Analog Audio - Grundlagen der Pro Audio Technik

Spannungspegel und Leistungspegel
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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Jede Pegelangabe im Bereich der Pro Audio Technik stellt ein Verhältnis zweier elektrischer Grössen dar. Daher müssen wir eine Unterscheidung zwischen dem Spannungspegel, dem Strompegel und dem Leistungspegel machen.

Zwischen den Grössen Spannung, Strom, Widerstand und Leistung existiert ein fester Zusammenhang, der jedem geläufig ist, der ein wenig in die Grundlagen der Elektrotechnik eingestiegen ist. Das Ohmsche Gesetz, U = I * R sagt aus, daß an den Anschlüssen eines elektrischen Widerstandes R durch den ein elektrischer Strom I fließt eine Spannung U vorhanden sein muss, deren Betrag in Volt sich aus der Multiplikation des Widerstandswertes in Ohm und des Stroms in Ampere ergibt. Lassen wir einen Strom von 2 Ampere also durch einen Widerstand von 5 Ohm fliessen, können wir an den Enden dieses Widerstandes eine Spannung von 10 Volt messen.

Aus diesem grundlegenden Gesetz der Elektrotechnik leitet sich die Beziehung zwischen Spannung, Stom und Leistung her. Die elektrische Leistung P ist proportional zu Spannung und Strom und ergibt sich aus der Multiplikation von U und I. Die Einheit der Leistung ist das Watt. In unserem Beispiel fließt ein Strom von 2 Ampere bei einer Spannung von 10 V. Somit ist die elektrische Leistung die in dem Widerstand von 5 Ohm umgesetzt wird 20 Watt.

Erhöhen wir nun die Spannung von 10 V auf 20 V wird sich nach dem Ohmschen Gesetz der Strom ebenfalls verdoppeln. Der Strom bei 20 Volt beträgt also 4 Ampere. Betrachten wir nun die Leistung bei der verdoppelten Spannung. Ein Strom von 4 Ampere, multipliziert mit der Spannung von 20 V ergibt eine Leistung von 80 Watt, also dem vierfachen der Leistung bei halber Spannung und damit auch halben Strom. Dieses einfache Beispiel zeigt uns, da? der Zusammenhand zwischen Spannung, Stom und Leistung quadratisch ist, wenn wir den Widerstand konstant halten. Doppelte Spannung bewirkt den doppelten Strom und damit die vierfache Leistung.

Warum, werden Sie fragen, ist dies im Zusammenhang mit Pegelangaben bei Pro Audio Systemen wichtig. Ganz einfach, wenn wir Pegelangaben ineinander umrechnen wollen, müssen wir wissen, welche Grössen durch den Pegel dargestellt werden. Handelt es sich bei der Pegelangabe um ein Spannungs- oder Stromverhältnis, so wird sich die in Verbindung mit diesem Spannungsverhältnis bzw. diesem Stromverhältnis ergebende Leistung quadratisch verändern. Damit müssen wir für Leistungspegel von einer anderen Berechnung ausgehen.

Grundsätzlich gilt, das für Spannungspegel und Strompegel die Berechnung nach den folgenden Gleichungen erfolgt:

Spannungspegel [dB] = 20 log U1/U2 bzw.

Strompegel [dB] = 20 log I1/I2

Daraus folgt ganz zwangläufig für einen Leistungspegel

Leistungspegel [dB ] 10 log P1/P2

Wenn wir diese Regeln berücksichtigen sind Spannungs-, Strom- und Leistungspegel zueinander korrekt dargestellt.

In diesem Zusammenhang ist es wichtig, bei der Berechnung von Spannungen oder Strömen mittels Leistungspegelangaben den Widerstand in die Berechnung mit einzubeziehen. Ändert sich der Widerstand, ändert sich bei gleicher Spannung der Strom und damit natürlich auch die Leistung, die die Grundlage der Leistungspegelangabe ist.


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