Ein Verstärker klingt an kleinen Lautsprechern dünn, ein Kopfhörer zu spitz, eine Gitarre zu dumpf. Fast jeder Verstärker, vom alten Radio bis zum Mischpult, hat deshalb zwei Drehknöpfe für Bässe und Höhen. Hinter den meisten steckt dieselbe Schaltung, die Peter Baxandall 1952 veröffentlicht hat: eine Klangregelung, die in der Mittelstellung ganz neutral ist und in beiden Richtungen symmetrisch wirkt.
Hier baust du die aktive Variante mit einem Operationsverstärker. Sie hebt Bässe und Höhen um bis zu 20 dB an oder senkt sie ab und lässt die Mitten um 1 kHz unberührt.
Schaltplan
- IC1A, TL072: ein Doppel-OPV mit JFET-Eingängen, versorgt mit ±12 V. Die zweite Hälfte kann als Eingangspuffer dienen.
- P1, 100 kΩ lin: der Bassregler. Steht der Schleifer an der Eingangsseite, werden Bässe angehoben.
- R1, R2, je 10 kΩ: begrenzen den Regelbereich der Bässe.
- C1, C2, je 47 nF: Folienkondensatoren über den Hälften von P1. Sie legen fest, ab welcher Frequenz der Bassregler wirkt.
- R3, 10 kΩ: entkoppelt das Bassnetz vom Höhennetz.
- P2, 100 kΩ lin: der Höhenregler.
- C3, C4, je 2,2 nF: lassen nur hohe Frequenzen ins Höhennetz.
- R4, 3,3 kΩ: begrenzt den Regelbereich der Höhen.
So funktioniert die Schaltung
Der OPV arbeitet als invertierender Verstärker: Sein Minus-Eingang liegt auf virtueller Masse, die Verstärkung ist das Verhältnis aus Rückkopplungs- und Eingangsimpedanz. Der Trick der Baxandall-Schaltung: Beide Impedanzen liegen im selben Netzwerk, und der Schleifer eines Potis teilt sie auf. Steht er in der Mitte, sind beide Seiten gleich, und die Verstärkung ist genau −1, also 0 dB. Das Minuszeichen bedeutet nur eine Phasenumkehr, die man nicht hört.
Bässe. Bei tiefen Frequenzen sind C1 und C2 offen, P1 wirkt voll. Steht der Schleifer ganz an der Eingangsseite, liegt im Eingangszweig nur R1, im Rückkopplungszweig R2 plus das ganze Poti:
Das sind +20,8 dB. Am anderen Anschlag ist es der Kehrwert, −20,8 dB. Bei mittleren und hohen Frequenzen schließen C1 und C2 das Poti kurz: Es bleibt R2/R1 = 1, egal wo der Schleifer steht.
Höhen. Bei tiefen Frequenzen sind C3 und C4 so hochohmig, dass das Höhennetz keine Rolle spielt. Bei hohen Frequenzen werden sie niederohmig, und P2 verteilt nun Eingangs- und Rückkopplungsimpedanz – nach demselben Prinzip wie P1 bei den Bässen.
Weil beide Netze über R3 und R4 am selben Punkt enden, beeinflussen sie sich kaum. Du kannst Bässe und Höhen unabhängig einstellen.
Dimensionierung
1. Regelbereich. Das Verhältnis (R2 + P1) / R1 legt die größte Anhebung fest. Mit 10 kΩ und 100 kΩ sind es ±20,8 dB im Grenzwert; im Hörbereich erreichst du etwa ±19 dB bei 20 Hz. Wer weniger will, nimmt größere R1 und R2.
2. Einsatzfrequenz der Bässe. Der Bassregler beginnt dort zu wirken, wo der Blindwiderstand von C1 so groß wird wie R1:
Unterhalb von 1 / (2π · P1 · C1) ≈ 34 Hz ist die volle Anhebung erreicht.
Grenzfrequenz von RC-Tief- und Hochpass
- Grenzfrequenz fg
- 1,59 kHz
- Zeitkonstante τ
- 100 µs
- uaus / uein
- 30,3 %
- Dämpfung
- -10,4 dB
- Phase
- -72,3°
Bei fg ist die Ausgangsspannung auf 70,7 % gesunken (−3 dB), die Phase um 45° verschoben.
