Impedanzwandler für Kopfhörer

So, nun hab ich mir besagtes Dämpfungsstück zusammengelötet. Es funktioniert genau so wie es soll (und sieht auch noch schick aus), aber die Euphorie wurde beim Probehören dann schnell getrübt: Es gibt Verzerrungen im Klang.
Die Mitteltöne sind weitgehen in Ordnung, aber bei sehr hohen und tiefen Klängen hört man ein unangenehmes Kratzen, wie von der Nadel eines kaputten Plattenspielers.

Technisch habe ich wohl alles richtig gemacht, der Effekt ist auch genau wie erwartet: Lautstärke deutlich runter, absolut kein Rauschen mehr. Nur mit dem Nebeneffekt kann ich nicht leben... Was meint ihr, woran kann das liegen?


Hier das Setup:
[Klinkenstecker - Kabel mit Spannungsteilern - Klinkenbuchse]
Im Klinkenstecker sind zwei Spannungsteiler versteckt, einer für jeden Kanal. Folgende Widerstände wurden eingesetzt: 3.3 kΩ und 6.8 kΩ (extra mit kleinstmöglicher Toleranz)

Hallo,

ein Reihenwiderstand (ca.68-330 Ohm) hätte genügt, da dieser mit dem KH dann ja
einen Spannungsteiler bildet.

Das Problem der Verzerrungen wird daher rühren, dass du jetzt durch die extreme Dämpfung
den speisenden Verstärker übersteuerst, damit überhaupt noch etwas am KH ankommt.

Nimm den kleinstmöglichen Reihenwiderstand, der das Rauchen subjektiv gerade noch verschwinden lässt.

Durch die nicht konstante Impedanz des KH werden auch Frequenzgangänderungen stärker, je größer
der Widerstand vor dem KH (gilt auch für deinen Spannungsteiler) gewählt wird.

Grüße - Manfred

Das kann so nicht funktionieren - Stichwort "belasteter Spannungsteiler": Die KH-Impedanz von 32 Ohm ist dem Querwiderstand (die 3,3k schätz ich mal?) parallelgeschalten, somit wirkt im Prinzip nur der Serienwiderstand, der natürlich dann viel zu hoch ist.

Ein einfacher Serienwiderstand tuts nur dann, wenn die Impedanz des KHs konstant ist - ich weiß nicht wie die sich generell verhalten, und natürlich insbesondere nicht wie sich dein Modell verhält.

Gesetzt dem Fall der KH hat tatsächlich über alle Frequenzen hinweg die 32 Ohm, dann kannst du z.B. 100 Ohm in Serie schalten (und erhälst in dem Fall am KH ein Viertel der Spannung (-12 dB) ).

pelowski schrieb:

ein Reihenwiderstand (ca.68-330 Ohm) hätte genügt, da dieser mit dem KH dann ja einen Spannungsteiler bildet.

Ich wollte ja gerade vermeiden, einen Reihenwiderstand einzusetzen, damit der Frequenzgang möglichst unberührt bleibt. Wieso sollte ich durch das Einsetzten eines Reihenwiderstands denn einen Spannungsteiler bilden?

pelowski schrieb:

Das Problem der Verzerrungen wird daher rühren, dass du jetzt durch die extreme Dämpfung den speisenden Verstärker übersteuerst, damit überhaupt noch etwas am KH ankommt.

Das kann eigentlich nicht der Fall sein. Wenn ich die Lautstärke am Verstärker runterdrehe, wird es zwar sehr leise, aber ich kann an den gleichen Stellen immer noch die gleichen Verzerrungen hören.
Ich denke schon dass die Ursache dafür bei meinem Dämpfungsglied liegt.

orangenhaut schrieb:

Das kann so nicht funktionieren - Stichwort "belasteter Spannungsteiler": Die KH-Impedanz von 32 Ohm ist dem Querwiderstand (die 3,3k schätz ich mal?) parallelgeschalten, somit wirkt im Prinzip nur der Serienwiderstand, der natürlich dann viel zu hoch ist.

Ich hab mir das jetzt nochmal genau durchgelesen... Ist das dann wirklich so, dass nur mein Widerstand R1 (also 6,8 kOhm) wirkt? Ein Serienwiderstand der Stärke würde das Signal doch praktisch komplett auslöschen. Wieso kann ich dann überhaupt noch etwas hören?



