Restauration und Neuabstimmung einer Arcus TL-500
Stand März 2025
Mit der originalen Weichenschaltung klingt die Arcus TL-500 im ersten Eindruck recht gefällig. Bei genauerem Hören fallen dann aber schnell die Schwächen und Fehler der originalen Abstimmung auf. Die Wiedergabe hat eine deutliche Betonung der unteren Mitten und der Höhen. Auch scheint die Wiedergabe ähnlicher Frequenzen sich vertikal weit über die Box nach unten zu verteilen. Gesangsstimmen, insbesondere tiefe Männerstimmen - scheinen aus Richtung des Boden zu kommen. Einen klaren Ort, wo die "Musi spielt", läßt sich nicht so richtig bestimmen. Die Musik kommt irgendwie wie aus einer "Kiste", der Klang löst sich nicht so recht vom Lautsprecher. Die Auflösung einzelner Instrumente und die Abbildung im Raum sind für eine Box dieser Preisklasse schlecht. Dies zeigte sich besonders im direkten Hörvergleich mit in diesen Kategorien sehr guten Vergleichsboxen.
Bei Betrachtung des originalen Weichenschaltbildes läßt sich das klangliche Ergebnis bereits erahnen.
Acrus TL-500 Originalweiche (PDF-Version) 
Frequenzgänge und Abstimmung des Subwoofer, des Tieföner u. des TL-Ports mit der originalen Beschaltung und Bedämpfung 
Pegelfrequenzgänge von TMT, MT, HT, SHT und Summe in der originalen Arcus TL-500 |
Die messtechnische Prüfung der originalen TL-500 oberhalb 200 Hz ergabt dann mit der originalen Beschaltung das zu befürchtende Bild. Aufgrund der sehr flachen Filterverläufe von elektrisch nur 6 dB/Oktave bedienen zwischen ca. 300 bis 7.000 Hz gleich drei Chassis die Wiedergabe parallel, ein 25-Zentimeter-Tiefmitteltöner, der 13-Zentimeter-Mitteltöner und eine 25-Millimeter Kalotte. So erklärt sich auch die Mittenbetonnug und die starke vertikale Verwaschung der Schallentstehung.
Warum wurde so eine Abstimmung gewählt? Mir fallen nur 2 Gründe dazu ein.
- Die Box ist mit der Arcus Abstimmung lauter (ca. 2-3 dB) als mit meiner Beschaltung. Da lautere Boxen beim Hörvergleich ohne Pegelausgleich - wie bei den meisten Vorführungen üblich - von sehr vielen Kunden zunächst als die besseren Lautsprecher empfunden werden, ist ein Grund für die originale Weichenauslegung der TL-500 wohl durchaus nachvollziehbar.
- Zweiter Grund für die originale Weichenauslegung könnten schlicht Kostengründe gewesen sein. Und man verkauft die unzulängliche Auslegung der Weiche mit elektrisch 6 dB Flankensteilheit (akustische ist das Ganze jedoch alles andere als eine 6 dB Weiche) als "high-end", "audiophile" und vorgeblich "phasengünstige" 6-dB-Weiche" und erspart sich dafür die nicht unerheblichen Kosten für eine gute Frequenzweiche.
Die Originalbeschaltung der Arcus TL-500 führt zwar zu einem etwas höheren Pegel und damit leicht höheren Wirkungsgrad, aber die grundsätzlichen Vorteile einer Aufteilung des Frequenzspektrums auf fünf Chassis gehen nicht nur verloren, sondern führen zu einem deutlich schlechteren Gesamtklangbild als wenn nur 3 oder gar nur 2 Chassis verwendet worden wären. Nicht nur das Auflösungsvermögen der Chassis und damit das der Box wird unnötigt verschenkt. Auch die räumliche Abbildung ist mit der Originalbeschaltung waschig, völlig undifferenziert und so gut wie kaum vorhanden; das Klangbild wirkt platt.
Der 13-Zentimeter-Mitteltöner hat zudem im Verhältnis sowohl zum Kalottenhochtöner als auch zum Tiefmitteltöner einen um c. 3-4 dB geringeren Wirkungsgrad. Dieses "Loch" hat Arcus dann einfach mit dem 25-Zentimeter-Tiefmitteltöner "auffüllen lassen". Da jedoch ein einfacher Parallelbetrieb von Tiefmittel- und Mitteltöner neben den sonstigen Nachteilen dann jedoch wieder zu laut gewesen wäre, musste der Mitteltöner durch einen Widerstand (4,7 Ohm) eingebremst werden. Der als zu große "Mitteltöner" betriebene 25-Zentimeter-Tieftöner drängt so in einem Bereich, für den er nicht wirklich geeignet ist, viel zu stark in den Vordergrund. Eine Absenkung des Tiefmitteltöners zur Pegelnivellierung kam jedoch nicht in Frage, da dies die Abstimmungsgüte - spich die Wiedergabe im Oberbass - noch weiter negativ verändert hätte.
