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Kleines Modul
mit großer Wirkung
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VZK-3 Bass-
/Volumen-Korrekturfilter
wahlweise
mit Zeitkorrektur
Zur elektronischen Volumen-Korrektur
von geschlossenen Tieftongehäusen oder zum Herabsetzen der unteren
Grenzfrequenz bei vorhandenen korrekt abgestimmten geschlossenen Lautsprechern,
wahlweise mit Phasenkorrektur.
Bei zu kleinen geschlossenen
Gehäusen wird auch der sogenannte Überschwinger korrigiert.
Einsetzbar in aktiven Systemen
für den Tieftöner / Subwoofer.
Volumen-Korrektur und
Bass-Equalizing auch für Passiv-Lautsprecher einsetzbar
Einfach vor der Endstufe
anschließen. |
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seit 2008
Wenn
Sie eine Zeit-/Phasenkorrektur für einen Tieftöner gesucht haben,
so
steht ihnen mit dem VZK-3 zusätzlich eine Bass-/Volumenkorrektur zur
Verfügung.
Die Bass-/Volumenkorrektur
Wenn man in einen Konzertsaal
frisch produzierte Musik hört (kein Pop-Konzert, das sowieso über
Lautsprecher kommt), ist man über die enorme Dynamik des Originals
immer wieder überrascht. Dort erst stellt man fest, dass man über
die Stereoanlage nicht alles zu hören bekommt.
Auch wenn die Stereoanlage
verfärbungsfrei ist und räumlich eine sehr gute Reproduktion
darstellen mag, so gibt es oft ein großes Manko, das stark verbesserungsbedürftig
ist - der Frequenzbereich zwischen 20 - 40 Hz.
Die Musik umfasst einen
Frequenzbereich von ca. 20Hz bis 20kHz. Eine guter Lautsprecher überträgt
in der Regel bis 50/60Hz hinab linear. Der Lautstärkepegel bis 40
Hz ist noch hörbar, aber bereits stark gesunken (ca. -6dB). Aber der
Tiefenbereich bis 20Hz (eine ganze Oktave!) wird kaum hörbar wiedergegeben.
Das hat seine Gründe:
Es erfordert ernorm große
Lautsprecher, da dort fast nur noch der Membrandurchmesser maßgebend
ist. Das Fehlen der Frequenzen unterhalb 40Hz bewirkt, dass die Musik an
fühlbarer Substanz verliert. Der tiefe Orgelton ist unhörbar.
Klavier, Cello, und Generalbass sind nicht wirklich echt. Man hört
zwar Musik, aber es fehlt die Wärme des Konzertsaals. Abhilfe würde
ein Subwoofer schaffen, der jedoch auch verhältnismäßig
groß sein müsste. Die Abstimmung mit der vorhandenen Stereoanlage
ist dabei nicht immer einfach und bedarf oft fachlicher Hilfe.
Es
gibt eine andere elegante Methode, den Bereich bis 20Hz nahezu
linear zu produzieren. Je nach Belastbarkeit der Membran kann man den Tiefst-Tonbereich
elektronisch wieder herstellen. Dabei gibt es theoretisch kaum eine Grenze.
Allerdings kann die Membran eines Tieftöners nicht unendlich belastet
werden und somit irgendwann ihre Bewegungen nicht mehr in hörbaren
Schall umwandeln.
Deshalb ist die elektronische
Korrektur nur bis zu einem gewissen Grad sinnvoll, weshalb das VZK-3
nur bis max +15dB anhebt und darunter den subsonischen Bereich fernhält.
Eine sinnvolle Untergrenze des Basslautsprechers ist ein Durchmesser von
17cm. Hier erfährt man schon eine enorm fühlbare Steigerung des
Tieftonbereiches, ohne außergewöhnliche Membranbelastungen.
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Dennoch ist es beeindruckend,
auch aus einem 13cm-Bass in einem zu kleinen geschlossenen Gehäuse
von 8 Litern statt 120 Hz noch 40 Hz linear herauszuholen, wie unsere aktive
Labor-Box zeigt.
