Analog Audio - Grundlagen der Pro Audio Technik

Wellenwiderstand und analog Audio
Autor: Gerd Jüngling - Copyright: Alle Rechte vorbehalten
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Der Wellenwiderstand eines Kabels von z. B. 50 oder 75 Ohm ist eine Materialeigenschaft dieses Kabels. Sozusagen wird das Kabel für diesen Widerstand 'zusammengebaut'. Dies bedeutet, daß für die Verbindung einer Spannungsquelle mit einem Innenwiderstand von 50 Ohm mit dem Eingang eines anderen Gerätes dessen Eingangswiderstand ebenfalls 50 Ohm beträgt mit einem Kabel dessen Wellenwiderstand 50 Ohm beträgt verbunden werden muss. Ferner müssen alle Steckverbinder ebenfalls einen Wellenwiderstand von 50 Ohm haben. Nur unter diesen Bedingungen erfolgt die Übertragung frei von Reflexionen.

Diese Verhältnisse sind auf analoge Audiosysteme nicht übertragbar da hier die Frequenzen und damit die Flanken viel zu langsam sind. Außerdem bedient sich die analoge Audiotechnik der Spannungsanpassung und nicht der Leistungsanpassung.

Bei der Spannungsanpassung ist der Innenwiderstand des Ausgang sehr klein und der Widerstand der Eingänge sehr groß. Damit wird die an einen Eingang gelieferte Leistung gering da der in den Eingang fließende Strom durch den hohen Eingangswiderstand sehr klein bleibt. Da der niederohmige Ausgang aber durch den hochohmigen Eingang nur sehr gering belastet wird, ist der Spannungsabfall über dem Innenwiderstand des Ausgangs sehr gering. Praktisch bleibt die Leerlaufspannung, also die Spannung die am Ausgang anliegt wenn nichts angeschlossen ist, fast vollständig erhalten. Damit wird es möglich ohne aufwändige Trennstufen mehrere Eingänge parallel auf einen Ausgang zu schalten. G?ngige Werte f?r den Innenwiderstand von Ausg?ngen liegen unter etwa 60 Ohm; die meisten Mikrofone haben einen Innenwiderstand von 200 Ohm. Der Eingangswiderstand eines hochpegeligen Eingangs liegt meist im Bereich zwischen 5 kOhm bis ca. 50 kOhm. Ein Mikrofonverstärker mit Eingangsübertrager hat in der Regel einen Eingangswiderstand der zwischen ca. 1 kOhm und 4kOhm liegt. Beim Anschluss eines hochpegeligen Eingangs mit einem Eingangswiderstand von 10 kOhm an einen Ausgang mit 50 Ohm ergibt sich die Ausgangsspannung unter Belastung zu 10 kOhm / 10,05 kOhm = 0.995. Die Ausgangsspannung ändert sich also unter diesen Bedingungen lediglich um 0.5 % was ca. 0.05 dB entspricht. Betrachten wir die Situation beim Mikrofon so ergibt sich bei einem Innenwiderstand des Mikrofons von 200 Ohm und einem Eingangswiderstand des Verstärkers von 2000 Ohm die Spannung unter Belastung zu 2000 / 2200 = 0.909, was einem Wert von ca. 0.8 dB entspricht.

Zurück zum Wellenwiderstand. Tritt in einer realen Schaltung mit einem niederohmigen Ausgang, einem Kabel und einem hochohmigen Eingang eine durch Fehlanpassung hervorgerufene Reflexion auf, so wird diese einen niederohmigen, 'harten' Ausgang viel weniger beeinflussen als dies bei Leistungspassung, wo Innenwiderstand und Abschlusswiderstand gleich sind, der Fall ist. Allein dadurch verhalten sich Spannungsangepasste Systeme mit niedrigen Frequenzen gegenüber durch den Wellenwiderstand von Kabeln und Steckverbindern hervorgerufenen Fehlanpassungen sehr tolerant.


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