[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Signalübertragung von einem Verstärker
auf einen Lautsprecher nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Ein Lautsprecherkabel soll das vom Verstärker gelieferte Signal in allen Frequenzbereichen
unverfälscht übertragen. Da HiFi-Leistungsverstärker jedoch grundsätzlich Spannungsverstärker
mit höherer Strombelastbarkeit sind und einen Ausgangswiderstand haben, der gegen
0 Ohm geht, Lautsprecher aber ein dem Schwingspulenstrom proportionales Schallsignal
erzeugen, sind die elektrischen Eigenschaften der Leitungsverbindung von wesentlicher
Bedeutung. Die elektrischen Eigenschaften eines Lautsprecherkabels lassen sich durch
den Widerstandsbelag, den Ableitungsbelag, den Induktivitätsbelag und den Kapazitätsbelag
beschreiben. Der ohmsche Widerstand des Kabels wird durch die Leitfähigkeit des Leitermaterials
sowie dessen geometrische Abmessungen bestimmt. Die Ableitung ist auf die dielektrischen
Verluste zurückzuführen, während der induktive Widerstand des Kabels eine Folge des
sich durch den elektrischen Stromfluß aufbauenden Magnetfelds ist. Der induktive Widerstand
nimmmt mit steigender Frequenz zu und führt zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom
und Spannung.
[0003] Aufgrund der Höreigenschaften des menschlichen Ohrs sind Phasenfehler bei der Übertragung
eines Signalspektrums besonders kritisch. Phasenfehler verursachen ein Verschwimmen
der Ortbarkeit sowohl in der Breite als auch in der Tiefe des Raums. Denn das Ohr
orientiert sich nicht nur an den Intensitätsunterschieden, sondern auch an der Phasenbeziehung
zwischen den Grund- und Obertönen. Insofern werden an das Übertragungsverhalten von
Lautsprecherkabeln hohe Anforderungen gestellt.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Signalübertragung
von einem Verstärker auf einen Lautsprecher zu schaffen, mit der sich die Signale
nahezu unverfälscht übertragen lassen.
[0005] Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1.
[0006] Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist in ihrer einfachsten Ausführungsform einen
Hinleiter für die Hinleitung der elektrischen Signale und einen Rückleiter für die
Rückleitung der elektrischen Signale auf, die einen Kabelstrang bilden. Hin- und Rückleiter
werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung von einer gemeinsamen Ferrit-Ummantelung
umschlossen, so daß sich die Streufeldreste aufgrund der hohen magnetischen Kopplung
der Leiter kompensieren. Es hat sich in Hörversuchen gezeigt, daß die Übertragungseigenschaften
der Vorrichtung durch die magnetische Kopplung hörbar verbessert werden. Dies äußert
sich in einer verbesserten Ortbarkeit und einem wärmeren Klangbild.
[0007] Zur Verringerung des Induktivitätsbelags besteht das Kabel vorteilhafterweise aus
mehreren Strängen, die parallel geschaltet sind. Vorzugsweise besteht jeder Kabelstrang
wiederum aus mehreren Hin- und Rückleitern, die an ihren Enden elektrisch miteinander
verbunden sind. Die einzelnen Hin- und Rückleiter sollten dicht nebeneinander angeordnet
sein. Eine zusätzliche Verseilung oder Verdrillung der Leiter führt zu einer weiteren
Induktivitätsverringerung. Besonders vorteilhaft verhält sich hier lackisolierter
Kupferdraht (Hochfrequenz-Litze).
[0008] Damit das Kabel seine Flexibilität weitgehend beibehält, besteht die Ummantelung
vorteilhafterweise aus einer Kette von Ferritkernen, die auf dem Kabelstrang bzw.
auf den Kabelsträngen aufgereiht sind. Sofern das Kabel nur einen Kabelstrang aufweist,
können Rohrkerne als Ummantelung Verwendung finden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
mit zwei Kabelsträngen werden die Stränge durch die beiden Öffnungen von Ferrit-Doppellochkernen
geführt.
