HiFi-Lexikon oder: Wer nicht fragt, bleibt dumm ...

[FRANKIE]

Ein Aufbau ohne integrierte Schaltungen ( ICs) mit Einzeltransistoren

[rx777]

Mit den beiden Antworten kann ich was anfangen. Danke!

[Cpt. Mac]

Was ist die genaue Definition von Class A (bzw. Class B und AB)?

Mein Verdacht: da geht es nicht um den Schaltungsaufbau, sondern mehr um den Arbeitspunkt der Endstufentransistoren.

[Lippi]

Das mit dem Arbeitspunkt ist richtig.
A=immer Strom, wie ein einzelner Transistor als Verstärker
B=nur Strom, wenn Signal, geht nur eine Halbwelle je Transistor, darum Gegentaktbetrieb mit 2 "Seiten" - jede eine Halbwelle
AB= Zwischending, mit etwas Ruhestrom um aus dem stark nichlinearen "Anfangsbereich" der Kollektor-Emitter-Öffnungs-Kennlinie raus zu kommen = niedriger Klirrfaktor bei leisen Stellen :-)

- so ganz grob erklärt

Nachtrag: Mit Endstufen mit sehr hoher Leerlaufverstärkung (z.B. mit Operationsverstärkern) erreicht man durch extreme Gegenkopplung auch bei niedrigen Ruheströmen sehr geringe klirrfaktoren.
Gegenkopplung ist immer wichtig, da Transistoren nie linear arbeiten...

[Cpt. Mac]

Danke!

Das mit dem "Anfangsbereich" bezieht sich ja auf die, nennen wir sie mal "Ansteuerungskurve" eines Transistors, die eine exponentielle Form aufweist, oder? Also angenommen, ein Transistor hat einen zulässigen Basisspannungsbereich von 0.7V bis 0.9V. Sehe ich richtig, dass man dann den Bereich z.B. auf 0.85V bis 0.9V einschränkt, weil da die Linearität höher ist?

Das mit der Gegenkopplung muss ich mir noch einmal ansehen (ich weiss grundsätzlich schon, was das ist, aber inwiefern es genau die Linearität verbessert?). Theoretisch könnte man damit ja auch das Rauschen reduzieren, indem man dieses invertiert wieder in den Eingang einspeist. Fragt sich nur, wie man es dann aus der Ausgangsstufe extrahieren könnte.

[Lippi]

Grundsätzlich hast Du recht. Arbeitspunkte werden aber bei Bipolartransistoren strommässig festgelegt, da der C-E-Strom abhängig ist vom Basisstrom (mal Verstärkungsfaktor und natürlich von der CE-Spannung abhängig)

Normalerweise werden Transistoren auch gleichstrommässig gegengekoppelt, da sich dadurch unabhängig vom Verstärkungsfaktor der gewollte Arbeitspunkt im mittleren Kennlinienbereich ergibt, damit eine möglichst maximale Aussteuerung "nach unten und oben" möglich ist, ohne an die Grenzen zu stoßen.
Im Grenzbereich werden die Kennlinien noch "krummer", damit Verzerrungen größer - bis der Transistor "aneckt", also maximal geöffnet oder gesperrt ist.

Zur Gegenkopplung:
Hohe Leerlaufverstärkung ermöglicht starke Gegenkopplung.
Dabei wird das Ausgangssignal gegenphasig dem Eingang zugeführt. Das Eingangssignal "erzwingt" aber trotzdem die Ansteuerung der ersten Stufe - je nach Verhältnis der Widerstände, Impedanzen usw. im Eingang und Gegenkopplungszweig.
Mit dem Verhältnis stellt man die Spannungsverstärkung der (z.B.) Endstufe ein.
"Neue" Signale, also Klirren, Rauschen usw. welches durch Unlinearitäten ensteht, wird aber sozusagen "total tot" gemacht, da am Eingang das Signal nicht vorhanden ist, also auch nichts die totale Gegenkopplung verhindert. Während das Nutzsignal am Eingang der Gegenkopplung "entgegenwirkt" - muss ja, damit hinten etwas rauskommt.

