Zusammenhang Ohmwert und Verstärkerleistung?

[RalleO]

Hi, eine kurze Frage: Ich überlege zurzeit, mir das Blackstar ID:100 TVP-Topteil als Backup für meinen Blackstar-Röhrenamp zuzulegen. Nun hat meine Box einen Anschlusswert von 8 Ohm, der Blackstar ID:100 ist mit 4 Ohm ausgewiesen (siehe Manual, S. 37

https://www.blackstaramps.com/pdf/handbooks/id-handbook-60-100-260.pdf

Nun kann ich ja trotzdem eine 8-Ohm-Box anschließen, ohne Schäden befürchten zu müssen, aber bedeutet das, dass ich mit 8 Ohm auch nur die HALBE Verstärkerleistung von den verfügbaren 100 Watt bekomme, also praktische einen 50 Watt-Amp habe, solange ich keine 4-Ohm-Box (gibt's die überhaupt für Gitarre?) dranstöpsele? Danke für die Info und Gruß Ralle

 

[Lum]

Wenn Transistortop, dann ja.

 

[synthohol]

Nun kann ich ja trotzdem eine 8-Ohm-Box anschließen, ohne Schäden befürchten zu müssen, aber bedeutet das, dass ich mit 8 Ohm auch nur die HALBE Verstärkerleistung von den verfügbaren 100 Watt bekomme, also praktische einen 50 Watt-Amp habe, solange ich keine 4-Ohm-Box (gibt's die überhaupt für Gitarre?)

Nicht die Hälfte. Die würdest Du bekommen, wenn Du Lautsprecher mit insgesamt 16 Ohm anschließt. Bei acht Ohm solltest Du irgendwo dazwischen rauskommen. Wirklich leiser wird es allerdings nicht, der Bassbereich wird etwas dünner.

Nachtrag: Das gilt nur bei Transistorverstärkern. Bei Röhrenverstärkern muss die Impedanz des Lautsprechers stimmen.

 

[Rostl]

Nicht die Hälfte. Die würdest Du bekommen, wenn Du Lautsprecher mit insgesamt 16 Ohm anschließt.

natürlich bekommt er genau die Hälfte und bei 16 Ohm 1/4 davon
Hier gilt das Ohmsche -gesetz immer noch

 

[synthohol]

Ähm... ja. Was zum Geier hat mich da eben geritten? Natürlich ist das die Hälfte (P=U²/R), wenn die Impedanz verdoppelt wird.

 

[Rostl]

Was zum Geier hat mich da eben geritten?

naja, wir sind da um Fehler zu machen

 

[crazy-iwan]

Übrigens gibt es 4 Ohm 4x12, manche 16 Ohmer lassen sich umschalten (oder umlöten, geht mit allen 16 Ohm 4x12) wie die Marshall 1960.

 

[Stratspieler]

...Bei Röhrenverstärkern muss die Impedanz des Lautsprechers stimmen.

Begründe diese Aussage bitte mal.

 

[synthohol]

Mal schauen, ob ich das noch zusammenbekomme.

Bei Röhrenverstärkern nimmt der Trafo, der die Impedanz der Röhren und Lautsprecher anpasst, bei einer Fehlanpassung Schaden. Bei zu hoher angeschlossener (im Extremfall fehlender) Last in Form eines Lautsprechers kann der Strom, der in diesen Trafo fließt, nicht in ausreichender Weise (bzw. gar nicht) weitergeleitet werden. Somit steigt die anliegende Spannung und sorgt, wenn sie zu hoch wird, für einen Kurzschluss, der wiederum den Strom ungehindert fließen lässt. Der Strom wird in Wärme umgewandelt, der Trafo verschmort.

Bei zu geringer Last (bzw. einem Kurzschluss) fließt von vornherein ein stärkerer Strom, der den Trafo (und auch die Röhren) wie oben beschrieben aufheizt und beschädigt.

