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In der analogen Tonstudiotechnik gibt es keine Leistungsanpassung. In Audio verwenden wir alleine Spannungsanpassung. |
| Ein Widerstand ist der Gleichstromwiderstand, den man mit einem Ohmmeter messen kann. Wenn ein Kondensator im Signalweg ist, misst man gar nichts. Bei einer Schwingspule eines Lautsprechers kann man einen Gleichstromwiderstand messen. Mit einem Digitalmultimeter DMM kann man einfache Widerstände messen, jedoch keine Eingangsimpedanzen und auch keine Ausgangsimpedanzen. Die Kapazität und der Widerstand bilden als frequenzabhängiger, komplexer Widerstand die sogenannte Impedanz oder den Scheinwiderstand Z. Die Nennimpedanz ist in der Elektrotechnik und Elektroakustik (Audio) die frequenzabhängige Impedanz am Eingang und/oder am Ausgang eines elektrischen Geräts, die im mittleren Frequenzbereich bei der Frequenz 1 kHz in den technischen Daten im Datenblatt angegeben wird. Im Techniker-Fachjargon wird überwiegend das Wort Widerstand für Impedanz verwendet, im Gegensatz zu den englisch-sprachigen Ländern in denen nur von Impedanz gesprochen wird. In der Elektrotechnik und der Akustik werden Wechselgrößen immer mit ihrem Effektivwert (RMS) beschrieben. |
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Bei Dezimal-Eingabe ist der Punkt zu verwenden.
| Ausgangswiderstand |  |
| Spannungsmessung an den Punkten bei A (Ausgang). U1 = Leerlaufspannung (bei RL = ∞ Ω, also ohne RL, wenn Schalter S offen) RL = Lastwiderstand (Widerstand R-Mess wird ausgemessen in Ω) U2 = Spannung mit Lastwiderstand RL= Widerstand R-Mess Ri = Der zu berechnende Ausgangswiderstand (die Ausgangsimpedanz) |
| Wenn die Spannung U2 der halbe Wert von U1 ist, dann ist der ge- messene Widerstandswert RL gleich dem Ausgangswiderstand Ri. |
| Die Ausgangsimpedanz eines Gerätes kann mit dieser einfachen
Technik bestimmt werden: Die Ausgangsspannung wird zunächst ohne
Belastung als Leerlauf-Spannung U1 (Schalter geöffnet, d. h. RL =
unendlich) gemessen und dann als U2 unter Belastung mit RL am Punkt
A gemessen (Schalter geschlossen). Der Wert des Lastwiderstands RL wird mit einem Ohmmeter gemessen. Dann werden diese gefundenen Werte U1, RL und U2 in den obigen Rechner eingegeben, um die Ausgangsimpedanz zu berechnen. Der Last-Widerstandswert RL sollte nicht zu klein sein, weil das den Ausgang zu stark belastet; er sollte auch nicht zu groß sein, weil dadurch die Spannungsänderung zu gering ist und zu Messfehlern führt. Für den Ausgangswiderstand eines normalen Endverstärkers zum Betreiben eines Lautsprechers ist ein RL- Widerstand von etwa 10 Ohm günstig. Für andere Line-Pegel ist ein RL-Widerstand um 1 Kilo-Ohm brauchbar. |
| Innenwiderstand eines Endverstärkers "Messung des Ausgangsscheinwiderstand mittels Belastung": Angenommen es gibt einen 100 Watt-Verstärker. Dann ist die Ausgangsspannung bei der halben Leistung, also bei P = 50 Watt = U2 / R. Lautsprecherimpedanz = 8 Ohm. U = √(P · R) = √(50 · 8) = 20 Volt. (Man kann auch 10 V einstellen.) Gib auf den Verstärkereingang eine Sinusspannung von 1 kHz, bis am Ausgang 20 Volt erscheinen. Jetzt wendet man die "90%-Methode" an, d. h. man nimmt an den Ausgang einen Widerstand R, den man so einstellt, bis 90% der Leerlaufspannung erscheinen, also hier 18 Volt. Der Innenwiderstand errechnet sich dann mit der 90%-Methode: |
| Die 90%-Methode Ri = R / 9 |
| An den Ausgang sollte ein Oszillograph gehängt werden, denn die
Wellenform darf keine Verzerrungen zeigen. Also wenn man R mit z. B. 1 Ohm einstellt und so ausmisst, dann ist Ri = 0,11 Ohm. |
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Bei Dezimal-Eingabe ist der Punkt zu verwenden.
