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Frequently asked questions

Warum symmetrische Eingang-Signale Vorteile haben

Im Gegensatz zu unsymmetrischen Signalen werden symmetrische Signale über 2 Leitungen geführt (zuzüglich der Masseleitung). Ein symmetrisches Signal wird erzeugt, indem das ursprüngliche Signal im “sendenden“ Gerät invertiert (um 180° phasenverschoben) wird. Auf der einen Leitung liegt also das Signal (a), auf der anderen das Signal (-a). Im “empfangenden“ Gerät wird das symmetrische Signal auf einen Differenzverstärker geleitet. Dieser bildet die Differenz aus (a) – (-a) = 2a. Auf dem Weg zwischen den Geräten können Störsignale (s) das Signal beeinträchtigen. Diese Störsignale sind gleichphasig und gelangen natürlich ebenfalls zum Differenzverstärker. Dieser bildet die Differenz aus den Störsignalen (s) – (s) = 0. Im Idealfall werden also alle Störungen auf der Leitung eliminiert.



Warum getrennte Signalwege wichtig sind

Die gebräuchlichste Bauform des Operationsverstärkers ist der Doppel-OPV. Es sind also 2 OPVs in einem Gehäuse. Wenn in solch einem OPV das linke und das rechte Signal gemeinsam verarbeitet werden, sind Störungen der Signale untereinander nicht auszuschliessen. Die Störungen sind zwar nur sehr kleiner Natur, wenn sich aber konstruktiv die Möglichkeit ergibt dies zu vermeiden, sollte es getan werden.



Warum Operationsverstärker ideal für Kleinsignale sind

Gern werden in High-End Geräten diskrete (mit Transistoren aufgebaute) Operationsverstärker auch für die Vorstufen eingesetzt. Dies wird als Optimierung vermarktet, der teilweise exorbitante Mehraufwand muss vom Kunden bezahlt werden. Ein Operationsverstärker (OPV) besteht aber ebenfalls aus Transistoren. Die Bauform des OPV bietet darüber hinaus unter Anderem den Vorteil der thermischen Kopplung der einzelnen internen Komponenten. Auch spielen Alterungsprozesse eine wesentlich geringere Rolle. Durch die Vielzahl der angebotenen OPV-Typen kann für jeden Einsatzzweck der optimale OPV gefunden werden.



Warum es sinnvoll ist den Frequenzgang zu begrenzen

Töne sind elektrische Wechselspannungen. Hören kann man diese als junger Mensch von ca. 20 Hz bis 20000 Hz. Je älter der Mensch, desto weniger hört er vor allen Dingen die hohen Frequenzen. Um diese Frequenzen möglichst gut zu übertragen muss der Frequenzgang eines Verstärkers möglichst breit und möglichst glatt sein. Nach unten ist diese Grenze durch die Gleichspannung gesetzt, tiefer geht es nicht. Nach oben kann sich die Grenze grundsätzlich in (fast) jeder beliebigen Höhe befinden, jedoch wird das Gerät dadurch auch empfindlich für elektromagnetische Einstrahlungen. Die hört man zwar erstmal nicht, sie mischen sich aber mit den Nutzfrequenzen und dann können sie hörbar werden. Ein beliebig offener Frequenzgang zeugt also nicht unbedingt von bemerkenswerter Ingenieursleistung sondern eher von Verantwortungslosigkeit.



Warum ein gutes Laustärkepoti wichtig ist

Ein Lautstärkepoti ist ein mechanisches Stellglied, das es im Weltmarkt beliebig günstig gibt. Zwar wird es inzwischen oft durch elektronische Schaltungen ersetzt, die haben jedoch bezüglich Dynamik, Rauschen und Verzerrungen deutliche Nachteile. Widerstandsbahnen aus Leitplastik, hochwertige “Multitap“-Schleifer und getrennte Kammern für die einzelnen Sektionen sind für hochwertige Anwendungen wünschenswert. Um einen problemlosen Betrieb über Jahre sicher zu stellen, ist eine hohe Qualität unabdingbar. Da der Markt für richtig gute Potis klein ist, haben Hersteller wie Noble oder Panasonic nichts mehr im Angebot. Deshalb ist mit die Spitze des Machbaren das RK27 Poti von Alps, was auch gern in Violectric KHVs verwendet wird.



