Tonunterdrückung

TEILE UND MATERIALIEN

• Niederspannungs-Wechselstromversorgung
• Zwei Audiolautsprecher
• Zwei 220--Widerstände

Für dieses Experiment eignen sich am besten große Tieftonlautsprecher („Woofer“). Für optimale Ergebnisse sollten die Lautsprecher identisch und in Gehäusen montiert sein.

QUERVERWEISE

Lektionen in Stromkreisen , Band 2, Kapitel 1:„Grundlegende AC-Theorie“

LERNZIELE

• Um zu veranschaulichen, wie Phasenverschiebungen dazu führen können, dass sich Wellen entweder verstärken oder sich gegenseitig stören
• Um zu zeigen, wie wichtig das „Phasing“ von Lautsprechern in Stereosystemen ist

SCHEMATISCHES DIAGRAMM

ILLUSTRATION

ANLEITUNG

Schließen Sie jeden Lautsprecher über einen 220--Widerstand an die Niederspannungs-Wechselstromversorgung an. Der Widerstand begrenzt die Strommenge, die von der Stromversorgung an jeden Lautsprecher geliefert wird. Aus den Lautsprechern sollte ein tiefer 60-Hertz-Ton zu hören sein. Wenn der Ton zu laut klingt, verwenden Sie höherwertige Widerstände.

Wenn beide Lautsprecher angeschlossen sind und Ton erzeugen, positionieren Sie sie so, dass sie nur einen oder zwei Meter voneinander entfernt sind und einander zugewandt sind. Hören Sie sich die Lautstärke des 60-Hertz-Tons an. Vertausche jetzt die Verbindungen (die „Polarität“) von nur einem der Lautsprecher und notieren Sie die Lautstärke erneut. Versuchen Sie, die Polarität eines Lautsprechers von ursprünglich auf umgekehrt umzuschalten, und vergleichen Sie die Lautstärkepegel in beide Richtungen. Was fällt dir auf?

Indem Sie die Kabelverbindungen zu einem Lautsprecher umkehren, kehren Sie die Phase um der Schallwelle dieses Lautsprechers in Bezug auf den anderen Lautsprecher. In einem Modus verstärken sich die Schallwellen für eine starke Lautstärke. Im anderen Modus interferieren die Schallwellen destruktiv, was zu einer verminderten Lautstärke führt. Dieses Phänomen ist allen gemeinsam Wellenereignisse:Schallwellen, elektrische Signale (Spannungswellen), Wellen im Wasser und sogar Lichtwellen!

Mehrere Lautsprecher in einem Stereo-Soundsystem müssen richtig "phasengesteuert" sein, damit sich ihre jeweiligen Schallwellen nicht gegenseitig aufheben und der/die Hörer weniger Gesamtschallpegel hinterlassen. Selbst in einem Wechselstromsystem, in dem es wirklich keine konstante „Polarität“ gibt, kann die Reihenfolge der Kabelverbindungen einen erheblichen Unterschied in der Systemleistung ausmachen. Dieses Prinzip der Lautstärkereduzierung durch destruktive Interferenz kann zur Rauschunterdrückung genutzt werden.

Solche Systeme tasten die Wellenform des Umgebungsgeräuschs ab und erzeugen dann ein identisches Tonsignal 180 ^o außer Phase mit dem Rauschen. Wenn sich die beiden Tonsignale treffen, heben sie sich gegenseitig auf und eliminieren im Idealfall alle Geräusche. Wie man sich vorstellen kann, ist dies mit Rauschquellen konstanter Frequenz und Amplitude viel einfacher zu bewerkstelligen. Die Unterdrückung von zufälligem Breitbandrauschen ist sehr schwierig, da eine Signalverarbeitungsschaltung das Rauschen abtasten und genau die richtige Menge an Unterdrückungsgeräusch zum richtigen Zeitpunkt erzeugen muss, um effektiv zu sein.