[0009] In der Praxis hat sich gezeigt, daß ein Kabel mit einem niedrigen Induktivitätsbelag
und einem durch den Kabelaufbau bedingten hohen Kapazitätsbelag zu einer Instabilität
des Verstärkers führen kann. Wenn nämlich ein Kabel mit einer relativ großen Kapazität
an einen Verstärker angeschlossen wird, ändert sich das Gegenkopplungsverhalten des
Verstärkers (Phasenreserve). Die Gegenkopplung wird zur Rückkopplung, so daß der Verstärker
zu schwingen beginnt. Die Schwingfrequenz bestimmt sich aus der Kabelkapazität und
der Restinduktivität des Kabels sowie dem induktiven Beiwert des Verstärkers als Serienresonanz
des hieraus gebildeten Schwingkreises (Q > 1). Die hochfrequenten Schwingungen sind
meist ungedämpft, verursachen starke Verzerrungen und können sogar zur Zerstörung
des Verstärkers führen.
[0010] Um einen stabilen Betrieb des Verstärkers zu gewährleisten, weist die erfindungsgemäße
Vorrichtung vorzugsweise ein die Schwingungsneigung des Verstärkers unterdrückendes
Dämpfungsglied auf, das an dem lautsprecherseitigen Ende des Kabels vorgesehen ist.
Das Dämpfungsglied belastet den Serienschwingkreis ohmisch mit zunehmender Frequenz,
so daß der Gütewert stark abgesenkt wird (Q << 1) und Selbsterregung nicht mehr angeregt
werden kann. Mit dem Dämpfungsglied am lastseitigen Kabelende läßt sich ein Kabel
einsetzen, das einen niedrigen Induktivitätsbelag und einen hohen Kapazitätsbelag
aufweist, ohne daß der Verstärker unter bestimmmten Betriebsbedingungen instabil werden
könnte. Daher sind auch große Kabellängen, die zu einer besonders hohen Kapazität
führen, bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung unbedenklich.
[0011] Das Dämpfungsglied ist vorzugsweise ein R/C-Serienglied. Es sollte so dimensioniert
sein, daß es für den kritischen Frequenzbereich von 1-5 MHz, in dem der Verstärker
infolge der Phasenverschiebung ein oszillatorähnliches Verhalten zeigen kann, wie
eine niederohmsche Last wirkt und den Serienschwingkreis stärker bedämpft. Zur Erhöhung
der Sicherheit werden vorteilhafterweise mehrere parallelgeschaltete R/C-Serienglieder
mit unterschiedlichen Eckfrequenzen verwendet.
[0012] In einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung zur Signalübertragung von
einem Verstärker auf einen Lautsprecher am verstärkerseitigen oder lautsprecherseitigen
Kabelende ein Abstimmglied auf, das aus einer Serieninduktivität (L) und/oder einem
Serienwiderstand (R) besteht. Durch Veränderung der Widerstands- und Induktivitätswerte
kann die Vorrichtung an den Verstärker bzw. den Lautsprecher angepaßt werden. Hierdurch
können die Übertragungseigenschaften des Kabels durch Veränderung der Stromanstiegszeitkonstanten

nochmals verbessert werden.
[0013] Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung näher erläutert.
[0014] Es zeigen:
- Fig. 1
- die aus einem Kabel sowie einem Abstimmglied am verstärkerseitigen Kabelende und einem
Dämpfungsglied am lautsprecherseitigen Kabelende bestehende Vorrichtung zur Signalübertragung
von einem Verstärker auf einen Lautsprecher,
- Fig. 2
- die auf das Kabel aufgereihten Doppellochkerne der Vorrichtung zur Signalübertragung
von einem Verstärker auf einen Lautsprecher,
- Fig. 3
- einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2,
- Fig. 4
- den Aufbau des aus zwei parallelgeschalteten Kabelsträngen bestehenden Kabels, und
- Fig. 5
- das Blockschaltbild der Vorrichtung zur Signalübertragung von einem Verstärker auf
einen Lautsprecher.
[0015] Die Vorrichtung zur Signalübertragung von einem Verstärker auf einen Lautsprecher
besteht aus einem Kabel 1 mit einer Ummantelung 2 aus magnetisch leitendem Material
sowie einem Abstimmmglied 3 am verstärkerseitigen Ende des Kabels und einem Dämpfungsglied
4 am lautsprecherseitigen Kabelende. Fig. 1 zeigt das Kabel 1 mit den Anschlußgehäusen
5,6 , die das Abstimmglied 3 und das Dämpfungsglied 4 aufnehmen. Aus den Anschlußgehäusen
5,6 ragen kurze Anschlußkabel 7,8 mit passenden Steckern 9,10 zum Anschluß des Verstärkers
bzw. des Lautsprechers.
