Wie klappt es mit dem Nachbarn? TAs entmystifiziert ;-)
#1
Nein, ich möchte hier keinen Tuning-Ratgeber vom Stapel lassen. Dem Thema beschnittene Nadeleinschübe bei MM, Upgrade durch andere Nadelschliffe oder anderes Nadelträgermaterial oder Gehäuse aus anderen Materialien oder diverse Headshells, Schräubchen, Plättchen und Käbelchen kann man sich meiner Meinung nach später immer noch widmen. Doch zuvor sollte man mal grundsätzlich verstehen, weshalb ein Tonabnehmer nun mal so tönt, wie er tönt, wenn er mit der heimischen Phonostufe verbandelt wird. Dass diese linear aufspielt und den Frequenzgang nicht verbiegt setze ich hierbei einfach mal voraus. Zudem lässt sich dies durch einfache Messung mit einer Anti-RIAA auch verifizieren; dazu aber ggf. später mehr.

Ebenso werde ich hier keine Klangbeschreibungen zum Besten geben, da diese immer sehr individuell sind, diese auch eher zu großem Streit und Frust führen, wenn Jemand das nun mal anders hört. Hier soll der Sache also erst mal strukturiert und technisch fundiert auf den Grund gegangen werden, damit die Tonabnehmer den Rahmen finden, in dem sie sich erstmal technisch vollkommen korrekt verhalten.

Die Charakteristika eines Tonabnehmers werden also ausschließlich von seinen mechanischen und elektrischen Eigenschaften bestimmt.

Mechanisch betrachtet haben wir eine Nadel mit dediziertem Schliff, einen Nadelträger und dessen Aufhängung. Alle Drei zeigen leicht abweichendes Verhalten in Sachen Material, dessen Bearbeitung oder Form (z.B. natürlicher Diamant, Industriediamant oder Saphir, Orientierung des Diamanten, Schliff, Politur, Beschichtung, Ausformung als Stab oder Röhrchen) und natürlich auch beim Eigengewicht oder der durch z.B. Dämpfungsgummi vorgegebenen Compliance aka mechanische Dämpfung.

All das entscheidet unterm Strich über den resultierenden Bewegungsablauf; also die Art und Weise, wie genau die Nadel der Flankenschrift in der Rille folgen kann und wie viel Information (Details) aus der Flankenschrift letztendlich im Musiksignal enthalten sein werden. Je geringer hierbei die schwingende Masse desto schneller/ genauer/ besser kann die Nadel der Rillenflanke folgen.

Auf der elektrischen Seite besteht ein MM- oder MI-Tonabnehmer in seinem natürlichen Umfeld (also an einem Tonarm und an einer Phonostufe angeschlossen) auf den ersten Blick nur aus Spulenkreuz, einem Magneten und ein wenig Kabel.

Das müssen wir aber elektrisch übersetzen und so wird (vereinfacht) aus dem Spulenkreuz eine Induktivität (die Spule an sich) mit einem in Serie zugeschalteten Widerstand (dem Gleichstromwiderstand der Spulenwicklung), dazu parallel geschaltet ein Kondensator (Kapazität von Headshellverkabelung, Tonarminnenverkabelung und Phonokabel zwischen Tonarm und Phonostufe) und der ebenfalls parallel geschaltete Eingangswiderstand und -kapazität in der Phonostufe (z.B. 47k Ω und 100pF).

   

Das zugehörige Schaubild entlarvt das Ganze als einen Schwingkreis mit einer Flankensteilheit von 12 dB/ Oktave. bei niedrigen Frequenzen verhält sich dieser Schwingkreis (quasi) linear, bei hohen Frequenzen allerdings kommt es entscheidend auf den elektrischen Abschluss an, ob dieser Schwingkreis sich weiterhin (quasi) linear verhält oder hohe Töne (Frequenzen) lauter (Peak) wiedergegeben werden. Das ist die sogenannte jedem Tonabnehmer eigene Hochtonresonanz, welche man elektrisch übrigens nicht wegschneiden sondern nur außerhalb des hörbaren Bereiches verschieben kann.

