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Testbericht
2/2009

Kleines Modul mit großer Wirkung 

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.

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.
Keine Linkwitz-Transformation
Einstellung ohne Messgeräte möglich

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

VZK-3V
Potis seitlich einstellbar
Technische Daten
+/-12V bis +/-50V
Strom:
+/-15-38mA
max Ausg.Pegel:
+/- 15Vs
Eing. Widerstand:
33kW
Maße:
95x71x15mm

Kondensatorsatz für verschiedene
Frequenzen liegt bei


Preise
Typ
Potis 
Euro
VZK-3H
liegend
77,00
VZK-3V
stehend
77,00
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

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.


Beispiele für das volle Programm
3-Wege Aktivweiche (SAW-30 empfohlen) mit anschließender umfangreicher Korrektur

Hochtöner mit Zeitkorrektur
Mitteltöner mit Schallwandkorrektur
Tieftöner mit Bass- und Zeitkorrektur

Aufbaubeispiel
wie Skizze links
Gehäuseempfehlung:
GHX 31-26-06

Weitere Aufbau-Vorschläge
mit Korrekturfiltern
in Aktiv-Modulen

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


Low-Cost Stromversorgung für die Filter-Module >