[0016] Der Aufbau der Vorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fign. 2 bis
4 beschrieben. Das Kabel 1 weist zwei Kabelstränge 11,11' auf, die jeweils aus drei
Hinleitern 12,12' für die Hinleitung der elektrischen Signale und drei Rückleitern
13,13' für die Rückleitung der elektrischen Signale bestehen. Die Hinleiter 12,12'
und die Rückleiter 13,13' jedes Kabelstrangs 11,11' sind jeweils paarweise angeordnet
und in einer gemeinsamen Schlagrichtung um einen Textilfaden gewickelt. An ihren Enden
sind die Hinleiter 12,12' der beiden Kabelstränge 11,11' miteinander elektrisch verbunden
und die Rückleiter 13,13' der beiden Kabelstränge 11,11' sind an ihren Enden elektrisch
miteinander verbunden.
[0017] Die Hin- und Rückleiter 12,12',13,13' sind Litzen aus jeweils neunzig verdrillten
lackisolierten Kupferdrähten. Da die Leiter aus einer Vielzahl von Einzelleitern bestehen,
wird die Oberfläche der Leiter vergrößert, wodurch sich der Skineffekt verringert.
Gleichzeitig kompensieren sich die von jeder Einzelleitung entstehenden Magnetfelder
und reduzieren hierdurch die Induktivität.
[0018] Die verseilten Hin- und Rückleiter 12,12',13,13' der beiden Kabelstränge 11,11' sind
durch die beiden Öffnungen 15,15' von Doppelloch-Ferritkernen 16 geführt.
[0019] Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Doppelloch-Ferritkerne 16, die auf den beiden
Kabelsträngen 11,11' aufgereiht sind und die Ummantelung 2 aus magnetisch leitendem
Material bilden. Die Ferrit-Kerne 16 weisen ein im wesentlichen rechteckförmiges Profil
auf und sind mit zwei parallelen Ausnehmungen 15,15' versehen, die die Kabelstränge
mit den Hin- und Rückleitern aufnehmen.
[0020] Da die Hin- und Rückleiter 12,12',13,13' des Kabels 1 dicht nebeneinander liegen,
kompensieren sich die gegenphasigen Magnetfelder von Hin- und Rückleiter.
[0021] Daraus ergibt sich ein relativ niedriger Induktivitätsbelag. Dieser liegt zwischen
0,02 und 0,2 µH/m. Der Kapazitätsbelag des Kabels 1 ist hingegen relativ hoch. Dieser
liegt zwischen 1 und 5 nF/m.
[0022] Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild der Vorrichtung zur Signalübertragung von einem
Verstärker 17 auf einen Lautsprecher 22. Die Kontaktierung der Hin- und Rückleiter
12,12',13,13' erfolgt mit Kontaktierungselementen 18,18' die in den verstärker- und
lautsprecherseitigen Anschlußgehäusen 5,6 vorgesehen sind. Die Kabelenden der gemeinsamen
Hinleiter 12,12' sind mit den Kontaktierungselementen 18 und die Kabelenden der gemeinsamen
Rückleiter 13,13' sind mit den Kontaktierungselementen 18' elektrisch miteinander
verbunden.
[0023] Das lautsprecherseitige Anschlußgehäuse 6 enthält ferner das Dämpfungsglied 4. Dieses
ist erforderlich um einen stabilen Betrieb des Verstärkers 17 mit dem niederinduktiven
Kabel 1 der Vorrichtung zu gewährleisten. Das Dämpfungsglied 4 besteht aus einer Parallelschaltung
von zwei R/C-Seriengliedern 19,19', die jeweils parallel zu den Kontaktierungselementen
18,18' geschaltet sind. Die Widerstände R₁ und R₂ haben einen Widerstand, der etwa
zwischen 3 und 8 Ohm liegt. Die Induktivität der Kondensatoren C₁ und C₂ ist größer
als 0,1 µF. Das Dämpfungsglied 4 hat die Aufgabe, das Kabel 1 bei hohen Frequenzen
in der Größenordnung von 1-5 MHz ohmisch zu belasten und damit Serienresonanz aufgrund
der induktiven Wirkung des Verstärkers durch die Kabelkapazität zu verhindern.
