Lautsprecher-Frequenzweichen-Rechner
Der Rechner behandelt jedes Chassis bei der gewählten Frequenz als festen Widerstand. Eine fertige Weiche benötigt gemessene Impedanz- und Akustikdaten im Gehäuse.
Ideale elektrische Weiche wählen
Die Auswahl beschreibt elektrische Filtersektionen an einer ohmschen Last. Keine garantiert die endgültige akustische Flanke oder Summierung.
Beim Weitergehen werden die Werte in der URL an die Website gesendet und können im Browserverlauf bleiben. Geben Sie keine sensiblen Daten ein.
Berechnen Sie Kondensator- und Spulenwerte für eine ideale passive 2-Wege-Lautsprecherweiche. Wählen Sie eine Butterworth-Weiche 1. Ordnung, eine Butterworth-Weiche 2. Ordnung oder eine Linkwitz–Riley-Weiche 2. Ordnung und geben Sie Zielfrequenz sowie Woofer- und Hochtönerimpedanz an diesem Punkt ein. Das Ergebnis ist ein theoretischer Ausgangspunkt, keine fertige Frequenzweiche. Reale Chassis besitzen einen frequenzabhängigen Impedanzverlauf; zusätzlich wirken akustische Phase, Wirkungsgrad und Gehäuse. Ein belastbarer Entwurf muss deshalb mit den eingebauten Chassis simuliert und gemessen werden.
Bauteile einer passiven Frequenzweiche abschätzen
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1
Elektrische Weiche wählen
Wählen Sie eine Sektion 1. Ordnung mit 6 dB/Oktave oder eine Butterworth- bzw. Linkwitz–Riley-Sektion 2. Ordnung mit 12 dB/Oktave. Angegeben ist das ideale elektrische, nicht das endgültige akustische Verhalten.
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2
Frequenz und Impedanzen eingeben
Verwenden Sie die gewünschte Trennfrequenz und möglichst die gemessene Impedanz jedes Chassis in diesem Frequenzbereich. Die Nennimpedanz ist nur ein Näherungswert.
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3
Simulieren, aufbauen und messen
Nutzen Sie die berechneten Werte als Startpunkt. Laden Sie reale Frequenz- und Impedanzgänge in eine Weichensimulation, testen Sie zunächst leise und messen Sie Zweige, akustische Summe und Gesamtimpedanz.
Formeln für passive Frequenzweichen
f ist die Zielfrequenz, ω = 2πf und R die Chassisimpedanz, mit der das ideale ohmsche Lastmodell rechnet.
Für eine Sektion 1. Ordnung:
- Tieftöner-Tiefpass, Reihenspule:
L = R ÷ ω - Hochtöner-Hochpass, Reihenkondensator:
C = 1 ÷ (R × ω)
Für einen Tiefpass 2. Ordnung:
- Reihenspule:
L = R ÷ (Q × ω) - Kondensator parallel zum Tieftöner:
C = Q ÷ (R × ω)
Für einen Hochpass 2. Ordnung:
- Reihenkondensator:
C = Q ÷ (R × ω) - Spule parallel zum Hochtöner:
L = R ÷ (Q × ω)
Der Rechner verwendet Q = 1/√2 für Butterworth 2. Ordnung und Q = 0,5 für Linkwitz–Riley 2. Ordnung. Eine ideale Butterworth-Sektion liegt an der Trennfrequenz rund 3,01 dB, eine LR2-Sektion rund 6,02 dB unter dem Durchlasspegel.
Beispiel mit 2.500 Hz
Für einen 8-Ω-Tieftöner, einen 8-Ω-Hochtöner und 2.500 Hz ergeben sich:
| Elektrische Weiche | Tieftöner L Reihe | Tieftöner C parallel | Hochtöner C Reihe | Hochtöner L parallel |
|---|---|---|---|---|
| Butterworth 1. Ordnung | 0,5093 mH | - | 7,9577 µF | - |
| Butterworth 2. Ordnung | 0,7203 mH | 5,6270 µF | 5,6270 µF | 0,7203 mH |
| Linkwitz–Riley 2. Ordnung | 1,0186 mH | 3,9789 µF | 3,9789 µF | 1,0186 mH |
Unterscheiden sich Tieftöner- und Hochtönerimpedanz, unterscheiden sich auch die Bauteile beider Zweige. Deshalb werden beide Werte getrennt eingegeben.
