Verständnisfrage zu Widerstand, Spannung, Watt

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meatling
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 12. Aug 2015, 17:59

Hallo,

ich hoffe, ein klügerer Mensch als ich kann mir mit folgendem auf die Sprünge helfen:

Im Leaflet zum Kopfhörerverstärker

Funk LPA-2 wird unter anderem angegeben:

Ausgangswiderstand: < 2 Ohm
Ausgangsspannung max.: + 24,0 dBu
Max. Dauerleistung: 2x 260 mW bei 600 Ohm , ..., 2x 1200 mW bei 22 Ohm

Nun ist U = sqrt(P*I),

folglich haben wir sqrt(0,26 Watt * 600 Ohm) = sqrt(156) ~ 12,5 Volt bei 600 Ohm, was sogar noch etwas über der angegebenen Leerlaufspannung von +24 dBu (12,28V) liegt.

Ferner haben wir sqrt(1,2 Watt * 22 Ohm) = sqrt(26,4) ~ 5,14 Volt bei 22 Ohm.

Das heißt, bei 22 Ohm Lastwiderstand fällt die Spannung (gegenüber der Leerlaufspannung) um mehr als die Hälfte ab. Das heißt doch aber, dass der Ausgangswiderstand sogar noch höher sein muss als 22 Ohm.

Wie verträgt sich das mit dem angegebenen Ausgangswiderstand von < 2 Ohm?

[Beitrag von meatling am 12. Aug 2015, 18:07 bearbeitet]

P@Freak
Inventar

#2 erstellt: 12. Aug 2015, 20:36

Hallo,

im Datenblatt Seite 2 unten ("Grüner Balken") sieht man schön an welcher Impedanz das Modul die maximale "Ausgangsleistung" abgibt ... (70Ohm).
Da drunter geht das Modul früher in den Current Limiter , begrenzt somit die Ausgangsspannung weil die Stomlieferfähigkeit halt am Ende ist ...
... was aber auch nix mit dem realen Ausgangswiderstand zu tun hat !

Wozu überhaupt das Ganze ?!?

Welche Impedanz hat denn dein Kopfhöhrer ?

P@Freak

ehemals_Mwf
Inventar

#3 erstellt: 12. Aug 2015, 21:19

Hi,

meatling (Beitrag #1) schrieb:

...Wie verträgt sich das mit dem angegebenen Ausgangswiderstand von < 2 Ohm?

Ausgangswiderstand (und folglich auch "Dämpfungsfaktor") sind per Definition "Kleinsignal"-Parameter, werden also bei niedrigen bis mittleren Pegeln bestimmt, auf jeden Fall lineare Verhältnisse.

Max. Output /Clipping sind jedoch Großsignal-Bedingungen,
der Innenwiderstand steigt (*) bzw. -- wie schon gesagt -- Strom-Begrenzungsschaltungen limitieren das Signal.

Gruss,
Michael

----------------
(*) = in klassischen Analogschaltungen zeigt das Netzteil jetzt seine wahre Impedanz, welche unter Kleinsignalbetriebreich von der Gegenkopplung überspielt wird (PSRR) ...

[Beitrag von ehemals_Mwf am 12. Aug 2015, 21:22 bearbeitet]

meatling
Ist häufiger hier

#4 erstellt: 13. Aug 2015, 11:00

Hallo Michael,

Du schreibst:

Mwf (Beitrag #3) schrieb:

Ausgangswiderstand (und folglich auch "Dämpfungsfaktor") sind per Definition "Kleinsignal"-Parameter, werden also bei niedrigen bis mittleren Pegeln bestimmt, auf jeden Fall lineare Verhältnisse.

OK. Wenn ich richtig verstehe, dann meinst Du: Die oben von mir zitierte Angabe "Ausgangswiderstand: < 2 Ohm" ist zu verstehen als eine Abkürzung für "Ausgangswiderstand bei niedrigen bis mittleren Pegeln: < 2 Ohm", und bei niedrigen bis mittleren Pegeln klappt's auch mit dem Nachrechnen des Ausgangswiderstandes. Ja?

Was ich nicht verstanden habe, sind "auf jeden Fall lineare Verhältnisse". Zwischen wem oder was gibt es lineare Verhältnisse?

ehemals_Mwf
Inventar

#5 erstellt: 13. Aug 2015, 11:28

meatling (Beitrag #4) schrieb:

... und bei niedrigen bis mittleren Pegeln klappt's auch mit dem Nachrechnen des Ausgangswiderstandes. Ja? ...

Ja.

meatling (Beitrag #4) schrieb:

...Was ich nicht verstanden habe, sind "auf jeden Fall lineare Verhältnisse". Zwischen wem oder was gibt es lineare Verhältnisse?

Zwischen Eingang und Ausgang eines Verstärkers:
Übertragungsverhalten, d.h. der Pegel (Spannung) wird um Faktor x verstärkt, dabei keine (geringe) Verzerrungen (Klirr, IM, Kompression).

