Widerstand! Die Impedanz – DG049

12. April 2014

Was bedeuten die Angaben der Widerstände auf Verstärkern und Lautsprechern? Warum gilt in der Elektrotechnik 8+8=4? Wie zerstöre ich garantiert die Endstufe meines Verstärkers? Alles Fragen, die dich bewegen sollten, wenn Du dich auch nur ein wenig mehr mit Gitarre und Bass beschäftigst, als einfach drauflos zu spielen. Hier sind die Antworten.

Viel Spaß!

delamar Guitar #049 – Leistungsanpassung von Amp & Box

Wohl das Wichtigste, was Du beim Anschluss eines Amps an eine Gitarrenbox beachten musst, ist die Impedanz – also der Widerstand des Verstärkeraus- und des Boxeneingangs. Wir beraten dich, damit nichts entzweigeht. Auch was hier neben dem Studium der Gebrauchsanweisung deines Equipments sonst noch wichtig ist, erfährst Du in dieser Folge von delamar Guitar. Weitere Themen in dieser Episode, bei der wir uns beherzt dem Widerstand angeschlossen haben (*hüstel*), sind die unter dem Gesichtspunkt der Impedanz relevanten Unterschiede zwischen Boxen- und Gitarrenkabeln sowie Röhren- und Transistorverstärkern.

Beim Röhrenverstärker ist es so, dass die Ausgangsübertrager eine stetige Last brauchen, sonst rauchen die Spulen ab. Ganz anders der Transistor-Amp oder der Verstärker einer klassischen HiFi-Anlage, der einen passiven Lautsprecher speisen soll.

Alles Weitere erlauscht Du im Podcast – wir freuen uns wie immer auf dein Feedback!

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14 Kommentare

bei “Widerstand! Die Impedanz – DG049

  1. Benno Apr 14, 2014

    Hallo,
    habe mir die Sendung angehört. Für einen Laien war das ein heilloses Durcheinander von Teil-Wahrheiten und nicht nachvollziehbaren Erklärungen.
    Für jemanden der sich Klärung erhofft hat, trug diese Sendung zur noch größeren Verwirrung bei.
    Die junge Frau hat sich da noch am besten geschlagen. Vielleicht sollte man vor der Sendung das Konzept absprechen, worum es eigentlich geht und welche Ergebnisse man dann heraus bekommt. Für mich war es als alter Elektroausbilder kein Problem die Spreu vom Weizen zu trennen. Ich hatte bei dieser Sendung den Eindruck „NOT trifft ELEND“.
    Das kann man besser machen.
    Gruß Benno

    • Jens Geilich Apr 14, 2014

      Lieber Benno, danke für Dein Feedback! Dein Gesamturteil („Not trifft Elend“) zu dieser Folge kann ich nicht ganz nachvollziehen. Vielleicht hilfst Du uns auf die Sprünge: Was waren denn die von Dir entdeckten „Teil-Wahrheiten“ und welche Erklärungen waren aus Deiner Sicht nicht nachvollziehbar? Was war denn „Spreu“ und was „Weizen“? Damit würdest Du uns und allen Hörerinnen einen Gefallen tun, denn vielleicht haben wir tatsächlich einen Fehler irgendwo gemacht. Nichts für ungut … besser machen kann man (im Nachhinein) immer alles ;-) Greetz Jens

  2. Frank Apr 14, 2014

    Hallo,
    ich kann den Benno gut verstehen, es ging schon ziemlich hin und her!:-)

    Für die Technikleihen, wenn man sich beim Kauf von Lautsprecher(LS) und Verstärker(Amp) an die Aussage im Schlusswort hält und die selbe Ohmzahl des LS Typenschild und der Amp-angabe hält macht man nicht viel verkehrt. Jetzt muß man aber auch wieder etwas zurückrudern, denn was hier vernachlässigt wird ist die Leistung des LS und Amp, wenn der LS nur 30W hat und der Amp mit 200W daher kommt wird der LS bei höheren Leistungen sich verabschieden!:-)

    Ab hier dürften sich jetzt die nicht Technisch interessierten vermutlich verabschieden, sorry aber wenn es um Technischen Kram geht muß man auch schon mal ins Detail gehen und die Teilwahrheiten des Podcast beim Namen nennen:

    1.Es gibt keine Leistungsanpassung bei LS und Amp; wenn es möglich wäre solltet Ihr dieses Wort Gedanklich löschen!

