Lautsprecherkabel

Lautsprecherkabel - große Querschnitte und der Dämpfungsfaktor


Es ist inzwischen große Mode geworden, seine Lautsprecher mit möglichst dicken Kabeln am Verstärker anzuschließen. Und dies hat technisch gesehen auch einen Hintergrund. Aber den Hang zu möglichst armdicken Zuleitungen muß man ein wenig relativieren. Der Grund für eine möglichst niederohmige Verbindung von Verstärkerausgang zu Lautsprecher liegt darin, daß man den sogenannten, vom Verstärker vorgegebenen Dämpfungsfaktor möglichst nicht verringern will. Der Dämpfungsfaktor eines Verstärkers ist das Verhältnis von Lautsprecherimpedanz zu Ausgangsimpedanz des Verstärkers. Eigentlich umschreibt man mit dem Begriff Dämpfungsfaktor lediglich den Ausgangswiderstand. Da die meisten Leute mit kleinen Ohmwerten wenig anfangen können, hat sich dieser Begriff mit seinem dimensionslosen Wert durchgesetzt. Zudem gilt beim Dämpfungsfaktor die griffige Regel, daß größere Werte besser sind, während beim Ausgangswiderstand kleinere Ohmwerte besser sind. Es ist halt viel leichter, jemanden davon zu überzeugen, für einen doppelt so hohen Dämpfungsfaktor mehr Geld zu bezahlen, als dies für einen halb so großen Ausgangswiderstand zu tun. Wenn ein mittelprächtiger Verstärker bei 8-O-Lautsprechern beispielsweise einen Dämpfungsfaktor von 100 besitzt, bedeutet dies, daß er einen Innenwiderstand von 0,08 O besitzt. Da der Innenwiderstand eines Verstärkers nicht von der angeschlossenen Last abhängt, ist der Dämpfungsfaktor bei einem 4-O-Lautsprecher nur halb so groß wie bei einem 8-O-Lautsprecher. Der Ausgangswiderstand (und damit der Dämpfungsfaktor) ist deshalb so wichtig, weil ein Lautsprecherchassis ein Feder-Masse-System ist. Ohne diese äußere Dämpfung schwingt der Lautsprecher unter bestimmten Umständen mehr oder weniger unkontrolliert. Diese sehr wichtige Dämpfung geschieht auf elektrischem Weg. Denn ein Lautsprecherchassis kann nicht nur Strom in Bewegung und damit Schall umwandeln sondern auch Bewegung in Strom. Es kann also auch als Generator wirken, wenn man von außen die Membran und damit die Spule bewegt. Man kann einen Lautsprecher, was Sie vielleicht überraschen wird, daher auch als Mikrofon benutzen (erwarten Sie bitte keine Wunder in Form eines guten Klangs). Sobald der Lautsprecher eine Schwingspulenbewegung an den Tag legt, die nicht dem vom Verstärker gelieferten Strom entspricht, wird in der Schwingspule eine Spannung induziert. Wenn es gelingt, diese Spannung möglichst niederohmig kurzzuschließen, fließt ein sehr hoher Strom. Da man aber Energie nicht erzeugen sondern nur umwandeln kann, müßte sich die Schwingspule mit sehr großer Kraft in die falsche Richtung bewegen, um diese hohen Ströme erzeugen zu können. Diese große Kraft ist jedoch nicht vorhanden. Aus diesem Grunde wird die ungewollte Bewegung im Idealfall vollständig unterbunden. In der Praxis ist weder der Ausgangswiderstand des Verstärkers noch der Leitungswiderstand Null. Die Werte sind zwar sehr klein, können sich aber trotzdem sehr deutlich auswirken. Bei dem Verstärker in obigem Beispiel betrug der Ausgangswiderstand 0,08 O , also 80 mO , was einen Dämpfungsfaktor von 100 bei 8-O-Lautsprechern ergab. Wenn die Leitung ebenfalls den gleichen Widerstand besitzt, beträgt der wirksame Widerstand bereits 160 mO , so daß der Dämpfungsfaktor unter Berücksichtigung des Kabelwiderstands auf 50 sinkt. Bevor Sie sich jetzt Gedanken über armdicke Zuleitungen machen, sei ein kleines Bauteil genannt, das die ganzen in diese Richtung laufenden Bemühungen geradezu lächerlich erscheinen lassen: Die Spule (Induktivität) in