Hallo, mein Lehrer behauptet nach wie vor, dass in der Lautsprechertechnik Leistungsanpassung betrieben wird. Ich bin da anderer Meinung.
Hat jemand ein Datenblatt einer (modernen) Audioendstufe, wo auch der Innenwiderstand genannt ist? Meines Wissens liegt der Innenwiderstand von modernen Halbleiterendstufen im mOhm-Bereich. Klar ist immer eine Mindestimpedanz des Lautsprechers angegeben. Z.B. eine 4 oder
2Ohm-stabile Endstufe. Meines Wissens hat diese 'Impedanzfestigkeit' (oder wie man das nennt) nichts mit dem Innenwiderstand zu tun? Bei der Roehrenverstaerkertechnik war das wohl so, dass man Leistungsanpassung betrieb. Aber ich kann mir schwer vorstellen, dass in den Halbleitern immer noch die gleiche Leistung wie im Lautsprecher abfaellt. Mein Lehrer argumentiert jedenfalls so: Der Verstaerker wird ja warm...
Kann das jemand aufklaeren, bzw. mir Datenblatt nennen?
Dominik Pusch schrieb im Newsbeitrag news:dfi66s$kra$02$ snipped-for-privacy@news.t-online.com...
Hallo Dominik,
da in Datenblättern der Ausgangswiderstand Ri (= Innenwiderstand oder Quellwiderstand) des Lautsprecherverstärkers verschwiegen wird, muss er immer ausgerechnet werden. Ri = Ra/DF. Am schlechtesten sehen mit dem Dämpfungsfaktor von etwa DF = Ra/Ri = 10 die Röhrenverstärker aus. Trotzdem arbeiten auch Röhrenverstärker mit ihrem Quellwiderstand von etwa 0,4 Ohm auf den Lautsprecher von Ra = 4 Ohm. Das heißt Ri < Ra. Und damit ist dieses ganz klar Spannungsanpassung. Nur Ri = Ra wäre Leistungsanpassung und das wäre schlecht für die HiFi-Lautsprecherübertragung. Auch bei Röhrenendverstärkern gab es nie Spannungsanpassung zum Lautsprecher.
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Lies mal hier über Dämpfungsfaktor:
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mal hier, warum Spannungsanpassung sein muss:
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- mehr als ein Verkaufsargument:
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hoch sollte der Dämpfungsfaktor sein?
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Viele Grüße Eberhard Sengpiel Forum für Mikrofonaufnahme und Tonstudiotechnik
Archaische Röhrenverstärker waren entweder gar nicht oder nur "gemischt" gegengekoppelt. Da die Röhren selber im "flachen" Bereich der Kennlinie betrieben worden sind und der Klirrfaktor bei einem gewöhnlichen Radio weniger bedeutsam war als die Verstärkung und der Preis des Ausgangsübertragers, ist der Lautsprecher sozusagen "hochohmig" betrieben worden.
Das tun manche HIFI-freaks auch heute noch/wieder mit voller Absicht in der Annahme, daß sie damit der Lautsprecherspule die volle Freiheit beim Schwingen gönnen. Es soll dem Klang dienlich sein.
Das geht auch mit Transistorschaltungen, wehe aber bei offenem Anschluß, dann gibt es kein Halten mehr.
Auf jeden Fall muß bei solchen Dimensionierungen für ausreichend Betriebsspannung gesorgt sein, damit die Treibspannung für die induktive Spule auch wirklich verfügbar gemacht werden kann. Das aber macht im Normalbetrieb etliche Kalorien zum Verheizen.
Wennst dich jetzt nicht auskennst, dann mußt du dich mit Induk- tivitäten befassen.
Zusätzlich ist die Membran des Lautsprechers eine Feder, die mit großem Vergnügen Spannung an der Spule erzeugt, die ein hoch- ohmiger Verstärker verdauen muß während hingegen ein niederohmiger die Spule einfach festnagelt.
Noch'n Hinweis: alte Lautsprecher passen nicht zu neuen, nieder- ohmigen Verstärkern.
