hohe Ohm anzahl bei Kopfhörern -> lautstärke verlust?

von Anthrax, 15.10.05.

  1. Anthrax

    Anthrax Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 15.10.05   #1
    Hi,
    weiss nich wo ich das sonst fragen sollte, hoffe ihr könnt mir helfen.

    Kopfhörer haben ja auch verschiedene Widerstände, is es da so das wenn der widerstand höher ist mehr leistung verbraten wird und somit die musik leiser ist?

    Geht mir speziell um den Fall MP3 player. Hab da nämlich oft das problem das manche Kopfhörer (oder auch manche mp3player) zu leise sind.
    Kann ich da wenn ich auf niedrige Ohm zahl achte mehr Lautstärke gewinnen?

    oder verhält sich das exakt andersherum oder is es vielleicht auch einfach egal?

    thx im voraus
     
  2. Funkateer

    Funkateer Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 15.10.05   #2

    Hab drüber nachgedacht. Du bist wohl folgenden Formeln und Umformungen nachgegangen:

    U=R*I (Spannung gleich Widerstand mal Stromstärke)

    P=U*I (Leistung gleich Spannung mal Stromstärke)

    Nehmen wir an, wir drücken die Stromstärke in der Leistungsformel durch Spannung und Widerstand aus:

    P=U*U/R
    =U²/R

    Würde man nun, wie du sagst den Widerstand verringern, käme nach der Formel tatsächlich eine höhere Leistung heraus.

    ABER
    zwischen einem Verstärker und Lautsprecher wird Leistungsanpassung betrieben.

    Zit. (aus meinem E-Technik-Skript) 'Die Leistungsanpassung eines Lastwiderstandes an den Innenwiderstand des Spannungserzeugers ermöglicht die größtmögliche Leistungsentnahme. In der Audiotechnik wird diese beim Anpassen von Lautsprechern an den Verstärker verwendet.
    Die Leistungsabgabe eines Spannungserzeugers (Leistungsverstärkers) ist am größten, wenn der Lastwiderstand gleich dem Innenwiderstand ist.' Zit.-Ende.

    Was heißt das? - Ganz einfach - Die maximale Leistung (aus einem Verstärker-Lautsprecher-System) bekommt man, wenn der Eingangswiderstand des Lautsprechers (bzw. Lastwiderstand) gleich dem Ausgangswiderstand des Verstärkers (bzw. seinem Innenwiderstand) ist.

    Die Hersteller geben meistens an, wieviel Ohm anliegen müssen, um eine bestimmte Leistung zu erhalten. An DIESE Angaben solltest du dich halten! (benutzt du nämlich einen geringeren Widerstand, bekommst du nämlich in Wirklichkeit weniger Leistung heraus.)

    Sodawasser...habs versucht so gut als möglich zu erklären. :cool:
     
  3. pablovschby

    pablovschby Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 15.10.05   #3
    Das ist sehr gut erklärt. :great:

    Je näher am Innenwiderstand, desto grösser die Leistung.
     
  4. .Jens

    .Jens Mod Emeritus Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 17.10.05   #4
    Gut erklärt schon, nur stimmt es nicht, dass bei Lautsprechern oder Kopfhörern Leistungsanpassung betrieben wird. Das ist ein Relikt aus alten Zeiten, und wurde früher in der Fernmeldetechnik so gemacht, heute findet man Leistungsanpassung bestenfalls noch bei den 100V-ELA-Anlagen (Hausdurchsage-Anlagen).

    http://www.sengpielaudio.com/DasMaerchenVonDerLeistungsanpassung.pdf
    http://www.sengpielaudio.com/BrauchenWirLeistungsanpassungBeiLautsprechern.pdf

    Jens
     
  5. Funkateer

    Funkateer Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 17.10.05   #5
    Diese Links überraschen mich sehr.
    Ich kenne Spannungsanpassung. Mir ist bekannt, dass sie im Tonstudio verwendet wird.
    (z.B. Mic zu Verstärker, Linesignale, Intern im Mischpult, alle Aus- und Eingänge des Pultes,...)
    Aus meinen Unterlagen geht jedoch deutlich hervor, dass die große AUSNAHME dabei die Verbindung von Leistugsverstärker und Lautsprecher ist, die immer noch mit Leistungsanpassung betrieben wird.

