luft. Auch hier ist ein Liter Luft neben dem Kunststoff möglich, dies aber in einem Zwei Liter Gefäss.
So, jetzt nehmen wir an, wir hätten für einen Lautsprecher ein Gehäuse von 20 Liter berechnet, um die Güte von 0,7 zu erreichen. Jetzt füllen wir das Gehäuse mit Kunststoff. Da gehen in unserer Betrachtung angenommene 5 Liter reiner Kunststoff hinein. Also hat sich doch das Volumen des Gehäuses um 5 Liter verringert. Wieso soll ich jetzt das Gehäuse weiter verkleinern?
Die Antwort ist folgende: Der Schaum-Kunststoff hat die Bedämpfung des schwingungsfähigen Gebildes aus Lautsprecher und Gehäuse verstärkt, so wie sich die Dämpfung erhöht (und damit Q kleiner wird), wenn ich einen negativen Widerstand einfüge.
Die ganze Übung hat drei mögliche Konsequenzen: Ich vergrössere das Gehäuse auf 25 Liter und überlasse 5 Liter dem Kunststoff. Dann werde ich ungefähr die selbe Frequenz bei –3dB erreichen, habe aber eine geringere Güte und damit auch bei höheren Bässen schon einen leichten Pegelabfall.
Oder ich nehme das etwas kleiner gewordene Gehäuse in Kauf und stelle fest, dass jetzt der –3dB-Punkt bei einer etwa 15% höheren Frequenz liegt und der Verlauf immer noch recht flach ist, da die Güte noch unter 0,7 liegt. Oder ich verkleinere das Gehäuse soweit, dass tatsächlich 0,7 resultiert. Dann habe ich aber möglicherweise nur noch 10 Liter effektives Gehäusevolumen (ohne Überhöhung, weil dies die Schaumstoffdämpfung verhindert), dafür aber einen –3dB-Punkt bei einem um etwa 30% höheren Wert.
Wenn man diese Angabe liest, dass das Gehäuse zu verkleinern sei, so ist nie darauf hingewiesen, dass der Frequenzgang im Bass dadurch reduziert wird.
Ich habe jetzt bewusst nur mal das geschlossene Gehäuse betrachtet. In einer späteren Folge sollen auch noch Konstruktionen wie Bassreflex etwas unter die Lupe genommen werden.