    2.Die Ohm Angabe auf der LS Box entspricht nicht einem Gleichstromwiderstand und variiert stark über die Frequenz

    3.die Leistung des Verstärkers bleibt die selbe ob 4Ohm oder 8Ohm angeschlossen wird? Uhhh Haaa was für eine Angabe, Ich glaube hier verweise ich lieber auf weiter unten Im Text!

    4.8Ohm LS an 16Ohm Amp? Dürfte sich vermutlich auf Röhrenamp bezogen haben, dazu gleich mehr!

    5.Reihenschaltung von LS; ist mit Standardkabel aus dem Handel so nicht machbar also Vorsicht Leute, lasst euch bei so einem Umbau von jemanden helfen der Ahnung hat!

    Jetzt zur Technikrunde, was ist ein Lautsprecher?
    Die LS Pappe kennt Ihr vom sehen und Ihr wisst auch das diese sich bewegt wenn Musik aus dem LS kommt, der Antrieb dahinter stammt von einer mit einem dünnen Draht gewickelten Spule welche mit der Pappe fest verbunden ist und dicht an einem Dauermagneten sitzt, diesen aber nicht berührt.
    Im einfachsten Fall besteht diese Spule aus einem einzigen Draht mit zwei Enden (+) und (-) (hier gibt es dann auch die lustigen Phasen Spielchen wie herum wird der LS mit anderen LS betrieben!:-)). Wenn nun eine wechselnde Spannung an den Draht angelegt wird entsteht ein Magnetfeld welches sich von dem Dauermagneten abstößt wodurch die Spule verbunden mit der Pappe sich in Bewegung setzt.

    Die Spule ist ein Induktives Bauteil und hat einen Frequenzabhängigen Widerstand, soviel zum Gleichstromwiderstand. Je nach LS Box werden zusätzlich noch Kondensatoren oder weitere Induktivitäten verbaut (z.B. in einer Frequenzweiche) wodurch sich ein Frequenzabhängiger Gesamtwiderstand der LS Box ergibt, siehe Bsp.-Kurve:
    http://www.sengpielaudio.com/TypischeLautsprecherImpedanzKurven.pdf

    Was bedeutet Leistung, Spannung, Widerstand?

    Hierzu braucht es zwei Grundlegende Formeln:
    Leistung=Spannung*Strom, Abkürzung ( P=U*I)
    Spannung=Strom*Widerstand, Abkürzung (U=I*R)
    Mit diesen Formeln lassen sich die verschiedenen Zusammenhänge errechnen, z.B. 8V/8Ohm=1A oder umgerechnet 1A*8V=8W Leistung (einfach gehalten ohne imaginäre Impedanzen!).

    Reihen/Parallelschaltung von Widerständen;
    Widerstand; Wurde soweit richtig angesprochen, der Gesamtwiderstand in einer Reihenschaltung ist die Summe der einzelnen Widerstände Rgesamt=R1+R2+…Rn. (8Ohm+4Ohm=12Ohm)
    Bei der Parallelschaltung wird der Kehrwert addiert, 1/Rgesamt=1/R1 + 1/R2 + … 1/Rn. (8Ohm parallel 8Ohm=4Ohm bzw. 1/8 + 1/8=1/4)

    Verstärker sind Spannungsquellen die je nach ihrer Last einen entsprechenden Strom liefern wodurch sich wieder die Leistung ergibt.

    Eine sehr gute Idee im Podcast ist die Trennung zwischen Röhrenverstärker und Transistor/MOSFET-Verstärker!

    Ein Transistorverstärker arbeitet mit sehr Niederohmigen Halbleiter Transistoren und Arbeitswiderständen, der Ausgangswiderstand liegt deutlich unter 1Ohm meist unter 0.2Ohm je nach Leistungsklasse.