Je nach Verarbeitung des Trafos muss es aber nicht unbedingt zum Schaden bei einer Fehlanpassung kommen. Mit einer ordentlichen Isolierung kann der Trafo auch eine Fehlanpassung übersehen, einige Hersteller weisen direkt oder auch indirekt darauf hin, das ihr Röhrenverstärker mit einer Fehlanpassung betrieben werden kann. Direkt schreibt es z.B. Mesa in den Bedienungsanleitungen (und gibt sogar konkrete Ratschläge zu den Anschlüssen), indirekt wird es bei Hughes & Kettner in der Tubemeisterserie angegeben; die Verstärker haben allesamt nur einen nicht schaltbaren Lautsprecherausgang, der sowohl für Lautsprecher mit acht Ohm als auch mit 16 Ohm geeignet ist.

Die Aussage, die Du zitiert hast, war sehr allgemein gehalten und sollte nur bekräftigen, was Lum schon geschrieben hat: Dass Transistorverstärker eine Fehlanpassung in Form eines Lautsprechers mit einer zu hohen Impedanz problemlos verkraften.

 

[Handwerker]

Hier geistern ein paar Missverständnisse herum.

Die theoretisch maximale Leistung bekommt man aus einer Endstufe heraus, wenn die Lastimpedanz gleich der Innenimpedanz der Endstufe ist (Leistungsanpassung). Das gilt sowohl für Transistorendstufen als auch für Röhren!

Allerdings sind die Grenzen für nutzbare Lastwiderstände bei Transistor-Endstufen gegenüber Röhren viel weiter gesteckt: Während beim Transistor quasi alles mit einer Impedanz größer der Minimalimpedanz erlaubt ist, verkraftet die Röhre nur Fehlanpassungen in der Größenordnung der Ausgangsimpedanz-Abstufungen.

Um den Leistungsverlust durch Fehlanpassung berechnen zu können, müsste man die Innenimpedanz der Endstufen kennen. Die ist aber unbekannt. Auch bei einem Transistorverstärker mit Zmin = 4 Ohm ist die Innenimpedanz typischerweise viel kleiner, aber das würde die Endstufe thermisch nicht mehr verkraften. Darum kannst du nicht sagen: Ausgangsleistung bei 8 Ohm Last ist 1/2 Ausgangsleistung bei 4 Ohm.

 

[Giusto]

Die theoretisch maximale Leistung bekommt man aus einer Endstufe heraus, wenn die Lastimpedanz gleich der Innenimpedanz der Endstufe ist (Leistungsanpassung). Das gilt sowohl für Transistorendstufen als auch für Röhren!

Bei den Röhren kenne ich mich nicht so gut aus, wenn ich aber nach Ausgangsübertragern für Röhrenverstärker suche, haben die sekundärseitig meistens einen Innenwiderstand zwischen knapp einem und rund drei Ohm.

Bei Transistorverstärkern stimmt das auf jeden Fall nicht, denn deren Innenimpedanz liegt nahe Null Ohm.

Wäre die Lastimpedanz gleich der Innenimpedanz, hätte das nicht nur zur Folge, dass der maximal mögliche Strom schon bei einer kleinen Spannung fließt, die Verlustleistung würde auch stark ansteigen, denn es würde die Hälfte der ohnehin geringen Spannung an der Endstufe selbst abfallen, was die Endstufe thermisch stark belasten würde.

Je höher die Lastimpedanz im Vergleich zur Innenimpedanz ist, desto geringer ist die Verlustleistung in der Endstufe.
Deswegen killt man einen Transistorverstärker nicht mit einer hohen, sondern einer niedrigen Impedanz

Der maximale Strom wird entweder durch das Netzteil, die Schutzschaltung oder die thermische Belastbarkeit der Endstufentransistoren beschränkt.

Ein Transistorverstärker kann dann seine maximale Leistung abgeben, wenn die angeschlossene Impedanz so hoch ist, dass bei der maximal möglichen Betriebsspannung der maximal mögliche Strom fließt.
Ist die Impedanz niedriger, fließt der maximal mögliche Strom schon bei einer geringeren Spannung, man hat weniger Leistung.
Ist die Impedanz höher, fließt bei der maximal möglichen Spannung noch nicht der maximale Strom, auch dann ist die Leistung geringer.

Die Innenimpedanz der Endstufe ist dabei belanglos, maximale Spannung und maximaler Strom lassen Rückschlüsse auf die optimale Lastimpedanz zu.