3. Einsatzfrequenz der Höhen. Die Höhen setzen ein, wenn C3 niederohmig gegen die Widerstände des Bassnetzes wird:
4. Ergebnis. Die exakte Rechnung des ganzen Netzwerks ergibt:
Bauteilliste
| Bezeichner | Wert/Typ | Hinweis |
|---|---|---|
| IC1 | TL072 | ±12 V; Hälfte B als Eingangspuffer |
| P1, P2 | 100 kΩ lin | für Stereo als Doppelpotis |
| R1, R2, R3 | 10 kΩ, 1 % | |
| R4 | 3,3 kΩ, 1 % | |
| C1, C2 | 47 nF, Folie (MKS) | gleiche Toleranz für symmetrische Regelung |
| C3, C4 | 2,2 nF, Folie oder C0G | |
| C5, C6 | 100 nF je Versorgungspin | Abblockung, nicht gezeichnet |
Varianten
Mit Eingangspuffer. Die freie Hälfte des TL072 als Spannungsfolger vor der Klangregelung macht die Schaltung unabhängig von der Quelle. Erst damit kannst du einen Lautstärkeregler davor setzen, ohne dass sich der Klang beim Drehen verändert.
Mit einer Versorgung. An 9 oder 12 V einfacher Versorgung legst du den Plus-Eingang auf die halbe Versorgungsspannung und koppelst Ein- und Ausgang mit Kondensatoren. Wie das geht, steht unter Symmetrische Versorgung und virtuelle Masse.
Mittenregler. Ein drittes Netz mit einem Bandpass, etwa aus zwei RC-Gliedern wie beim RC-Bandpass, ergibt einen dritten Knopf für die Mitten.
Passive Klangregelung. Ohne OPV funktioniert die Baxandall-Schaltung auch, dämpft dann aber in der Mittelstellung um etwa 20 dB, die ein Verstärker danach wieder ausgleichen muss.
Einbau. Die Klangregelung sitzt vor der Endstufe, also etwa vor einem Kopfhörerverstärker oder dem Audioverstärker mit LM386.
Typische Fehler
- Regler wirken verkehrt herum: Die Poti-Anschlüsse sind vertauscht. Der Anschlag, an dem der Schleifer auf der Eingangsseite liegt, bedeutet Anhebung.
- Log-Potis eingebaut: Mit logarithmischen Potis liegt die neutrale Stellung nicht in der Mitte des Drehwegs. Für Baxandall nimmst du lineare Potis.
- Klang ändert sich mit der Quelle: Eine hochohmige Quelle liegt in Reihe mit R1 und C3. Setze einen Puffer davor.
- Verzerrungen bei Bassanhebung: Übersteuerung des OPV. Mit dem Oszilloskop am Ausgang erkennst du abgeschnittene Spitzen.
- Brummen: lange, ungeschirmte Leitungen zu den Potis. Abgeschirmte Leitung oder Potis direkt auf der Platine helfen.
Selbsttest
Wie groß ist die maximale Bassanhebung mit R1 = R2 = 4,7 kΩ und P1 = 100 kΩ?
(4,7 kΩ + 100 kΩ) / 4,7 kΩ ≈ 22, also etwa 27 dB.
Wo setzt der Bassregler mit R1 = 10 kΩ und C1 = 100 nF ein?
1 / (2π · 10 kΩ · 100 nF) ≈ 160 Hz.
Warum ist die Verstärkung in der Mittelstellung genau 0 dB?
Eingangs- und Rückkopplungszweig sind dann gleich groß, das Verhältnis ist 1.
Warum hört man die Phasenumkehr des invertierenden Verstärkers nicht?
Das Ohr erkennt bei einem einzelnen Signal keine Vorzeichenumkehr; wichtig ist nur, dass beide Stereokanäle gleich behandelt werden.
Was passiert, wenn die Quelle 5 kΩ Innenwiderstand hat?
Sie addiert sich zu R1, die Bassanhebung sinkt auf etwa 110 kΩ / 15 kΩ ≈ 7,3, und die Höhen setzen später ein.