Impedanz von Verstärker und Box

[Frankynstone]

Ja, genau das.

Original geschrieben von Mr.E
Mir ist bis jetzt nur aufgefallen, daß man es auch gut nicht blicken kann... (warum das so ist)

Falls Du damit meinst, dass Du nicht weißt, warum das mit der Leistungsanpassung so ist, dann probiere doch mal folgendes: Zeichne Dir eine Spannungsquelle und zwei Widerstände und verbinde alle zu einer Reihenschaltung. Wähle Werte für die Spannungsquelle und den ersten Widerstand, die änderst Du nie wieder. Der zweite Widerstand sei veränderlich und Du rechnest für verschiedene Werte den Strom durch die Reihenschaltung und die Spannung über dem veränderlichen Widerstand aus. Wirst sehen, das Produkt, also die Leistung im Veränderlichen, ist am höchsten, wenn beide Widerstände gleich sind. Das Produkt ist null, wenn der veränderliche null oder unendlich ist.

[Frank S]

Leistung am Lastwiderstand ist spannung * Strom an diesem.

Ist der Lastwiderstand Null (Kurzschluß), so ist zwar der Strom recht hoch; die Spannung aber Null. Leistung=0.

Ist der Lastwiderstand sehr hoch (Leerlauf), so liegt zwar eine hohe Spannung an; es fließt aber kein Strom. Leistung=0.

Analytisch läßt es sich einfach ausrechnen. I(R) und U(R) bilden, P(R)=U(R)*I(R) nach R ableiten, Ableitung auf Null setzen und schon kommt heraus, daß Ra=Re sein muß.

[Mr.E]

Gut gut, das reicht mir. *g*

Welche Form hat denn die Kurve?

[zaphod]

Ähm, sorry ich bin vielleicht etwas Laie und unterliege einigen Irrtümern - aber soweit ich weiss, ändert sich die Impedanz (=Scheinwiderstand, oder?) des LS mit der Frequenz. So hat man bei einer Vox Werte von 2,5 Ohm bis zu ? (vielleicht 20 Ohm?).

Oder bin ich hier im falschen Film?

[Frank S]

I=U/(Ri+Rl)

P(Rl)=I^2*Rl=(U/(Ri+Rl)^2*Rl = (U^2*Rl)/(Ri+Rl)^2

Ableitung:

dP(Rl)/dRl= [(Ri+Rl)^2*U^2 - U^2*Rl*2*(Ri+Rl)*1]/(Ri+Rl)^4

Ableitung muß Null sein, also Zähler Nullsetzen:

(Ri+Rl)^2*U^2 - U^2*Rl*2*(Ri+Rl)=0

Durch U teilen:

(Ri+Rl)^2-Rl*2*(Ri+Rl)=0

Durch (Ri+Rl) teilen:

(Ri+Rl)-2Rl=0

Auflösen:

Ri-Rl=0, daraus folgt: Ri=Rl.

Die Impedanz ändert sich natürlich mit der Frequenz; außerdem handelt es sich um einen komplexen Widerstand (je nach Frequenz kapazitiver oder induktiver Anteil). Kompensation wäre möglich.

Jedoch ist das eh nur ein Denkversuch; in der Praxis ist der Betrieb so nicht möglich (sicherungen).

Einzig bei veralteten Technikern (vor allem die Röhren, aber auch die ersten Eisen-Transistorverstärker mit Trafo sowie Germanium-Transistorverstärker) ist es aus Leistungsgründen wirklich so, daß eine Leistungsanpassung stattfindet.

Bei diesen Verstärkern ist auch der Klang beeinträchtigt, weil die optimale leistungsanpassung bedeutet, daß der Ri nicht kleiner als der Ra ist. Praktisch liegt er bis einige 100Hz bei wenigen Ohm um dann im Hochtonbereich schoinmal auf 10 Ohm zu steigen. Folglich ändert sich die Ausgangsspannung auch je nach Frequenz, da der LS keine konstante Impedanz hat. Frequenzgang wird verbogen, Impulsantwort katastrophal, Klang schwammig verfärbt etc. das ist bei 99% der Röhrenverstärkern der Fall, da diese in Kathodenschaltung arbeiten mit schwacher Gegenkopplung. Aus Leistungsgründen wird auch der Trafo so konstruiert, daß sich obige Mängel ergeben. Ausnahmen sind Spezialschaltungen, die aber nur von echten Profis Ende der 60er Jahre angewandt wurden.