Je höher die Leerlaufverstärkung - umso höher kann die Gegenkopplung sein, die unerwünschte Signalanteile unterdrückt. Das erzwingt aber (um nicht zu schwingen z.B.) einen möglichst linearen Frequenzgang bis weit über den Nutzfrequenzbereich um zu verhindern, dass im benutzen Frequenzbereich Phasenvershciebungen auftreten, die zu "Fehlern" in der Gegenkopllung und im extremen Fall zum Schwingen der Endstufe führen würden.
Dazu bedenke man, dass Frequenzabfall nach oben und auch unten von -3dB eine Phasenverschiebung von 45 Grad ergibt (oder war es bei -6dB ?? ) - egal wieviel genau, muss aber vermieden werden.

Ich glaube, jetzt habe ich mich verdrückt ausgekehrt


Nachtrag: Zum Rauschen: Im Idealfall tritt am Ausgang Rauschen mit Rauschen des ersten Transistors mal Verstärkung des Ganzen auf. Darum sollten die erste (die ersten) Stufen mit hochwertigen, rauscharmen Typen besetzt werden.

Die Sache ist aber noch viel komplizierter, Rauschen wird auch teilweise wieder "gelöscht" durch zufällig gegenphasige Rauschanteile. Rauschen im Gegenkopplungszweig aber wird starkt verstärkt, da es sich dem Eingangssignal als "Nutzsignal" aufaddiert.

- Die Thematik ist recht komplex
Zusätzlich nimmt das thermische Rauschen aller auch passiven bauelemnte mit der Temperatur zu, darum werden höchstempfindliche (radioastronomische z.B.) Vorstufen oder ganze Empfänger mit flüssigem Stickstoff gekühlt...

[Armin777]

Ohh, habe diesen thread erst soeben entdeckt:

Also, je resonanzärmer eine Box, desto losgelöster ist der Klang - das ist ein richtig gute Umschreibung für das, was man tatsächlich hört. Boxen mit (hörbaren) Resonanzen geben den Klang als Ganzes ab, resonanzarme (nicht mehr hörbar) lassen den Klang so erscheinen, als käme er nicht aus der Box sondern entstünde frei im Raum, daher trifft "losgelöst" es wirklich sehr gut!

Lippis Erklärung von Class A, B und AB ist für den technischen Laien schon sehr gut beantwortet!

REV meint, wie schon richtig beantwortet, Reverse - ist für Leute gedacht, die zu spät gemerkt haben, dass sie die Boxen versehentlich falsch herum angeschlossen haben (also rechts und links verwechselt) und auch zu faul sind, das hinten am Gerät zu ändern.



P.S. Für weitere Fragen stehe auch ich gerne zur Verfügung.

[Lippi]

Lippis Erklärung von Class A, B und AB ist für den technischen Laien schon sehr gut beantwortet!

Danke.

[Cpt. Mac]

In der Tat - absolut fantastisch erklärt! Ich komme der Black Box Elektrotechnik mittlerweile immer näher!

[FRANKIE]

Lippi ist ein wahrer Wolf im Schafspelz

[bathtub4ever]

Morgen Jungs,

bevor ich einen eigenen Fred dafür aufmache... Was ist besser, nicht so starke (im Bezug auf Watt) Boxen an einen starken Verstärker/Receiver oder umgekehrt? In meiner Jugend hatte ich das so verstanden, dass die starken Boxen den Verstärker "leersaugen" oder ist das dieses Clipping?

Gruß
karsten

[Cpt. Mac]

Also,

das mit dem "Leersaugen" ist eigentlich Mumpitz. Der Verstärker gibt so viel Leistung ab, wie es das Eingangssignal, die Klangregelung und der Lautstärkeregler vorgeben (vereinfacht). Der Lautsprecher nimmt so viel Leistung auf, wie der Verstärker liefert (dito). Wenn auf einem LS also "100W" steht, dann heisst das lediglich, dass er 100W verkraftet – selber Leistung erbringen kann er jedoch nicht.