Festhalten sollten wir dabei übrigens folgende Beziehungen:
  • je größer die Induktivität der Spule desto früher fällt der Frequenzgang ab bzw. desto eher liegt die Hochtonresonanz im hörbaren Bereich
  • je größer die Kabelkapazität desto früher fällt der Frequenzgang ab bzw. desto eher liegt die Hochtonresonanz im hörbaren Bereich
  • je kleiner der Gleichstromwiderstand der Spule desto größer wird die Amplitude der Hochtonresonanz
  • je größer der Eingangswiderstand in der Phonostufe desto größer wird die Amplitude der Hochtonresonanz
  • je größer die Eingangskapazität in der Phonostufe desto früher fällt der Frequenzgang ab bzw. desto eher liegt die Hochtonresonanz im hörbaren Bereich

Ein TA mit Spuleninduktivität um ca. 500mH gepaart mit einem Phonokabel und Eingangskapazität im Bereich von ca. 300 pF Kapazität an einem normalen 47k Ω abgeschlossenen Phonoeingang ergeben aber rechnerisch bereits einen signifikanten Hochtonanstieg im Bereich von 11 bis 14 kHz und fällt danach mit eben jenen 12 dB/ Oktave ab. Damit sind die Töne um 20 kHz herum gute 12 dB leiser, was ungefähr vierfachem Hörabstand oder eben gut vierfach kleinerer Lautheit dieser Töne entspricht.

Werden aber hohe Frequenzen weniger laut als tiefere Töne wiedergegeben, dann klingt das Ganze dumpf, mumpfig, mit wenig Auflösung evtl. sogar mit weniger Raumempfinden. Liegt die Hochtonresonanz vollständig im hörbaren Bereich, dann ist der Bassbereich und der untere Mittelton unterrepräsentiert, der obere Mittelton zu laut und der Hochton wieder zu leise. Das ergibt ein prinzipiell helles Klangbild mit wenig Auflösung und kleinem Raumempfinden. Liegt die Hochtonresonanz dagegen außerhalb des Hörspektrums, dann sind die Töne aus allen Frequenzbereichen prinzipiell gleich laut und es stellt sich ein sog. harmonisches Hörempfinden und Klangbild ein.

Gut, jetzt werden Viele fragen, ob das Alles wirklich relevant ist? Ja, ist es; doch schauen wir zum Realitätscheck kurz in die technischen Daten einiger Tonabnehmer:
  • ADC XLM II -> Gleichstromwiderstand der Spule = 714 Ω, Spuleninduktivität = 490 mH
  • AT VM 540ML, VM740ML, 750SH, 760SLC -> Gleichstromwiderstand der Spule = 800 Ω, Spuleninduktivität = 460 mH
  • AT 13Ea -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1560 Ω, Spuleninduktivität = 609 mH
  • AT 150 ML/ AT-150MLX -> Gleichstromwiderstand der Spule = 610 Ω, Spuleninduktivität = 335 mH
  • Ortofon OM -> Gleichstromwiderstand der Spule = 830 Ω, Spuleninduktivität = 400 mH
  • Pickering XSV 3000 -> Gleichstromwiderstand der Spule = 625 Ω, Spuleninduktivität = 290 mH
  • Shure M75ED -> Gleichstromwiderstand der Spule = 595 Ω, Spuleninduktivität = 750 mH
  • Shure M97Xe -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1875 Ω, Spuleninduktivität = 400 mH
  • Shure V15 LT -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1850 Ω, Spuleninduktivität = 350 mH
  • Stanton 681 EEE -> Gleichstromwiderstand der Spule = 1230 Ω, Spuleninduktivität = 980 mH

Und wie geht man nun mit der Situation am Besten um?

Da wir die Induktivität und den Gleichstromwiderstand der Spule nicht von außen ändern können, müssen wir an anderen Parametern "schrauben". Dies ist einerseits die Eingangskapazität der Phonostufe (zu messen/ betrachten inkl. der Kabelkapazität) und andererseits der Abschlusswiderstand der Phonostufe an deren Eingang; die hier immer wieder vorzufindenden 47k Ω sind also keine Norm und auch nicht fix. Deshalb finden sich auch bei manchen Herstellern zu deren Tonabnehmern Abgaben zum korrekten resistiven und nicht nur kapazitiven Abschluss.

