 | Blumenweg 3a, D-34355Staufenberg Tel. 05543-3317, E-Mail Bürozeit: Mo-Do, ca.14.00-16.00 Uhr Ust. ID. Nr.: (VAT) DE 115268023 Datenschutzerklärung |
| <zurück zu Sound of Silence | |
| <zurück zu Beautiful-Noise |
Funktiondes RIAA-Filters
RIAAFiltertypen
RIAAGenauigkeit
KlangErwartungen
Neumann-Konstante
Wahrheitoder Märchen?
Tiefe Frequenzen werdenabgesenkt, da Rillenbreite und Nadelauslenkung sonst überdimensionaleWerte erreichen würden.
Hohe Frequenzen werdenangehoben, da das Signal sonst im Rillen- und Nadelgeräusch undVerstärkerrauschen untergehen würde.
Die Aufnahme wird nach einergenau festgelegten Filterkurve "verzerrt" und die Phono-Vorstufe muss einmöglichst genaues spiegelbildliches Filter aufweisen, um den Frequenzgangwieder zu entzerren.
Daher spielt das RIAA-Entzerrfilterdie zentrale Rolle in der Schaltung einer Phono-Vorstufe.
 | DieSkizzen sind zum besseren Verständnis nur schematisch dargestellt Bei der Aufnahme werdenzwei getrennte Filter eingesetzt. < Die beiden Skizzenzeigen die Frequenzverläufe der beiden Filter, die hier mal einzelndargestellt sind. Es ergibt sich eine Pegeldifferenzzwischen 20Hz und 20kHz von 40dB (100-fach). Bezogen auf die relative Null-dBLinie spricht man von einer Höhenanhebung von +20dB bei 20kHz undeiner Tiefenabsenkung von -20dB bei 20Hz, während 1kHz unverändertbleibt (Bezugslinie).Bei der Wiedergabe muss die Filterkurve ein sogenanntesSpiegelbild aufweisen. Die dB-Angaben sind nur relaiv zueinder zu verstehen. |
20HzEntzerrung nach IEC
Die Kommission hat spätermal vorgeschlagen, bei Wiedergabe eine Absenkung unterhalb 20Hz(6dB/Okt) vorzunehmen. Das soll eventuelle Rumpelgeräusche besserunterdrücken. Tatsache ist, dass bei der Wahl eines solchen Eckpunktesdie Kurve bereits bei ca. 100Hz die 0-dB Linie verlässt. GewaltigeBassfundamente werden da wohl schon begrenzt.
Manche wenden es an - manchewenden es nicht an. Bei der heutigen Qualität der Laufwerke erscheintuns eine Absenkung nur unterhalb 10Hz als sinnvoll, da bei diesen Frequenzenimmer mal sogenannter Infraschall durch Trittschall, Plattenunebenheiten,Materialresonanzen, usw. auftreten kann. Das muss die nachfolgende Elektronikzusätzlich zum Signalgemisch verarbeiten, wobei zu bedenken gilt,dass in diesem Tiefst-Bereich die Verstärkung des Signals 40dB höherliegt als bei 20kHz. Bei hohen Lautstärken können dann noch zusätzlichMembran-Übersteuerungen des Tieftöners vorkommen.
In der Praxis genügteine leichte Absenkung dieses Infraschallbereiches bei einem -3dB Punktbei 10Hz. Das ergibt -10dB bei 5Hz, -0,5dB bei 20Hz und Verlassen der Null-Liniebei <50Hz. Dadurch bleiben Bassfundamente klanglich so gut wie unberührt.
Die Schaltung eines RIAA-Filtersist nicht festgelegt. Da bleibt viel Spielraum, hauptsache die RIAA-Kurvewird mit einer Grundgenauigkeit erreicht.
Außer einigen exotischenExperimenten gibt es drei grundsätzliche Arten von Filtertypen:
1.Aktiv-Filter
2.Aktiv/Passiv kombiniert
3.Passiv-Filter1. Aktiv-Filter
Die folgenden vier Skizzenzeigen bekannte Beispiele von reinen aktiven RIAA-Entzerrfiltern. Jedesdieser Filter wird komplex berechnet. Alle Bauteilwerte beeinflussensich gegenseitig, da es keine Bauteile gibt, die definitiv für einenFrequenzpol bestimmt sind.
