Aktivbox TA-A3
Diese
Seite beschreibt eine von mir zum ersten mal im Auftrag gebauten 3
Wege-Aktivanlage. Das war für mich schon eine sehr große Herausforderung, die
ich aber sehr gerne angenommen habe. Die Form des Gehäuses wurde vom Besitzer
ebenso selbst bestimmt, wie deren Farbe. Lediglich bei den technischen
Gegebenheiten habe ich die "Erlaubnis" zum Einfluss bekommen. Schließlich sollte ja auch etwas
gut klingendes am Ende herauskommen. Der Auftraggeber hat zwar gerne Musik
gehört, aber von der rein audiotechnischen Seite war und ist er völlig
unbeleckt. Da konnte ich meine erworbenen Elektronikkenntnisse voll zum Einsatz
bringen.
Das Boxengehäuse
Das
Boxengehäuse besteht aus 30 mm starkem MDF (hoch verdichteter Pressspan) und ist
absolut luftdicht aufgebaut (unendliche Schallwand). Die Lackierung wurde nach
Vorgaben des Auftraggebers ausgeführt. Der Bassbereich funktioniert nach dem
geschlossenen Prinzip (für einen linearen Frequenzgang), der Mittelton nach dem
Dipol Prinzip (für die Räumlichkeit im Stimmbereich) und der Hochton nach dem
nach vorn gerichteten Direktstrahl Prinzip (für die optimale Ortbarkeit der
hochfrequenten Anteile der Musiksignale).
In das Gehäuse wurde in der Rückwand eine Aussparung für die Elektronik vorgesehen. Der Elektronikblock wird dabei von hinten eingeschoben und einigen simplen Schrauben an der Rückwand befestigt, obwohl er ein stattliches Gewicht hat und alleine schon deshalb eigentlich nicht "wandern" kann.
Die Lautsprecherchassis
Bass | Isophon PSL 265 OEM | Dynamischer Konus, 2 Stück |
Mittelton | Fostex FS 21 RP | Magnetostatischer Bändchenlautsprecher |
Hochton | Technics TH 400 S | Bändchenhochton selektiert |
Die Bestückung der Chassis wurde aus rein klanglicher Sicht ausgewählt, es sollte nur das Beste eingesetzt werden.
So
sind für den Bass gleich zwei 265mm Konusse von Isophon hereingekommen, die zusammen einen
satten Schalldruck produzieren. Es sind zwei 4-Ohm Chassis in Reihe geschaltet,
die zusammen dann normale 8 Ohm für den Verstärker ergeben. Durch die doppelte
Abstrahlfläche erreichen sie einen abgrundtiefen Bass, der dem Zuhörer einen
Schauer den Rücken herunter laufen lässt. Neben dem enormen Tiefbass spielen die
Bässe auch mit einem gewaltigen Punch auf. Aufgrund der nicht ganz so wuchtigen
Größe sind die Membranen der Bässe noch relativ leicht, so dass sie recht
schnell in Bewegung versetzt werden können. Es ist eine wahre Freude diesen Bass
zu erleben.
Für
den mittleren Bereich fiel die Wahl auf den traumhaften Fostex
FS 21 RP, der durch seine kristallklaren Stimmen bisher noch jeden überzeugt
hat. Außerdem ist er schon vom Konzept her ein Dipol-Lautsprecher, was mir und
dem Besitzer sehr entgegen kam. Dadurch klingt er äußerst räumlich, was bei
der richtigen Montage eine überwältigende "Raumtiefe" erzeugt.
Dennoch stehen dabei die Stimmen definiert im Raum. Seine ultraleichte
Folienmembran kann den extrem schnellen Signalen auch mühelos folgen. Knackige
Impulswiedergaben sind die Folge. Bewegungen Es ist wirklich traumhaft.
Der
Hochton konnte hier in der Folge gar kein anderer, als ein Bändchenhochton von Technics sein, der
einfach fantastisch die oberen Frequenzen darstellt, wie kein anderer! Für mich
ist und war gerade der TH400 der beste Bändchenhochtöner, der je gebaut wurde,
gemessen an seinem Preis.
So seidenweich, kristallklar und extrem schnell und somit so impulstreu wie er konnte keiner eine Violine darstellen. Aber auch bei
"härteren" Einsätzen konnte er bisher immer überzeugen. Leider wird
dieses Modell nicht mehr produziert, was für mich schon sehr schade ist.
Die Elektronik
Eine aktive Lautsprecheranlage heißt deshalb "aktiv", weil hier die Weiche zur Auftrennung der einzelnen Frequenzen in die jeweiligen Übertragungsbereiche der Lautsprecher aktiv, d. h. elektronisch ausgeführt werden.
Der erste 3 Wege Aktiv-Verstärker im vollständigen Selbstbau. Er basiert
auf einer symmetrischen Schaltungstechnik beim symmetrischen Eingang und den Endstufen.