In der Aufstellung der Tonabnehmer fällt auf, dass der Gleichstromwiderstand der Spulen im Vergleich zu den Eingangsimpedanzen einer Phonostufe (47k Ω = 47.000 Ω) um gut den Faktor 4000 oder mehr kleiner ausfällt. Diesen Parameter können wir also bei unseren weiteren Betrachtungen erstmal vernachlässigen.

Schaltet man den 47k Ω des Phonoeingangs einen Widerstand parallel, so kann man den Wert für die Eingangsimpedanz der Phonostufe reduzieren. Der korrekte Wert läßt sich errechnen. Pi mal Auge und auf Basis verfügbarer Werte aus der E-Reihe/ dem Sortiment aber ergibt sich ein Abschluss von 33k Ω wenn ein 110k Ω Widerstand am Eingang parallel geschaltet wird. Für 22kΩ  wären es 43kΩ , für 13kΩ  wären es 18kΩ , für 12kΩ  wären es 16kΩ  und so weiter. Benötigt man allerdings Werte größer den 47k Ω, dann geht das nur durch Austausch des 47k Ω Widerstandes im Phonostufeneingang. Jeder Metallschichtwiderstand ab 1% Genauigkeit ist hierfür prädestiniert, wer allerdings unbedingt viel Geld ausgeben möchte, der sollte hier auf nicht-induktive und nicht magnetische Widerstände wie z.B. von Dale, Takmann, Vishay achten.

Kabelkapazitäten bewegen sich idR bei ca. 100pF pro Meter; ein Kabel mit geringerer Kapazität zu finden ist gar nicht so einfach. Aber vorsicht, Boutique-, Voodoo- und High End-Kabel bringen mitunter sogar deutlich höhere Kapazitäten ins Spiel. Da sich die Kapazitäten immer addieren, muss somit die Kabelkapazität immer so klein als möglich ausfallen. Dazu wählt man immer ein niederkapazitives Kabel und kann zusätzlich noch das Kabel so kurz als möglich halten; das TAS-TSK1028 (€2,40/m) von Tasker z.B. hat eine Kapazität von 55 pF/ Meter, das C208-BLUE (€2,50/m) vom gleichen Hersteller bringt 51pF/ Meter mit, ein Sommer Albeido (€10/m) bei 65 pF/Meter, das Supra SUBLINK Audio Blue (€9,50/m) bei 52 pF/ Meter oder das Gotham  GAC-2 AES Ultra Pro (€10/m) 59 pF/ Meter. Ein Cardas Iridium (€325 konfektioniert) dagegen bringt für uns "kontraproduktive" 121 pF/ Meter mit.

Nun haben wir zudem konkret sehr stichhaltige Argumente für anpassbare Eingangskapazitäten und -Widerstände bei Phonostufen, müssen aber der Situation zuerst noch mit ein wenig Mathematik zu Leibe rücken und die für uns passenden Abschusswerte ermitteln. Hierbei sind

R = Gleichstromwiderstand der Spule
L = Induktivität der Spule
C = Gesamtkapazität aus Tonarminnenverkabelung, Phonokabel und Eingangskapazität der Phonostufe
Q = "elektrischer Dämpfungskoeffizient" des Generators
RL = Abschlusswiderstand benötigt für korrekte Bedämpfung (Q = 0,5) des Generators/ Verschieben der Hochtonresonanz außerhalb des Hörspektrums

   

oder noch weiter vereinfacht und mit f >> 20kHz sowie Q = 0,5

   

Bei einer Gesamtkapazität von 200pF ergibt die ganze Rechnerei dann ungefähr folgende Anhaltspunkte für einen korrekten Abschlusswiderstand einiger Tonabnehmer/ Hersteller:
  • Grado, Technics EPC-205C MK3 Audio Technica AT-23, AT-24 und AT-25 oder Signet (nur TK9 und TK10) = 10k Ω => 13k Ω parallel zu den 47k Ω des Phonoeingangs schalten
  • Tonabnehmer mit Induktivitätswerten zwischen 200 und 350 mH wie Acutex, das Pickering XSV 3000 oder aber auch das AT-150 MLX (335 mH) = 24k Ω => 47k Ω parallel zu den 47k Ω des Phonoeingangs schalten
  • Grace, Ortofon, JVC/ Nivico oder Shure = 30k Ω => 82k Ω parallel zu den 47k Ω des Phonoeingangs schalten
  • Die modernen AT Abtaster aus der VM Serie (VM 540ML, VM740ML, 750SH, 760SLC/ 460 mH) oder die alten ehrwürdigen ATs mit Line Contact Schliff (AT-125LC, AT.140LC, AT-155LC/ 490 mH), das gut beleumundete AT-20 SLa (450 mH) oder ein AT-440 ML oder MLa (490 mH) dagegen werden sich bei 100 bis 110 pF sowie zwischen 23k Ω und 33k Ω wohl fühlen, was gleichbedeutend mit einem Parallelwiderstand von 43k Ω bis 110k Ω ist.