Irgendwie überrascht es mich jetzt schon, dass das mit dem Spannungsteiler nicht funktionieren soll. Die Dämpfung ist genau in dem erwarteten Bereich und ich hab hier auch schon in mehreren Threads gelesen, dass das funktionieren soll. Was stimmt denn nun?
Und es gibt ja auch fertige Geräte auf dem Markt (aber teuer und von den Anschlüssen her nicht das was ich suche). Weiß jemand wie diese Pegeldämpfer denn arbeiten?

edit:
Bei sengpielaudio gibt es einen Rechner, mit dem man auch sinnvolle Werte für Spannungsteiler im Audio-Bereich berechnen kann. Darunter ist auch ein Beispiel, das mich ursprünglich in der Annahme bestätigt hat, dass mein Setup korrekt sein könnte.
Bei dem Rechner war jedoch der Lastwiderstand (also bei mir für die Kopfhörer) immer sehr hoch gewählt (100kOhm). Die Impedanz meiner Kopfhörer kann ich ja nicht einfach als Ohm'schen Widerstand angeben, da würde die Dämpfung viel zu stark sein. Gebe ich 2kOhm als Lastwiderstand an, bekomme ich eine Dämpfung um 16dB, was durchaus sein könnte. Wären diese 2kOhm ein realistischer Wert für den Widerstand der Kopfhörer?
In welchem Szenario macht es dann überhaupt Sinn, einen Spannungsteiler zu verwenden? Man hat doch selten einen Verbraucher mit mehreren 100kOhm Widerstand...

Moin,
[quote="Klamann"]... Wenn ich die Lautstärke am Verstärker runterdrehe, wird es zwar sehr leise, aber ich kann an den gleichen Stellen immer noch die gleichen Verzerrungen hören.[/quote]

Dann muss die Verzerrung in der Tat woanders herkommen, aus der Quelle ?

[quote]...Ich denke schon dass die Ursache dafür bei meinem Dämpfungsglied liegt..[/quote]

Widerstände sind praktisch völlig verzerrungsfrei, bei Überlastung fängt es an zu rauchen, aber verzerren tut da üblicherweise nix.

[quote][quote="orangenhaut"]Das kann so nicht funktionieren - Stichwort "belasteter Spannungsteiler": Die KH-Impedanz von 32 Ohm ist dem Querwiderstand (die 3,3k schätz ich mal?) parallelgeschalten, somit wirkt im Prinzip nur der Serienwiderstand, der natürlich dann viel zu hoch ist.[/quote]
Ich hab mir das jetzt nochmal genau durchgelesen... Ist das dann wirklich so, dass nur mein Widerstand R1 (also 6,8 kOhm) wirkt? Ein Serienwiderstand der Stärke würde das Signal doch praktisch komplett auslöschen. Wieso kann ich dann überhaupt noch etwas hören?[/quote]

Das ist wirklich rätselhaft.
Evtl. sind es durch Ablesefehler (Farbcode) nur 680 Ohm.

[quote]...Die Impedanz meiner Kopfhörer kann ich ja nicht einfach als Ohm'schen Widerstand angeben,...[/quote]

Doch, bei dyn. Kopfhörern geht das. Die sind im Vergleich zu Mehrwege-Lautsprechern (mit Frequenzweichen etc.) weitgehend Frequenz-linear in der Impedanz.

[quote]...In welchem Szenario macht es dann überhaupt Sinn, einen Spannungsteiler zu verwenden? Man hat doch selten einen Verbraucher mit mehreren 100kOhm Widerstand...[/quote]

Zwischen Quellgerät und Verstärkereingang oder Vor- und Endstufe.
Da sind Eingangsimpedanzen im zig- kOhm-Bereich üblich.

---------------
Ich bin gespannt was bei dir als Ursache für das völlig unverständliche Verhalten rauskommt...

Gruss,
Michael


Edit:
Warum funktioniert das jetzt mit den Zitaten nicht

Ich hab mir das jetzt nochmal genau durchgelesen... Ist das dann wirklich so, dass nur mein Widerstand R1 (also 6,8 kOhm) wirkt?

Ja. Der würde dann mit den 32 Ohm des KH einen Spannungsteiler mit -46 dB Abschwächung erzeugen. Nachdem vorher der Regler kaum aufgedreht war, ist eigentlich fast zu erwarten dass da trotzdem was zu hören ist.