Heute sind diese Konzepte wegen extremem Materialeinsatz und im Vergleich zum Transistor schlechteren Eigenschaften ausgestorben. Moderne Transistorverstärker haben typisch Ausgangswiderstände von unter 10 Milliohm! Wenn zusätzlich die stromlieerfähigkeit stimmt, ist die Impedanz des Lautsprechers klanglich egal.

Bei zu geringer Impedanz tritt keine Klangbeeinflussung auf, außerdem liefert der Verstärker mehr Leistung. Einziges Problem: Er kann überhitzen!

Röhrenverstärker reagieren auf geringe Anschlußimpedanz einfach dadurch, daß die abgegebene Leistung sinkt und der ohnehin schon schlechte Klang sich weiter verschlechtert.

Jedoch kann die Leistung eines Röhrenverstärkers in einigen Fällen noch etwas steigen, wenn man 4 Ohm Boxen am 8 Ohm Anschluß anklemmt. Das ist dann der Fall, wenn das Gerät am 8 Ohm Anbschluß eigentlich 4 Ohm hat; der Entwickler ab zugunsten eines etwas weniger schlechten Klanges auf Leistung verzichtet hat um die Dämpfung zu erhöhen.

[geist4711]

korrektur frank,
die kathodenschaltung ist höchstens bei ausgangs-stufen in röhrenvorverstärkern(wenn diese eine kleine ausgangsimpedanz haben sollen) üblich,
im normalfall, werden bei leistungs-endstufen die gebräuchlichen anoden-schaltungen, meist im penthoden- oder trioden-betrieb, verwendet.
allein schon deswegen, weil kathodenschaltungen eine verstärkung von 1 besitzen.
quelle: röhren-nf verstärker praktikum von otto diciol.
ein buch was ich hier auch mal wärmstens empfehlen kann.
über den restlichen unsinn über klangverfärbungsgründe von röhrenverstärkern, sag ich hier jetzt mal nicht, gehört ja nicht in den thread hier rein.
mfg
robert

[Frankynstone]

Hilfe!

Frank S, Du beleidigst die Germanium-Transistorverstärker wirklich mehr, als unbedingt nötig.

Ein mehrstufiger Ge-Leistungsverstärker hat gegenüber einem mit Silizium keine großen Nachteile, bis auf etwas höheres Rauschen und eine höhere Temperaturabhängigkeit. Trotzdem sind Dämpfungsfaktoren von mehr als 10 zu erreichen, da eine straffe Gegenkopplung vorhanden ist. Mit Ge-Komplementärtransistoren, wie die Tschechen hergestellt haben, sind problemlos Endstufen mit Differenzverstärker im Eingang machbar und gemacht worden. Die Ausgangsstufe in Quasikomplementär-Darlington koppelt sehr niederohmig aus. Spätere Schaltungen mit Si im Eingang und Ge-Quasikomplementär im Ausgang vereinigten die Vorteile der Rauscharmut und etwas höherer Stromverstärkung vom Si mit der niedrigen Flussspannung und Niederohmigkeit vom Ge. Guter Klang aus relativ einfach gestrickten Schaltungen.

mfg

[Frank S]

Die Eigenschaften von Kathoden und Anodenschaltung sollte man als Röhrenfreund schon wissen - da gibt es kein pardon.

Recht niederohmige Germaniumschaltungen waren auch in den Blaupunkt Autoradios verbaut (AD161). Für die Zeit wirklich okay, nur eben Stand der technik 1970. Qualitativ hat sich in der Zwischenzeit einiges verbessert.

[Frankynstone]

Danke, zustimm, erleichtert bin.

[geist4711]

@frank S
eben, deshalb habe ich dich ja korrigiert, weil du hier falsche angaben gemacht hast.
mfg
robert

[Frankynstone]

[Frank S]

eben, deshalb habe ich dich ja korrigiert, weil du hier falsche angaben gemacht hast.

->Prüfe nochmals, *wer* den Fehler gemacht hat!