Ok, jetzt wegen der Leistung: es gibt im Normalfall drei Arten, um den Lautsprecher zu töten, und eine Art, den Verstärker über den Jordan gehen zu lassen. Die ersten beiden sind: schwacher Verstärker, Lautstärke bis an den Anschlag. Zweite Art: starker Verstärker, ebenfalls hoch aufdrehen. Dritte: Gleichspannung am LS-Ausgang, hoch aufdrehen. Den Verstärker killt man, indem man zu niederohmige Lautsprecher anschliesst. Gehen wir nun mal darauf ein:
Ein Verstärker verstärkt so lange gut, bis er in die Clipping-Phase kommt. Audiosignale sind ja Wechselstrom mit abwechslungsweise positiven und negativen Phasenanteilen. Beim Clipping werden die Spannungsspitzen dieser Anteile regelrecht abgeschnitten (sieht dann auf dem Oszilloskop bei einem Sinussignal so aus). Das Hauptproblem an diesem Clipping (neben der Verzerrungen) ist, dass dadurch Obertöne an den Hochtöner weitergegeben werden, die dieser nicht ohne Weiteres verkraftet – im Normalfall stirbt er dann relativ schnell. Die Lösung dafür: entweder die Lautstärke zurückfahren oder einen stärkeren Verstärker kaufen, der erst später in die Clipping-Phase kommt.

Eher logisch für die meisten ist, dass ein zu starker Verstärker die Lautsprecher zerstören kann. Sprich: ein 500W-Verstärker wird 50W-Lautsprecher locker töten können – aber nur, wenn er auch so viel Leistung abgibt! Will heissen: er muss hoch aufgedreht sein. Bei Zimmerlautstärke gibt auch ein 500W-Verstärker lediglich einige Milli- bis Mikrowatt ab! Aber wenn's zuviel ist, merkt man das sofort: diesmal nämlich macht der Tieftöner auf sich aufmerksam, indem er sich bis an den Anschlag vor- und zurückbewegt und dabei mit der Schwingspule am Magnet ankommt – das gibt deutlich hörbare Nebengeräusche. Lösung dafür: Lautstärke zurückdrehen, oder einen höher belastbaren LS erwerben (ob er dann lauter ist, ist nicht gesagt – aber das lassen wir mal auf der Seite).

Die dritte angesprochene Art ist das mit der Gleichspannung: wie erwähnt sind Audiosignale Wechselspannungen. Ein Verstärker bekommt vom Netzteil aber nur Gleichstrom, den er zuerst in die Wechselspannung des Audiosignals transferieren muss. Wenn er defekt ist (i.d.R. ein Endstufentransistor, der nicht mehr sperrt), so lässt er ungehindert Gleichstrom durch die LS-Ausgänge. Das verkraften die Spulen der Chassis auf Dauer nicht, und brennen ab. Man merkt das sofort, wenn die Membran der Chassis beim Einschalten des Verstärkers entweder konstant reingezogen oder herausgedrückt werden. Dann heisst es: sofort abstellen!
Hifi-Verstärker haben dazu i.d.R. eine Absicherung (oft mit Relais, die sich ausklinken, wenn Gleichspannung anliegt). Leider funktioniert das nicht immer 100%-ig. Aber die Chance, dass ein Transistor bei einem normalen Betrieb hopps geht, ist unermesslich klein. Lösung falls es doch passiert: Verstärker reparieren lassen.



Ok, und wie bringt man nun seinen Verstärker zum Abrauchen? LS-Ausgänge kurzschliessen geht nicht unbedingt, weil da Sicherungen vorgeschaltet sind (ausser, ein Depp hat diese mit Alufolie überbrückt). Aber auch da sollte man vorsichtig sein – es funktioniert nicht immer.
Hier kommt das mit der LS-Impedanz zum Zuge: die meisten Lautsprecher haben vier oder acht Ohm Impedanz. Diesen "Nennscheinwiderstand" müssen sie haben, da sonst viel zu viel Strom durch den Verstärker fliesst und ihn kurzschliesst (etwa so, wie wenn man Phase und Nullleiter einer Steckdose miteinander verbindet – nicht ausprobieren!). Vereinfacht gesagt: je höher die Impedanz, desto unkritischer wird der Stromanteil, der durch das Netzwerk fliesst. Irgendwann gibt's zwar Probleme mit der Klangqualität, aber das ist im Moment nicht wichtig.
Es gibt einige Lautsprecher, die deutlich unter die Hifi-Norm gehen (z.B. von Infinity – da sind Impedanzen unter einem Ohm möglich). Je tiefer die Impedanz, desto mehr Strom muss der Verstärker zwangsmässig liefern – das erwärmt die Transistoren zu stark und überbelastet das Netzteil (v.a. die Brückengleichrichter). Die Folge: bei zu langem Betrieb raucht der Verstärker ab.
Lösung des Problems: keine niederohmigen LS benützen (oder bei parallel angeschlossenen LS: ein Paar entfernen). Oder eine Endstufe kaufen, die Laststabil bis z.B. zwei Ohm ist (nur wenige Hifi- aber viele seriöse PA-Endstufen schaffen das).