Warum jedoch der 13-Zentimeter-Mitteltöner aber auch noch bis ca. 7.000 Hz betrieben wird, ist mir hingegen nicht ansatzweise nachvollziehbar.
Aufgrund des durch den Parallelbetrieb von Tiefmittel- und Mitteltöner sich ergebenen recht hohen Gesamtpegel mussten dann auch die Hochtonkalotte und der Hochton-Magnetostat ebenfalls zur Erzielung eines zum Mitteltonbereich ensprechenden Gesamtpegels weitesgehend parallel betrieben werden. Die Vorteile beider Chassis gehen dadurch vorloren.
Abhilfe schafft nur eine komplette Neuentwicklung der Frequenzweiche.
Bestückt ist die TL-500 mit
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Datenblatt Bevor es jedoch an die Entwicklung einer neuen Frequenzweiche ging, waren alle Chassis auf Fehler, insbesondere auf Alterungsschäden zu prüfen.Bis auf eine leicht weicher gewordenen Aufhängung des Mitteltöners und ein extremes Verblassen der Mitteltönermembranen waren keine Schäden festzustellen. Auch das Ferrofluid im Luftspalt der Hochtonkalotte zeigte noch keine Anzeichen an Verhärtung, die Impedanz lag noch immer innerhalb der üblichen Abweichungen. Somit war lediglich eine Versteifung der Zentrierspinne des Mitteltöners erforderlich und Membranen mit schwarzer Alkoholfarbe wieder einzufärben.
Das Dämpfungsmaterial sowohl das in der Mitteltonkammer als auch das in der Transmissionline war jedoch im Laufe der letzten 40 Jahre verklumpt und verklebt (Rauch und Nikotin haben dies besonders begünstigt). Das Dämpfungsmaterial wurde durch neues Volumenvlies (50 mm stark, Flächengewicht ca. 400g/m²) ersetzt, im Mitteltongehäuse 1 Vliese ca. 0,3x0,2 m und in der Transmissionline 3 Vliese ca. 0,3x0,6 m und 2 Vliese 0,15x0,3m.
Für die Neugestaltung der Frequenzweiche musste zunächst das Frequenzband sinnvoll auf die 5 Chassis der TL-500 aufgeteilt werden. Die aller meisten Lautsprecher-Chassis strahlen den Schall i.d.R. nur bis zu einer bestimmten Frequenz unter allen Winkeln eines Halbraums mit der gleichen Intensität ab. Wird die Wellenlänge des abgestrahlten Schalls jedoch kleiner als der Membranumfang eines Chassis zeigen fast alle dynamischen Lautsprecher eine stetig steigende Bündelung hin zur Achse. D.h. der Pegel auf Achse steigt kontinuierlich bis zur oberen Grenzfrequenz des Chassis an, gleichzeitig sinkt der unter Winkel abgestrahlte Schall mehr oder weniger entsprechend ab. Ab einer bestimmten Frequenz - deren Wellenlänge im Verhältnis zum Membranumfang sehr kurz ist - strahlen nahezu alle Chassis den Schall nur noch schmal wie eine Taschenlampe den engen Lichtkegel ab. Je breiter der betrachtete Abstrahlwinkel ist, desto geringer wird der seitliche Pegel in Verhältnis zur Achse. Wie und bei welcher Frequenz die Bündelung einsetzt und wie stark sie ausgeprägt ist, hängt neben der Membranfläche u.a. sehr stark vom Chassisaufbau und seiner Membranform ab. Grundsätzlich gilt: Je größer die Membranfläche eines Chassis ist desto tiefer beginnt die Bündelung. Daraus ergeben sich zahlreiche Probleme.