Verschiedene Arten der Lautstärke regelung

Zur Regelung der Lautstärke ist ein Spannungsteiler nötig, der nur bestimmte Anteile des Pegels einer Vorstufe zur Endstufe eines Geräte durchlässt.
Die einfachste Variante dieses Spannungsteilers ist ein Potentiometer oder auch kurz Poti.
Das Poti Ein Poti zur Lautstärkeregelung kann man sich als einen „nackten“ Widerstand vorstellen. Dieser ist mit der einen Seite an das Signal der Quelle angeschlossen, die andere Seite liegt an Masse. Auf der Oberfläche dieses Widerstands kann ein mechanischer Schleifer bewegt werden. Ist er näher an der Seite der Quelle ist das Signal lauter, ist er näher an der Masse-Seite ist das Signal leiser. Liegt der Schleifer direkt auf Masse, ist das Signal „weg“. Es ist unschwer vorstellbar, das solch ein mechanisches Stellglied mit mehr oder weniger grossem Aufwand hergestellt werden kann.
Die Widerstandsbahnen können aus besserer oder schlechterer Kohle oder Leitplastik sein, die Schleifer aus einfachem oder besonderem Material und speziell geformt.
Für Stereoanwendungen ergeben sich weitere Komplikationen denn die Widerstandsbahnen müssen für Links und Rechts möglichst gleich sein (schwierig) und sich am besten räumlich getrennt in unterschiedlichen Kammern befinden.
Um einen problemlosen Betrieb über Jahre sicherzustellen sollten die Oberflächen der Widerstandsbahnen möglichst hart und glatt sein und die Schleifer wenigstens an den Kontaktflächen aus besonderem Material wie Silber oder Gold.
Das Poti ist mit speziellem Fett gefüllt. Alterung und Materialabrieb lassen ein Poti früher oder später kratzen weil der Schleifer nicht mehr akkurat auf der Widerstandsbahn sitzt. Wer jetzt meint, dem Poti mit Kontaktspray was Gutes zu tun liegt restlos falsch. Durch das Spray wird das Fett aufgelöst, das Poti kratzt zwar Anfangs nicht mehr, nach kurzer Zeit aber umso schlimmer. Die Anforderungen an die Mechanik sind ebenfalls hoch. Die Achsen sollten nicht wackeln, ein „sattes“ Drehgefühl ist genauso erstrebenswert wie ein identisches Drehmoment bei Geräten mit mehreren Potis.
Durch mechanische Massnahmen innerhalb des Potis können Rasterungen realisiert werden um eine (Re-)Positionierung zu erleichtern:
- für die Lautstärke wird gern eine 31- oder 41-fach Rasterung genommen, - ein Balance-Poti hat oft eine Mittelrast,
- für die Klangregelung empfehlen sich 13-fach Raster.
Diese Rasterungen haben nicht mit den Stufen eines Stufenschalter zu tun !
Sie dienen lediglich einer besseren Positionierbarkeit und vermitteln ein gewisses Präzisionsgefühl. Prinzipbedingt stellt das Poti für die Quelle eine recht konstante und hohe Impedanz dar, für das nächste Gerät jedoch eine höchst variable. Um Störeinflüsse auszuschliessen sollte diese Impedanz jedoch ebenfalls klein sein. Das lässt sich nur mit zusätzlichem elektronischem Aufwand bewerkstelligen, am besten durch einen Pufferverstärker. Obiges ist eine Grund dafür, das passive Stellglieder im Signalweg meist mehr Probleme bereiten als lösen !
Potis gibt es im Weltmarkt (fast) beliebig günstig – für ein paar Cent, oder auch exorbitant teuer – für einige hundert Euro wie das Alps RK50. Da der Markt für richtig gute Potis klein ist, haben Hersteller wie Noble oder Panasonic nichts mehr im Angebot. Deshalb ist das RK27 Poti von Alps das Mittel der Wahl wenn es um vernünftige Qualität zu einem akzeptablen Preis geht. Potis können recht einfach „automatisiert“ werden, indem man über ein Getriebe einen Motor anbaut. Eine Rutschkupplung sorgt dafür, das vorn per Hand gedreht werden kann während hinten der Motor läuft. Da Potis oft teuer sind und früher oder später anfällig werden wird schon lange über einen Ersatz nachgedacht: Der Stufenschalter

