Grundprinzip(-aufbau) passiver PA-Anlagen (mit Schaubild)

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Homer1770
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Hi Leute,

ich habe mich seit sehr langer Zeit mal wieder etwas mit PA-Anlagen beschäftigt. Es ist so, dass ich mich halbwegs gut mit aktiven System auskenne. Ich habe bisher verschiedene Systeme auf- und abgebaut, genutzt und eingestellt.
Was mir allerdings immer noch ein "kleines Rätsel" ist - da ich offensichtlich kein Fachmann bin - ist die Tatsache, dass ich nicht weiß, wie man eine passive PA zusammenstellt und welche Hardware man benötigt.
Es geht da eben vor allem um die Auswahl, Dimensionierung und Zusammenstellung von Verstärker und PA.

Ist dieses System (unabhängig von Art und Hersteller) machbar und ganz davon abgesehen überhaupt sinnvoll? Was denkt ihr? Verbesserungsvorschläge aller Art nehme ich gerne an. (Ich weiß, dass es sich hier um günstige Thomann-Boxen handelt, aber das soll dem ganzen keinen Abbruch tun. Es geht lediglich um das Prinzip der Verkabelung usw.)

Anbei die PDF mit der Zusammenstellung der Komponenten:

http://docdro.id/sJ5V7Du

(Edit: Hab noch mal den Link ausgetauscht. Hatte einen Fehler in der PDF)
(Edit: und nochmal...)
 
Eigenschaft
 
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Hallo Homer,

auf den ersten schnellen Blick: Warum 2 Endstufen? Sind doch Stereoendstufen. Sinn würden zwei Endstufen machen, wenn Du die beiden Wege aktiv über eine Frequenzweiche trennst. Also Pult -> Frequenzweiche -> a) Endstufe Topteile b) Endstufe Subs.

Statt einer gesonderten Weiche gibt es auch (DSP)-Endstufen mit einstellbarer Weiche.

Für die von Dir geplante passive Trennung Bassbox -> Topteile reicht m.E eine Endstufe, wenn ich nichts übersehen habe.

Gruß Jürgen
 
Hättest du das pdf nicht richtig rum drehen können?

Du hast in deinem Beispiel Lautsprecher mit besonderen Eigenschaften gewählt, weshalb sie sich für eine allgemeine Aussage nicht unbedingt eignen.
Da der Subwoofer eine passive Frequenzweiche mit hochpassgefiltertem Ausgang für das Topteil hat, könnte man da so verkabeln. Wie mein Vorredner aber schon gesagt hat, ist dafür nur eine Endstufe notwendig.
Leider ist das Datenblatt des Subwoofers sehr dürftig (wie kann man in 24 Seiten so wenig technisch relevanten Inhalt packen?), sodass Aussagen zu Impedanz und Belastbarkeit des Gesamtsystems schwer zu treffen sind. Wenn man davon ausgeht, dass die passive Trennung sauber funktioniert (was unwahrscheinlich ist) und in einer Systemimpedanz von 8 Ohm resultiert, halte ich die TSA 4000 für etwas überdimensioniert. Das kann funktionieren, kann aber auch zur Beschädigung führen.

Grundsätzlich ist eine aktive Trennung zwischen Subwoofer und Topteilen zu bevorzugen. Für die passive Frequenzweiche werden sehr große Spulen benötigt, die verlustbehaftet sind. Eine technisch saubere Trennung ist mit hohem Bauteil- und Entwicklungsaufwand verbunden, da die Impedanz der Lautsprecher um die angestrebte Trennfrequenz stark schwankt. Dies führt schnell zu Überhöhungen und Impedanzminima, gerade wenn der Bass mit anderen Tops als vorgesehen kombiniert wird. Kurz: Kann man machen, wenn man genau weiß, was man tut und selten gibt es das auch in hochwertig. In der Regel sind es aber Verlegenheitslösungen aus Preisgründen.