Bei Mehrwege-Lautsprechern kommt es sehr häufig beim Übergang von einen zum anderen Chassis zu einem Bruch der Abstrahlcharakteristik. Hat z.B. der Tieftöner bereits seine Bündelungsfrequenz erreicht, wird durch ihn der Raum nur noch eingeschränkt unter Winkel mit Schall befüttert. Außerhalb der Achsen der Lautsprecher ist der Schall bereits deutlich leiser zu vernehmen. Übernimmt nun ein Mittel- oder Hochtöner die Beschallung, so zeigt dieser i.d.R. aufgrund seiner anderen Geometrie auch ein anderes Abstrahlverhalten. Da Mitteltöner und erst recht Hochtöner unabhängig von ihrer Bauform, egal ob nun Konusmembran- oder Kalottenbauform, deutlich kleinere Membranflächen aufweisen, beginnt bei ihnen die Bündelung auch bei deutlich höheren Frequenzen als bei Tieftönern. 25-Zentimeter-Tieftöner wie die hiesigen Seas und Vifa Chassis beginnen ab ca. 300-500 Hz die Schallabstrahlung zu bündeln und oberhalb von ca. 1 kHz wird unter seitlichen Winkeln von 45° und mehr nur noch sehr wenig und zudem recht ungleichmäßig Schall abgestrahlt. Ein 13-Zentimeter Mitteltöner wie der hiesige ITT LKM130/25/95 hingegen beginnt erst ab ca. 1,5 kHz und die 25 Millimeter Kalotte erst oberhalb von ca. 6 kHz zu bündeln. Werden nun über eine Frequenzweiche den einzelnen Lautsprecherchassis ihre Frequenzbereiche zugewiesen, ist das Abstrahlverhalten der Box vom Abstrahlverhalten des jeweils aktiven Chassis abhängig. Bündelt bereits der Tieftöner aber strahlt der Mitteltöner bzw. Hochtöner in diesem Bereich noch weit ab, so kommt es im Übernahmebereich zwischen Tief- und Mitteltöner bzw. Hochtöner zu einem Bruch im Abstrahlverhalten. Bei Mehrwege-Boxen kann dieses Phänomen bei jedem Übergang von einen zum anderen Chassis auftreten. Dies kann dazu führen, das die Abstrahlcharakteristik einer Box sehr stark von der Frequenz abhängig ist und über sie stark schwanken kann. Als besonders ungünstig zeigt sich das sogenannte "Tannenbaum"- Abstrahlverhalten beim dem nach einschnürender Abstrahlbreite diese sich bei höheren Frequenzen wieder stark ausweitet. Dies führt nun trotz oder gerade bei linearem Pegelfrequenzgang auf Achse dazu, dass die Gesamtschallleistung die in den Hörraum abgestrahlt wird sehr frequenzabhängig unterschiedlich ist. Der Leistungsfrequenzgang ist dann alles andere als ausgeglichen. Ein leicht ansteigender oder abfallender Leistungsfrequenzgang ist meist nicht so sehr tragisch. Wenn jedoch nach fallenden oder linearen Leistungsfrequenzgang plötzlich ein starker Schallleistungsanstieg im Raum auftritt bewirkt dies oft ein anstrengendes bis nerviges Klangbild.
Für die Neugestaltung der Weiche für die Arcus TL-500 waren aufgrund der Eigenschaften und Auslegungen der vorhandenen Chassis akustische Linkwitz-Filter 4. Ordnung mit Trennfrequenzen von ca. 300-500Hz, 1,8-2,5 kHz und 5-6 kHz anzustreben. Bei dieser Aufteilung des Frequenzbandes auf die Chassis der TL-500 ist das Ziel keines Chassis weit über dessen Bündlungsfrequenz hinaus zu betreiben im vernünftigen Rahmen sicher gestellt.
Das Subwoofer- und das Tieftonchassis bestimmen den Nominalpegel der Box. Da diese beiden Chassis im Parallelbetrieb im TL-500 Gehäuse einen Gesamtpegel von über 97dB/2,83V/m liefern würden und damit deutlich über den Wirkungsgraden des Mittel- und Superhochtöners liegen, wurde hier ein sogenannter 1-1/2 Wege-Basszweig gewählt. Der Seas H378 Subwoofer wurde mit einem sehr tief aber anfangs flach verlaufenden Tiefpassfilter beschaltet. Allerdings fiel mit dieser Beschaltung bei ca. 80-120 Hz eine sehr deutliche Pegelanhebung ins Auge.
Pegel des Subwoofer mit 150Hz Tiefpass in der TL-500 mit und ohne Impedanzentzerrung
Ursache hierfür ist eine Koppelung "zwischen der bewegten Masse des Chassis mit der Drosselspule des Tiefpasses". Die Impedanz des Subwoofer zeigt im unteren Frequenzbereich zwei deutliche Resonanzen, eine "unschädliche" bei unter 10Hz und eine bei ca. 60 Hz. Das Impedanzminimum zwischen den beiden Resonanzen zeigt die TL-Resonanz der Box bei ca. 28 Hz an.