    Verstärker arbeiten mit Spannungen von 40 – 80V je nach Leistungsklasse, da meistens nicht mit voller Lautstärke gearbeitet wird (Hardrock jeah, ausgenommen:-)) muß der Transistor die Spannung auf kleinere Werte reduziert zum LS geben, dies geht nur indem er die Spannung reduziert was wiederum eine Verlustleistung im Transistor bedeutet welche in Wärme umgesetzt wird.

    Wenn der Verstärker Hersteller eine 4Ohm LS Angabe Aufdruck, dann möchte er vermeiden das eine höhere Verlustleistung die Transistoren/Elektronik belastet.
    An einen 4Ohm Transistorverstärker kann somit alles größer 4Ohm Gesamtwiderstand ohne Bedenken angeschlossen werden !
    Achtung! Denkt aber an die LS Leistung, wenn diese kleiner als die Amp Leistung ist kann der LS bei höherer Amp Lautstärke beschädigt werden!

    Ein Röhrenverstärker ist ebenfalls ein Spannungsverstärker, dieser benötigt aber Hochspannung 300V – 800V je nach Typ und Bauart. Um diese Spannungen auf den LS zu bekommen wird ein Ausgangsübertrager verwendet welcher aber gleichzeitig den sogenannten Arbeitswiderstand der Endstufenröhren bildet.

    Der Ausgangstransformator arbeitet im Prinzip wie jeder Trafo den Ihr von euren Steckernetzteilen kennt (z.B. 230V auf 9V Wechselspannung für eine Drahtlos Mikrofonanlage).
    Da der Trafo etwas umfangreicher in der Erklärung wäre, begrenze ich die Info darauf, das die Übertragung in einem Verhältnis zu einander steht, welches sich aus den Windungszahlen des Drahtes auf der Primärseite zur Windungszahl auf der Sekundären Seite bezieht.

    Ebenso wird besonders hierbei der LS Widerstand zurück auf den Arbeitswiderstand der Röhren zurückübertragen, wenn hier also keine Last bzw. LS angeschlossen ist und der Röhrenverstärker ein Signal erzeugt, dann verändert sich der Arbeitswiderstand der Röhren und diese können beschädigt werden.

    Um nun die Röhren immer mit dem richtigen Arbeitswiderstand betreiben zu können sind manche Ausgangstransformatoren mit mehreren Signalabgriffen an der Sekundärwicklung beschaltet wodurch mittels Umschalter die entsprechende Impedanz 16Ohm, 8Ohm oder 4Ohm eingestellt werden kann.

    Bezüglich 4Ohm LS an einem 8Ohm Röhrenamp, hier gibt es noch die Möglichkeit einen weiteren Trafo mit 4Ohm auf 8Ohm Übertragungsverhältnis dazwischen zu schalten, eine solche Lösung wurde einmal von MesaBoogie angeboten!

    Zum Thema LS Anpassung zum Amp gibt es auch noch einen guten Artikel:
    http://www.sengpielaudio.com/Rechner-VerstaerkerLautsprecherUndOhm.htm

    Sorry das es soviel Technik sein musste! :-)
    Gruß,
    Frank

    P.S.: Kleiner Tipp!, Wer noch einen alten Röhrenamp hat mit Umschaltmöglichkeit 110V/220V/240V sollte im Deutschen Netz (230V) nach Möglichkeit die 240V Einstellung verwenden, denn die höhere Spannung belastet nicht nur die Röhren sondern auch die eingebauten Hochspannungskondensatoren und die geben irgendwann einmal Ihren Geist auf!

    • Jens Geilich Apr 15, 2014

      Puhhh … da bleibt mir nur zu sagen: Vielen lieben und herzlichen Dank, lieber Frank. Alle Daumen hoch für Dein Input!

  3. Günter Apr 15, 2014

    Am Anfang des Podcasts haben eigentlich alle zugegeben, daß sie von dem Thema keine bis wenig Ahnung haben. Ihr tut euch keinen Gefallen damit, derart konzeptlos und unvorbereitet in einen Podcast zu gehen. Mir kam die Sendung so vor, als hätte der Blinde mit dem Tauben über Farben geredet.