| Eingangswiderstand |  |
| Spannungsmessung an den Punkten bei E (Eingang) bzw. A (Ausgang). U1 = Generatorspannung (bei RV = 0 Ω, also ohne Vorwiderstand) RV = Vorwiderstand (Widerstand R-Mess wird ausgemessen in Ω) U2 = Spannung mit Vorwiderstand RV = Widerstand R-Mess Ra = Der zu berechnende Eingangswiderstand (die Eingangsimpedanz) |
| Wenn die Spannung U2 der halbe Wert von U1 ist, dann ist der ge- messene Widerstandswert RV gleich dem Eingangswiderstand Ra. |
| Der Eingangs- und Ausgangswiderstand (Impedanz) eines Vierpols
kann durch Messung der Wechselstromstärke in Ampere und der
Wechselspannung in Volt bestimmt werden. Die Messung des
Eingangswiderstands geschieht üblicherweise wie folgt: Die Spannung
wird über die Eingangsklemmen E gemessen. Dann wird die
Stromstärke im Stromkreis gemessen, indem das Gerät in Serie mit
dem Signalgenerator liegt. R = U / I. Bei Schaltungen mit hoher
Eingangsimpedanz ist die Stromstärke sehr klein und schwer zu
messen. Daher wählt man bei der Messung von hochohmigen
Schaltungen eine bessere Methode. Man legt einen Messwiderstand RV
in den Eingangsstromkreis. Zuerst misst man am Eingang des Geräts
am Punkt E die Wechselspannung U1, wenn der Messwiderstand RV = 0
Ohm ist. Dann misst man mit dem Vorwiderstand RV die Spannung U2. Dann werden diese gefundenen Werte U1, RV und U2 in den obigen Rechner eingegeben, um die Eingangsimpedanz zu berechnen. Man suche sich einen geeigneten Mess-Widerstandswert RV. Für typisches Audio-Equipment wird er im 10 bis 100 Kilo-Ohm Bereich liegen. Man kann mit dem Digitalvoltmeter anstatt am Punkt E auch am Punkt A messen, weil der Verstärker am Ausgang eine Spannung liefert, die proportional zur Spannung an seinem Eingang ist. |
Die Bedeutung von Eingangswiderstand und Ausgangswiderstand,
also der Impedanzen, bei der Anpassung in der Tontechnik − Ri << Ra
Größen der Impedanzen der analogen Studiotechnik
für die übliche Spannungsanpassung Ri << Ra
| Gerät | Ausgangswiderstand Ri |
Eingangswiderstand Ra |
| Mikrofon | 35 Ω bis 200 Ω | − |
| Mikrofonvorverstärker | − | 1 kΩ bis 2 kΩ |
| Endverstärker | 0,01 Ω bis 0,1 Ω | − |
| Lautsprecher | − | 2 Ω bis 16 Ω |
| Studiogerät (Mischpult) | 40 Ω | 10 kΩ bis 20 kΩ |
| Glücklicherweise gibt es keine Verstärker, die einen Ausgangs-
widerstand von 4-Ohm- oder 8-Ohm haben, damit sie an Laut-
sprecher mit genau diesen Werten passen. Wir haben keine Leistungsanpassung, wir haben Spannungs- anpassung, wobei der Endverstärker oft einen Ausgangs- widerstand hat, der nur ein Hundertstel der Lautsprecherimpedanz beträgt. An Leistungsverstärkern für Musiker steht meistens am Ausgang dran: 4 Ohm bis 8 Ohm − um dem Anwender mitzuteilen, dass ein 4-Ohm- oder 8-Ohm-Lautsprecher zu verwenden sei und nicht, um die "richtige" Ausgangsimpedanz anzugeben, die um 0,1 Ohm liegt. Das ist jedoch nur selten den Anwendern bekannt. |
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| Lautsprecher-Eingangswiderstand Ra = DF · Ri Verstärker-Ausgangswiderstand Ri = Ra / DF Dämpfungsfaktor DF = Ra / Ri |
Innenwiderstand Ri = Außenwiderstand Ra / Dämpfungsfaktor DF
Bitte zwei Werte eingeben, der dritte Wert wird berechnet.
Wirkung der Eingangsimpedanz bei Gitarren-Verstärkern
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