Impedanz des Subwoofer in der TL-500
Diese Resonanzen sind das elektrische Abbild der schwingenden Masse des Subwoofer die von der gegenphasigen Resonanz hier der TML überlagert wird und so zu der häufig zu sehenden "Kamelhöcker-Impedanz" führt. Oberhalb dieser oberen Resonanzfrequenz (ab 60 Hz) zeigt der Impedanzverlauf ein sog. kapazitives Verhalten, d.h. zu höheren Frequenz nimmt der Scheinwiderstand wie bei einem Kondensator ab. Diese Kapazität und die hierzu in Reihe liegenden Drosselspule der Weiche bilden nun einen Schwingkreis mit hoher Güte und einer Mittenfrequenz im oberen Bassbereich. Je nach dem welche Werte die "Bauteile" dieses Schwingkreises annehmen, können sich zum Teil sogar erhebliche Pegelveränderungen im Übertragungsbereich des Tiefpasses ergeben. Durch eine Entzerrung der Impedanz lässt sich dieses Problem in den Griff bekommen. Ein Saugkreis (eine Reihenschaltung aus einen Widerstand, einer Spule und einen Kondensator) parallel zum Tieftöner kann die Impedanzüberhöhung ausgleichen. Dazu ist jedoch für jede Resonanz ein eigener speziell abgestimmter Saugkreis erforderlich. Die Glättung der oberen Bassresonanz sorgt für eine hinreichend lineare Lastimpedanz, eine Glättung der unteren Impedanzspitze bei ca. 8 Hz ist hier nicht erfordrlich da sie weit genung von der Filterfrequenz des Tiefpasses entfernt ist.
Die originale TL-500 wies ebenfalls diese weichenbedingte Pegelüberhöhung auf, allerdings wurde sie von Arcus nicht korregiert.
Der Vifa M25WO Tieftöner erhielt einen akustischen Linkwitz-Tiefpass 4. Ordnung mit einer Trennfrequenz von ca. 350 Hz. Der Subwoofer gleicht im wesentlichen lediglich den durch den Baffle-Step des TL-500 Gehäuses bedingten Pegelabfall des Tieftöners zu tiefen Frequenzen hin aus. Ein Ausgleich des Baffle-Step durch Überdimensionierung des Tiefpassfilters des Tieftöners ist daher nicht erforderlich. Aufgrund des großen Abstands des Tiefpassfilters des Tiefmitteltöner zur TL-Resonanz ist auch eine Entzerrung der Impedanz des Tieftöners nicht erforderlich.
Der Mitteltöner wurde mit einem elektrischen Bandpass 3. Ordnung aus integrierten Tief- und Hochpass zu beschalten. Mit dem chassiseigenen Frequenzgangs ergab sich damit der erforderliche akustischer Bandbandpass 4. Ordnung. Allerdings ist das ITT Mitteltonchassis leider nicht das Lauteste und liegt ca. 2 dB unter dem Pegel der Tieftoneinheit und des Kalottenhochtöners. Das Klangbild wirkt für mich zu zurückhalten. Nach ausführlichen Hörtests und zahlreichen Messungen wurde die Weichenschaltung modifiziert. Durch Änderung der Reihenfolge der Bauteile des Tief- und Hochpasses im Mitteltonzweig und einer leichten Anpassung der Bauteilwerte konnte eine signifikante Pegelanhebung des Mitteltonbereiches erreicht werden. Durch die Reihenschalten von Hoch- und Tiefpass im Mitteltonzweig kommt es zu einer leichten Resonanz zwischen dem Hoch- und Tiefpassfilter die zur Folge hat, dass der Pegel zwischen ca. 450 kHz und ca. 2,8 kHz über dem eigentlichen Pegel des unbeschalteten Mitteltöners liegt. Bei der sonst von mir favorisierten Integration der Einzelfilter werden diese Koppelungen von Hoch- und Tiefpass weitest gehend vermieden. Im hiesigen Fall kann diese resonanzbedingte Pegelanhebung aber dazu genutzt werden, den Gesamtpegel des Mitteltöners im Einsatzbereich noch etwas zu erhöhen. Erkauft wird dieser Pegelgewinn jedoch mit einer deutlichen Impedanzsenke in diesem Bereich, aber irgendwo muss die "Leistung" ja herkommen. Mit einem Minimum von ca. 3,2 Ohm liegt die Impedanz aber noch immer im völlig unkritischen und vertretbaren Bereich. Diese Schaltungsmaßnahme ließ die leichte Mitteltonschwäche der Box letztendlich völlig verschwinden. Die im Messschrieb zu erkennende recht ausgeprägte Welligkeit des Frequenzganges zwischen 1,1 bis 1,6 kHz wird durch Reflexionen am Aufbau der Schallwandkanten der Arcus TL-500 verursacht und lässt sich ohne komplette Neugestaltung der Schallwandgeometrie leider nicht ändern.