    Ihr habt ein interessantes, aber auch schwieriges technisches Thema gewählt, das zum gewohnten Small Talk in der bekannten netten Runde nicht taugt. Warum holt ihr euch in diesem Fall nicht jemanden als Gesprächspartner, der Ahnung davon hat? Statt einfach mit den immer gleichen Menschen einfach über alle möglichen Themen zu reden? Klasse statt Masse wäre aus meiner Sicht die bessere Wahl gewesen. Ich bin selbst Gitarrist und fand, ihr wußtet noch weniger als ich. Gelernt habe ich leider nichts.

    Das gilt aus meiner Sicht übrigens auch für so manchen anderen Podcasts von euren Kollegen, die über nicht-Gitarren-Themen auch wild daherreden.

    • Jens Geilich Apr 15, 2014

      Lieber Günter, ich teile Dein Gesamtfazit nicht und widerspreche Deiner Aussage, wir hätten zu diesem Thema keine Fachkompetenz in der Runde gehabt. Ich persönlich gehöre zu den „Plug-And-play-Gitarristen“ und verstand in den technischen Details wirklich nur Bahnhof. Ich glaube, dass konnte ich in der Sendung deutlich machen und habe mich weitestgehend meiner Moderatorenrolle angenommen. Aber mit Ann und Henry waren bzw. sind hier wirkliche Kenner am Start. Trotzdem: danke für Dein Feedback!

      • Tommi Apr 16, 2014

        Lieber Jens,
        ohne gleich eine polemische Debatte vom Zaun brechen zu wollen… aber eine Kritik sollte, wenn denn höflich und achtbar vorgetragen, auch ernst genommen werden.
        Und dieser Podcast war auch für mich chaotisch und konzeptlos. Ebenso finde ich die Anregung von Günther bzgl. kompetenter Gast-Gesprächspartner absolut sinnvoll und unterstützenswert.
        Es ist absolut keine Schande, etwas nicht bis ins Kleinste zu wissen und erklären zu können, aber ebenso sollte man sich vor Augen halten „Halbwissen ist nicht halbes Wissen sondern in der Konsequenz falsch!“ Womit ich in keiner Weise die Fachkompetenz der Anwesenden in Frage stellen möchte! Diese Beurteilung kann nur jeder für sich selbst abgeben. Wir haben schliesslich auch bald wieder 20 Millionen Bundestrainer in Deutschland (die es ALLE ganz genau wissen ;))
        Ich für meinen Teil konnte leider nichts mitnehmen. Glücklicherweise bin ist fast „verwirrungsresistent“ und habe im Ernstfall einen Elektroingenieur vom Frauenhofer Institut in Berlin zur Hand ;). (Nicht von RME! Die machen nämlich nur Murks, weil sie ganze Interfaces (nicht nur USB-Mikrofone)über USB mit Strom versorgen und Spannungen wandeln „was gar nicht geht“… ;) „Studio-Mikrofone: Die Qual der Wahl #241“)

      • Jens Geilich Apr 16, 2014

        Lieber Tommi, richtig! Eine solche Kritik sollte man ernst nehmen. Genau das habe ich getan. Ich behalte mir aber trotzdem vor, anderer Meinung zu sein. Und exakt dieser anderen Meinung bin ich hinsichtlich des geäußerten Gesamturteils. Nichts für ungut! Greetz Jens

      • Tommi Apr 16, 2014

        Lieber Jens, eben! Jeder darf und soll natürlich seine Meinung vertreten! Aber… was ist denn das „Gesamturteil“ / „Gesamtfazit“? Ich lese tatsächlich sachliche Kritik (auch verpackt in farbigen Metaphern) und sogar die so oft gewünschten Verbesserungsvorschläge!
        Da aber scheinbar das Thema „Fachkompetenz“ (ob nun fehlend oder vorhanden sei mal dahingestellt) den Stein des Anstosses darstellt, würde ich vorschlagen, den fachspezifischen (beruflichen oder privaten) Hintergrund der aufgeführten Kompetenzpersonen einfach einmal offen zu legen. Ebenfalls nichts für ungut! Greetz, Tommi

      • Jens Geilich Apr 16, 2014

        Stimmt … sachliche Kritik. Habe nichts anderes behauptet. Auch die Verbesserungsvorschläge sind angekommen. Das „Outing“ überlasse ich den angesprochenen Moderatoren ;-)

  4. Amicus Apr 15, 2014

    Nein!!!

