Wie wichtig ist die Impedanzanpassung in Audioanwendungen?

Wie wichtig sind reflektierte Signale in Audioanwendungen (z. B. zwischen einem Verstärker und einem Lautsprecher oder einem Vorverstärker und einem Verstärker)? Meistens in Bezug auf die Wiedergabetreue und nicht die Kraftübertragung.

Welche unterschiedlichen Möglichkeiten gibt es, die Impedanz und ihre Vor- und Nachteile anzupassen? Dies kann am Ausgangsanschluss, Eingangsanschluss oder Ändern des Kabels sein?

Die Impedanzanpassung wird in der modernen Audioelektronik nicht verwendet.

• Ein Mikrofonausgang kann etwa 600 Ω betragen, während die Mikrofonvorverstärkereingänge 1 kΩ oder mehr betragen.
• Ein Line-Ausgang ist ungefähr 100 Ω, während ein Line-Eingang eher 10 kΩ entspricht.
• Ein Lautsprecherverstärker hat weniger als 0,5 Ω, während Lautsprecher eher 4 Ω entsprechen.
• Ein Gitarrenausgang kann 100 kΩ sein, während ein Gitarrenverstärkereingang mindestens 1 MΩ hat.

In all diesen Fällen ist die Lastimpedanz erheblich größer als die Quelle; Sie stimmen nicht überein. Diese Konfiguration maximiert die Wiedergabetreue .

Die Impedanzanpassung wurde in den Telefonsystemen verwendet, aus denen sich die Audiosysteme entwickelten, und wurde (manchmal?) In Vakuumröhrenverstärkern verwendet, aber selbst dann ist es ein Kompromiss zwischen maximaler Leistung und maximaler Wiedergabetreue .

Übertragungsleitungseffekte gelten nicht. Ich denke, mit einer Wellenlänge von mindestens 10 km (für 20 kHz) ist der größte Effekt, den Sie jemals bei Reflexionen feststellen konnten, eine Kammfilterung (HF-Roll-Off) mit Linien von einigen Kilometern Länge. Das ist aber total unrealistisch.

Bill Whitlock :

Audiokabel sind KEINE Übertragungsleitungen. Der Marketing-Hype für exotische Kabel beruft sich oft auf die klassische Übertragungsleitungstheorie und impliziert, dass eine Nano-Sekunden-Reaktion irgendwie wichtig ist. Die reale Physik erinnert uns daran, dass Audiokabel erst dann Übertragungsleitungs-Effekte im technischen Sinne aufweisen, wenn sie eine physikalische Länge von etwa 4.000 Fuß erreichen.

Maximalleistungssatz gilt nicht, da:

• Signale mit niedrigem Pegel werden von der Spannung und nicht von der Leistung übertragen
• Die Ausgangsimpedanzen der Verstärker mit hohem Pegel können im Vergleich zu den von ihnen angesteuerten Lautsprechern klein gehalten werden. Der Satz der maximalen Leistung dient zum Anpassen von Lasten an Quellen und nicht zum Anpassen von Quellen an Lasten .

Rane Corporation :

Die Impedanzanpassung wurde für Vakuumröhren, Edsels und Bienenstockfrisuren durchgeführt. Moderne Transistor- und Operationsverstärkerstufen erfordern keine Impedanzanpassung. Wenn dies erledigt ist, verschlechtert die Impedanzanpassung die Audioleistung .

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Warum Impedanzanpassung in Pro-Audio-Anwendungen nicht erforderlich (und sogar schädlich) ist, erfahren Sie unter William B. Snow, "Impedance - Matched or Optimum" [ geschrieben 1957! ], Sound Reinforcement: Eine Anthologie , herausgegeben von David L. Klepper (Audio Engineering Society, NY, 1978, S. G-9 - G-13), und das RaneNote Unity Gain und Impedance Matching: Strange Bedfellows .

Shure Brüder :

Ist es für Audiokreise wichtig, die Impedanz anzupassen?

Nicht mehr. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war es wichtig, die Impedanz anzupassen. Bell Laboratories stellte fest, dass zur Erzielung einer maximalen Leistungsübertragung in Fernsprechleitungen die Impedanzen verschiedener Geräte angepasst werden sollten. Die Impedanzanpassung reduzierte die Anzahl der benötigten Vakuumröhrenverstärker, die teuer, sperrig und wärmeerzeugend waren.