Über die "aktive Weiche" werden die Frequenzen in die zu den Lautsprechern
passenden Frequenzen aufgeteilt. Bei den Endstufen arbeiten im Leistungsteil Transistoren
vom Typ Hex-FET , bei denen jeder einzelne eine Verlustleistung von 100 Watt verträgt.
Der Treiberteil arbeitet ebenfalls mit Hex-FET's, die für die extreme Schnelligkeit des
Verstärkers verantwortlich sind. Der Ausgang der Endstufen ist mit einer
DC-Schutzschaltung versehen, die bei Gleichspannungen von mehr als + oder - 1,2 V die
Lautsprecher sofort von den Endstufen trennen um Schäden an den Lautsprechern zu
vermeiden.
Die
gesamte Elektronik ist in ein aus 2 mm starkem Stahlblechgehäuse (schwarz brüniert)
eingebaut, wobei die Be- und Entlüftung der Elektronik nach dem Kaminprinzip
aufgebaut wurde. Damit ist immer für eine ausreichende Belüftung des gesamten
Elektronikeinschubs gesorgt.
In allen Baugruppen werden ausschließlich diskrete und besonders rauscharme Bauteile verwendet. Alle eingesetzten Bauteile sind unter streng definierten Bedingungen ausgewählt und verarbeitet.
Netzteil(e)
Die Endstufen werden von einer sogenannten Einschaltverzögerung
"sanft" eingeschaltet, damit nicht bei jedem Einschalten die Haussicherung
herausfliegt. Der Grund dafür liegt im Netzteil, das mit einem
Ringkerntrafo und den nachfolgenden hochkapazitiven Ladeelko's ausgestattet ist.
Eine Besonderheit an diesem Einschub ist die Möglichkeit, die Aktivelektronik
per Ferneinschaltung über einen
Vorverstärker oder ein beliebiges anderes Steuergerät, das eine Ausgangsspannung von ca.
12 V= Gleichspannung bei etwa 0,1 A liefert, einzuschalten. Das bedeutet, das dieses Gerät mit seinem
Einschalten auch gleich die Endstufen mit einschaltet. Falls ein solcher Schaltausgang
nicht zur Verfügung steht, kann der Verstärker selbstverständlich auch manuell
eingeschaltet werden. Das "Nebennetzteil" für die Weiche, die
Symmetriewandlung, die "Ferneinschaltung" und die Primärverzögerung
habe ich auf einer gemeinsamen Platine untergebracht.
Nach
einem Eingangsentstörfilter wird der komplette Block mit Strom versorgt. Der
360VA-Ringkerntrafo hat
einen sehr niedrigen Innenwiderstand und eine relativ kleine Bauform im Bezug auf seine
abgegebene Leistung. Der Vorteil dabei ist, das die Verlustleistungen und damit die
Wärmeentwicklung im Trafoinneren sehr gering sind. Der Nachteil allerdings ist der durch
den niedrigen Innenwiderstand hervorgerufene hohe Einschaltstrom! Dieser wird
aber, wie oben beschrieben "eingebremst".
Die
Ladeelko's mit insgesamt 60000µF, im Bild links leider nur schlecht zu
erkennen, die nach
dem Gleichrichter folgen, tun ein Übriges zum hohen Einschaltstrom. Man sieht
aber auch noch eine eingeschleifte Drossel zur Unterdrückung der Brummspannung
und zur Glättung der Gleichspannung des Hauptnetzteils. Diese C-L-C Anordnung
ist ein inzwischen uralter Trick aus den Anfängen der Röhrenzeit.
Eingang
Der Eingang ist umschaltbar zwischen einer herkömmlichen vergoldeten Cinchbuchse und einem XLR-Stecker ausgeführt, während die Ausgänge der Endstufen direkt mit den Lautsprechen verbunden sind.
Der Eingang
des Aktiveinschubs kann, wie schon
gesagt, über Cinch oder über XLR benutzt werden (im Bild links gut erkennbar).
Die Auswahl wird mit einem kleinen Schalter auf der Rückseite bestimmt. Fällt
die Wahl auf Cinch, so wird das Eingangssignal direkt mit der nachfolgenden
"Aktivweiche" verbunden. Man sieht auf dem Bild auch sehr gut den
"Automatik/Manuell"-Powerschalter und die Sicherungen für Steuer- und
Laststromkreis.
Die Frage nach dem "Warum XLR?" kann sehr einfach beantwortet werden:
Bei einer Kabelverbindung zwischen Vor- und Endverstärker kann es je nach Länge
des Kabels zu Störeinstrahlungen durch andere elektrische Geräte wie Staubsauger,
Bohrmaschinen, z. T. Computer, Funkanlagen etc. kommen. Da diese Strahlungen nicht immer
vermieden werden können, muß man sich mit einer geschickten Kabelanordnung dagegen
schützen.
