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LeBong | Aktive Frequenzweiche mit ECC83 Zweiwege - natürlich in
Röhrentechnik.
Abbildung: Marantz Aktivweiche 'Model 3' Prolog :: Diesmal belasse ich es zunächst bei einer schriftlichen Studie. Die Idee, eine stilechte Frequenzweiche für klassische Zweiwege-Lautsprecher-Kombinationen zu bauen, beschäftigt mich schon eine ganze Weile. Ich kenne auch ein paar Leute, die alte Zweiwegeriche besitzen, die von so einer Weiche möglicherweise profitieren würden. Oft sind das kleinere PA-Systeme, die aufgrund ihrer dynamischen und mitreißenden Klangcharakteristik den Weg in die Hörräume von Musikliebhabern gefunden haben. Direkt wohnzimmertauglich sind sie ja eigentlich nicht. Ein beliebtes Exemplar dieser Gattung aus den 'Fifties' das man heute sogar immer noch vom Originalhersteller in USA kaufen könnte, sieht man auf dem folgenden Bild. Fraglos könnte man noch genug andere, prinzipiell ähnliche Konstruktionen aufführen.
Abbildung: Altec A7 - Photo courtesy of Altec-Lansing USA Es ist eine so genannte 'VOTT' oder auch 'Voice'. Das Kürzel wird gerne von Insidern lässig ausgesprochen und steht für die Altec A7 'Voice of the theatre'. Die A7 war der Höhepunkt der Baureihe. Sie war als Studio-Monitor sehr gefragt. Im Laufe der Jahre wurde sie für Toningenieure und anspruchsvolle Audiofreunde zu einer Art Standard um daran die Qualität von Tonaufnahmen zu messen. Susumu Sakuma in Japan besitzt übrigens auch eine. Durch ihn wurde ich das erste Mal neugierig auf solche Sachen. Die meisten A7, die mir seitdem irgendwo unterkamen, stammten nicht aus USA sondern wurden in Deutschland geschreinert und mit zusammengekauften Chassis bestückt. Aber sogar von den Originalen sah ich durchaus verschiedene Ausführungen. Die ganz alten Bassboxen aus den Vierzigerjahren sind übrigens noch aus recht dünnem Plywood gebaut - die Bretter zusammengenagelt und nicht geschraubt. Ohne Tüfteleien an der Weiche, ohne Hin- und Herschieben des Hochtöners bis zum Einrasten der Phasenlage, und ohne viele Tests mit Kabeln, geht das meistens nicht ab. Manch einer kommt erst nach Jahren an einen Punkt wo er sagt: Ja, so klingt es einigermaßen... ja, so kann man es vielleicht lassen! Ich verstehe das, mir ging es genau so. Mit der Abstimmung der Weiche an der Altec-A7 'Voice', die ich früher mal bei uns zuhause ein paar Monate probeweise stehen hatte, kam ich selber nie hundertprozentig zurecht. Mal war mir der Hochtöner zu laut, dann war er mir wieder zu leise, dann dachte ich zwischen Hochton und Tiefton wäre ein Loch, die Übergangsfrequenz stimmt nicht, und so weiter. Wenn ich mich recht erinnere, basierte die damalige Weiche auf einem Vorschlag von Jean Hiraga. Die war an dem betreffenden Lautsprecher schon dran. Ich nehme an, dass der Vorbesitzer die Original-Weiche der A7 von Altec für verbesserungswürdig hielt und sie daher ersetzte. Mit einer aktiven Weiche ist man da einfach flexibler beim Experimentieren. Sie sollte in erster Linie aber auch eine unüberhörbare klangliche Steigerung bringen. Der Bass-Treiber und der Mittel-Hochtöner bekommen ja über das Frequenzteiler-Netzwerk jeweils ihren eigenen Verstärkerzweig. Und die Endverstärker kann man sich wiederum passend zu den Treibern aussuchen. Also machte ich mir Gedanken, wie eine Röhrenweiche beschaffen sein müsste, damit sie vom Stil und von den Einstellungsmöglichkeiten her, zu klassischen Hornkombis passt. Dass ich mich noch nicht aufraffen konnte, wirklich mit dem Bau meiner Weiche anzufangen, obwohl das Konzept schon längst ausgedacht ist, das liegt allein an meiner Zufriedenheit mit unserer Heimanlage zuhause. Für meine Reso|Beta Lautsprecher bringt so eine Weiche nichts. Aber vielleicht ist es ja schon einmal ein guter Anfang, als erstes mit dem Aufschreiben der Geschichte zu beginnen. Aktive Frequenzweichen waren selbst in der Blütezeit der Röhrentechnik echte Raritäten. Stellvertretend zeige ich oben ein Bild von einer Marantz-Weiche aus dieser Ära, die damals sicher nur in ganz wenigen Wohnzimmern stand. Auch viele Jahre später, in der Zeit der analogen, diskret aufgebauten Transistorgeräte waren Aktivweichen meist den Profi-Studios vorbehalten. Ich erinnere mich noch an eine Installation von sehr professionell aussehenden Sony Aktivweichen und Endstufen in einer Heidelberger Diskothek. Das waren schon besonders tolle Anlagen, von denen ich als Jugendlicher sehr beeindruckt war. Heute sind aktive Weichen vor allem bei jungen Lautsprecherbastlern wieder sehr beliebt, weil man damit in der Ansteuerung experimenteller Lautsprecherkombinationen sehr flexibel ist. Der Hauptgrund für die neuerliche Verbreitung dürfte aber die Preisentwicklung sein. Man bekommt Aktivweichen diesertage nämlich für Kleingeld als Massenprodukte. Marktführer in diesem Bereich dürfte vielleicht die Firma Behringer sein. Es ist wirklich toll, was diese Dinger alles können. Allerdings sind heutige Weichen in reiner Digitaltechnik mit Signalprozessoren aufgebaut. Für einen Audiopuristen und Röhrenfreund geht so etwas natürlich nicht... Also bleibt einem doch nichts anderes übrig, als eine Röhrenweiche zu bauen. Quellenangaben :: Als Selbstbauprojekte werden Röhren-Weichen nur selten beschrieben. Jedenfalls sind mir nur wenige Beispiele bekannt.