1948 erfanden die Bell Laboratories den Transistor - einen billigen, kleinen und effizienten Verstärker. Der Transistor nutzt die maximale Spannungsübertragung effizienter als die maximale Leistungsübertragung. Für eine maximale Spannungsübertragung sollte das Zielgerät (als "Last" bezeichnet) eine Impedanz haben, die mindestens das Zehnfache der Impedanz des sendenden Geräts (als "Quelle" bezeichnet) beträgt. Dies wird als BRÜCKEN bezeichnet. Bridging ist die häufigste Schaltungskonfiguration beim Anschließen von Audiogeräten. Bei modernen Audio-Schaltungen kann die Audio-Leistung durch die Anpassung der Impedanzen tatsächlich beeinträchtigt werden.

Es ist ein weit verbreitetes Missverständnis. HyperPhysics zeigte früher einen 8-Ohm-Verstärkerausgang , aber seitdem haben sie die Seite verbessert . Electronics Design zeigte lange Zeit einen 8-Ohm-Verstärkerausgang , der jedoch nach einigen Beschwerden im Kommentarbereich behoben wurde :

Wenn Sie nicht die Telefongesellschaft mit kilometerlangen Kabeln sind, müssen die Quellen- und Lastimpedanzen daher nicht an 600 Ohm oder eine andere Impedanz angepasst werden. --- Bill Whitlock, Präsident und Chefingenieur von Jensen Transformers, Inc. und AES Life Fellow.

Die Impedanzanpassung ist für Audiofrequenzen eigentlich kein Problem, und in Ihren Beispielen wird sie nicht wirklich bevorzugt. Sie müssen jedoch auf Ihre Eingangs- und Ausgangsimpedanzen achten.

Sie stimmen aus zwei Gründen im Allgemeinen mit der Impedanz überein:

1. Reflexionen minimieren - Reflexionen werden zu einem Problem, wenn die Länge der Übertragungsleitung der Wellenlänge des Signals entspricht. Hier gibt es unterschiedliche Faustregeln. Einige sagen Sorge, wenn die Länge des Kabels 1/4 der Wellenlänge beträgt, andere sagen 1/6, 1/10 usw. Dies hängt vom Signal und der Reaktanz der Übertragungsleitung ab. In diesem Fall spielt es wirklich keine Rolle, da die elektrische Wellenlänge eines 20-kHz-Signals ~ 49.000 Fuß beträgt. Mit anderen Worten, Reflexionen sind für die Anwendung, nach der Sie fragen, kein Problem.

2. Maximale Leistungsübertragung - Die Anpassung der Ausgangsimpedanz eines Treibers an die Eingangsimpedanz einer Last ermöglicht eine maximale Leistungsübertragung. Zunächst klingt dies wichtig für das Fahren eines Lautsprechers, aber es gibt wichtigere Überlegungen (siehe unten).

Amp Beispiel:

Mit einem modernen Amp-Design (aktive Endstufe, kein Ausgangstransformator) ist Ihr eigentliches Ziel unter anderem der höchstmögliche Dämpfungsfaktor. Wenn Sie einen Lautsprecher ansteuern, erzeugt der Lautsprecher selbst tatsächlich Strom, während er angesteuert wird. Dies sollte sinnvoll sein, wenn Sie Geräte ansteuern, um eine Spule in einem Magnetfeld zu bewegen. Im Idealfall spielt dies keine Rolle, da der Kegel / die Spule sofort auf das eingehende Signal reagieren würde. In der Realität kommt es aufgrund der mechanischen Eigenschaften des Lautsprechers zu einer Verzögerung und einem Überschwingen des Kegels. Infolgedessen erzeugt der Lautsprecher Ströme, die am Verstärker zurückgesendet werden.

Einfacher ausgedrückt, zutreffender. Ein hoher Dämpfungsfaktor ermöglicht dem Verstärker eine bessere Kontrolle über den Lautsprecherkegel. Dies ist besonders wichtig in der Nähe des Resonanzpunkts des Lautsprechers. Der Dämpfungsfaktor ist (Lautsprecherwiderstand) / (Verstärkerausgangswiderstand) und einige Korrekturen für den Drahtwiderstand. In diesem Fall ist Ihr Ziel der kleinstmögliche Ausgangswiderstand im Verstärker.

Line-Pegel zwischen Geräten (Vorverstärker):

Auch hier ist Impedanzanpassung nicht das Ziel. Im Allgemeinen möchten Sie die niedrigste mögliche Ausgangsimpedanz und die höchste mögliche Eingangsimpedanz. Dies minimiert die Stromaufnahme und damit den Spannungsabfall. Dies ist die Konfiguration mit der geringsten Verzerrung und ermöglicht eine maximale Spannungsübertragung.

Der wegweisende Artikel über Lautsprecherkabel wurde 1990 von Bob Pease von National Semiconductors mit dem Titel "What's All This Splicing Stuff, Anyhow?" . Lesen und genießen - dann machen Sie weiter mit Ihrem Leben, während Sie die Schlangenölverkäufer ignorieren!