Eine aktive Trennung passiert mit aktiven Bauelementen vor den Endstufen. Hier ist eine Wechselwirkung mit der Impedanz der Lautsprecher nicht vorhanden, weshalb das Schaltungsdesign universell verwendet werden kann.
"Aktive" (eindeutiger als self-powered zu bezeichnen) und "passive" Boxen unterscheiden sich dann nur dadurch, ob die Endstufen im Lautsprecher oder in einem eigenen Gehäuse eingebaut sind. Der Signalweg ist also immer:
Quelle -> Frequenzweiche -> Endstufe(n) -> Chassis.
Was in welchem Gehäuse integriert ist, ist für die Funktion sekundär.

Die Frequenzweiche ist heutzutage vernünftigerweise in einen Controller integriert, der mit digitaler Signalverarbeitung weitere Funktionen (Entzerrung, Limiter) in einem Gerät vereinbart.
 
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Alles richtig. :)
Die 2. Endstufe braucht es hier nicht, da im Sub eine passive Frequenzweiche sitzt.
Bei der Signalführung ist alles richtig, sofern dann bei einer Endstufe entsprechend Kanal 1 und Kanal 2 genutzt werden. Die richtigen Leitungen sind auch an der richtigen Stelle.

Die Leistung der Endstufe sollte passen, inkl. Headroom.

Letztendlich kannst du alles mit allem mischen. Jede Endstufe an jede erdenklich Box dran klemmen und auch jedes beliebige Mischpult mit jeder beliebigen Quelle. Ob es allerdings Sinn macht (technisch, wirtschaftlich, theologisch) ist eine gaaaaanz andere Geschichte.

Das was du hier zusammen gestellt hast ist eine passiv getrennte 2.2 Anlage. Es gibt ja auch noch andere Konstellationen, die dann schon etwas tricky sein können. Letztendlich ist es aber immer dasselbe: Quelle -> Mischpult (hier kann man nun alle möglichen Helferleins wie Gate, Kompressor, Effekte, EQ usw. einbinden) -> Controller (falls nötig, z.B. bei aktiv getrennten Systemen) -> Endstufe(n) -> Lautsprecher

Im digitalen Zeitalter darf man auch die Signalführung per S/PDIF, AES/EBU und allen anderen digitalisierten Strecken wie DANTE, Rocknet, MADI usw. nicht unterschlagen. Moderne Endstufen haben z.B. AES/EBU Eingänge und ein Digitalpult hat meist auch einen solchen Ausgang.
 
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Okay, würde bedeuten, ich nehme eine Endstufe TSA4000 mit 2x1000W / 8Ohm, die dann etwas überdimensioniert wäre.

Variante 1 [jetzt auch richtig herum ;) ]:
http://docdro.id/xG4uWMz

Mal ganz davon abgesehen... Ist meine Rechnung eigentlich korrekt?

Bass: 425 Watt RMS / 8 Ohm
Top: 300 Watt RMS / 8 Ohm

ergibt dann 725 Watt / 8 Ohm. Würde man dann eher zu einer 800 Watt Endstufe greifen, oder wie viel Spielraum sollte da sein? (Also 2x 800 Watt, dann pro Seite)


Variante 2:
Eurer Meinung nach wäre es also auch besser, ich arbeite mit einer externen Frequenzweiche?
Welche würdet ihr dann empfehlen, denn da hab ich leider (noch) sehr wenig Ahnung von.
 
ergibt dann 725 Watt / 8 Ohm

.

Falsch , ergibt dann 725W @ 4 OHm Pro Seite ! da du die Bässe und Tops Parallel schaltet "halbiert" sich der Ohm wert auf 4 Ohm bei zwei 8 Ohm Boxen.

http://www.jobst-audio.de/tools-nuetzliches/widerstandsrechner kann man hier auch easy nachstellen ;)

Thema schwächere Endstufe :

diese reicht dir locker auf 4 Ohm Betrieb.