Ein Stufenschalter kann recht gut als Poti-Ersatz dienen.
Hier gibt es keine Widerstandsbahn sondern einen durch je zwei Widerstände pro Schaltstufe gebildeten Spannungsteiler.
Die Vorteile sind ein sehr guter Kanalgleichlauf, bei guter Qualität der Kontakte und einer nachhaltigen Konstruktion ist der Schalter langlebiger als ein Poti
Die Nachteile sind allerdings auch beträchtlich. Durch die begrenzte Anzahl der Stufen (12 oder 24) ist solch ein Stufenschalter nur bedingt zur Regelung der Lautstärke geeignet. Er ist auch teuer, speziell die 24-stufige Variante, aufwändig in der Herstellung, nicht automatisierbar. Der elektronische Schalter Ein elektronischer Schalter ist ein Element das von einem „recht hochohmigen“ Widerstand zu einem „recht niederohmigen“ Widerstand umgeschaltet werden kann. Die ersten Varianten dieser elektronischen Schalter hatten das Problem des „recht niederohmigen“ Zustands. Dieser war nämlich nicht wirklich niederohmig und variierte auch stark. Ausserdem ist der „Schalter“ ein Feldeffekt-Transistor der leider für nicht unwesentliche zusätzliche Verzerrungen verantwortlich sein kann. Unter gewissen schaltungstechnischen Voraussetzungen können elektronische Schalter als Relais-Ersatz zum Beispiel zur Eingangsumschaltung verwendet werden. Auch gibt es inzwischen elektronische Schalter die enger tolerierte „ON“-Widerstände haben. Elektronische Schalter sind jedoch nur bedingt als Poti-Ersatz verwendbar.
Das Ergebnis ist - abgesehen davon das solch ein Schalter sicher nicht kratzt – meist nicht sehr Hi-Fidel, wegen der ins bodenlose gefallenen Preise jedoch eine günstige Alternative. Ein Vorteil ist auch die sehr einfache Automatisierbarkeit. Der VCA Der VCA ist ausgeschrieben ein „Voltage Controlled Attenuator“, also ein „spannungsgesteuerter Abschwächer“. Bekannt aus frühen Analog-Rechnern und dort auch Vier-Quadranten-Multiplizierer genannt, wurde er in den frühen 80er Jahren für die Audiotechnik weiterentwickelt.
Er produziert im dämpfenden Zustand nicht zeitgemässe Verzerrungen und ist deshalb für Hi-Fi untauglich. Diese Schaltkreise sind sehr empfindlich (6mV pro dB) und damit für Stereo nur bedingt zu gebrauchen. Auch ist er nur mit recht viel Aufwand automatisierbar. Monolithische integrierte Schaltkreise Einen frühen Ansatz verfolgte Anfang der 80er Jahre Philips mit den Bausteinen TCA730 und TCA 740. Dies waren Chips die mit einfachen linearen Potis für zwei Kanäle die Lautstärke, Balance, Höhen und Tiefen regeln konnten. Ich denke das die Idee dahinter der Einsatz billigster Potis und reduzierte Verdrahtung war. Die ICs hatten schon in den 80ern ihren Ruf als „Rausch- und Klirrgeneratoren“ weg. Für Hi-Fi absolut ungeeignet. Der DCA Der Fortschritt in der Chiptechnologie brachte seit Ende der 90er den DCA, er ist ausgeschrieben ein „Digital Controlled Attenuator“, also ein „digital steuerbarer Abschwächer“. Wobei der Abschwächer selbst analog ist, das Setzen der internen „Schalter“ digital über Datenworte erfolgt.
Intern ist ein DCA eine intelligente Kombination aus vielen elektronischen Schaltern, Präzisionswiderständen und Pufferverstärkern.
Eines der ersten Exemplare war wohl der CS3310 von Cirrus Logic. Dieser und nachfolgende Bausteine sind zweikanalig und verfügen meist über 256 Stufen zu je 0,5 dB. Ein Schalten im Nulldurchgang der Welle ist vorgesehen und überhaupt ist die ganze Angelegenheit schon recht Hi-fidel was die Linearität, zusätzliches Rauschen und Klirren angeht. Eine Automatisierung ist sehr einfach durchführbar. Ein Nachteil des CS3310 ist, das er nur mit 5 V zu betreiben ist, die Aussteuerungsfähigkeit also eingeschränkt ist. Dies ist bei seinen diversen Derivaten teilweise verbessert worden. Der CS3310 und seine Kollegen werden oft und gern eingesetzt, sind meines Erachtens von Hi-End aber noch ein ordentliches Stück entfernt Der relaisgesteuerte Abschwächer (RCA) Der „Relay controlled Attenuator“, also der „relaisgesteuerte Abschwächer“ vereint die Vorzüge aller obiger Arten und vermeidet deren spezifische Nachteile.
Durch die Relais werden Widerstandskombinationen geschaltet, ähnlich dem Stufenschalter, jedoch mit deutlich mehr Stufen – ausserdem ist die Angelegenheit automatisierbar / fernbedienbar. Wir bei Violectric haben uns für eine 128-stufige Variante entschieden.
Die Schrittweite ist 0,75 dB, sodass ein Regelumfang von 96 dB entsteht. Eine 256 stufige Variante mit einer Schrittweite zwischen 0,3 und 0,5 dB wäre natürlich auch möglich – jedoch sehen wir hier keinen wirklichen Vorteil. Natürlich sind keine 128 Relais pro Kanal beteiligt sondern es ergeben sich aus 27 durch 7 Relais pro Kanal 128 Kombinationen. Die Vorteile:
- kein Kratzen weil keine Widerstandsbahn vorhanden ist - bestes Kanalgleichheit durch den Einsatz von 1% und 0,1 % Widerständen - beste Übersprechdämpfung weil die Kanäle räumlich getrennt werden können - Regelbereich theoretisch gösser als bei einem Potentiometer
- Multikanalbetrieb sehr einfach realisierbar
- keine Gefahr von zusätzlichem Klirr oder Rauschen da nur Festwiderstände im Signalweg sind - die absolut beste Möglichkeit, die Lautstärke zu regeln
Natürlich gibt es auch Nachteile
- es ist (leider) auch die technisch aufwendigste und damit teuerste Lösung - mechanische Geräusche während der Einstellung
- teilweise leichte Tonstörungen und knacksen während der Einstellung Die (Fern-) Steuerung der Lautstärke