Dritter Hinweis: Leistungsanpassung ist eine religiöse Spinnerei mancher HIFI-Sektierer.
Dieser Wert beschränkt lediglich den am Verstärker abfallenden Teil der Leistung. Bei einer 600-Watt-Endstufe muß ich aufpassen, daß ich eben /nicht/ in den Bereich der Leistungsanpassung komme, wenn ich damit nicht auf Kosten der armen Halbleiter das ganze Zimmer heizen möchte.
Es gibt gute Gründe für Spannungsanpassung.
- die Impedanz eines Lautsprechersystems ist über die Frequenz alles andere als konstant, so daß es gar keine optimale Leistungsanpassung geben kann. Bei Spannungsanpassung sie die Verhältnisse sehr viel homogener über den gesamten Übertragungsbereich.
- Ein niederohmiger Verstärker bedämpft die Eigenschwingungen des Lautsprecherchassis wesentlich besser als ein gleichohmiger (wichtigstes Argument für Aktivlautsprecher, da eine passive Frequenzweiche diesen gewünschten Effekt schon wieder ausbremst)
Gib ihm mal zu bedenken, daß so'n Verstärker mehr Stromkreise aufweist als den, an dem die Lautsprecher hängen - und jeder davon erzeugt Leistung :)
vG, dessen CD-Player auch warm wird ... Leistungsanpassung am Line-Out?
Am Mon, 05 Sep 2005 21:29:30 +0200 schrieb Dominik Pusch :
Zurecht, im NF Bereich wird nicht mit Leistungsanpassung gearbeitet, bei HF (Sendeverstärkern) schon.
Nein, nur mit der Strombelastbarkeit der Transistoren. Der Verstärker muß geringe Impedanz haben, um den (Baß)Lautsprecher Spannungsgessteuert zu betreiben, daß gibt besseren Klang, weniger Resonanzen. Das wird als "Dämpfungsfaktor" angegeben (R_Lautsprecher/ Ausgnagsimpedanz), wie das bei den - deutlich hochohmigeren - röhrenverstärkern funktioniert hat, kann ich dir aber auch nicht sagen.
Die Leistungsanpassung von Lautsprechern an Endverstärker:
Dieses wird häufig bei Röhrenverstärkern unrichtig erklärt. Auch bei Röhrenverstärkern ist der Ausgangswiderstand (Quellimpedanz) nicht von der gleichen Größe wie der Eingangswiderstand (Lautsprecherimpedanz). Man hat üblicherweise einen Dämpfungsfaktor von mindestens DF = Ra / Ri >= 10. Das heißt, Ra ist 10 mal größer als Ri. Bei einem Lautsprecher mit 4 Ohm Nennwiderstand wird der Verstärker einen Innenwiderstand von kleiner 0,4 Ohm haben. Das ist Spannungsanpassung. Es gibt keine Leistungsanpassung von Lautsprechern an Endverstärker. Das wird in Amateurkreisen gern folgendermaßen unrichtig erklärt: Schließe einen 4 Ohm Lautsprecher an einen 4 Ohm Verstärker an. Es gibt aber keinen Lautsprecher-Verstärker mit 4 Ohm Quellwiderstand (Ausgangswiderstand), auch nicht bei Röhrenverstärkern. Gegeben ist immer ein mindestens zehnfach kleinerer Quellwiderstand als der Lautsprecherwiderstand und das heißt: Spannungsanpassung.
Das Märchen von der Leistungsanpassung bei Lautsprechern:
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Grüße an deinen fehlgeleiteten Lehrer. Es ist ja noch Hoffnung.