Zur Variante zwei :

Wenn du es günstig und Analog haben willst



wenns ein DSP sein soll


und bei dem betrieb würde ich diese stufe nehmen

4 Channel stufe 1 Stufe für das system , dazu oben rein die Frequenzweiche und du hast nen schlankes rack für alles
 
Zuletzt bearbeitet:
Ah... Das heisst, wenn ich theoretisch (nur zum Verständnis) an jeden Bass zwei Tops dranhängen würde, dann hätte ich folgendes?

Top: 300 W / 8 Ohm
Top: 300 W / 8 Ohm
Bass: 425 W / 8 Ohm

ergibt: 1025 Watt an 2 Ohm ?



Und vielen Dank für deine Produktvorschläge. Die schaue ich mir später mal genauer an!
 
fast genau 2,67 Ohm genau genommen ABER wichtig ist dann brauchst du aber eine Endstufe die 2 Ohm Stabil ist ...
2 Ohm wären es nur wenn du zb 2x Bass und 2x Top an einen Kanal hängen würdest ;)
 
Also spielt das Verhältnis der Wattleistungen eine Rolle bei der Berechnung, wenn ich das richtig sehe?
 
Jede Stufe liefert auf verschiedenen Ohm werten eben verschiedene leistungen bsp

  • 4x 490 W / 8 Ohm
  • 4x 810 W / 4 Ohm
  • 4x 930 W / 2 Ohm


Wie du Siehst würde er auf 8 Ohm nur 490W abgeben ..
hast du aber nun zb zwei 8 Ohm boxen die jeweils 400W haben ist es gescheiter diese parallel u schalten und auf 4 Ohm betreibt
ein umschalten der endstufe ist hierbei nicht nötig da nach angeschlossener ohm zahl die Leistung abgegeben wird.

Watt wird immer Addiert bei Parallelschaltung und Ohm wird berechnet wie früher in Physik wenn man Widerstände parallel schaltet :)
 
Stop, hier wird gerade einiges durcheinander geworfen und falsch dargestellt!

Die resultierende Gesamtimpedanz des Systems hängt von der im Subwoofer verbauten passiven Frequenzweiche ab. Funktioniert diese wie vorgesehen, bleibt die Impedanz bei 8 Ohm. Durch die Frequenzweiche "sieht" die Endstufe im Bassbereich nur den Subwoofer, darüber nur das Topteil und im Übergangsbereich beide. Da die Frequenzweiche hier aber die Impedanz von beiden Boxen erhöht, sollte sie auch bei der Parallelschaltung 8 Ohm nicht unterschreiten.
Ob das in der Realität aber auch so funktioniert, lässt sich ohne Messung nicht sagen. Wie ich bereits geschrieben habe, funktionieren viele passive Frequenzweichen in dem Frequenzbereich nicht richtig. Vor allem wenn ein anderes Topteil als vom Hersteller vorgesehen angeschlossen wird, lässt sich die Impedanz so nicht vorhersagen. Mehrere Topteile anzuschließen kann ich nicht empfehlen, da sich somit für die Frequenzweiche eine deutlich abweichende Last (und damit abweichende Funktion) ergibt.

Die Berechnung der Gesamtbelastbarkeit ist auch nicht so trivial. Sie hängt von der spektralen Verteilung der Leistung ab. Es ist je nach Musikmaterial nicht unüblich, dass der Subwoofer einen wesentlich größeren Anteil an Leistung bekommt, als das Topteil. Umgekehrt kann es auch Situationen geben, in denen das Topteil den Großteil der Leistung verarbeiten muss (Rückkopplung z. B.).
Jetzt kommt aber noch dazu, dass man Endstufen gerne etwas überdimensioniert (von den RMS-Werten ausgegangen), da ein Lautsprecher kurzzeitig auch deutlich größere Leistungsspitzen verträgt und Musik in der Regel eine höhere Dynamik aufweist, als die Testsignale für die RMS-Belastbarkeit.
Daher ist die TSA4000 nicht ganz verkehrt, wobei aus meiner Sicht auch eine kleinere Endstufe mit 600 - 800 W ausreichen sollte. Eine Verdopplung der Leistung bringt einem ja nur 3 dB mehr. Außerdem ist zu bedenken, dass vor allem günstige Lautsprecher schon weit unterhalb ihrer theoretischen Belastbarkeit oft nicht mehr annehmbar klingen (Stichwort Verzerrungen/Klirr).
 