Warum dann die Verzerrungen? Evtl. verhält sich dein KH doch nicht so ideal wie ein ohmscher Widerstand - kann man aus der Ferne nicht so genau sagen.

Nochmal zum Spannungsteiler: Natürlich ist dein genereller Ansatz richtig. Nur gilt das errechnete Spannungsverhältnis nur für den unbelasteten Fall (R_Last -> unendlich).

Im realen Fall muss man darauf achten, dass der Lastwiderstand wesentlich größer ist als der Querwiderstand (insbesondere wenn die Last nicht rein ohmsch ist), sonst stimmt die Berechnung nicht mehr.

Versuch doch mal einen einfachen Vorwiderstand von sagen wir 100 Ohm - dadurch erhälst du 12 dB Abschwächung. Wenns dann immer noch verzerrt, ist wohl die Impedanz deines KHs einfach nicht linear genug für diese Art der Pegelreduzierung.

Mwf schrieb:

Warum funktioniert das jetzt mit den Zitaten nicht :KR

...Die Impedanz meiner Kopfhörer kann ich ja nicht einfach als Ohm'schen Widerstand angeben,.../quote]

...weil da eine eckige Klammer fehlt.

Ansonsten hast du im Prinzip das gesagt, was ich dem TE auch antworten wollte.

Grüße - Manfred

pelowski schrieb:

Mwf schrieb: Warum funktioniert das jetzt mit den Zitaten nicht :KR ...weil da eine eckige Klammer fehlt. :)...

So,
korrigiert.
Klappt immer noch nicht

Moin,

Klamann schrieb:

... Wenn ich die Lautstärke am Verstärker runterdrehe, wird es zwar sehr leise, aber ich kann an den gleichen Stellen immer noch die gleichen Verzerrungen hören.

Dann muss die Verzerrung in der Tat woanders herkommen, aus der Quelle ?

...Ich denke schon dass die Ursache dafür bei meinem Dämpfungsglied liegt..

Widerstände sind praktisch völlig verzerrungsfrei, bei Überlastung fängt es an zu rauchen, aber verzerren tut da üblicherweise nix.

orangenhaut schrieb: Das kann so nicht funktionieren - Stichwort "belasteter Spannungsteiler": Die KH-Impedanz von 32 Ohm ist dem Querwiderstand (die 3,3k schätz ich mal?) parallelgeschalten, somit wirkt im Prinzip nur der Serienwiderstand, der natürlich dann viel zu hoch ist. Ich hab mir das jetzt nochmal genau durchgelesen... Ist das dann wirklich so, dass nur mein Widerstand R1 (also 6,8 kOhm) wirkt? Ein Serienwiderstand der Stärke würde das Signal doch praktisch komplett auslöschen. Wieso kann ich dann überhaupt noch etwas hören?

Das ist wirklich rätselhaft.
Evtl. sind es durch Ablesefehler (Farbcode) nur 680 Ohm.

...Die Impedanz meiner Kopfhörer kann ich ja nicht einfach als Ohm'schen Widerstand angeben,...

Doch, bei dyn. Kopfhörern geht das. Die sind im Vergleich zu Mehrwege-Lautsprechern (mit Frequenzweichen etc.) weitgehend Frequenz-linear in der Impedanz.

...In welchem Szenario macht es dann überhaupt Sinn, einen Spannungsteiler zu verwenden? Man hat doch selten einen Verbraucher mit mehreren 100kOhm Widerstand...

Zwischen Quellgerät und Verstärkereingang oder Vor- und Endstufe.
Da sind Eingangsimpedanzen im zig- kOhm-Bereich üblich.

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Ich bin gespannt was bei dir als Ursache für das völlig unverständliche Verhalten rauskommt...

Gruss,
Michael


Edit:
Warum funktioniert das jetzt mit den Zitaten nicht

Habs mal getestet - funktioniert - Manfred

pelowski schrieb:

...Die Impedanz meiner Kopfhörer kann ich ja nicht einfach als Ohm'schen Widerstand angeben,... Doch, bei dyn. Kopfhörern geht das. Die sind im Vergleich zu Mehrwege-Lautsprechern (mit Frequenzweichen etc.) weitgehend Frequenz-linear in der Impedanz.