Warum die Nennimpedanz nicht ausreicht
Ein mit 8 Ω beschriftetes Chassis verhält sich über den Hörbereich nicht wie ein 8-Ω-Widerstand. Resonanz, Schwingspuleninduktivität und Gehäuse verändern Impedanz und Phase. Die DATS-Unterlagen von Dayton Audio zeigen, wie der steigende Hochton-Impedanzverlauf eines Tieftöners die vorgesehene Trennung eines theoretischen Tiefpasses verschiebt. Der OmniMic-Leitfaden erklärt zudem, dass eine brauchbare Optimierung Frequenz- und Impedanzmessungen mit einheitlichem Pegel, Zeitbezug und Messabstand benötigt.
Die elektrische Weiche wirkt zusammen mit dem natürlichen akustischen Abfall und dem räumlichen Versatz der Chassis. Linkwitz weist darauf hin, dass eine elektrische Filterfunktion ohne ausreichende Überlappung, Linearität und Phasenlage nicht automatisch die gewünschte akustische Antwort liefert. Im idealen LR2-Modell liegen die Zweige 180° auseinander und ein Zweig wird verpolt. Die tatsächliche Polung sollte jedoch anhand der gemessenen Summe und der Auslöschung bei verpoltem Chassis gewählt werden.
Grenzen bei Bauteilen und Verdrahtung
Kapazität und Induktivität bestimmen weder Spannungsfestigkeit des Kondensators noch Strombelastbarkeit der Spule, Leitungsquerschnitt, Leistung oder thermische Sicherheit. ESR, Spulen-DCR und Toleranzen verändern Frequenzgang und Verstärkerlast. Trennen Sie den Verstärker vor Änderungen vom Netz bzw. Lautsprecher, entladen Sie Kondensatoren, beachten Sie die minimale Trennfrequenz des Hochtöners und beginnen Sie den Prototypentest mit niedrigem Pegel.
Technische Quellen: TI-Herleitung für belastete LC-Filter, Linkwitz Lab zu Frequenzweichen, Linkwitz Lab zu Filtern, Dayton Audio OmniMic-Messleitfaden und Dayton Audio DATS-LA-Handbuch.
Häufig gestellte Fragen
Verwenden Sie möglichst den gemessenen Impedanzbetrag nahe der Trennfrequenz. Die Nennimpedanz ist nur eine grobe Einstufung, während der reale Wert frequenzabhängig ist. Für eine erste Schätzung genügt sie, nicht aber für einen präzisen Endentwurf.
Nicht allein. Berechnet werden ideale elektrische Filter an ohmschen Lasten. Akustisch zählen außerdem Frequenzgang, Phase, Wirkungsgrad, räumlicher Versatz, Bündelung und Gehäuse jedes Chassis. Simulieren Sie mit Messdaten und prüfen Sie den Prototyp.
Verwenden Sie ohne Messung keine pauschale Polungsregel. Im idealen LR2-Modell liegen die Zweige 180° auseinander, reale Chassisphase und Versatz verändern jedoch das akustische Zusammenspiel. Messen Sie beide Polungen und beurteilen Sie Summe und Trennfrequenz-Auslöschung.
Nein. Er berechnet nur Kapazität und Induktivität. Wählen Sie Spannungsfestigkeit und Bauart des Kondensators sowie Drahtstärke, Strombelastbarkeit und DCR der Spule passend zu Leistung und Temperatur. Prüfen Sie außerdem die Gesamtlast für den Verstärker.
Nein. Im Direktmodus werden sie über Livewire an die Website gesendet. Im mehrstufigen Ablauf stehen sie beim Weitergehen in der URL und können im Browserverlauf verbleiben. Geben Sie keine sensiblen Daten ein.
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