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Ups ...
an die Frequenzweiche in den Bässen dachte ich schon nicht mehr ...
Ich merke das ich viel zu wenig mit passiven Weichen zu tun habe :D
also lass ich dir da gern den Vortritt flix :)
Ich wäre eh wie die anderen für eine Aktive Trennung ..
 
Falsch , ergibt dann 725W @ 4 OHm Pro Seite ! da du die Bässe und Tops Parallel schaltet "halbiert" sich der Ohm wert auf 4 Ohm bei zwei 8 Ohm Boxen.

Hallöchen

Das ist so alles andere als korrekt.
Der Sub verfügt über eine vollständige Frequenzweiche, die den Bass mit 12db/Oktave trennt und die Tops mit 6dB/Oktave, von einer Parallelschaltung kann also nicht die Rede sein und die Impedanz bleibt bei nominal 8 Ohm (Wechselwirkung durch Fehlanpassung der Weiche mal aussen vor).
Wobei die nominale Impedanz natürlich überhaupt nichts zu tun hat mit der realen und frequenzabhängigen Impedanz. Die reale Impedanz kann und darf den Nominalwert um bis zu 20% unterschreiten.
Das reale Impedanzminimum ist bei BR-Sytemen auf der Abstimmfrequenz oder direkt oberhalb der oberen der für basstreflextypischen Impedanzspitzen.

Ciao, G.

Hm, Flix war schneller...
 
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Wir unterscheiden zwischen:
1. einfachem Fullrange LS an einem Endstufenkanal
2. passiv getrenntes System mit Bass und Top pro Endstufenkanal
3. aktiv getrenntes System mit Bass und Top und getrennten Endstufen(kanälen)

1.
Hier gilt exakt das, was Julian geschrieben hat. Es gilt in 99% die Parallelschaltung, d.h. die Gesamtleistung (Watt) addiert sich aus den Einzelleistungen der an einem Kanal einer Endstufe angeschlossenen Boxen. Die Impendanz, welche Frequenzabhängig ist, ist der Kehrwert aus der Kehrwertsumme jeder einzelnen Box.
Nachteil ist, dass man hiermit, vor allem im Bassbereich, sehr schnell an Grenzen stösst. Um vernüftig Bass zu haben brauchts eben Volumen und Leistung, damit sich die Luft bewegt.

2.
Hier hat man irgendwo, meist im Bass, eine passive Frequenzweiche verbaut. Diese sorgt dafür, dass der Bass nur die tiefen Frequenzen bis zu einer gewissen Grenzfrequenz bekommt, das Topteil dann den Rest darüber. Die Weiche ist je nach Bauart auf eine Idealimpedanz oder Impedanzfenster ausgelegt. Wenn man nun ein anderes Topteil mit einer anderen Impedanz oder Impedanzverlauf oder eben ein weiteres Topteil anschließt, dann bringt das die Weiche durcheinander. Im schlimmsten Fall raucht die Weiche und/oder ein Chassis ab. Dasselbe gilt auch, wenn ein Weg in der Luft hängt, also am Hochpassausgang kein LS angeschlossen ist. Da wird die Weich meist auch "sauer".

Man sollte es also tunlichst lassen, an einem solchen Konstrukt andere, mehrere oder keine Boxen anzuschliessen, welche die erwartetet Impedanz nicht einhält, außer der Hersteller gibt dies in seinen Spezifikationen frei.