Je nach Aufbau der Endstufe liegt der Innenwiderstand im Bereich von Ohm bis Kiloohm. Um definierte Signale an den Ausgang zu bringen, wird mit heftig Gegenkopplung gearbeitet. Es steht dem Entwickler frei, wie er diese auslegen will, also auf Spannungsausgang mit den genannten Millohm-Innenwiderständen (allermeistens) oder mit Stromausgang (hochohmig, ziemlich selten) oder auf was dazwischen. Der Endstufe ist das Wurst, sie muss in beiden Fällen eh gleich viel Energie verheizen. Um P=U*I führt kein Weg drum herum. Unnötiges Verheizen wäre es allerdings, den bei Kleinsignalen üblichen Weg zu wählen und an eine 0 Ohm Endstufe einen 4 Ohm Widerstand zu hängen, um einen
4 Ohm Innenwiderstand zu erhalten (wozu auch immer dies gut sein sollte).
Die Strom- und Leistungsfestigkeit der Endstufe hat seine Grenzen.... Wenn dann gewisse Planarlautsprecher Impedanz- einbrüche deutlich unter 1 Ohm aufweisen, wird es für viele Endstufen ein bisschen eng ;-].
Ob Lautsprecher nun mit Spannungs- oder Strom oder Impedanzanpassung am besten klingen, kommt auf den Typ an. Manche behaupten, dass der Lautsprecher mit Spannungsanpassung (niederohmig) am "besten" gedämpft wird, was der Ri=Ra Regel schon mal widerspricht. Allerdings haben die Spulen und die Weichen ebenfalls Innenwiderstände, sodass es _per Zufall_ ungefähr doch hinkommt. Ein Lautsprecher sollte ja durch die Schallabgabe bedämft werden (ist ja Sinn und Zweck des Geräts ;-)), sodass man nicht von vornherein sagen kann, was optimal ist. Hörtests haben ja zum Entsetzen manchen Hifi-Fanatikers gezeigt, dass manche Boxen an Klingeldraht oder mit extra eingebautem Widerstand besser klingen...
Hier sind Datenblätter die zeigen, wie klein der Ausgangswiderstand der Endverstärker ist, und es somit hier keine Leistungsanpassung gibt. Alles zeigt feinste Spannungsanpassung. Hierbei muss doch dein Lehrer endlich "umfallen". Er kann sich doch nicht alleine gegen die Welt stellen.
Zum Beipiel ist hier die Ausgangsimpedanz 0,01 Ohm:
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kleiner 0,02 Ohm zwischen 20 Hz und 20000 Hz:
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kleiner 20m? = 0,02 Ohm bei 1kHz
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nahe Null. Die trauen sich nicht.
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0,03 Ohm:
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0,03 Ohm:
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größer 150, also Ri kleiner 0,05 Ohm an 8 Ohm:
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800, 500 oder 300:
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größer 150, also Ri kleiner 0,05 Ohm an 8 Ohm:
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200:
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größer 1000. Unnötig, zwischen 100 und 200 genügt:
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Hier traut man sich weder die Ausgangsimpedanz noch den Dämpfungsfaktor anzugeben :-( und die Dummies kaufen:
Hallo Jens, erstmal vielen Dank fuer die Daten! Auch danke an alle anderen fuer die Antworten.