    Aber möglich, dass die Inhalte deiner Links stimmen. Ich kanns nicht wirklich glauben, weil ich das noch NIE SO gelesen habe. Werd mal genauere Nachforschungen angehen, weil mich das jetzt wirklich zu interessiern beginnt. ;)
     
  6. .Jens

    .Jens Mod Emeritus Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 17.10.05   #6
    Das kann an mehreren Dingen liegen:
    Zum einen weiß ich nicht, wer dieses Skript geschrieben hat, ob derjenige in erster Linie E-Techniker oder anwendender Toningenieur ist.
    Zum zweiten ist es sicher richtig, dass Leistungsanpassung in Verbindung mit diversen Ton-Anlagen betrieben wird. Aber eben nicht dort, wo es auf besonders hohe Leistung und gute Qualität ankommt. Wie gesagt: Duchsage-Anlagen oder das gute alte Analoge Telefon usw., da kann ich mir das immer noch gut vorstellen. Aber nicht im Hifi- oder PA-Bereich.

    Man kann sich auch leicht überlegen, warum das nicht sinnvoll wäre: Zum einen heißt Leistungsanpassung immer, dass IM Amp genausoviel Leistung "verbraten" wird, wie draußen genutzt wird. Das bedingt schonmal einen sehr schlechten Wirkungsgrad.
    Zum anderen ist der Lastwiderstand, den der LS darstellt, ja frequenzabhängig (Impedanzfrequenzgang) - der Innenwiderstand jedoch nicht. D.h. ein mit Leistungs"anpassung" betriebener Verstärker kann nicht frequenzlinear arbeiten, weil er nur für eine einzelne Frequenz angepasst ist und bei allen anderen Frequenzen fehlangepasst wäre - und somit einen ziemlich "krummen" Frequenzgang hätte.


    Sengpiel ist schon eine Instanz im Sektor Tontechnik. Forsche ruhig mal nach, aber wenn du dir mal die Datenblätter von PA-Endstufen usw. anschaust, wirst du sehr schnell feststellen, dass da von Leistungsanpassung weit und breit nichts zu sehen ist. Die Innenwiderstände, so sie denn angegeben sind, sind äußerst klein - unter einem Zehntel Ohm.
    Und zum anderen kommst du auch über den Vergleich zwischen abgegebener und aus dem Netz aufgenommener Leistung dahinter, dass es keine Leistungsanpassung sein kann.

    Hier noch ein Thread für dich: https://www.musiker-board.de/vb/showthread.php?t=57920&page=2&highlight=leistungsanpassung

    Jens
     
  7. Anthrax

    Anthrax Threadersteller Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 18.10.05   #7
    hey großes thx an alle.

    Echt gut erklärt aber versteh ich das mit der Leistungsanpassung nicht ganz.
    Du schreibst ja das je niedriger der innenwiderstand ist desto höher die leistung.
    Dann schreibst du ABER es is nicht so, da......
    jetzt sagt Jens aber das da keine Leistungsanpasung passiert.
    Also doch wider erste aussage richtig oder?

    Stimmt es also das je niedriger der widersand desto mehr Lautstärke?

    Vorallem interresiert mich da die praxis. Ob das theoretisch funktioniert is ja eine sache, aber ob da praktisch auch ein unterschied zu hören ist is ja was anderes.
     
  8. Funkateer

    Funkateer Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 18.10.05   #8
    Tja, das eine ist nur die Überlegung aus der einfachen Leistungsformel, das andere die paraktische elektrotechnische Anwendung.

    Man muss sich wohl nur mehr darauf einigen, ob nach den Regeln der Leistungs- oder der Spannungsanpassung. :twisted:

    Bin seit gestern wieder an dem Thema dran. Ich komm da bis jetzt echt auf die widersprüchlichsten Aussagen von verschiedenen Personen (vom Fach), Internetseiten und Büchern. Erörtere aber noch weiter.

    Bis dahin, musst du dir's wohl aussuchen.
     
  9. .Jens

    .Jens Mod Emeritus Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 18.10.05   #9
    Das ist auch erstmal richtig.

    Die elektrotechnischen Formeln sind nicht falsch, aber in der Tontechnik wird eben mit Spannungsanpassung und nicht mit Leistungsanpassung gearbeitet.

    Aaaalso, holen wir doch mal ein bisschen aus:
    1) Bei vorgegebenem Innenwiderstand ist es tatsächlich so, dass man die maximale Leistung entnehmen kann, wenn der (wählbare) Lastwiderstand gleich dem Innenwiderstand ist.
    2) Bei vorgegebenem Lastwiderstand steigt die abgegebene Leistung stetig mit kleiner werdendem Innenwiderstand.

    Stopp. Die erste Frage ist also: kann man sich die Innen- und Lastwiderstände, bzw. welchen davon aussuchen?

    2a) Punkt 2) zeigt sich ganz deutlich bei PA-Endstufen. Der Innenwiderstand bleibt immer gleich, aber an einer 4-Ohm-Box wird etwa doppelt soviel Leistung abgegeben wie an einer 8 Ohm-Box. Würde man den Widerstand weiter verringern, könnte man theoretisch noch mehr Leistung herausholen, aber irgendwann klappt das bei einer Endstufe nicht mehr, weil das Netzteil die aus dem Stromnetz kommende Leistung gar nicht mehr umsetzen kann. Die Klemmenspannung (am Netzteil!) bricht ein und die Leistung steigt nicht mehr an.