Ein weiterer Nachteil dieser Konstrukte ist, dass viel Energie in der Weiche verbraten wird und man deswegen auch eine deutlich höher dimensionierte Endstufe einsetzen darf. Auch klingen solche Systeme bei hohen Pegeln nicht mehr wirklich entspannt, wobei es auch sehr gute Konstrukte gibt, doch die Kosten dann auch entsprechend.

Allerdings: So eine Passivweiche ist ein richtiges Kunstwerk und es gehört sehr sehr sehr viel KnowHow und Hintergrundwissen dazu, um so etwas ordentlich zu designen. Ich kann das nicht und verneige mich vor all denen, die das wirklich können.

3.
Hier gilt dasselbe wie bei 1., da die Trennung vor der/den Endstufe(n) erfolgt und nicht im Lastteil wie bei 2.
Hier hat man auch die beste Kontrolle aller Parameter und kann jeden Weg individuell einstellen und Versorgen.
Viele Hersteller gehen mittlerweile diesen Weg und Bündeln daraus ein Paket bestehend aus Boxen und Systemendstufen bzw. Controllern mit entsprechenden Presets. Wenn man weiß was man tut, kann man sich so etwas auch selbst basteln und holt damit eben auch noch das letzte Dezibelchen heraus.

Premiumhersteller gehen sogar so weit, als dass sie in ihren HighEnd Systemen gar keine Weichen oder nur rudimentäre Weichen (meist in den Topteilen, denn im Bass brauchts das hier nicht wirklich) einsetzen und alles andere per DSP (schön)gerechnet wird. Die Betriebssicherheit wird durch entsprechende Limiter gewährleistet, so dass diese Systeme eigentlich DAU sicher sind und man so ein System nicht einfach mal so überfahren kann.

Zur Endstufendimensionierung:
Dazu hat theflix schon alles geschrieben.

Zur Leistung von Endstufen:
Jede Endstufe wird in der Regel wie folgt angegeben: x W @ y Ohm, wobei y meist 4 ist.
Das ist dann die nominelle RMS Leistung, welche die Endstufe abgeben kann. Wie lange steht allerdings auf einem anderen Blatt und hängt massgeblich vom Netzteil der Endstufe ab.

Wenn man nun eine höhere Lastimpedanz anschließt, dann "sinkt" die Leistung, ist die Lastimpendanz kleiner, dann "erhöht" sich die Leistung.
Dazu muss man nun Wissen, dass eine Endstufe letztendlich eine Spannungsquelle ist: Es wird die Spannung verstärkt.

Bei einer Spannung U und einem Widerstand R fliesst der entsprechende Strom I. Ist natürlich nicht ganz so trivial, da das ganze noch von der Frequenz abhängt. Aus Umax dem entsprechenden Imax erhält man dann Pmax eben bei dem Lastwiderstand R.

Umax ist immer gleich groß, abhängig von der Endstufe. Verändert sich nun R, dann ändert sich auch der Strom Imax (wird eben größer) und damit auch (scheinbar) die Leistung Pmax. Letztendlich muss das Netzteil dann mehr oder weniger Strom liefern, sofern es dies kann. Auch müssen die Transistoren höhere Ströme verarbeiten und werden dadurch auch wärmer. Das wiederum erhöht den Innenwiderstand und die armen Transen müssen noch mehr arbeiten, werden wärmer usw. Das geht eben auch nur bis zu einem gewissen grad.

Umgekehrt, wird R größer, dann fliesst weniger Strom und deswegen "sinkt" die Leistung ab.

Ganz korrekt muss man den sogenannten Verstärkungsfaktor einer Endstufe kennen. Dann weiß man genau wo die Limits liegen und ob eine Endstufe korrekt oder nicht korrekt dimensioniert ist. Darauf beruhen dann auch immer die Limiterwerte, wenn man einen externen Controller hat.
 

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