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ABACUS über ABACUS

ABACUS electronics ging aus der Firma AUDIO PRO Deutschland hervor. ABACUS entwickelt seit 1983 Industrie- elektronik. d.h. Mess- und Regeltechnik, Energie- und Analogelektronik, Elektro- mechanik und Elektroakustik.

Das Thema HiFi aber genießt bei ABACUS höchste Priorität.

ABACUS verfügt über spezielle Schaltungen, die sich - außer für die genannten industriellen Anwendungen - ganz besonders in der HiFi-Technik bewährt haben. Einige entscheidende Probleme in der Tontechnik hat ABACUS damit gelöst. Darauf soll im Folgenden eingegangen werden.
Karl-Heinz Sonder
(Geschäftsführer)

Karl-Heinz Sonder, Geschäftsführer

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Bahnhofstr. 39, 26954 Nordenham.

Grundlagen der ABACUS-Technik

ABACUS-Verstärker -
mit besonderer Schaltung Lautsprecher wie an der Stange

In den 1980er Jahren entwickelte ein Freiburger Elektromechaniker eine neue Verstärkerschaltung. Er habe die Endtransistoren auf den Kopf gestellt, meldete damals „Der Spiegel“; klanglich übertreffe er damit vielfach teurere Verstärker.

Komplexe Signale über fast 10 Oktaven

Das hörbare Frequenzspektrum umfasst beinahe 10 Oktaven. Ein Klang enthält gleichzeitig viele unterschiedliche Töne. Und neben der Frequenz variiert die Lautstärke. Es handelt sich um „komplexe Signale“. Werden solche Tonsignale gespeichert, müssen die Schallwandler das möglichst naturgetreu wieder zusammensetzen. Eine harte Nuss für Schallwandler.

Lautsprecher sind eine komplexe Last

Ein Schallwandler – wir sagen jetzt Lautsprecher – wandelt elektrischen Wechselstrom in Geräusche. Eine Membrane mit elektrischem Antrieb bewegt sich im Takt des elektrischen Stroms. Mehr oder weniger. Viele in Frequenz und Lautstärke unterschiedliche Töne müssen zeitrichtig und originalgetreu wiedererstehen. Die Arbeitsweise eines Lautsprechers ändert sich aber mit der Frequenz, der Lautstärke und diversen anderen Faktoren. Der Lautsprecher ist eine „komplexe Last“. Die Zeit- und Lautstärkedifferenzen beim Wandelvorgang verändern das ursprüngliche Signal. Bei gegebenem Lautsprecher hat fast nur noch der Verstärker Einfluss auf die Realitätsnähe der Schallwiedergabe.

Lautsprecher werden allgemein aus den Emittern (Kathode) der Verstärker-Endstufe gespeist. Deren komplexe Eigenschaften verfälschen das Ausgangssignal der Endstufe. Bewegt sich die Lautsprechermembrane, wird eine Gegenelektromotorische Kraft (Gegen-EMK) erzeugt. Der Lautsprecher ist also immer gleichzeitig Motor und auch Generator. Die Gegen-EMK - wir sagen jetzt Rückwärtsstrom - fließt zurück in den Verstärker.

Nur am Rand bemerkt verhält sich ein Lautsprecher bei elektrischer Betrachtung wie ein Parallelschwingkreis, mechanisch aber als Serienschwingkreis... Unterhalb der elektrischen Resonanz wird der Lautsprecher induktiv. Mit einem herkömmlichen Verstärker angetrieben schaufelt er wegen der starken Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung nur noch Luft. Das heißt er arbeitet nur noch sinusförmig und lässt den Bass verhungern.

„Das haben wir immer so gemacht“… - Fehler berichtigen oder vermeiden?

Die Industriegeschichte kennt viele Beispiele für allgemeines Verharren auf mangelhaften Konzepten. So fährt beispielsweise ein Auto immer noch auf Rädern. Das ist sehr teuer und obendrein muss man dafür Straßen bauen. Und der Antrieb, der Motor, ist immer noch eine umgebaute Kolbenpumpe. Nach über hundert Jahren Weiterentwicklung sind Restmängel reduziert, aber nicht beseitigt. Und über den Erfolg im Wettbewerb der Hersteller entscheidet neben dem allgemeinen technischen Fortschritt ein pfiffiges Marketing.

Ähnlich ist es in der Audiotechnik. Verstärker werden seit eh und je stets nach bekannten Konzepten gebaut und die Konstrukteure versuchen sich im Optimieren. Mit entsprechend großem Aufwand können grundsätzliche Mängel stark reduziert werden. Oft wird damit auch eine besondere Vereinbarkeit eines Verstärkers mit den Eigenschaften bestimmter Lautsprecher erzielt.

Auch in der Technik gilt, dass man vielleicht bestimmte Probleme oft erfolgreicher lösen könnte, wenn man nicht die bisher üblichen Verfahren bereits im Hinterkopf hätte. Also sollte der Audio-Konstrukteur besser nicht wissen, wie alle anderen einen Verstärker bauen. Statt dessen sollte er einen Lautsprecher untersuchen und dann überlegen, welche Bauteile in welcher Anordnung so ein Ding beherrschen können. Wahrscheinlich würde er dann den hier beschriebenen Verstärker neu erfinden…

Welle

Der besondere ABACUS-Verstärker

Wie bei der alten Röhrentechnik wird im ABACUS-Verstärker der Kollektor (Anode) und nicht wie anderen der Emitter (Kathode) angezapft. Der Kollektor kann in der ABACUS-Schaltung stets maximalen Strom liefern, unabhängig vom Momentanwert der Spannung. Darum sind ABACUS-Verstärker „lastunabhängig“.