    3) Diese ganzen Betrachtungen aus der E-Technik-Theorie gelten nur für ideale Spannungsquellen, die insbesondere beliebige Ströme liefern können. Dem kommen in der Realität Batterien noch am nächsten, dort ist der Strom wirklich im wesentlichen durch den Innenwiderstand begrenzt. Für einen Modellbauer, der seinen Elektrorenner auf maximale Leistung trimmen will, oder für einen U-Boot-Konstrukteur, der in Unterwasserfahrt viel Power braucht, ist also Leistungsanpassung ein hilfreiches Kapitel.
    Sobald wir von einem Netzteil reden, ist die Sache ohnehin komplizierter, weil hier im Grunde an mehreren Stellen angepasst werden müsste (Primärseitig, sekundärseitig, dann nochmal nach der Endstufe...)

    Wir folgern weiter...

    3a) Der Wirkungsgrad einer Endstufe steigt mit dem Verhältnis Last- zu Innenwiderstand. Bei Leistungsanpassung wird die Hälfte der Leistung in der Endstufe verheizt; bei einem (theoretischen) Innenwiderstand von 0 würde der Lautsprecher 100% der Leistung abbekommen.

    Am Rande: Leistungsanpassung macht IMHO nur Sinn, wenn man sich zu gegebenem Innenwiderstand (den man IMMER möglichst niedrig wählt, s. Wirkungsgrad und Verluste) einen möglichst effizienten Lastwiderstand sucht. Umgekehrt macht es keinen Sinn.

    4) Bei der ganzen Diskussion bisher ist noch gar nicht aufgetaucht, dass in der Tontechnik das eigentliche Ziel nicht maximale Leistung ist (notfalls nimmt man eben einen größeren Verstärker), sondern bestmögliche Linearität und größtmögliche Kontrolle der Lautsprechermembran - beides Dinge, die in den "Anpassungen" der E-Technik überhaupt nicht vorkommen. Hier kommt der Dämpfungsfaktor ins Spiel: Das ist das Verhältnis von Last- zu Innenwiderstand; ausführlich nachzulesen hier: http://de.wikipedia.org/wiki/D%C3%A4mpfungsfaktor
    Kurzfassung: je höher, umso besser folgt die Membran dem Eingangssignal der Endstufe - und genau das wollen wir.

    Den Dämpfungsfaktor hörst du. Ein 4-Ohm Subwoofer ist zwar lauter zu kriegen mit derselben Endstufe, aber er ist bei gleicher Lautstärke "schwammiger" und weniger präzise in der Basswidergabe.
    Einen echt leistungsangepassten Amp zu hören, wird dir mangels Auswahl schwerfallen. Vielleicht findet man noch ein paar uralte Gitarrenamps, die noch so arbeiten, oder eben die schon erwähnten ELA-Anlagen.

    Die einzigen mir bekannten Beispiele für leistungsangepasste Audiotechnik sind jedenfalls: "Bahnhofsdurchsage", analoges Telefon. Und das sind keine Paradebeispiele für außergewöhnlich gute Klangqualität - gut, das liegt vor allem an den dort verwendeten Lautsprechern... ;) Aber auch mit besseren würde man mit einem Dämpfungsfaktor von 1 keinen besonders guten Klang hinbekommen.

    Jens
     
  10. Funkateer

    Funkateer Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 19.10.05   #10
    @Jens:

    Hab folgende (spannungsangepasste :) ) modellierte Modellrechnung angestellt:

    R1 = 0,8 Ohm (Ich nehme also einen sehr kleinen Innenwiderstand des Verstärkers an)
    R2 = 8 Ohm (Lastwiderstand A)
    R3 = 4 Ohm (Lastwiderstand B)
    U = 12V
    ---------------------------------------------------

    Rges1 = R1*R2 / (R1+R2) = 0,73 Ohm

    I1 = U / Rges1 = 16,44 A

    P1 = U*I1 = 197,28 W

    ---------------------------------------------------

    Rges2 = R1*R3 / (R1+R3) = 0,67 Ohm

    I2 = U/Rges2 = 17,91 A

    P2 = U*I2 = 214,92 W

    ----> Somit das Ergebnis: Leistung ist bei kleinerem Lastwiderstand höher.
    (Stimmst du dieser Rechnung zu, oder bin ich Denkfehlern unterlegen?)

    Ich glaub ich muss dir dann wohl Recht geben, dass das so funktioniert.
    Kennst du vielleicht irgendeine online gestellte Produktinfo zB eines Bass- oder Gitarren-Verstärkers, bei dem der Innenwiderstand tatsächlich mal angegeben ist? (finde soetwas nirgends)- Dann wär ich wahrscheinlich total überzeugt.
     