Alle Verallgemeinerungen sind falsch.(R)


Ich würde es bei einem nicht zu impedanzkritischen Hörer mal mit R1 = 220R, R2 = 47R probieren.

audiophilanthrop schrieb:

Ich würde es bei einem nicht zu impedanzkritischen Hörer mal mit R1 = 220R, R2 = 47R probieren.

OK, aber wird das dann das Problem lösen? Wenn ich die Werte in den Rechner eingebe und eine R_L von 32R für meine Kopfhörer angebe, komme ich dann wieder auf eine Dämpfung von 20dB.

So weit, so gut. Aber was ist mit Verzerrungen im Frequenzspektrum, werden die dann auch (wieder) auftreten (falls das überhaupt die Ursache war)? Und hat es bei meinem Szenario überhaupt Sinn, einen Spannungsteiler anstatt eines einfachen Serienwiderstands zu verwenden?

edit:
Ich stocher zwar nur im Dunkeln aber ein Gedanke kam mir dann doch noch:

de.wikipedia.org/wiki/Spannungsteiler schrieb:

Damit der Lastwiderstand einen geringen Einfluss auf die Ausgangsspannung hat sollte der Innenwiderstand einen deutlich kleineren Wert als die Last aufweisen.

Würde es helfen, wenn ich einfach ganz kleine Widerstände einsetze, also z.B. R1 = 5Ω und R2 = 1.2Ω (also ganz normale Metallschichtwiderstände, 1% Toleranz bis 0.6W). Dann sollte doch der Eifluss auf den Frequenzgang geringer sein...?
Physiker, bitte helft mir, ich kenn mich doch nicht aus

Sicher geht das mit sehr kleinen Widerständen - du belastest aber dann auch deinen Kopfhörerausgang mit der entsprechenden Last, in deinem Beispiel also 6,2 Ohm. Wenn der das abkann kein Problem. Wenn der das nicht abkann, kann dir im schlimmsten Fall was kaputtgehn.

Hm, also im Prinzip ist das ein Kopfhörerverstärker (ein Beresford TC-7510 um genau zu sein), der könnte das schon wegstecken, gibt ja auch sehr niederohmige Kopfhörer (besonders In-Ears). Wenn das Einsetzen von so kleinen Widerständen aber physikalisch (also im Hinblick auf mögliche Verzerrungen) ohnehin keinen Sinn macht, würd ich das natürlich lassen. Daher meine Frage ^^

Ich will ja eigentlich nur diese massiven Qualitätsverluste durch den Dämpfer reduzieren.

Wenn der Kopfhörerverstärker das ohne Probleme treiben kann, dann wird das einwandfrei und ohne größere Verzerrungen funktionieren. Der Spannungsteiler kann dann nämlich im Wesentlichen als unbelastet angesehen werden.

Ich hab mal den DAC aufgeschraubt und geschaut, womit denn der KH-Ausgang betrieben wird (der Hersteller hält sich mit Informationen ja stark zurück...)

Auf dem verbauten Chippaar stand JRC 386D, dabei sollte es sich um ein rebranding eines NJM386D handeln. Der liefert laut Datenblatt max. 500 mW Ausgangsleistung.
Meine Kopfhörer sind mit 100mW Leistungsaufnahme spezifiziert, das dürften dann 50mW pro Kanal bedeuten. Ich hab also noch 450mW übrig, die ich an Widerständen verbraten darf. Ich hab also ein Verhältnis von max. 1:9 an Verlustleistung zwischen KH und Widerstand.

Sooo, Physik Formelsammlung auspacken... wie bekomme ich jetzt den kleinstmöglichen Widerstand raus, bei einer vorgegebenen Spannungsteilung von 5:1?

------------------------

Ein Versuch:
R1 = 32Ω, R2 = 6,4Ω, Kopfhörer (R_L) = 32Ω

Ausgangsspannung U2 = 0,142 * Eingangsspannung -> Dämpfung ~17dB
Spannungsverhältnis der Parallelschaltung R2 und R_L ist 5:1, also wird über R2 max. 5 mal so viel Saft laufen wie über den Kopfhörer.