    Die Impedanz ist nicht der Gleichstromwiderstand wie zu Anfang behauptet. Wenn man mit einem Ohmmeter die Impedanz misst zeigt es bei einer 8Ohm Box eben nicht 8Ohm!

    Nein!!!

    Es ist überhaupt nicht schädlich eine höhere Last an einen Verstärker anzuschließen. Dabei geht „nur“ etwas Leistung verloren. Dies hört man aber kaum, da für ein Halbierung der Leistung dB(SPL) eine Leistungsreduktion um den Faktor 10 stattfinden müsste!

    • Jens Geilich Apr 15, 2014

      Lieber Amicus! Danke für Dein Feedback. Zur Sache muss ich leider passen. Vielleicht äußern sich noch Henry und/oder Ann zu Deinem Posting!

  5. Moin

    In der E-Technik wird zwischen Impedanz und ohmschen Widerstand unterschieden.
    Im allgemeinen wenn von Widerständen geredet wird, meint man einen ohmischen/Gleichstrom Widerstand, Formelzeichen R. Da kann man auch das Ohmsche Gesetz anwenden R=U/I. Bei einer Impedanz (Formelzeichen Z)ist ein Widerstand im Wechselstromkreis gemeint, dieser setzt sich dann aus Wirkwiderstand (R) und Blindwiderstand (X) zusammen(Z=Wurzel aus R^2+X^2) Die lässt sich auch aus den Effektivwerten von Strom und Spannung berrechnen Z=Ueff/Ieff.

    Zum Nachlesen:
    http://de.m.wikipedia.org/wiki/Effektivwert
    http://de.m.wikipedia.org/wiki/Impedanz

    Einfach mit Gleichspannung und Gleichstrom rechnen geht nicht, da sind wir uns ja hoffentlich einig.

    Somit ist natürlich absolut korrekt, dass man an einem Lautsprecher mit einem Multimeter das von einer 9V Batterie gespeist wird keinen Wechselstromwiderstand messen wird.
    In der passenden Norm zu Lautsprechern (Din45500, ja ich weiss ist schon Älter) ist festgelegt, dass der Gleichstrom Widerstand von der Impedanz max. 20% abweichen darf, bei einem 4Ohm Lautsprecher wären das dann 3,2Ohm. Dann darf man noch je nach Messgerät 3-10% Messfehler einkalkulieren. Bedeutet wenn man misst, misst man Mist.

    Bei frequenzabhängigen Widerständen wie zum Beispiel Spulen muss man die Impedanz anders berechnen. R=U/I geht nicht. Genausowenig wie die Formel für die Leistungsberechnung P=U*I. Da fehlt noch ein bisschen was, wenn es um sinusförmige Wechselspannung geht.
    In der Leistungsberrechnung im Wechselstromkreis hat man zudem noch einen Leistungsfaktor (cos phi) der normalerweise immer unter 1 liegt. Also P=U*I*cos phi [W]. Ohne den cos phi errechnet man die Scheinleistung. Und die berrechnet sich dann tatsächlich so S=U*I [VA]. Die Scheinleistung besteht aus Wirk- und Blindleistung. Anders S=Wurzel aus P^2+Q^2 [VA].

    Nachzulesen:
    http://de.m.wikipedia.org/wiki/Scheinleistung

    So jetzt wirds spannend. Warum steht da jetzt 4,8 oder sonstwieviel Ohm auf dem Lautsprecher?

    Es handelt sich um den Scheinwiderstand, der dort angegeben wird, was fachlich Falsch ist, da man den Wirkwiderstand angeben müsste. Wenn jemand nen Plan hat, warum das nicht gemacht wird, dann her mit eurem Wissen.

    Und um die Verwirrung zu komplettieren gibt es noch folgenden Einfluss auf die Berrechnung:

    Ein Wirkwiderstand bleibt bei Frequenzen von 0-1000 Hertz gleich. Ab 1000 Hertz wird der reine Wirkwiderstand auch grösser. Schuld ist daran der sog. Skin Effekt, der den Strom auf die Oberfläche des Leiters verdrängt, dadurch wird der Leiterquerschnitt verkleinert.

    Das wäre die Physik.