Sie sind nur fürMM-Systeme geeignet, da hier ein einziger OP schon bis zu 1000-fach (bei20Hz) verstärken muss. Soll es für MC-System (10.000-fach)geeignet sein, muss noch eine lineare Verstärkerstufe von ca. 10-30-fachvorgeschaltet werden.
OPs für sehr hoheVerstärkung (Rauschen und Klirr)
Der sogenannte "Very-Low-Noise"OP LT1028 nähert sich in der Praxis bei Verstärkung 1000 der0,1% Klirrfaktor Marke.
Weniger Klirrfaktoranstiegzeigt der AD797 = 0,003%, ist aber immer noch höher, als beim audiophilenOP LME47920 oder LM4562 (K=0,00003%).
Die Rauschwerte dieses OPsliegen etwas höher als bei den anderen beiden, liegen aber in einemBereich, der nicht nennenswert wahrnehmbar ist (bei MM-Systemen gar nicht),da bei sehr kleinen Spannungen die Rauschwerte der Preipheriebauteile unddas Widerstandsrauschen des TA-Systems einen immer stärker werdendenEinfluss haben. Man muss also bei der Wahl der OPs sorgfältig abwägen.Die superrauscharmen OPs gehören in der Regel weniger zu den audiophilen.Auch müssen sie mit extrem kleinen Widerstandswerten beschaltet werden,um die niedrigen Rauschwerte theoretisch zu erreichen, was in der Praxisnicht immer möglich ist.
 |  |  |
|
Wahrscheinlichaus folgenden drei Gründen werden reine Passiv-Filter von vielen alsaudiophil unangreifbar bezeichnet.
1.Frei von Gegenkopplungsverzerrungen (Keine Signalschleifen mit entsprechendenEinschwing- und Anstiegszeiten)
2.So gut wie keine Beeinflussung des Einschwingverhaltens (naturbelasseneSignalverarbeitung, ohne Rückwirkung auf den Eingang)
3.Wesentlich geringere Verstärkung der OP-Stufen erforderlich (entgegenanderen Behauptungen !!)
 | 1-stufiges Passiv-Filter DasState of the Art Passiv-Filter seit 1980 Berechnungsehr komplex. Da jedes der vier Bauteile für jede Eckfrequenz gleichzeitigzuständig ist, beeinflusst auch jede Toleranz das gesamte Filterdesign.Daher haben hier Toleranzen einen größeren Einfluss als beizweistufigen Filter. PassiveFilter arbeiten ohne jede Verstärkung und können daher nur absenken.Eine Tiefenanhebung ist somit nicht möglich. Daher wird die Kurvezu einer Höhenabsenkung umgedreht. Dann folgt die reguläre Höhenabsenkung.Die Pegelverhältnisse sehen folgendermaßen aus: 20Hz-Durchlass= 0dB; 1kHz-Durchlass = -20dB; 20kHz-Durchlass =-40dB Daserfordert eine sehr gute Anpassung an die Verstärkerstufen. |
| beiMM insgesamt 60dB: Stufevor dem Filter ca. 30dB (32-fach) oder etwas mehr; Stufenach dem Filter ca. 30dB (32-fach) oder etwas weniger. | beiMC insgesamt 80dB: Stufevor dem Filter ca. 50dB (320-fach) oder etwas mehr; Stufenach dem Filter ca. 30dB (32-fach) oder etwas weinger. |
Einige behaupten, dass einreines Passiv-Filter im Eingang eine sehr hohe Vorratsverstärkungbenötigt. Das ist hiermit widerlegt. Im Gegenteil: In einem reinemAktiv-Filter für MM-Systeme wird im Tieftonbereich mind 1.000 fach(1kHz = 100-fach) verstärkt. Viele OPs haben bei einer solch hohenVerstärkung einen sehr hohen Klirranstieg. 1-stufige aktive MC-Stufen(10.000-fach) sind gar nicht mehr sinnvoll oder möglich, daher musseine weitere Stufe davor geschaltet werden.
Bauteiletoleranzenhaben bei diesen zweistufigen Filtern einen geringeren Einfluss auf dasFilterdesign als bei dem oben beschriebenen einstufigen Passivfilter.
Dazu darf man auch ruhigeinmal die Frage stellen: Wie genau wird überhaupt eine Platte aufgezeichnet?