Derzeit rüste ich eine Phonostufe entsprechend um, damit ich Euch diese Anhaltspunkte auch messtechnisch vorführen kann.
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#2
Rolf! Ja gehts noch?
Beeindruckende Vorlesung, wirklich! Ich beneide Dich um dieses profunde Wissen - ich gehe mal davon aus, Du hast hier keinen Blödsinn gestrickt - und Du hast es in halbwegs verdaubarer Art und Weise wiedergegeben. Über U= RxI bin ich nicht wirklich hinaus gekommen. Daher habe ich mit Elektrotechnik fast so wenig am Hut wie die berühmte Kuh mit dem Eier legen. Also wie mache ich, schnöder Laie, das dann mit diesem parallel geschalteten Widerstand in der Praxis? Gibt es da eine halbwegs praktikable Plug&Play Lösung, ohne viel herumlöten zu müssen? Ich gehe davon aus, dass es hier noch mehr solcher Grünschnabel-Praktikanten gibt wie mich, die hier für ein wenig Licht im Dunkel dankbar wären. Danke also im voraus!  th_up
Gruß Jochen

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#3
Hallo Jochen,

um den Anfang zu machen benötigst Du die Werte zur Spuleninduktivität Deines Abtasters, die Kabelkapazität und die Kapazität Deines Phonoeinganges. Die Kapazitätswerte brauchst Du, um festzustellen, ob Du bei den 200 pF zum liegen kommst oder ob da noch ein C parallel geschaltet werden muss oder Du ein Phonokabel mit niedriger Kapazität benötigst. Wenn Du hier andere Werte ermittelst, dann wirst Du ggf. auch etwas andere Abschlusswiderstandswerte oder evtl. noch einen zusätzlichen Kondensator benötigen.

Wenn Du das Ganze an Deiner Ampearl ausprobieren möchtest, dann findest Du im Inneren ein Mäuseklavier/ einen DIP-Schalter, mit dem Du die Kapazität am Eingang wie folgt einstellen kannst:

1 - off - 0pF
2 - I (on) - 56pF
3 - II (on) - 91pF
4 - III (on) - 150pF
5 - I+II (on) - 147pF
6 - I+III (on) - 206pF
7 - II+III (on) - 241pF
8 - I+II+III (on) - 297p

Schritt 1: Hat Dein Phonokabel inkl. der Tonarminnenverkabelung z.B. 110 pf, dann wäre in der Ampearl die Einstellung 3 die Passende.

Schritt 2: Für die Anpassung des Abschlusswiderstandes gibt es mehrere Möglichkeiten

1. Diese lötfreien Adapter - https://www.conrad.de/de/p/tru-component...ctTechData
[Bild: https://asset.conrad.com/media10/isa/160...ign=center]
Die kommen dann einfach auf die Eingangs-Cinch-Buches der Phonostufe, das Phonokabel auf die Buchse im Adapter und auf der Seite kannst Du den benötigten Parallelwiderstand einschrauben

2. Eine Lösung mit etwas Lötaufwand - z.B. https://www.ebay.de/itm/282216234399

[Bild: https://ae01.alicdn.com/kf/HTB1BJ7zae6sK....jpg_.webp]

Die Adapter kommen ebenfalls auf die Eingangs-Cinch-Buches der Phonostufe, das Phonokabel auf eine Buchse im Adapter und auf die zweite Buchse im Adapter dann ein Cinch-Stecker in den Du zwischen Plus und Minus den benötigten Parallelwiderstand eingelötet hast.