  11. Rockopa

    Rockopa Globaler Moderator Moderator

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    Erstellt: 19.10.05   #11
    Hier
    habe ich auch noch einen Link für dich.
    Das ist meistens so :p ,dass ein Amp an 4 Ohm mehr leisten kann ,als an 8 Ohm.
     
  12. .Jens

    .Jens Mod Emeritus Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 19.10.05   #12
    Dem (qualitativen) Ergebnis stimme ich zu, aber du unterliegst trotzdem einem Denkfehler. In deiner Rechnung schaltest du die Widerstände parallel, in Wahrheit sind sie aber in Reihe geschaltet. Die Rechnung müsste also so aussehen:

    R1+R2=8,8Ohm -> I = 12V/8,8Ohm = 1,36A.

    Die Leistung ist jetzt die Klemmenspannung (also nur die, die über R2 abfällt -> Dreisatz) mal diesem Strom. Also:

    P = 1,36A*12V*(8/8,8) = 14,9W

    Für R3 = 4 Ohm:

    R1+R3=4,8Ohm -> I = 12V/4,8Ohm = 2,5A
    P = 2,5A*12V*(4/4,8) = 25W


    Die einzige Angabe über einen expliziten Innenwiderstand (=Ausgangsimpedanz) findet sich lustigerweise bei Omnitronic: http://www.skyshopping24.de/Equipment/bestseller/OMNITRONIC_P-1500_Endstufe,2x750W4_Ohm/000537.html
    -> 0,02 Ohm.
    Die anderen Hersteller geben durchweg lieber den Dämpfungsfaktor an. Wenn du mir glaubst, dass das tatsächlich das Verhältnis Last-/Innenwiderstand ist, dann kannst du z.B. bei Crown Werte von einigen hundert finden. ;)

    Jens
     
  13. Funkateer

    Funkateer Registrierter Benutzer

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    Erstellt: 19.10.05   #13
    Wieso seriell? Ich dachte, die Widerstände wären parallel (Stichwort: belasteter Spannungsteiler)
    Hab eine kleine Skizze angefertigt, allerdings von Mischpult und Verstärker, weils mir da noch ein wenig klarer ist bzw. war.
    Aber das Prinzip sollte doch dann zw. Verstärker und Lautsprecher dasselbe sein, oder?
    Ua entspräche dann in der obigen Rechnung U (ist bereits die zu erhaltende Teilspannung),
    Ra dem Innenwiderstand und Re dem Lastwiderstand


    (habs leider nur als attachment laden können, also bittschön klicken zum vergrößern! :rolleyes: )
    Spannungsteiler.JPG
     

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  14. .Jens

    .Jens Mod Emeritus Ex-Moderator HCA

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    Erstellt: 19.10.05   #14
    Der belastete Spannungsteiler tritt aber nur beim Mischpult auf (genaugenommen noch nichtmal da, denn da sollte noch ein Impedanzwandler hinter der Fader sitzen). Das, was in deinen Zeichnungen schlicht "RA" heißt, gibt es ja bei der Endstufe nicht. Nimm dir zum Verständnis die Zeichnungen aus dem Wikipedia-Link - die sind hier zutreffend.

    Nein, weil die Endstufe keinen Spannungsteiler darstellt, sondern eine reale Spannungsquelle mit Innenwiderstand - elektrotechnisch äquivalent zu einer "idealen" Spannungsquelle in Reihe mit einem ohmschen Widerstand (Ersatzschaltbild).

    Jens
     
  15. elkulk

    elkulk Bass-Mod & HCA Bass/Elektronik Moderator HCA

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    Erstellt: 19.10.05   #15
    Ja, stimmt theoretisch so, für die Praxis aber nicht:
    Etwas Wichtiges wurde hier nämlich, glaube ich (wenn ich es bei den wirklich interessanten theoretischen Erörterungen nicht überlesen habe), noch nicht erwähnt: Die Leistung eines Kopfhörers (Anthrax, Dir geht es ja zuerst mal um die Lautstärke, also den Schalldruck) ist nur zum Teil von der Verstärkerleistung (in Watt) abhängig. Der andere Faktor ist der Wirkungsgrad des Kopfhörers, also der Faktor, was der Kopfhörer an Schalldruck aus der Verstärkerleistung macht.
    Für die Praxis: 2 Kopfhörer mit der gleichen Nennimpedanz werden am selben Verstärker betrieben je nach Wirkungsgrad unterschiedlich laut klingen.
    Also ist ein Hörvergleich bei allem theoretischen Hintergrundwissen vermutlich am effektivsten.
     
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