    In der Musiktechnik, wird die elektrische Leistung P, bei Musiksignalen, allgemein durch den arithmetischen Mittelwert der Momentanwerte von elektrischer Spannung u(t) und dem elektrischen Strom i(t) gebildet. Nun ja…

    Asche auf unser Haupt:
    Die Leistungsangaben bei Verstärker und Boxen haben wir tatsächlich unterschlagen, danke für den Hinweis.

    Ganz einfach: Die Leistungsangabe der Box muss der des Verstärkers entsprechen. 100Watt Verstärker braucht eine 100Watt Box. Geschickter ist es allerdings, wenn man sich eine Box kauft, die eine leicht höhere Leistung verkraftet. Anders herum sollte man das aus versicherungstechnischen Gründen besser bleiben lassen. Wie man das jetzt berechnet kann mal jemand anders schreiben. Aber dann bitte fachlich korrekt.

    Zu den Verstärkern, was man lassen sollte und warum:

    Wird die Verbindung zur Last (dem Lautsprecher) versehentlich bei einem Röhrenverstärker bei hoher NF-Leistung getrennt, wird die entstehende hohe Induktionsspannung den Ausgangstrafo zerstören und u.U. die Endröhren beschädigen.

    Ein Kurzschluss in der Lautsprecherzuleitung beim Transistorverstärker zerstört durch den entstehenden Überstrom ggf. die Endtransistoren. Es gibt auch Verstärker, die entsprechende Schutzschaltungen haben. Riskieren würde ich es trotzdem nicht.

    Man kann selbstverständlich an einem Röhrenverstärker der für eine Impedanz von 8 Ohm ausgelegt ist auch eine Impedanz von 7,5, 6 oder 4 Ohm hängen, ohne, dass der Verstärker nennenswerte Schäden nimmt. Da der Verstärker aber nicht für das Umsätzen der falschen Last ausgelegt/angepasst ist (Je kleiner der ohmsche Widerstand, desto kleiner der Spannungsfall über dem Widerstand und desto grösser der Strom durch den Widerstand) und einfach nicht genug Strom liefert, wird der Lautsprecher nicht die spezifizierten Ergebnisse bringen.

    Ja und auch hier habt ihr Recht, es muss Spannungsanpassung und nicht Leistungsanpassung heissen, nachzulesen:

    http://de.m.wikipedia.org/wiki/Spannungsanpassung

    Hier gibts auch noch mal was zum nachlesen:
    http://www.elektronikinfo.de/strom/roehrenirrtum.htm#Allgemeines

    Und nochmal, die Gesamtimpedanz der Schaltung Verstärker und Box ergibt sich nicht aus dem addieren der aufgedruckten Einzelimpedanzen. Um die Gesamtimpedanz einer Anlage zu errechnen braucht man den Innenwiderstand des Verstärkers.

    Noch zwei was fachliches zum Schluss:

    Man kann keinen elektrischen Widerstand messen. Eine Messung des elektrischen Widerstandes wird über eine Strommessung (Strom I [A] eine SI Basiseinheit) realisiert.

    Es ist Blödsinn, dass man bei einem Kondensator mit einem Ohmmeter nix misst.
    Das ist fachlich falsch.
    Misst man bei einem Kondensator den Widerstand wird man fesstellen, dass der Widerstand zuerst nah am Kurzschluss ist und dann langsam je nach Ladekurve und Kapazität des Kondensators sich gegen Unendlich bewegt. Da man bei der Widerstandsmessung eine anders skalierte Strommessung durchführt erklärt sich das auch relativ schnell:

    http://de.m.wikipedia.org/wiki/Kondensator_(Elektrotechnik)

    Und nun noch frohe Ostern
    Henry

  6. Sid Vicious Apr 28, 2014

    bevor ihr hier die Jungs von delarmar kaputtbashed, guckt euch ein paar grundlagen zu elektro-technik an.

    Und ja für den Laien ist es etwas kompliziert. Besonders wenn es für unwissende um Formeln und elektrotechnische Gesetze geht.

    Ich konnte einige wichige Tipps mitnehmen und fand es nicht allzuwirr. Mal von dem Versuch abgesehn Laien mit 3 Worten elektrotechnik zu erklären.

© delamar.FM