3. Du kannst den benötigten Parallelwiderstand aber auch in der Phonostufe einfach an der Eingans-Cinch-Buches zwischen Plus und Minus einlöten

4. Du ersetzt den 47k Ω Widerstand in der Phonostufe einfach durch den neuen benötigten Wert, müsstest das dann aber immer anpassen, wenn Du den Tonabnehmer oder die Kabelage änderst und sich dadurch eine deutlich abweichende Kapazität einstellt

4. Du entfernst in der Phonostufe den 47k Ω Widerstand und schaltest dort oder wie in 3. an der Eingans-Cinch-Buchse einen Stufenschalter (make before break - sonst knallt´s beim Umschalten in den Lautsprechern) zwischen, mit dem Du zwischen verschiedenen Widerständen umschalten kannst. Mit so einem Stufenschalter könntest Du aber auch den "originalen" 47k Ω Widerstand behalten und mit dem Stufenschalter nur die Parallelwiderstände schalten; das ginge also auch.

P.S.: Bei den Widerständen wären diese hier (0,6W, 1%, Metall) vollkommen ausreichend. Willst Du "übertreiben", dann würde ich diese hier nehmen; wenn Du allerdings "hoffnungslos übertreiben" (High End) wollen würdest, dann diese hier (PRP PR9372 Series Metal Film), diese hier (Takman Metallfilm), diese hier (Shinkoh Tantalum) oder diese hier (Dale CMF-55) nehmen. Kohleschicht-Widerstände scheiden hier übrigens aus, weil diese zu sehr rauschen.

Ähnliches bei den Kondensatoren. Vernünftig wäre Stryroflex aka Polystyrol aka KS-Typen (z.B. alte Siemens, SEL, ITT KS-Typen), KP-Typen von ERO oder FKP1 von WIMA oder einfach hochwertige Keramiktypen. "Übertrieben" wäre z.B. Silber-Glimmer oder teure NOS-Ware wie die senf-farbenen Mullard.
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#4
Ja, super, vielen Dank, Rolf!  th_up
Mit diesen Praxistipps kann ich wieder anfangen, zu basteln, und erweitere damit meinen Horizont Smile
Was die Ampearl angeht habe ich bereits die Einstellung auf 56pF vorgenommen, weil mein Phonokabelage bringt es tatsächlich auf etwa 110 pF. Und damit wäre ich dann insgesamt im für den At-VM750 empfohlenen Bereich. Und klingt gut! Bin aber total gespannt, ob, und wenn ja, was die Widerstandgeschichte da noch rauskitzeln kann. Also werde ich mal wieder Warenkörbe füllen und ausprobieren. Super  th_up th_up th_up
Ich halte Dich/Euch auf dem Laufenden…
Gruß Jochen

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#5
Hallo Jochen,

für das AT-VM750 gibt AT die Werte ja vollständig an. Induktivität = 460 mH, Gleichstromwiderstand der Spule = 800 Ω, Ausgangsimpedanz 2700 Ω. Das kann man also komplett durchrechnen und simulieren.

Optimal wäre also, wenn Du deshalb die Gesamtkapazität auf 114 pF und den Abschlusswiderstand auf 23k Ω bis 33k Ω bringen würdest. D.h. bei der Kapazität in der Ampearl einfach auf Stellung 1 = 0pF stellen und somit auf 110 pF gesamt gehen würdest.

Bei den Parallelwiderständen wirst Du 110k Ω, 100k Ω, 91k Ω, 82k Ω, 75k Ω, 68k Ω, 62k Ω, 56k Ω, 51k Ω, 47k Ω und 43k Ω benötigen, wenn Du alle Zwischenvarianten ausprobieren wollen würdest. Willst Du nur eine die grobe Richtung ausprobieren, dann würde ich mit 24k Ω Abschluß (und damit ein Parallelwiderstand von 47k Ω) und 33k Ω Abschluss (und damit ein Parallelwiderstand von 110k Ω) starten.
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#6
(09.10.21, 23:24)Don_Camillo schrieb: Das kann man also komplett durchrechnen und simulieren.