Bei max. 50mW pro KH-Kanal also max. 250mW an R2
Max. Gesamtbelastung für Verstärker: 300mW pro Kanal

passt das so, was meint ihr?

audiophilanthrop schrieb:

pelowski schrieb: ...Die Impedanz meiner Kopfhörer kann ich ja nicht einfach als Ohm'schen Widerstand angeben,... Doch, bei dyn. Kopfhörern geht das. Die sind im Vergleich zu Mehrwege-Lautsprechern (mit Frequenzweichen etc.) weitgehend Frequenz-linear in der Impedanz. Alle Verallgemeinerungen sind falsch.(R)...

Hallo,

das war nicht mein Beitrag, ich habe Mwf nur zeigen wollen, dass die Zitierfunktion funktioniert.

Siehe:

Habs mal getestet - funktioniert - Manfred

Ich hab das nicht deutlich genug gemacht - pardon.

Grüße - Manfred

Reicht für das Testen von BB-Code nicht die Vorschaufunktion?
Naja, zurück zum Thema...

Klamann schrieb:

Reicht für das Testen von BB-Code nicht die Vorschaufunktion?

Ja, wenn man sie benutzt.

Grüße - Manfred

ich weis das, das hier ist schon etwas älter ist aber:
kh sind ja von natur aus erst mal nur 2 spulen weshalb die
impedanz ein induktiver Blindwiderstand ist
wenn 32 ohm angegeben werden heist das 32ohm bei 1kHz
so läst sich die induktivität berechnen X=2pi * f* L
also X/(2pi*f)=L
32ohm/(2pi*1000Hz)=5mH

das bedeutet der Blindwiderstand der Kh ist beim kammerton a
2pi*440hz*5mh=13,8ohm
das erklärt schonmal denn Frequenzgang.
die verzehrrung dürfte darum zu stande kommen da der Verstärker für ein Impedanz von 4 8 oder 16 ohm ausgelegt ist wenn man da jetzt ein viel höher ohmigen widerstand anbringt der nicht mal dynamisch ist wie eine Spule sondern nur zum teil übersteuert man den Verstärker.

Moin,

Vince487 schrieb:

...kh sind ja von natur aus erst mal nur 2 spulen weshalb die impedanz ein induktiver Blindwiderstand ist...

...eine weit verbreitete Fehl-Annahme.

Wie auch bei größeren Lautsprechern nach dem sog. elektro-dynmischen Prinzip
dominiert der ohmsche (Wicklungs-)Widerstand. (*)

Die Induktivität ist nur ein Nebeneffekt, der oft durch div. Maßnahmen gering gehalten wird.
Typisch beginnt er erst bei einigen kHz sich sanft (!) auszuwirken -- also im Hochtonbereich,
und begrenzt letztlich die Höhenwiedergabe (bei dicken Subwoofer-Schwingspulen auch schon die Mitten).
Der Effekt wird aber bei Kopfhörern, Breitbändern und Hochtönern durch div. Maßnahmen über den Hörbereich hinaus verschoben.

Die übliche Rechnung mit ohmschem Widerstand ist für viele überschlägige Betrachtungen ausreichend.

Eher auffällig ist die -- in die Elektrik zurück-transformierte (EMK) -- Feder-Masse-Resonanz, d.h. Impedanzschwankungen im Bereich der Grundresonanz -- meist im Bass (<200 Hz).
Sie führt u.a. dazu, dass man nur gleiche LS in Reihe schalten sollte.

Bei Kopfhörern ist aber auch dieser Effekt (durch gezielte Bedämpfung) nur gering ausgeprägt.
Dadurch ist auch ein Betrieb an relativ hochohmigen Verstärkerausgängen (z.B. mit Vorwiderstand ausgekoppelt) ohne allzu große Klangänderung (Bassbetonung) möglich.


Gruss,
Michael

(*) z.b. hier:
http://www.isi.ee.ethz.ch/teaching/courses/ak2/lautsprecher.pdf "elektrische Impedanz" (Seite 38)

Man könnte im Zusammenhang mit Verzerrungen ja mal den Stecker vom Kopfhörer reinigen... Und wenn man schon dabei ist: die Kontakte von der Buchse gleich mit...

Ist einfach: Man nimmt K60 oder Tuner 600, sprüht damit den Stecker ein, steckt ihn in die Buchse, und dreht ihn ein paar Mal hin und her. Zwei Fliegen mit einer Klappe.

http://www.edn.com/d...dles-bipolar-signals

Na, ist das eine Impendanzwandlerschaltung?

Grüße