[0024] Das verstärkerseitige Anschlußgehäuse 5 enhält das Abstimmglied 3. Das Abstimmglied
3 besteht aus einer zwischen dem Verstärkerausgang und der Hinleitung des Kabels 1
liegenden Serieninduktivität. Diese wird durch die Reihenschaltung der beiden Spulen
L₁ und L₂ aus wenigen Drahtwindungen mit einer Induktivität von etwa 0,1-1 µH gebildet.
Mit einer Drahtbrücke 20, die mit Steckelementen versehen ist, kann die Höhe der Serieninduktivität
an den Verstärker 17 angepaßt werden. Die Spulen können aber auch kurzgeschlossen
werden. Das Abstimmglied 5 weist ferner einen Serienwiderstand auf. Dieser wird durch
die Reihenschaltung der beiden Widerstände R₃ und R₄ gebildet, die sich mit der Drahtbrücke
21 ebenfalls einzeln überbrücken lassen. Hiermit läßt sich der Klangcharakter verändern
und bei unterschiedlichen Kabellängen des linken und rechten Kanals eine Kabelanpassung
vornehmen. Beide Effekte beruhen auf der Tatsache, daß in einem stromtransportierenden
Leiter die Stromanstiegsgeschwindigkeit durch

definiert ist. Die variablen L- und R-Werte in dem verstärkerseitigen oder auch
lautsprecherseitigen Abstimmglied 3 erlauben es, die Stromanstiegszeitkonstante τ
gezielt zu verkürzen bzw. zu verlängern.
[0025] In einer vereinfachten Ausführungsform weist die Vorrichtung nur ein lautsprecherseitiges
Dämpfungsglied auf. Das verstärkerseitige Anschlußgehäuse enthält lediglich die Anschlußvorrichtung.
Das Kabel kann bei geringeren Längen aber auch ohne Abstimmglied und Dämpfungsglied
betrieben werden.
[0026] Es hat sich in Hörversuchen gezeigt, daß das Übertragungsverhalten durch die Ferrit-Ummantelung
hörbar verbessert wird. Das verbesserte Übertragungsverhalten äußerst sich durch eine
bessere Auflösung des Klangbilds und einen wärmeren Klangcharakter.
1. Vorrichtung zur Signalübertragung von einem Verstärker auf einen Lautsprecher, mit
mindestens einem Kabelstrang (11,11') bestehend aus
mehreren Hinleitern (12,12') für die Hinleitung der elektrischen Signale und mehreren
Rückleitern (13,13') für die Rückleitung der elektrischen Signale, wobei die Hinleiter
(12,12') an ihren Enden elektrisch miteinander verbunden sind und die Rückleiter (13,13')
an ihren Enden elektrisch miteinander verbunden sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hinleiter (12,12') und die Rückleiter (13,13') von einer gemeinsamen Ferrit-Ummantelung
(2) umschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (2) aus einer
Kette von Ferritkernen (16) besteht, die auf dem Kabelstrang (11) bzw. den Kabelsträngen
(11,11') aufgereiht sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an ihren Enden parallelgeschaltete
Kabelstränge (11,11') vorgesehen sind, und daß die Kerne Doppellochkerne (16) sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinleiter
(12,12') und Rückleiter (13,13') jedes Kabelstrangs (11,11') miteinander verseilt
sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiter
(12,12',13,13') aus einer Vielzahl von isolierten Einzeldrähten besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzeldrähte lackisolierte
Kupferdrähte sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem lautsprecherseitigen
Kabelende ein die Schwingungsneigung des Verstärkers unterdrückendes Dämpfungsglied
(4) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (4) ein
R/C-Serienglied (19) oder eine Parallelschaltung aus mehreren R/C-Seriengliedern (19,19')
ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem verstärkerseitigen
oder lautsprecherseitigen Kabelende ein Abstimmglied (3) vorgesehen ist, das eine
Serieninduktivität (L) und/oder einen Serienwiderstand (R) aufweist.