Welch gigantischer Rückstoss
entsteht wohl bei einem Lautsprecher, der ohne Korrektur schon 40Hz linear
schafft. |
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Unser Filter VZK-3 beherrscht
nicht nur die elektronische Bass-Korrektur sondern auch die Volumen-Korrektur
für
zu kleine geschlossene Gehäuse. Das bietet den Vorteil, dass man einen
sehr großen Lautsprecher einfach in ein zu kleines Gehäuse (1/4
bis 1/2 Volumen) einbauen kann, ohne auf die Vorteile einer großen
Box zu verzichten. Zusätzlich kann man dem "zu kleinen" Lautsprecher
eine noch tiefere untere Grenzfrequenz entlocken. Sollte das Gehäuse
durch die zu kleine Bemessung einen Überschwinger produzieren (Anstieg
der Güte), so wird ein zweites Filter mit einer Absenkfunktion bis
-7dB aktiviert, um auch diesen Buckel auszugleichen.
Zusätzlich kann
eine Zeitkorrektur aktiviert werden, wenn es um die Anpassung eines
Subwoofers an die Satelliten geht.
Die Funktion der Bass- /Volumenkorrektur
Alle Lautsprecher haben
unterhalb der Eigenresonanz einen natürlichen Pegelabfall. Dieser
beträgt für geschlossene Boxen 12dB/Oktave. Die Bass- und Volumenkorrektur
kann nur in Verbindung mit geschlossenen Boxen benutzt werden. Bassreflexboxen,
Elektrostaten und auch Kopfhörer eignen sich dafür nicht (man
kann's ja trotzdem probieren).
Das Filter wird nach dem
Tiefpass einer Aktivweiche oder bei
Passiv-Lautsprechern
einfach vor die Endstufe geschaltet. Dank eines elektronisch simulierten
Resonanzkreises wird mit nur einem einzigen Stufenschalter eine genau definierte
Frequenz in ca. 1-Hz-Schritten gewählt. Der grobe Frequenzbereich
wird über steckbare Kondensatoren vorgewählt (liegen bei). Die
variable Filtergüte passt sich dem Grad der Anhebung an, so dass man,
um die Grenzfrequenz immer weiter abzusenken, nur den Pegel mit einem weiteren
16-Stufenschalter (Gain) in ebenso genau definierten dB-Schritten anheben
muss.
Ein wirklich einfacher Vorgang.
Man muss nur den Frequenzverlauf der unkorrigierten Box kennen, und über
ein Mess-System verfügen, um das Ergebnis kontrollieren zu können.
zum
Vergrößern auf die Grafik klicken
(autom.
Bildgrößenanpassung deaktivieren!)
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Nebenstehende
Grafik zeigt die Funktion anhand
von Messkurven.
Bei geschlossenen Gehäusen
mit der klassischen Butterworth-Kurve wird in der Regel der -12dB Punkt
der unkorrigierten Box ermittelt und diese Frequenz dann exakt mit einem
einzigen Codierschalter eingestellt (hier 23Hz). Bei welcher Frequenz nun
der neue 0-dB-Punkt der Box sein soll, bestimmt allein die Anhebung dieser
-12dB Frequenz. Dieser Komfort wird durch ein sogenanntes "Variable-Q-Filter"
erreicht, das immer die passende Güte zur passenden Anhebung einstellt.
Bei +12dB ist der neue 0dB-Punkt bei 23Hz und bei z.B +9dB bei ca. 35Hz.
Bei genauem Hinsehen wird dieser Zusammenhang klar.
Vorteil: Durch die
Verwendung eines genau definierten Bandpasses, verringert sich die Anhebung
unterhalb der Filter-Mittenfrequenz. Daher fällt die Kurve unterhalb
des neuen 0dB-Punktes umso steiler ab, je weiter man den 0dB-Punkt nach
unten schiebt. Dieser wesentliche Vorteil des Filters sorgt für eine
optimale Arbeitsleistung der Membran ohne sie unnötig mit einem Signal
zu belasten, dass sie nicht mehr wirklich in Schall umsetzen kann.
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Wird das Gehäuse
absichtlich zu klein bemessen, gilt obiger Zusammenhang nicht mehr in jedem
Fall. Die abfallende Flanke entspricht dann nicht mehr Butterworth.