 

[Stratspieler]

Ich möchte Euch bitten, bevor hier weiter was geschrieben wird, neben anderen Grundlagen auch den - weil er nun mal grad aktuell ist, aber es gibt natürlich unzählige andere Standardwerke dazu - Hr. Zollner zu bemühen: Kapitel 10, Gitarrenverstärker, insbesondere das unter "Endstufe" zum Thema Innenwiderstand Geschriebene.

Vielleicht hier nur drei Zusammenfassungen:

- der Innenwiderstand eines Röhrenamp ist abhängig von der Gegenkopplung im Amp, er ist variabel. Grundsätzlich ist er deutlich anders als der eines Transistoramps. Wie anders? Bitte herausfinden!

- man kann an Röhrenamps Lautsprecher auch bewusst "fehlanpassen", d.h. es muss nicht zwangsläufig ein 8-Ohm-Speaker an einem 8-Ohm-Speakeranschluss angeschlossen werden, resp. 16 Ohm an 16 Ohm.

- eine Speakerimpedanz (und nur hier spreche ich / spricht man von Impedanz) ist stark frequenzabhängig.

 

[Giusto]

- eine Speakerimpedanz (und nur hier spreche ich / spricht man von Impedanz) ist stark frequenzabhängig.

Deswegen ist es ja eine Impedanz, also ein Widerstand, der sich mit der Frequenz ändert. Wäre er konstant, würden wir hier von einem ohmschen Widerstand sprechen.

Für die, die es interessiert, noch eine kurze Erklärung zur Speakerimpedanz:
Die hat ihr Minimum knapp über und knapp unter der Resonanzfrequenz. Bei der Resonanzfrequenz gibt es eine Spitze. Je stärker das Chassis bedämpft wird, desto niedriger die Spitze. Selbst bei einem schwachen Antrieb wie beim Jensen P12R-16 steigt die Impedanz bei der Resonanzfrequenz auf über 50 Ohm. Bei starken Antrieben kann die Spitze auch mal bis über 300 Ohm reichen.
Über der Resonanzfrequenz steigt die Impedanz durch die Induktivität auch an.
Das sieht man schön in den Datenblättern der entsprechenden Speaker.
Bei der Normimpedanz sind Abweicheungen von 20% nach unten drin. Das bedeutet, dass das impedanzminimum bei einem 8 Ohm Lautsprecher in seinem Übertragungsbereich nicht unter 6,4 Ohm absinken darf.
An Gleichstrom ist der Widerstand noch kleiner, da kann man bei einem 8 Ohm Lautsprecher auch mal um die 5 Ohm messen.

Das Gehäuse beeinflusst den Impedanzverlauf auch. Resonanzspitzen können sich verschieben und es kommen auch mal welche hinzu.

Es geht bei der ganzen Impedanzgeschichte also nur um den tiefsten Punkt im Übertragungsbereich.

 

[borgward]

Nach all der Theorie hier noch mal eine einfache Regel zur Anpassung:
* Nach Möglichkeit immer Lautsprecherbox mit der gleichen Impedanz wie Verstärker nehmen
falls nicht, dann
* Bei Transistoramps ist eine niedrigere Impedanz der Box zu vermeiden
* Bei Röhrenamps ist eine höhere Impedanz der Box zu vermeiden

 

[Handwerker]

Um nochmal für die ursprüngliche Frage des TE zusammenzufassen, ohne die Theorie bemühen zu müssen:
1. Die technischen Spezifikationen von Audioverstärkern definieren einen erlaubten Wertebereich für Lautsprecherimpedanzen. Bei Transistorverstärkern ist typischerweise ein Minimalwert angegeben: "Speaker Impedance >= 4 Ohm". Diese Angabe bedeutet: Man kann alle Lautsprecherkombinationen anschließen, die eine Gesamtimpedanz größer/gleich 4 Ohm ergeben. Es ist erlaubt, keinen Lautsprecher anzuschließen, da "kein Lautsprecher" der Gesamtimpedanz "unendlich" entspricht. Bei Röhrenverstärkern ist meißt ein Wertebereich angegeben, z.B. 4-16 Ohm und es ist in der Regel nicht erlaubt, das Gerät ohne Last zu betreiben. Hier bitte das Handbuch bemühen!
2. Bei Verwendung höherer Lautsprecherimpedanzen am gleichen Lautsprecherausgang im Rahmen des im Handbuch spezifizierten Wertebereiches verringert sich die maximale Ausgangsleistung. Diese Abhängigkeit ist nicht linear, sie folgt einer komplexeren Kurve.
3. Die Lautsprecherimpedanz hat einen Einfluss auf die Frequenzübertragung. Welchen, hängt fom Verstärkermodell ab. Hier hilft nur ausprobieren und nach Geschmack entscheiden.
4. Im Zweifelsfalle hat das Handbuch recht.