Das kann man nicht immergenau herausbekommen, da das selten dokumentiert wird. Oft wurden fehlerhaftealte Schaltungen einfach kopiert, oft weil den Entwicklern einfach dieKenntnis der normgerechten Entzerrung fehlte (und heute noch manchmal fehlt).Sicher ist jedoch: Eine Aufnahme-Genauigkeit unter 1dB ist seltener alsüber 1dB. In ganz frühen Jahren waren schon 3dB ein sehr guterWert. Neumann war sehr pingelig und hielt den RIAA-Fehler auf max +/-0,5dB.Also sollte ein RIAA-Verstärker darunter liegen, damit sich die Abweichungennicht zu sehr summieren. 0,5+0,5=1,0dB; 0,5+0,1=0,6dB. (Fehler könntensich auch zufällig so summieren, dass sie sich aufheben).
Auch wenn man bedenkt, dasssich alle Abweichungen des Frequenzganges in der Wiedergabekette summieren- insbesondere die der Tonabnehmersysteme und der Lautsprecher! - so kannman beruhigt davon ausgehen, dass eine RIAA-Abweichung von weniger als0,1dB völlig unnötig ist. Wir halten uns an die 0,05dB Grenze,um ganz sicher zu sein. Theoretisch wären 0,001 dB mit genauen Messgerätenund engen Temperaturkoeffizienten machbar, aber man muss vorsichtig sein,die Thematik nicht auf einen Altar zu heben, was dann zu einer Glaubenslehreführen könnte.
Sämtliche oben beschriebeneFiltertypen - aktiv oder passiv - können exakt berechnet werden. Verwendetman entsprechend genaue Bauteilwerte, kann schon mit 1%igen Toleranzeneine Abweichung von max 0,1dB ereicht werden. Selektiert man Bauteile aufmindestens vierstellige Genauigkeit, so sind auch 0,01dB kein Problem.Unter diesen Vorraussetzungen würden sich alle Filter in der RIAA-Genauigkeitmesstechnisch nicht unterscheiden.
Klang
Auch wenn messtechnischkeine Unterschiede in der Präzision festgestellt werden können,so zeigen Hörtests eindeutige Unterschiede. Sie sind nicht immer anbestimmten Messwerten, Schaltungsdetails oder speziellen Bauteilen festzu machen. Die Tatsache, dass es Unterschiede gibt, sorgt jedoch dafür,dass es eine ständige Suche nach den Ursachen gibt. Manches ist klar:Zu hoher Klirrfaktor oder störendes Rauschen begründen einenschlechteren Klang. Andere Zusammenhänge schälen sich erst durchErfahrungen im Laufe von Jahren oder Jahrzehnten heraus. Unsere erstenPhonvorstufen für den HiFi-Einsatz wurden bereits Anfang der SiebzigerJahre entwickelt. Damals in reiner Transistortechnik, rauscharme OPs gabes noch nicht. Aber auch damit gab es schon Unterschiede in der klanglichenWahrnehmung.
Bei der Forschung nach Ursacheund Wirkung können wir somit auf über 40 Jahre Erfahrung in unseremSpezialgebiet Filtertechnik zurückblicken. Immer wieder haben sichreine Passiv-Filter als vorteilhaft herausgestellt. Wahrscheinlich gibtes einen Zusammenhang in der Naturbelassenheit der Signalbearbeitung. Nacheinem passiven Filter behält ein natürlicher Sinus immer seineexakte natürliche Form. Sie wird nicht durch Gegenkopplungen in einerSignalschleife vom Ausgang zurück zum Eingang durch Einschwingzeiten,Anstiegszeiten, usw. verändert. Daher wenden wir in unserem Top-Modulnie wieder aktive Filter an, zumal rein passive Filter keinen wesentlichhöheren Bauteileaufwand erforden.
Ein Beispiel: Wennjemand in einer Phonovorstufe - die er als Referenz bezeichnet - einenÜbertrager einsetzt, der in der Regel einen Klirrfaktor von 1% besitztbei einer Amplitudenlinearität von +/- 1dB aufweist (ganz selteneliegen bei 0,1% und 0,5dB), die Phonovorstufe aber gleichzeitig mit einemKlirrfaktor von unter 0,01% und eine RIAA-Abweichung von 0,1dB angibt,so muss doch berechtigterweise ein Zweifel aufkommen, bzw. diese Zusammenhängesollten mal beim Hersteller hinterfragt werden.
Wahrheitoder Märchen?
siehehier