Störstrahlungen dringen immer in die Kabel ein, oft auch noch durch abgeschirmte Kabel. Verlegt man nun zwei identische Leitungen innerhalb eines Kabels, und sendet über diese beiden Leitungen "gegenphasige" Signale, so werden zwar auch hier die Störungen eingestrahlt. Diese "verstrahlten" Signale gelangen nun auch in das Zielgerät. Dort allerdings sind dann die Störstrahlungsanteile im Signal nicht "gegenphasig".
Führt man diese beiden Signale in einen
Symmetrie-Asymmetriewandler, werden die Signale am Ausgang wieder ausgegeben. Da
gegenphasige Signale im Wandler weiterverarbeitet werden, und gleichphasige
Störeinstrahlungen nicht, bleibt am Ende nur das ursprüngliche Signal übrig, denn das
war ja schon vor dem Austritt in das "symmetrische" Kabel als Signal vorhanden.
Näheres zum Thema Kabel siehe auch in Cinchkabel.
Bei der Wahl über den XLR-Eingang gelangt das Signal zuerst mal in einen Symmetrie-Asymmetrie Wandler der mit einem Spezialbauteil realisiert wurde. Dieses ist ein einziges IC, in dem alle benötigten aktiven Elemente integriert sind. Der Vorteil liegt in der optimierten Zusammenstellung der zu diesem Zweck notwendigen Bauteile. Da diese Bauteile möglichst genau aufeinander abgestimmt sein müssen, um einen Störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, ist die Wahl darauf gefallen. Ein weiterer Vorteil liegt in der extrem driftarmen Arbeitsweise der gesamten Schaltung innerhalb des IC's.
Weiche
Bei der Aktiven 3 Wege-Weiche liegen die Trennfrequenzen bei 800 Hz und 5 kHz. Für jeden der 3 Kanäle gibt es ein Präzisionstrimmpotentiometer zur Einstellung der Ausgangsspannung.
Die aktive Weiche trennt nun die
Frequenzen in drei für die Lautsprecher passende Anteile auf. Das geschieht
übrigens mit einer Flankensteilheit von 24 dB / Oktave. Die Filtercharakteristik entspricht einem
Besselfilter
(für geringe Phasenverschiebung und einen geradlinigen Frequenzverlauf
verantwortlich). Dieser Filtertyp hat den Vorteil, schnell ansteigende Signale sauber und
ohne Oberwellenanteile zu übertragen. Das kann man von anderen Filtertypen nicht
behaupten. Der Besselfilter ist zwar nicht so steil wie andere Filter, aber das wird
locker mit der gesamten Filtersteilheit der Weiche wieder aufgefangen.
Endstufe
Die nachfolgenden Endstufen haben jetzt nur noch die
Aufgabe, die jeweiligen getrennten Kleinsignale aus der Weiche auf Lautsprechergerechte
Pegel zu verstärken. Eine davon sieht man links im Bild. Diese Endstufen arbeiten mit
Hexfets sowohl in den Treiberstufen als auch in den Leistungsstufen. Diese Transistoren
haben ausgezeichnete Eigenschaften. Selbstverständlich ist die gesamte
Endstufenelektronik in voll symmetrischer Schaltungstechnik aufgebaut. Die
Leistungsverstärker sind extrem stabil ausgelegt. Sie können auch noch an
Lasten bis 2 Ohm betrieben werden, obwohl sie das hier nicht brauchen. Einmal auf
Leistungspegel gebracht, verlassen die Signale nach einer integrierten DC-Kontrolle auf
der Endstufenplatine den Endverstärker in Richtung der einzelnen Lautsprecher Chassis.
Technische Daten
Strom-Versorgung / Aufnahme | 230 V ˜ , 50 Hz / max. 200W | |
Betriebsspannung | +/- 50V | |
Ausgangsleistung | 3 x 60 W Sinus an 8 Ohm | (statische Last) |
Ausgangsleistung | 3 x 100 W Sinus an 4 Ohm | (statische Last) |
Leistungsbandbreite | 4 Hz - 250 kHz | |
Frequenzbereich | 8 Hz - 160 kHz, +/- 0,5dB | |
Trennfrequenzen | 800 Hz / 5000 Hz | |
Eingangsimpedanz | 600 W symmetrisch | |
Signal/Rauschabstand: | 104 dB | |
Intermodulationsverzerrungen | 0,001% bei 1000 Hz und 35 Watt an 8W | |
Harmonische Verzerrungen | 0,002% bei 1000 Hz und 35 Watt an 8 W | |
Anstiegsgeschwindigkeit | 100 V/µs | |
Dämpfungsfaktor | < 400 |
Anmerkung: Der Ursprung dieser Verstärkerschaltungen liegt in älteren aber immer noch sehr guten Schaltungstechniken aus dem ELEKTOR-LABOR in Aachen.
Anregungen und Kritiken an info@top-audio.de