Etwas technischer Hintergrund für die interessierten:
1. Die maximal abgebbare Leistung einer Endstufe sinkt, je weiter sich die Lastimpedanz von der Innenimpedanz entfernt.
2. In der Regel werden Leistungsendstufen nicht in Leistungsanpassung betrieben, um die Verlustleistung in der Endstufe zu verringern. Die Innenimpedanz ist deutlich kleiner als die Lastimpedanz, für die die Schaltung ausgelegt ist -> je höher die Lastimpedanz, desto kleiner die maximale Ausgangsleistung.
3. Der Betrag der Lastimpedanz hat einen Einfluss auf die Frequenzübertragung. Art und Betrag des Einflusses hängt wieder von der Schaltungsdimensionierung ab.
4. Der Mechanismus "Innenimpedanz" ist unabhängig von der Verstärkertechnologie (Transistor/Röhre/Class A,AB usw). Der Betrag wird durch die jeweilige Schaltungsdimensionierung und Bauteileigenschaften (Wie stark ist z.B. die Gegenkopplung) bestimmt.

 

[Giusto]

1. Die maximal abgebbare Leistung einer Endstufe sinkt, je weiter sich die Lastimpedanz von der Innenimpedanz entfernt.

Nö, wie ich bereits weiter oben dargelegt habe.

3. Der Betrag der Lastimpedanz hat einen Einfluss auf die Frequenzübertragung. Art und Betrag des Einflusses hängt wieder von der Schaltungsdimensionierung ab.

Bei heutigen Transistorendstufen ist das vernachlässigbar. Bei Röhren sieht das anders aus.

 

[phess90]

Wir haben _keine_ Leistungsanpassung, sondern Spanungsgsanpassung. Der Ausgangswiderstand von Röhrenamps ist eben nicht gleich der nötigen Lastimpedanz.

 

[Giusto]

Wir haben _keine_ Leistungsanpassung, sondern Spanungsgsanpassung.

Richtig. Deswegen ist es müßig, über eine Leistungsanpassung zu diskutieren.
Die Spannungsanpassung ist nötig, um die Eigenresonanzen der Lautsprecher zu dämpfen.

1. Die maximal abgebbare Leistung einer Endstufe sinkt, je weiter sich die Lastimpedanz von der Innenimpedanz entfernt.

Diese Behauptung ist gerade deswegen falsch.

Der Ausgangswiderstand von Röhrenamps ist eben nicht gleich der nötigen Lastimpedanz.

Er ist niedriger als die Lastimpedanz. Eine Lastimpedanz im Bereich der Ausgangsimpedanz könnte den Verstärker beschädigen.

Ich bezog mich auf diese Aussage, die bei den Endverstärkern im Hifi- PA- Und Musikerbereich nicht zutrifft.

Die theoretisch maximale Leistung bekommt man aus einer Endstufe heraus, wenn die Lastimpedanz gleich der Innenimpedanz der Endstufe ist

Ist die Ausgangsimpedanz gleich der Lastimpedanz, wird die Hälfte der abgebbaren Leistung im Verstärker in Wärme umgewandelt, weil die halbe Spannung am Verstärker selbst abfällt.
Wählt man die Lastimpedanz höher, ist der Anteil der Verlustleistung im Verstärker geringer, der Wirkungsgrad steigt.

 

[OneStone]

Nur mal so: Eine nicht gegengekoppelte Röhrenendstufe kann auch eine Ausgangsimpedanz haben, die deutlich größer ist als die Lastimpedanz...

Das ist aber in diesem Zusammenhang alles irrelevant: Wenn Transistoramp, dann minimale Lastimpedanz nicht unterschreiten, wenn Röhrenamp, dann die richtige Einstellung/Buchse benutzen. Alles andere ist was für diejenigen, die genau wissen, wie der jeweilige Verstärker aufgebaut ist.

MfG Stephan