Der Kalottenhochtöner ließ aufgrund seiner Geometrie und Daten leider keine Ankopplung unter 2,5 kHz zu. Der Mitteltöner bündelt in diesem Bereich zwar schon etwas, was m.E. jedoch weniger stark wiegt als ein erhebliches Klirren des Hochtöners in Kauf zu nehmen. Um auf der anderen Seite die Qualitäten des Fostex E110T08 als Superhochtöner nicht zu verschenkten, war ein Parallelbetrieb der beiden Chassis - wie in der originalen TL-500 - zu vermeiden. Folglich musste auch der Kalottenhochtöner mit einem Bandpassfilter beschaltet werden. Da der Fostex E110T08 eine Ankopplung ab ca. 4 kHz zu lässt war eine Übernahme bei ca. 6 kHz sinnvoll, da beide Chassis in diesem Bereich ein sehr ähnliches Abstrahlverhalten zeigen und so der gefürchtete Burch im Rundstrahlverhalten im Hochtonbereich vermeiden werden kann. Aufgrund der sehr geringen Bandbreite des Bandpasses für den Kalottenhochtöner lag der Pegel der Kalotte deutlich über dem Pegel des Mitteltöners als auch des Hochtöner und musste entsprechend abgesenkt werden.
Die Beschaltung des Superhochtöner konnten sehr einfach gehalten werden. Der elektrische Hochpass 2. Ordnung komplettiert sich mit dem Hochpassverhalten des Magnetostaten perfekt zum Hochpass 4. Ordnung. Aufgrund der Einbaulage der SEO von Hoch- und Superhochtöner muss der Superhochtöner verpolt angeschlossen werden um so eine korrekt korrespondieren Phaselage und linearen Gesamtfrequenzgang zu erhalten.
Nach diversen Messungen und Hörproben mit verschiedenen Versionen der neuen Weiche ergab sich letztendlich nachfolgende neue Weichenschaltung.
modifizierte Weiche für die Arcus TL-500 (PDF-Version mit Bauteilwerten) 
Frequenzgänge und Abstimmung des Subwoofer, des Tieföner u. des TL-Ports mit der modifizierter Beschaltung und Bedämpfung 
Die messtechnische Prüfung der von mir modifizierten TL-500 ergabt dann das vorstehende Bild. |
Impedanz der Gesamtbox, original vs. modifiziert |
Der messtechnische Direktvergleich der originalen mit der modifizierten Weichen- und Bassabstimmungen zeigt die Unterschiede beider Versionen deutlich.
Neue Weiche Bass- u. Mittelhochton auf getrennten Trägern |
Neue Weiche eingebaut im Gehäuse |
Neue Gehäusedämpfung |
Klangliches Ergebnis der Arcus TL-500 mit neu entwickelter Weiche:
Mit der neuen Weichenschaltung legt die TL-500 die Schwächen und Fehler der Originalversion ab und spielt nun mindestens zwei Klassen besser.
Die Box löst nunmehr die Einzelinstrumente und das musikalische Gesamtgeschehen deutlich besser auf. Eine echte Bühne ist nun auch vorhanden und deutlich gestaffelt. Das "breiige" Mitteltongeplärre der Originalversion ist vollständig verschunden. Die Tieftonwiedrgabe ist präziser und geht nochmals tiefer hinab. Durch die Neugestaltung der Weiche ist die neue Version der TL-500 als 4-Ohm Box zu klassifizieren.
Die neue Weiche für die Arcus TL-500 ist ab ca. 280,- €/Box Materialkosten zu erstellen. ( Stand März 2025 )
Der Schaltplan für die modifizierte Frequenzweiche mit Bauteilwerten kann als PDF-Version hier geodert werden.
Nach Restauration
Mittel-Hoch- u. Superhochton-Einheit
Fostex Magnetostat
Vifa-Peerless Kalotte
ITT Mitteltöner
Vifa Tieftöner
Vifa Tieftöner
Seas Subwoofer
Seas Subwoofer
Seas Subwoofer
Vor Restauration