Ausgangsimpedanzen messen...

[scope]

Hallo,

die Ausgangsimpedanz eines Verstärkers kann man entweder nach der Vorwärtsmethode oder der Rückwärtsmethode messen. Bei der Rückwärtsmethode benötigt man einen zweiten Verstärker, dessen Ausgang über einen längswiderstand mit dem Ausgang des zu messenden Verstärkers verbunden wird. Der am Hilfsverstärker angebrachte Längswiderstand ist deutlich größer als die Ausgangsimpedanz des Hilfsverstärkers und des DUT. Nehmen wir mal 9,9 Ohm + 0,1 Ohm Ausgangsimpedanz des Hilfsverstärkers = 10 ohm. Damit wird dann gerechnet. Diese 10 Ohm bilden zusammen mit der Ausgangsimpedanz des zu vermessenden Verstärkers einen Spannungsteiler.
Hat der zu messende Verstärker z.B. 0,1 Ohm AI, dann bleiben von den 10 Volt noch 100 Millivolt übrig. Die entsprechen dann günstigerweise 100 Milliohm.

Da es immer ein wenig zeitaufwendig war, die ganzen Geräte entsprechend zu verkabeln, habe ich vorhin einen Technicsverstärker zur Messeinrichtung umgebaut. Klangregelnetzwerk, Lautstärkeregler und Eingangswahl sind stillgelegt. Der Generator speist die Endstufe mit festgelegtem Pegel, dass der Verstärker 10 Volt liefert. Es ist wichtig, dass das Gerät bei dieser Spannung an 10 Ohm über den gesamten F-Bereich linear bleibt.




Am Terminal erkennt man den aus Metallfilm-R zusammengesetzten Widerstand mit 10R und etwa 20 Watt. Vorne links der Generatoreingang, rechts der Ausgang zum "DUT"




Von dort geht es in ein Kästchen, in dem das Signal aufgezweigt wird. Die Leitungswiderstände bis zu diesem Kästchen sind nicht besonders wichtig. Wichtig ist ein möglichst geringer Widerstand auf der Seite des zu messenden Verstärkers. Hier dient ein 25 cm langes 4 mm² Lautsprecherkabel mit guten (strammen) Hohlbananas. Die Abzweigung zum Messgerät (das dritte Kabel) ist wieder unkritisch, muss aber möglichst nahe am "DUT" (Device Under Test) angelötet werden. Idealerweise muss die Messspannung auf 0 mV fallen, wenn man die Bananas kurzschliesst. Das ist aber fast unmöglich. Mit diesem Aufbau bleiben 3 mV übrig. Unterm Strich kann man im worst case mit einer Genauigkeit von <5% rechnen. Das reicht (mir) aus.




Im oben abgebildeten Fall wurden drei Messungen gemacht.
Grün: Ein 0,22 Ohm MPC Widerstand.
Gelb: Linker Kanal der oben abgebildeten Hafler XL280
Cyan: Rechter Kanal.

Warum der recht große Unterschied? Es waren zwei unterschiedliche Sicherungseinsätze (in den Lautsprecherleitungen) Verbaut. Ausserdem war die Kontaktgabe in den Sicherungshaltern selbst nicht absolut gleich. Zwei gleiche Sicherungen und die Kontakte gereinigt, dann war die Differenz (fast) weg.

Wenn man auf die grafische Darstellung verzichtet, kann man die Messung auch mit einem normalen Millivoltmeter und einem Generator durchführen.

[charlie99]

Cooler Beitrag !
Einfach erklärt und anschaulich dargestellt.
Danke !

Gruß, Ralf

[timundstruppi]

Hallo,
sehr interessant.
Wie viel Last entspricht das etwa? Oder liegen entsprechend 10V am Ausgang?
Wie ist das Verhalten, wenn der zweite Kanal auch arbeitet? Ohne Einfluss wird das nicht sein, da einige nichtlineare Komponenten in der Versorgung hängen.
Gruß TW

[scope]

Viele werden es ja bereits wissen: Die Ausgangsimpedanz ist gerade bei stark schwankenden Lautsprecherimpedanzen nicht unwichtig. Röhrenverstärker benötigen aufgrund ihrer mitunter sehr hohen Ausgangsimpedanz impedanzlinearisierte Lautsprecher.
Für die Werkstatt- oder Laborarbeit stellt man sich vorzugsweise eine Lautsprechersimulation her, die -bis auf die Gegen EMK- eine Lautsprecherbox ganz gut nachbildet.
Eine Shaltung dazu:




Der Impedanzverlauf (Rot) und Phasenverlauf (Magenta) dieser Schaltung sollte etwa so aussehen.




Die Schaltung kann man leistungstechnisch von klein bis groß umsetzen. Mein Tischmodell kann -für die Dauer eines sweeps- mit ca. 150 W belastet werden. Ein weiteres (größeres) Modell schafft
auch mal das Doppelte. Auch hier ist darauf zu achten, dass die Verbindung der Simulation und der Lautsprecherklemmen so niederohmig wie möglich ausfällt. Das Kabel im Bild ist mit 50 cm eigentlich schon zu lang, und die Büschelstecker sitzen etwas zu "schlapp". Zur Darstellung reicht es aber. Optimal wäre es, wenn man das Meßsignal direkt an den Klemmen abgreift, oder nur 10 cm Kabel verwendet.



Der Hafler Verstärker verhält sich hier bereits ziemlich vorbildlich. Gemessen mit 8ohm, 4 ohm , und der Simulation (Blau).



Ein Technics Vollverstärker (nur die Endstufe gemessen) zeigt die Unterschiede auf, die aber immer noch harmlos sind. Manches Röhrengerät würde mit dieser Skalierung gerade noch darstellbar sein.



Aberwitzig niedrige Werte werden durch die Lautsprecherkabel und die Weichenbauteile schnell relativiert. Es ist aber bestimmt kein Fehler, eine Ausgangsimpedanz von etwa 100 bis 200 Milliohm zu "erreichen".