[geist4711]

@frank
du hast recht wenn du sagst, ich hätte mich irgendwo vertan hätte.
stimmt, ich verwechselte im punkto verstärkungsfaktor(ich schrieb von einer verstärkung von v=1) kathodyn-schaltung und kathoden-schaltung.
in diesem einen punkt habe ich mich geirrt.
wobei beide jedoch sehr ähnlich im aufbau und verhalten sind.
durch eine leichte änderung bei der kathoden-schaltung gegenüber der kathodyn-schaltung, hat diese tatsächlich doch eine verstärkung.
weiterhin richtig sind jedoch, alle anderen von mir geschriebenen punkte, wie verwendungszweck(meist in veorstufen bzw vorverstärkerausgängen und nicht in endstufen-schaltungen) der kathoden-schaltung und das im endstufen bereich(nicht vorstufe) meistens anoden-schaltung und nicht katodenschaltungen, verwendet werden.

so, ich habe meinen fehler nun hier korrigiert, worauf du ja hinaus wolltest.
tust du das jetz auch mal, wenigstens mit einer deiner vielen nicht korrekten aussagen?


mfg
robert
ps.: es wäre auch schön, wenn du mal nicht immer nur die fehler anderer in deren aussagen suchen würdest, sondern mal darauf eingehen würdest, was diese denn alles so an argumenten gegen deine ständigen behauptungen in bezug auf röhrenverstärkern bringen - da kommt nur immer nix

[Frank S]

Die Behauptungen von mir sind korrekte Fakten, sieht man vom V10 mal ab. Das ist auch zulässig, da vergleichbare Konzepte in der absoluten Minderheit sind. Annahme: meine Aussagen sind falsch. Dann klingen Röhrenverstärker wie Transistorverstärker. Folge: man kann gleich Transistoren nehmen, weil nur wegen der Beleuchtung der Kosten + Verschleiß + Stromverbrauch + Hitze-Aufwand nicht lohnt. Die damaligen Einwände ergaben jedenfalls nur 08-15 schaltungen ohne besondere Eigenschaften. Ausnahme : V10.

Bezüglich des Ausgangswiderstandes gilt allgemein, daß dieser bei Verstärkern möglichst klein sein muß. Ursache: Lautsprecher sind auf Betrieb mit stabiler Spannung ausgelegt. Aufgrund der erheblichen Leistungsverluste (optimale Leistungsanpassung Ri=Ra) muß bei Röhrengeräten von dieser Dimensionierung Abstand genommen werden. Folge sind zwangsläufig Klangverluste, da kein Lautsprecher als konstante, rein ohmsche Last arbeitet! Abhilfe schafft in engen Grenzen eine straffe GGK über den Trafo hinweg (der ebenfalls Klangverluste bringt) und eben die Kathodenfolgerschaltung. Diese wird aber kaum eingesetzt, da Treiberstufe mit hoher Spannungsverstärkung nötig und zudem der erwünschte, schlechte Klang der Röhreneffektgeräte verloren geht.

[geist4711]

@frank
auch röhrengeräte arbeiten mit stabiler (betriebs)spannung, ausser der trafo ist ungenügend dimensioniert.
der ausgangsübertrager ist kein klangverschlechterndes bauteil, ausser er ist für die schaltung ungenügend aufgebaut/dimensioniert.
es gibt schaltungskonzepte, die selbst ganz ohne GK auskommen, und einen schnurgeraden frequenzverlauf aufweisen(-1db zwischen 20hz u. 20khz).
eine gegenkopplung über einen trafo hinweg... das musst du mir mal zeigen, wie das gehen soll. oder meinst du ausgangsübertrager - das ist ein ganz anderes bauteil.
viele betreiben übrigens röhrenverstärker nicht wegen dem 'gewünscht schlechtem klang'(ausser einige gitarristen), sondern wegen der feineren auflösung und räumlichkeit des klangbildes, welches röhrenverstärker oft haben.
ich für meinen teil, bin zb. nach über 20 jahren transistor-verstärker-bau auch auf röhrenverstärker gekommen und habe selbst diese vorurteile gehabt -bis ich mir son teil mal hingestellt und anghört habe.heute möchte ich es nichtmehr missen.

mfg
robert