Das erfordert eine mit Messgeräten zu ermittelnde Filter-Mittenfrequenz.
In der Regel liegt diese dann etwas tiefer als der -12dB-Punkt. Eventuelle
Überschwinger werden dann mit dem zweiten Bandpass abgesenkt.
Auch hier wird mit je einem
Stufenschalter die Frequenz für den Mittelpunkt des "Buckels" und
der Grad der Absenkung (Gain) mithilfe von Messgeräten eingestellt.
Eventuelle Restwelligkeiten im Frequenzgang von +/- 0,5 bis 1,5dB kann
man in Kauf nehmen.
Wenn das zweite Filter des
VZK nicht für diese Korrektur benötigt wird, kann es unter Umständen
auch für die Absenkung einer Raumresonanz benutzt werden.
Für eine absolut präzise
Einstellungen jeder vorkommenden Kurvenabweichung ist der Präzisions-Equalizer
EQ1-HQeinzusetzen.
In Null-Stellung der Gain-Regler
ist keine Frequenzbeeinflussung wirksam.
Um den Pegel von z.B. einem
Subwoofer anzugleichen, besitzt das Modul auch eine Gesamt-Pegelstellung
von 1- bis 3-fachem Eingangssignal.
Durch die hohe Wiederholgenauigkeit
eignet
sich dieses Filter hervorragend für Projektvorschläge, die ohne
Messgeräte nachgebaut werden sollen.
Wie
hört sich das an?
Man muss sich im Klaren
sein, dass nur die Töne, die wirklich sehr tief sind, vom Modul verarbeitet
werden. Nicht alles, was sich "tief" anhört, sind auch wirklich Frequenzen
unterhalb 50Hz. Dient als Eingangsquelle z.B. ein UKW-Tuner, wird man mit
der Basskorrektur weniger Erfolg haben, da UKW - technisch bedingt - selten
solche tiefen Frequenzen überträgt. Aber viele gute CDs und besonders
auch Schallplatten haben eine Fülle von tiefen Tönen, die jetzt
hörbar werden.
Nun stehen alle Grundtöne
im richtigen Pegel-Verhältnis zu den Obertönen. Man hört
sofort, dass man der Original-Atmosphäre einer Musikdarbietung durch
den genügenden Nachdruck der Tieftöner einen ganz großen
Schritt näher gekommen ist.
Es gibt aber auch Lautsprecher
(meistens kleine), die bereits bei 100Hz oder höher schon einen Abfall
aufweisen. Dadurch fehlt das wichtige Grundton-Fundament und somit die
Wärme. So ein Lautsprecher klingt ein wenig blechern und damit nervig.
Durch eine Linearisierung bis vielleicht nur 70 Hz vollzieht sich Erstaunliches.
Ohne nennenswerte höhere Membranbelastung klingt der Lautsprecher
nun wesentlich "größer" und angenehmer.
So kann man sich bei
jeder geschlossenen Box - egal wie groß - Hertz für Hertz an
das Optimum herantasten.
Die Zeitkorrektur(0
bis +180° oder 0 bis -180°).
Durch Umstecken eines Codiersteckers
(Jumper) kann das Signal zusätzlich eine Zeitkorrektur durchlaufen.
Somit kann die Phase eines externen Subwoofers exakt passend zum Satellit
eingestellt werden, um so Frequenz-Auslöschungen im Übernahmebereich
zu minimieren
Die Zeitkorrektur des VZK-3
ist identisch mit der des Moduls UKF-3. Nähere
Beschreibung zu Phasenverzerrungen siehe dort.
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Das VZK-3 Modul
Klanglich sind alle
Schritte unternommen worden, um unserem hohen Niveau gerecht zu werden.
Verwendet wird der seltene Operationsverstärker OPA
4227 (4-fach OPA-227), der eine außergewöhnlich hohe audiophile
Qualität aufweist. Alle Filterstufen sind dank einfacher und hochwirksamer
Schaltungen nur mit wenigen Bauteilen aufgebaut.
Alle Filterelemente (Potis
und Kondensatoren) werden nicht direkt vom Signal durchflossen und beinflussen
nur den korrigierten Frequenzbereich, nicht aber den Durchlassbereich !