Nur der Kollektor (Anode) funktioniert übrigens lastunabhängig. Eine ABACUS-Endstufe beherrscht darum Lautsprecher auch unterhalb ihrer Resonanzfrequenz bis an deren mechanische Grenzen. Und dort wo unterhalb der Resonanzfrequenz die Lautstärke absinkt, wird eine beliebige Bassanhebung möglich, lediglich zu Lasten des maximalen Schalldrucks.

Im Unterschied zur Elektronenröhre verfügt die ABACUS-Schaltung über einen praktisch unendlich großen Dämpfungsfaktor und benötigt überdies keinen Ausgangstransformator. In dieser Schaltungstechnik vereinigen sich die Vorteile der Elektronenröhre mit denen moderner Transistoren.

Immer wenn sich beim Lautsprecher die Membrane bewegt, entsteht eine Gegeninduktionsspannung und damit ein Rückwärtsstrom. Dabei spielt die Ursache der Bewegung keine Rolle. Der Lautsprecher als Elektromotor betrachtet, ist nämlich immer gleichzeitig Generator.

Führt man diesen Rückwärtsstrom zurück an den Verstärkereingang, findet ein ständiger Vergleich zwischen der Arbeit des Lautsprechers und der Signalquelle statt. Da Signal und Gegeninduktionsspannung in der ABACUS-Schaltung praktisch zeitgleich sind, idealisieret der ABACUS Verstärker die Lautsprechereigenschaften.

ABACUS-Verstärker führen Lautsprecher wie an der Stange

Durch die direkte Gegenkopplung (Null-Ohm-Technik) wird der Arbeitsfehler des Lautsprechers bereits in der Entstehung verhindert, wohlgemerkt nicht etwa korrigiert. Dieser Verstärker hat die Fähigkeit der direkten Beschleunigung und bremst den Lautsprecher ebenso schnell ab. Das bedeutet: praktisch kein Nachschwingen. Oder anders gesagt: Wenn dieser Verstärker keinen Strom liefert, frisst er ihn.

Soviel zur Technik - gerade soviel, dass es noch (fast) alle verstehen. Wer mehr wissen will, bitte auf dieser Homepage an anderer Stelle nachsehen oder ABACUS telefonisch auf den Zahn fühlen.

Nachtrag -
z.B. "Knallharte Gegenkopplung"

Eine „knallharte" Gegenkopplung (vergl. Dämpfung, Dämpfungsfaktor) gilt übrigens beim klassischen Transistorverstärker als problematisch, u.a. weil da nachgeregelt wird, was längst vorbei ist. Beim ABACUS-Verstärker ist das Ausgangssignal ausschließlich von der Gegenkopplung abhängig. Die Lautsprecher-Membranen werden nicht nur angestoßen, sondern wie an der Stange geführt.

Die Schaltung wird als Emitter-Schaltung bezeichnet; Standard ist der „Emitterfolger". Der Regelvorgang erfolgt beim ABACUS praktisch zeitgleich, d.h. (bei 20 Kilohertz) immer noch ca. 2000 mal schneller als die Ohren...

Lautsprecherkabel neutralisiert

Klangverändernde Einflüsse des Lautsprecherkabels werden ebenfalls ausgeregelt. Die Rückmeldung aus dem Lautsprecher enthält nämlich neben der Gegeninduktionsspannung auch die Eigenschaften des Lautsprecherkabels.

ABACUS Schaltung geheimnisvoll – aber nicht geheim

Die ABACUS-Schaltung mag zwar geheimnisvoll erscheinen, ist aber nicht geheim. Jeder der will bekommt bei ABACUS ein Schaltbild und Abgleichanleitung. Kostenlos! Bevorzugt als PDF, einfach per Email oder auf der ABACUS Homepage unter "Downloads." Und wer sich daheim in der Bastelstube für den Eigenbedarf selbst einen ABACUS zusammenlöten möchte, mag das gerne tun; ABACUS hilft.

ABACUS – handgemacht in Deutschland – 10-Tage-Test

Jeder ABACUS-Verstärker oder APC-Aktivlautsprecher ist handgelötet und zu 100% in Deutschland hergestellt. Ein solcher Verstärker ist für den Musikliebhaber schon ab gut € 500,- zu haben - auch im Direktvertrieb. Und wer nicht die Katz' im Sack kaufen will oder nur mal – vielleicht gemeinsam mit Freunden - probieren möchte, darf bei angemessener Kostenbeteiligung 10 Tage lang testen. (Siehe "Startseite.").

Und noch etwas:
Was sich gut misst, klingt nicht immer gut!

Schaltungseigenschaften werden an Messgeräten ermittelt, die für die HiFi-Komponenten eine reale Last darstellen - wie ein ohmscher Widerstand. Darum messen sich alle HiFi-Geräte so gut.

In der Praxis muss die Ausgangsschaltung aber nicht einen ohmschen Widerstand antreiben, sondern

    • im "Line-Bereich" ein Kabel mit seinen überwiegend kapazitiven Eigenschaften; dazu kommt (noch viel schlimmer) die Eingangskapazität der nachfolgenden Komponente
    und
    • am Endverstärker das Lautsprecherkabel und der Lautsprecher selbst; beide wirken sich überwiegend induktiv aus.

Kapazitive und induktive Lasten drehen an der Phase. Das heißt Strom und Spannung klaffen mit zunehmender Frequenz immer mehr auseinander. Musik bedeutet aber, dass gleichzeitig unterschiedliche Frequenzen zu reproduzieren sind.

Die Lastunabhängigkeit der ABACUS Schaltungstechnik verhindert Phasenfehler und die direkte Gegenkopplung schließt jegliche Signalveränderung durch die Last (Induktivitäten und Kapazitäten) aus.

Soviel über Grundlagen an dieser Stelle - und nun, was ABACUS daraus macht...
 

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