Jens Rodrigo wrote:
Du wirst lachen: Heute habe ich noch einen zweiten Lehrer gefragt, den ich eigentlich fuer sehr kompetent halte (unterrichtet auch an der FH und nicht nur an meinem Berufkolleg). Ein Quereinsteiger mit Diplom der besonders praxisorientiert ist. Der hat selbiges dann auch behauptet, dass in der Lautsprechertechnik Leistungsanpassung betrieben wird :( Meine Ueberzeugungsversuche schlugen leider wieder fehl. Er meinte, dass das, was ich meine, zudem Stromanpassung und keine Spannungsanpassung sei (er war wohl nicht so ganz bei der Sache?). Vom Daempfungsfaktor hat er auch noch nichts gehoert. Als ich ihm den als Verhaeltnis zwischen Aussen- und Innenwiderstand erklaerte, fragte er doch glatt nach der Einheit. Er versuchte mir dann irgendwas an der Kennlinie eines Transistors zu erklaeren (Dass man den Arbeitspunkt in die Mitte setzt, u.ae.), wobei ich den Transfer nicht verstanden habe, was das nun mit dem Innenwiderstand zu tun hat. Na ja, ich kenne mich in der Verstaerkertechnik auch nicht aus und konnte den angeblichen Zusammenhang nicht ganz nachvollziehen. Das Argument, dass die halbe Leistung dann ja im Verstaerker abfallen wuerde, wies er ebenfalls damit zurueck, dass dieser ja Hitze entwickele. Wir einigten uns darauf, dass wir, bzw. er sich mal informiert. In der naechsten Stunde (anderer Lehrer) gab er mir dieses[1] Datenblatt. Dort habe ich mit dem angegebenen Daempfungsfaktor von 120 (bei
8Ohm/50Hz) dann schnell Ri=0,07Ohm berechnet und dem (nun abwesenden) genannten Lehrer das da gelassen. Vielleicht informiert er sich dann mal ueber den Daempfungsfaktor... Zwischendurch stellte er noch Behauptungen auf, dass das nicht sein koenne, dass Ri gegen Null geht. Ein Lautsprecher habe im niedrigen Frequenzbereich, was fuer ihn 1kHz waeren, angeblich auch einen geringeren Widerstand als die angegebene Impedanz. Der Strom wuerde dann ja viel zu gross... Sowas kann ich mir jeden Tag in der Schule anhoeren und soll dabei noch was lernen :(
Na ja, die beiden Lehrer halte ich dennoch fuer ziemlich kompetent, im Gegensatz zu einem, den wir letztes Jahr hatten. Der hatte eine herrliche Herleitung des kapazitiven Widerstand X_C. Sie endete mit Zitat 'In jeder guten Formel gehoert 2Pi rein'
Lehrer halt, --> Wissen aus zweiter, dritter, ...n-ter Hand. (läster) Leider nicht ungewöhnlich aber es gibt um Glück auch genug andere. Liegt teilweise auch an deren Ausbildung: "Ein Lehrer weis' alles und ist unfehlbar". Selbst erlebt.
Und die FH-lers sind die nächste Stufe, --> Anwenden von gelernten Kochrezepten. Solange die Randparameter stimmen sehr effiizient und praxisorientiert. Aber wehe das Kochrezept passt nicht so ganz zum Problem. Das wir dann meist irgendwie passend gemacht.
Gemacht werden alle drei Varianten:
- Spannungsanpassung in den meisten Fallen
- Stromanpassung für exotische Lautsprecher, wenn korrekt berechnet ok.
- Leistungsanpassung für diejenigen die das Gras wachsen hören...
Macht er auch, und meistens mehr als die Hälfte!
Das ist die Anwendung eines nicht passenden Gedankenmodells: Spannungs-, Strom,- Leistungsanpassung --> Betrachtung für meist eine Frequenz bei konstantem Pegel Klassiker Stromnetz, 50 Hz, 20 kV --> Spannungsanpassung
Nächster Schritt, Vereinfachung Audio/Lautsprecherverstärker Betrachtung nur bei Vollaussteuerung / maximaler Leistungsabgabe:
--> in Komplementärschaltung Class B, max Wirkungsgrad 78,5%
Nächster Schritt Musiksignal mit unterschiedlicher Aussteuerung
--> Stromaufnahme sinkt, allerdings die Leitungsabgabe noch schneller, Wirkungsgrad sinkt unter die 78,5%
Ja, aber nur der differentielle Ri. Gleichstromseitig liegen im Enitterzweig der verbauten Endtransistoren meistens so 0.1 bis 0.5 Ohm in Serie, Ri also 0.1 bis
0.5 Ohm. Die Gegenkopplung regelt dann die Transisitoren so passend ein das es von der LS-Seite aus betrachtet wie 0.01 bis 0.1 Ohm aussieht.
Besorge dir mal einen Tietze-Schenk "Halbleiter-Schaltungstechnik" aus einer Bücherei. Unter Kapitel 17, Leistungsverstärker sind die Werte hergeleitet.
Schön das es noch Leute gibt die hartnäckig nachfragen!
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