der Frequenzweiche des Lautsprechers, die ebenfalls im Signalpfad liegt. Auch wenn der Hersteller sich große Mühe gibt und wirklich dicken Draht verwendet, sind auch im Idealfall kaum weniger als 0,3 O machbar. Üblich sind bei guten Lautsprechern hingegen Werte zwischen 0,5 und immerhin 1,0 O , von schlechten gar nicht zu reden! Bei einem Ohm Spulenwiderstand limitiert alleine die Frequenzweiche den Dämpfungsfaktor auf 8. Diesen Wert können Sie auch mit viel Aufwand und extrem teuren Kabeln nicht erhöhen. Aber das ist noch nicht alles, es kommt noch viel heftiger: Die Schwingspule selbst besitzt ebenfalls einen bestimmten ohmschen Widerstand, der fast immer nur ganz unwesentlich unter der Nennimpedanz liegt, die meistens 4 oder 8 Ohm beträgt. Diese Nennimpedanz ist übrigens die Scheinimpedanz bei 1 kHz und setzt sich aus Wirkwiderstand (Schwingspulenwiderstand) und Scheinwiderstand (z.B. Induktivität der Schwingspule) zusammen. Das elektrische Ersatzschaltbild für die im gesamten Pfad auftretenden Widerstände ist im Bild dargestellt.




In diesem Bild ist der reale Verstärker als Kombination einer idealen Wechselspannungsquelle G mit dem in der Praxis unvermeidlichen Innenwiderstand R i dargestellt, der den realen Lautsprecher ansteuert. Dieser wiederum besteht aus einem idealen Baßlautsprecher Lsp, der den getrennt gezeichneten Schwingspulenwiderstand R Spule besitzt und dem zusätzlich der ohmsche Widerstand R Dr der Frequenzweichendrossel vorgeschaltet ist. Verbunden wird der reale Verstärker mit dem realen Lautsprecher (also incl. der unerwünschten ohmschen Widerstände) mit einer Lautsprecherzuleitung, die den Widerstand R Kabel besitzt. Wenn man sich die Werte der einzelnen Widerstände ansieht, wird man feststellen, daß Drossel- und Schwingspulenwiderstand ganz erheblich (ungefähr zwei Zehnerpotenzen, also Faktor Hundert!) größer sind als der Innenwiderstand des Verstärkers oder der Leitung. D.h. ob der Leitungswiderstand groß oder klein ist, macht sich im Gesamtergebnis fast nicht bemerkbar. Leider wird diese Tatsache fast immer gern verschwiegen - oder sollte sich etwa wirklich noch niemand Gedanken darüber gemacht haben? Aufgrund des niedrigen Ausgangswiderstands spielt jedoch die Kabelkapazität keine Rolle, weil die Grenzfrequenz immer extrem hoch ist und daher so weit über dem Hörbereich liegt, daß man daran nicht den geringsten Gedanken verschwenden sollte. In einem sehr ungünstigen und stark übertriebenen Beispiel mit 0,1 O Ausgangswiderstand und 1000 pF Kabelkapazität ergäbe sich immer noch eine obere Grenzfrequenz von ca. 1,5 GHz , also mitten im Mikrowellenbereich, in dem z.B. Mobiltelefone senden und empfangen. Für die Kabelinduktivität, die übrigens dermaßen gering ist, daß man einigen Aufwand treiben muß, um sie überhaupt messen zu können, ist ähnlich irrelevant für das Übertragungsverhalten eines Lautsprecherkabels. Zusammenfassend kann man sagen, daß der Kabelwiderstand der Zuleitung zum Lautsprecher bei weitem nicht die tragende Rolle spielt, die ihm zugesprochen wird. Aus diesem Grund benötigt man auch keine armdicken Monsterkabel. Allerdings sollten Sie auch nicht den immer wieder gern zitierten Klingeldraht verwenden, denn die Zuleitung sollte so niederohmig sein, daß der Dämpfungsfaktor nicht durch Sparen an der falschen Stelle noch drastisch weiter gesenkt wird. Wenn die Zuleitungen kürzer als 10 m sind, ist ein Kabelquerschnitt von 2,5 mm² bereits völlig überdimensioniert. Insbesondere für den letzten Satz werden mir selbsternannte HiFi-Profis sicherlich körperlichen Schaden zufügen wollen, aber die Physik/Elektrotechnik