Bei max. Pegel folgt der Ausgang dann eben nicht mehr linear dem Eingang (= Clipping).

P@Freak
Inventar

#6 erstellt: 13. Aug 2015, 21:18

@Mwf: Deine Definitionen hier sind etwas "unscharf".

Der Ausgangswiderstand einer solchen Schaltung im linearen Aussteuerbereich , auch bei hohen Pegeln ,

ist natürlich konstant !

P@Freak

tede
Inventar

#7 erstellt: 14. Aug 2015, 05:56

Hallo,

@TE,
betrachte mal die Verhältnisse bei einem Netzteil mit Strombegrenzung 12V 100mA und 2 Ohm Innenwiderstand.
Berechne die Ausgangsspannung mit verschiedenen Belastungen, z.B. 200R, 100R, 50R, 10R

dann wird es schnell klar.

Grüße
Thomas

ehemals_Mwf
Inventar

#8 erstellt: 14. Aug 2015, 11:05

P@Freak (Beitrag #6) schrieb:

@Mwf: Deine Definitionen hier sind etwas "unscharf"...

Was soll man machen, wenn eine Aufriss der Grundlagen von Nachrichtentechnik + Elektronik derzeit etwas übertrieben wäre,
ich andererseits gerne echte Fehler vermeide...

Unser Dissenz bez. Linearität bei hohen Pegeln (du), ich max. Pegel/Clipping könnte dadurch kommen, dass ich eher klassische weiche Netzteile, du eine harte (geregelte) Versorgung mit Strombegrenzung im Sinn hast.

meatling
Ist häufiger hier

#9 erstellt: 15. Aug 2015, 14:49

Hallo Michael und Thomas,

danke erstmal für Eure Beiträge.

tede (Beitrag #7) schrieb:

betrachte mal die Verhältnisse bei einem Netzteil mit Strombegrenzung 12V 100mA und 2 Ohm Innenwiderstand.
Berechne die Ausgangsspannung mit verschiedenen Belastungen, z.B. 200R, 100R, 50R, 10R

dann wird es schnell klar.

Ich fürchte, ich verstehe nicht, was mir daraus klar werden soll. Dass die Spannung sinkt, wenn der Strom auf einen Maximalwert begrenzt wird?

Problem ist, dass in diesem konkreten Fall (LPA2) die Spannung schon bei 300 Ohm auf einen Wert abfällt, den ich mir nicht mit einer Strombegrenzung des Netzteils erklären kann. Dann nämlich fließt mit 41 mA nur ein Bruchteil dessen, was bei niedrigeren Lastwiderständen geliefert wird.

Die Spannung bei 300 Ohm beträgt 12,25V, gegenüber 12,49V bei 600 Ohm. Die Leerlaufspannung kann also nicht niedriger als 12,49 V liegen, und schon mit dieser Annahme komme ich auf

(12,49V - 12,25V) / 41 mA ~ 5,8 Ohm, also signifikant mehr als die angegebenen 2 Ohm.

Wegerklären kann ich das auch mit Eurer Hilfe zur Zeit nicht. Ich denke, ich sollte tatsächlich einfach mal versuchen empirisch herauszufinden, wie der Spannungsabfall bei niedrigeren Eingangspegeln aussieht.

ehemals_Mwf
Inventar

#10 erstellt: 15. Aug 2015, 15:20

meatling (Beitrag #9) schrieb:

...Wegerklären kann ich das auch mit Eurer Hilfe zur Zeit nicht...

Du musst auch Meß-Unsicherheiten einkalkulieren, insbesondere wenn du anschließend daraus eine Differenz von nur 2% auswertest,...

aber evtl. stimmt das auch, ich sagte ja, im Clippingbereich steigt der Innenwiderstand tendenziell an (aus versch. Gründen, je nach dahintersteckender Schaltung).

Was ist dein eigentliches Problem ?
Du willst doch Kopfhörer >16 Ohm betreiben... ?

:
Dem Datenblatt zufolge scheint der Amp für diesen Zweck ein amtliches Teil zu sein

[Beitrag von ehemals_Mwf am 15. Aug 2015, 15:22 bearbeitet]

tede
Inventar

#11 erstellt: 17. Aug 2015, 07:47

Hallo,

da nicht bekannt ist, wie du, was, mit was, unter welchen Bedingungen gemessen hast,
sind die Zahlenwerte deiner Messungen ohne Aussagekraft.

Wurde deine Messung mit unverzerrtem Ausgangssignal gemacht ?
Mach das selbe mal mit 5 V Leerlauf-ausgangsspannung
und Spannung an 600R und 50R Last messen

Die Strombegrenzung wird nicht im Netzteil stattfinden sondern im Verstärker (auch nur eine Vermutung)

Grüße
Thomas