Wenn die technischen Voraussetzungen gegeben sind, wird gern ferngesteuert.
Die erfolgt meist über eine Fernbedienung mit Infrarot Sender, diese hat Tasten.
Eine optische Rückmeldung hat man im Allgemeinen auf der Fernsteuerung nicht.
Wenn ein Motorpoti im zu steuernden Gerät vorhanden ist, ergibt sich die optische Rückmeldung durch einen Blick zum Gerät.
Einfacher und deutlich billiger ist die Verwendung von Drehgebern (Incrementals) oder auch Up-Down Tastern am Gerät. Jetzt sollte allerdings durch geeignete Massnahmen der aktuelle Stellwert angezeigt werden. Dies kann durch einen LED-Kranz rund um den Drehgeber erfolgen, durch ein 2-3 stellige 7-Segment Anzeige oder durch ein Alpha-numerisches Display. Das kann man mögen – wir tun es nicht, halten uns vom plakativen Bunten und Blinkenden lieber fern.

Unser Ansatz bei der relaisgesteuerten Lautstärke ist wieder der exklusive, teure. Wir verwenden ein Motorpoti.
Dies kann ferngesteuert oder auch von Hand bedient werden. Auf jeden Fall ist die optische Rückmeldung über die Stellung des Knopfes gewährleistet.
Durch dieses Motorpoti wird eine aus einer Referenz abgeleitete Steuerspannung gebildet.
Diese Steuerspannung wird über einen A/D Wandler in ein digitales Datenwort umgewandelt. Das Datenwort wird mit einer gespeicherten Wertetabelle verglichen, mit dem Ergebnis dieses Prozesses werden die Relais auf den richtigen Wert eingestellt.
Klingt kompliziert – ist es auch, aber das Ergebnis rechtfertigt den Aufwand !



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