läßt sich im Gegensatz zu uninformierten Käufern durch dumme Sprüche nicht beeinflussen. Oft werden extrem teure Kabel (man kann leicht 4000 Euro für ein 3 m langes Stereokabel ausgeben!) mit Hinweis auf einen extrem niedrigen Widerstand aufgrund der Verwendung von exotischen Materialien und infolge niedriger Induktivität gutes Impulsverhalten angeboten. Abgesehen davon, daß wie oben dargestellt ein extrem niedriger Widerstand nichts bringt, ist es den Elektronen absolut egal, durch welches Material sie fließen. Das Einzige, was sie registrieren, ist der Leitungswiderstand. Ob man ihn durch Verwendung von Silber erniedrigt oder einfach ein stinknormales Kupferkabel nur wenig dicker macht, können sie nicht detektieren. Die Kabelinduktivität ergibt sich in erster Linie aus der Länge des Kabels und kann auch mit den exotischsten Materialien nicht weiter erniedrigt werden. Zudem ist sie derart gering, daß sie wirklich nicht zum Tragen kommt. Bei einem 10 m langen Kabel und angenommenen 10 nH/m (Praxiswerte liegen darunter) ergibt sich bei einem 8-O-Lautsprecher eine Grenzfrequenz von mehr als 12 MHz , liegt also im oberen Kurzwellenbereich und ist damit absolut irrelevant. Manchmal werden besonders verflochtene Kabel angeboten. Das Verflechten oder (einfacher) das parallele Verlegen von zueinander isolierten Drähten, die nur am vorderen und hinteren Ende leitend miteinander verbunden sind, hat durchaus einen theoretischen Hintergrund. Bei sehr hohen Frequenzen tritt nämlich der sogenannte Skin-Effekt auf. Hierbei nutzen die Elektronen nicht mehr den gesamten Leiterquerschnitt aus, sondern fließen mehr oder weniger nur in der Nähe der Oberfläche des Leiters. Dadurch erhöht sich der effektive Widerstand des Leiters. Viele isolierte dünne Leitungen besitzen eine größere wirksame Oberfläche als ein dicker Draht, was in der Hochfrequenztechnik auch leidlich genutzt wird. Im Niederfrequenzbereich, zu dem die HiFi-Wiedergabe zählt, tritt dieser Effekt jedoch überhaupt nicht auf. Er beginnt erst bei einigen MHz (also mehrere Millionen Schwingungen pro Sekunde im Vergleich zu max. 20.000 Schwingungen pro Sekunde bei HiFi), sich überhaupt bemerkbar zu machen. Selbst wenn er bei hohen Audiofrequenzen auftreten würde, würde der Kabelwiderstand trotzdem keine große Rolle spielen, weil die Hochtöner ohnehin fast immer mit Vorwiderständen ausgestattet sind. Ob der wirksame Vorwiderstand nun 2,2 oder 2,21 O beträgt, ist sowieso egal. Hochtöner besitzen ohnehin eine sehr starke innere (mechanische) Dämpfung und sind dadurch nicht wie die Tieftöner auf eine äußere (elektrische) Dämpfung über den Verstärker angewiesen. Solche Kabel sind daher ebenfalls ganz grober Unfug. Man benötigt noch nicht einmal sogenannte Lautsprecherlitze; die preisgünstigere Zwillingslitze hat bei gleichem Drahtquerschnitt absolut das gleiche elektrische Verhalten. Lautsprecherlitze ist jedoch meistens flexibler, was manchmal ein Vorteil sein kann, wenn man das Kabel um scharfe Kanten führen muß. Der Nachteil ist, daß die Isolierung transparent ist, so daß die rötliche Farbe des Kupfers hervortritt. Durch die Krümmung und den dadurch bedingten Lupeneffekt (Vergrößerung) wirkt ein solches Kabel dicker als es tatsächlich ist, was durch die martialische Optik zunächst als Vorteil erscheinen mag. Aber normalerweise ist man bedacht, das Kabel möglichst unauffällig zu verlegen, was nur schlecht gelingt, wenn das Kabel schon von weitem durch seine rötliche Farbe ins Auge sticht. Graue Zwillingslitze verhält sich dahingehend viel unauffälliger.

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