Einschränkung: Das könnte man mit entsprechender Ahnung, ich bekomme es mit den Formeln oben nicht wirklich hin.
Eine Beispielrechnung (also erst Formel und dann die eingesetzten Werte) wäre hilfreich.  Cool

Zitat:Optimal wäre also, wenn Du deshalb die Gesamtkapazität auf 114 pF und den Abschlusswiderstand auf 23k Ω bis 33k Ω bringen würdest. D.h. bei der Kapazität in der Ampearl einfach auf Stellung 1 = 0pF stellen und somit auf 110 pF gesamt gehen würdest.

Willst Du nur eine die grobe Richtung ausprobieren, dann würde ich mit 24k Ω Abschluß (und damit ein Parallelwiderstand von 47k Ω) und 33k Ω Abschluss (und damit ein Parallelwiderstand von 110k Ω) starten.

Frage eines Laien: Warum mit den Endpunkten starten und nicht in der Mitte, also z.B. mit 75k Ω ?

Gruß Jörg

Und noch ein PS:
Was hat der Nachbar damit zu tun, und was ist wenn ich nur eine Nachbarin habe? Huh
Ich bin eigentlich ein ganz Netter, wenn ich Freunde hätte könnten die das sicher bestätigen.
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#7
(10.10.21, 13:20)höanix schrieb:
(09.10.21, 23:24)Don_Camillo schrieb: Das kann man also komplett durchrechnen und simulieren.

Einschränkung: Das könnte man mit entsprechender Ahnung, ich bekomme es mit den Formeln oben nicht wirklich hin.
Eine Beispielrechnung (also erst Formel und dann die eingesetzten Werte) wäre hilfreich.  Cool


Ok - zuerst die Daten zum AT-VM750:



   



Formel für die kapazitive Last:

   



Da setzen wir jetzt ein 


  • Kreiszahl [Bild: https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/...17431e540a] = 3,141
  • f = eine Frequenz oberhalb des Hörspektrums in den die Hochtonresonanz verschoben werden soll - z.B. 22kHz
  • L = Coil Inductance aus dem techn. Daten = 460 mH ; allerdings muß die Größe "ausgeschrieben" werden, also = 460 *10 hoch 9


   



Das Ergebnis ist dann auf eine ganze Zahl gerundet 114 pF



Nun der Abschlusswiderstand über die Formeln



1.    



2.    



Wir setzen in Formel 1 wie folgt Werte ein:


  • Kreiszahl [Bild: https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/...17431e540a] = 3,141
  • f = eine Frequenz oberhalb des Hörspektrums in den die Hochtonresonanz verschoben werden soll - z.B. 22kHz
  • L = Coil Inductance aus dem techn. Daten = 460 mH ; allerdings muß die Größe "ausgeschrieben" werden, also = 460 *10 hoch 9
  • Q = 0,5 (der optimale Wert für die elektrische Dämpfung des Generators)


   



Das ergibt dann rechnerisch C = 31,79 k Ω



Setzen wir in Formel 2 wie folgt Werte ein:


  • R = Coil Impedance = 2700 Ω 
  • C = der zuvor gemessene Wert für die Kapazität der Kabelage und Phonostufe (DIP-Schalter in der Ampearl auf Stellung 1 = 0pF) = 110 pF
  • L = Coil Inductance aus dem techn. Daten = 460 mH ; allerdings muß die Größe "ausgeschrieben" werden, also = 460 *10 hoch 9

   

Das ergibt dann 32,13 k Ω

Rechnest Du die Formel mit 220 pF anstatt 110 pF, dann ergibt sich 23,78 k Ω. Deshalb würde ich auch nur einen Abschluss von 33k Ω und einen von 24k Ω ausprobieren und die Zwischenwerte auslassen.
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#8
(10.10.21, 17:32)Don_Camillo schrieb: L = Coil Inductance aus dem techn. Daten = 460 mH ; allerdings muß die Größe "ausgeschrieben" werden, also = 460 *10 hoch 9

Vielen Dank, ich wußte das da irgendwo ein Haken bei der Rechnung ist. Big Grin 

Gruß Jörg
Ich bin eigentlich ein ganz Netter, wenn ich Freunde hätte könnten die das sicher bestätigen.
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#9
th_up
Gruß Jochen

It‘s only Rock‘n‘Roll but I like it!  Cool
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#10
Ist doch kein Haken sondern nur ein Trick  Cool
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