Sorry falls ich etwas zu sehr für Laien geschrieben habe.

[Armin777]

Karsten, das ist Quatsch. Boxen unterscheidet man nach ihrem Wirkungsgrad, der in der Regel in dB(A), was den herkömmlichen Phon entspricht, angegeben ist. Dieser Wert drückt die Lautstärke des Lautsprechers aus (gemessen in 1 m Entfernung bei 1 W Leistung). Je höher diese Zahl, desto weniger Leistung benötigt der Lautsprecher für eine bestimmte Lautstärke. Das zweite ist die Ohmzahl des Lautsprechers, je kleiner diese ist, desto mehr Leistung gibt der Verstärker ab. Bei 0 Ohm theoretische unendlich viel Watt! Das ist natürlich Blödsinn, soll aber die Extreme verdeutlichen. Wenn man kein Kabel an den Verstärker anschließt hat man unendlich viel Ohm und dadurch überhaupt keine Leistung. Der Kurzschluss (0 Ohm) erzeugt halt das Gegenteil, wodurch der Verstärker aber sehr schnell kaputt geht (wenn die Schutzschaltung dies nicht rechtzeitig verhindern kann). Man hat sich daher weltweit auf einen guten Kompromiss von 8 Ohm geeinigt, einzige Ausnahme ist das good old Germany, welches immer noch häufig 4 Ohm Lautsprecher anbietet, weil die Verstärker dann mehr Leistung abgeben. Sinn macht es aber eigentlich keinen - 8 Ohm ist schon die beste Lösung.

Ein Verstärker kann im Prinzip nie zu stark für einen Lautsprecher sein, oft jedoch zu schwach. Lautsprecher (die Drähte in den Schwingspulen) gehen dann kaputt, wenn ihnen zu stark verzerrte Signal angeboten werden. Diese Signale haben oft aufgrund von Clipping hohe Gleichspannungsanteile, nämlich immer dann, wenn die Leistung das Abgabevermögen des Netzteiles erreicht oder sogar überschreitet. Dies ist natürlich bei kleineren Verstärkern viel eher der Fall als bei größeren. Daher geht in aller Regel an wirklich großen Verstärkern selten mal eine Box kaputt, auch wenn diese ein nur geringe Belastbarkeit hat.

Wichtig bei all dem ist eine lineare Wiedergabe! Hebt man Bässe und/oder Höhen an, verschiebt sich die Leistungsabgabe dramatisch. Denn wenn man zum Beispiel die Bässe auf volle Anhebung stellt, dann sagt das dem Verstärker, er soll die Bässe etwa 10mal so laut abgeben, wie Mitten und Höhen. Spielt der Verstärker nun gerade mit sagen wir mal 10 Watt, dann benötigt er in den Bässen bereits rund 100 Watt - und da kann es für manches Gerät schon eng werden - Clipping ist die Folge, wodurch der Lautsprecher stark gefährdet ist. Bei kleinen Verstärkern viel her als bei großen. Gilt übrigens auch für das Drücken der Loudness-Taste.

Ich hoffe, die Erklärungen nützen. Lautsprecher immer nach Klang auswählen. Sie sollten möglichst 8 Ohm haben und idealerweise ein guten Wirkungsgrad (ab 87db aufwärts ist o.k.).

[bathtub4ever]

Danke für eure Erklärungen. Da ich Nachbarn habe (wer nicht??), und seltenst über 12.00 Uhr am Receiver gehe, brauche ich mir wohl keine Sorgen machen.