In den Heften der französischen Zeitschrift L'audiophile No.10 und No.11 aus dem Jahre 1979 fand ich bisher den ausführlichsten Artikel über aktive Röhrenweichen. Der Titel heißt: 'Réalisation d'un filtre électronique à triodes'. Ausführlich untersucht wurden damals das Marantz Model 3, eine Heath XO-1, ein Gerät von Audio Research, sowie eine Schaltung von Larsen und Chrétien.
Fig. 5 - Le filtre Marantz du second ordre (aus L'audiophile No.11) Ebenfalls in der mittlerweile eingestellten französischen Zeitschrift 'Loisirs Électroniques D'aujourd'hui' gab es früher einmal einen diesbezüglichen Bastelvorschlag von Bernard Duval. Ich habe dieses Heft aber leider nicht vorliegen. Die Röhrenschaltung :: Sie geht prinzipiell auf die bereits oben erwähnte Entwicklung von Saul Bernard Marantz zurück, der 1952 die Firma Marantz in New York gegründet hatte. Er stellte dort zusammen mit Sidney Smith und einigen Angestellten in Handarbeit Audio-Komponenten her, die heute noch von Kennern als legendär angesehen werden. Den untenstehenden Schaltplan habe ich nach alten Plänen neu gezeichnet, nachdem ich diese miteinander verglichen und gegengecheckt hatte. Mein eigenes Zeichnungslayout versuchte ich möglichst übersichtlich zu gestalten.
÷ Bild groß ÷ Auf meinem Schaltplan habe ich nur einen Mono-Kanal dargestellt, der insgesamt sechs Triodensysteme in seinen Hoch- und Tiefton-Signalpfaden hat. Über die Röhre ECC83 oder die kompatible 12AX7 selbst braucht man nicht allzu viele Worte verlieren, ich setze sie als bekannt voraus. Eingangs- und Ausgangsseitig erkennt man in der Schaltung die Impedanzwandler. Die Triode in der Mitte wird zur Spannungsverstärkung benutzt. Die Stufen nach den Eingangspegelstellern arbeiten als Kathodenfolger. Daran schließen sich die beiden RC-Netzwerke für den Tiefpass-, beziehungsweise den Hochpass-Filter an. Die jeweiligen Übernahmefrequenzen werden durch die in roter Farbe gekennzeichneten Kondensatoren 'vorprogrammiert'. Ihre Werte kann man meiner untenstehenden Tabelle entnehmen. Auch die Filterstufe hat übrigens keinen direkten Massebezug, sondern liegt auf ca. + 2.9V. Die Steilheit der Filter beträgt 12dB pro Oktave. Mit modernen Kondensatoren geringer Toleranz werden auch die Filter 'genauer'. Marantz hatte damals zudem nur Kohleschicht Widerstände zur Verfügung, die zur Instabilität und zum Rauschen der Schaltung mehr beitrugen als die heute üblichen Metallschicht-Typen. Mit geeigneten hochwertigen Stufenschaltern könnte man die Eckfrequenzen - so wie es bei der original Marantz-Weiche war - komfortabel umschaltbar machen. Ich favorisiere jedoch eine Lösung, bei der die Kondensatoren direkt in ein Printed Circuit Board eingelötet werden, um den störanfälligen Drahtverhau zu vermindern. Ein Satz Musterplatinen liegt schon länger bei mir in der Schublade und wartet eigentlich nur noch auf die Bestückung. Bitte nicht anfragen deswegen. Ich biete keine fertigen Platinen oder Layouts an.
Kapazitätswerte für diverse Übergangsfrequenzen
Praxistipp: Anbieten würde sich für die Altec A7 beispielsweise die 560 Hz Frequenz. Die Stromversorgung ::
÷ Bild groß ÷ Mein Schaltplan zeigt die klassische, ungeregelte Version des Netzteils. Die Spannungswerte entsprechen Marantz Werksangaben. Der Netztrafo wäre noch zu dimensionieren. Das kann man theoretisch machen, zum Beispiel mit einem Simulationsprogramm, oder man ermittelt die Werte kurzerhand empirisch. Ich schalte in solchen Fällen meinen Stelltrafo auf den Eingang der Gleichrichterbrücke und drehe den Regler vorsichtig hoch, bis sich am Ausgang des Netzteils die gewünschten Werte ergeben. Zusammen mit der Messung der Stromaufnahme, erhalte ich so die Daten, nach denen ich mir einen Trafo wickeln lasse.
Ein modernes elektronisch geregeltes Netzteil wäre sicher geeignet, den Signal-Geräuschspannungsabstand der aktiven Elektronik noch etwas zu steigern. Vorläufig habe ich aber für diese Schaltung noch kein eigenes Netzteil konzipiert.
Abbildung: Marantz Aktivweiche 'Model 3' Ergänzende Dokumentation :: Zu guter Letzt füge ich noch einen Reprint einer Seite aus dem amerikanischen 'High Fidelity' Magazin an, dem man ein paar Daten der originalen Marantz Weiche entnehmen kann. Ein kurzer Erfahrungsbericht aus Anwendersicht rundet den Artikel ab.
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