Beweis: Entfernt man im Betrieb diese Elemente, arbeitet das Modul als
reine Line-Stufe.
Die Betriebsspannung wird
"on-Board" aufbereitet und kann bis zu +/-50 Volt betragen, so dass die
Versorgung auch einer Endstufe entnommen werden kann. Die stabilisierte
Spannung wird mit FC-Elkos und Glimmerkondensatoren gepuffert.
Eingestellt wird mit hoher
Wiederholgenauigkeit über präzise Keramik-Trimmer und 16-fach
Codierschalter.
Außerdem verfügt
das Modul über eine Clipping-Anzeige (rote LED), da es gerade bei
Pegelanhebungen mehrerer in Reihe geschalteter Filter, und/oder bei Platzierung
vor einem Lautstärkeregler (Hochpegelbereich) schnell zu unübersichtlichen
Pegelverhältnissen kommen kann, und irgendeine eine Stufe dann unbemerkt
übersteuert.
Es sind
zwei
Modul-Varianten verfügbar.
Horizontal-Trimmpotis
(liegend, von oben einstellbar)
Vertikal-Trimmpotis
(stehend, seitlich einstellbar).
VZK-3H
Potis von oben einstellbar
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VZK-3V
Potis seitlich einstellbar
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Technische Daten
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+/-12V bis +/-50V |
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Strom:
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+/-15-38mA |
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max Ausg.Pegel:
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+/- 15Vs |
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Eing. Widerstand:
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33kW |
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Maße:
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95x71x15mm |
Kondensatorsatz
für verschiedene
Frequenzen
liegt bei
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Preise
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Typ
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Potis
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Euro
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VZK-3H
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liegend
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77,00
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VZK-3V
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stehend
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77,00
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Für
den Stereobetrieb werden zwei Module benötigt.
Netzteil-Vorschläge
Nr. 3, 5, 6
Optimale
Betriebsspannung:
Trafo
ab 15-18V~
Gleichspannung
ab +/-18V-20V
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TIPP:
VZK-3 auch als Line-Vorverstärker einsetzbar!
Wer sowieso plant, eine
neue Vorstufe zu bauen, kann auch das Modul VZK-3 dank der einstellbaren
Verstärkung des audiophilen Präzisions OpAmps als Line-Vorstufe
verwenden. Die Volumen-Korrektur wird zusätzlich eingeschaltet, um
eine Passivbox zu linearisieren. Die Zeitkorrektur ist bei Nichtbetrieb
überbrückt. Vor das Modul wird - wie gehabt - ein Lautstärkepoti
und eine Eingangswahl geschaltet -
Fertig ist die High-End-Vorstufe
mit Volumenkorrektur.
Hier im Gehäuse
GHX 31-26-06
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Wichtig
Das Modul "UKF-3"
ist kein eigenständiges Gerät und benötigt für den
bestimmumgsgemäßen Betrieb den Anschluss von zusätzlichen
Bauteilen bzw. Modulen, wie z.B. Trafo, Gleichrichtung, Siebung, Buchsen
für Ein- und Ausgänge, Netz-Schalter, usw. um ein funktionsfähiges
Gerät zu erhalten, wie unsere Beispiele zeigen.
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Beispiele
für das volle Programm
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3-Wege
Aktivweiche (SAW-30 empfohlen) mit anschließender umfangreicher Korrektur
Hochtöner mit
Zeitkorrektur
Mitteltöner
mit Schallwandkorrektur
Tieftöner mit
Bass- und Zeitkorrektur
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Aufbaubeispiel
wie Skizze links
Gehäuseempfehlung:
GHX
31-26-06
Weitere
Aufbau-Vorschläge
mit Korrekturfiltern
in Aktiv-Modulen
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2-Wege
Aktivweiche (SAW-20) mit anschließender umfangreicher Korrektur.
Tieftöner mit
Bass- und Zeitkorrektur
Die SAW enthält bereits
eine Schallwandkorrektur (umfunktionierte
Subbass-Anhebung)
Hochtöner hier
keine Korrekturen erforderlich
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Low-Cost Stromversorgung
für die Filter-Module >
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