Gruß
karsten

[norman0]

Denn wenn man zum Beispiel die Bässe auf volle Anhebung stellt, dann sagt das dem Verstärker, er soll die Bässe etwa 10mal so laut abgeben, wie Mitten und Höhen. Spielt der Verstärker nun gerade mit sagen wir mal 10 Watt, dann benötigt er in den Bässen bereits rund 100 Watt - und da kann es für manches Gerät schon eng werden - Clipping ist die Folge, wodurch der Lautsprecher stark gefährdet ist.

Das verstehe ich jetzt wiederum nicht. Einerseits heißt es doch, dass Lautstärke und abgegebene Leistung logarithmisch zueinander sind (doppelte Lautstärke / zehnfache Leistung). Andererseits dreht man doch automatisch die Lautstärke zurück, wenn der Bass angehoben wird und die gleiche Lautstärke erreicht werden soll
Wenn ich natürlich alle Regler nach rechts stelle, habe ich natürlich ein Problem

[Armin777]

Einerseits heißt es doch, dass Lautstärke und abgegebene Leistung logarithmisch zueinander sind (doppelte Lautstärke / zehnfache Leistung).

Gemeint ist, dass die Lautstärke unverändert bleibt und der Bass bis zum Anschlag hochgestellt wird. dB sind immer ein logarhitmisches Verhältnismaß.

[Cpt. Mac]

Naja wenn man die Lautstärke eben nicht zurückdreht und den Bass anhebt muss der Verstärker mehr Leistung abgeben.
Die meisten Amps haben übrigens eine lautstärkeabhängige Loudness-Funktion: je höher man dann den Volume-Regler dreht, desto geringer wird die Bassanhebung.

Und wie gesagt – zu viel Leistung für einen Lautsprecher kann ein Verstärker durchaus haben. In den meisten Fällen wird man die Belastbarkeit der LS jedoch nicht überschreiten (weil sie vorher schon genug laut sind und der Tieftöner zu verzerren beginnt). Zu schwache Verstärker sind viel häufiger die Todesursache für Lautsprecher.

[norman0]

Was ich nicht verstehe: Warum hat die Auflagekraft einen Einfluss auf die Antiskatingeinstellung? Diese beiden Kräfte sind um 90° versetzt und sollten damit unabhängig sein

[Armin777]

Die Skatingkraft entsteht durch Fliehkraft. Je höher der Auflagedruck ist, desto stärker wirkt sich das Skating aus. Daher muss das Antiskating mit wachsender Skatingkraft auch höher eingestellt werden.

[norman0]

Danke Armin. Aber wie soll den die Fliehkraft auf den Tonarm wirken. Bei mir dreht sich der Plattenteller und nicht der Arm

[Goldmakrele]

Hier kann man die wirkenden Kräfte und den daraus resultierenden Skatingvektor sehen:



Mit der Fliehkraft hat das nichts zu tun. Die Kraft ist ein Resultat des Spurfehlwinkels. Ein Tangentialtonarm benötigt deshalb keine Antiskatingvorrichtung.

[Armin777]

Ich nahm an, man nennt die Kraft, die den Tonarm Richtung Plattentellerzentrum zieht, Fliehkraft. Sie tritt jedenfalls auf, wodurch auch immer.

[norman0]

OK, jetzt ist auch klar, warum die Antiskating-Kraft von der Auflagekraft abhängt. Umso größer die ist, umso länger wird auch der Pfeil von Ft. Deshalb wird auch Fs größer. Die Antiskating-Kraft, die im Idealfall genau so groß wie Fs ist aber in die andere Richtung wirkt, muss auch größer werden

Nur sollte damit die Antiskatingeinstellung auch abhängig von der Drehzahl (33/45) sein

[spocintosh]

Nein, Armin, man nennt sie Skating-Kraft. Daher auch der Begriff Anti-Skating.

Ich denke übrigens, daß Schaubilder mit der dazugehörigen Erklärung besser funktionieren. Sind ja nicht alle von uns mit dem gesamten Wissen der Menschheit schon auf die Welt gekommen. Hier ist es, finde ich, am verständlichsten geschrieben:

http://www.fairaudio.de/hifi-lexikon-beg...kraft.html

[Armin777]

Ja, stimmt - dort wird es gut erklärt! Danke, Spoci!