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Ungesichertes Audio-Wissen Hier versuchen wir, Wissen zu schaffen

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  #1  
Alt 20.12.2016, 14:52
Sauermann Sauermann ist offline
 
Registriert seit: 30.09.2013
Beiträge: 94
Standard Kabeldiskussion aus Shaktis Endstufenthread

Zitat:
Zitat von sonus Beitrag anzeigen
Moin,
Ich bin der Meinung das man im Heim-Hifibereich nicht mit Studiostandards argumentieren kann.
Die Eingangsimpedanzen von Highend Endstufen geht seit einiger Zeit in Richtung 100Kohm.
...
Grüsse
Marc
Hallo Marc,

auch wenn das Thema im Forum bestimmt an anderer Stelle schon öfter angesprochen wurde, kann man es meiner Meinung nach nicht oft genug wiederholen:
Zwischen Sender - Kabel und Empfänger gibt es immer Anpassungsfehler, wenn deren Impedanz / Wellenwiderstand (bei Kabeln) nicht übereinstimmt. Im professionellem Umfeld wird daher in der Regel mit standardisierten Impedanzen gearbeitet.
Im Heim HiFi Umfeld ist dies leider nicht so, wesswegen die Geräte gerne so ausgelegt werden, dass mit einer kleinen Ausgangsimpedanz ein größerer Wellenwiderstand bzw. größere Eingangsimpedanz angesteuert wird.
In diese "Philosophie" passt eine Eingangsimpedanz von 100k durchaus - nicht aber eine Ausgangsimpedanz von einigen 100 Ohm oder sogar noch mehr, da beispielsweise ein Cinch-Kabel einen Wellenwiderstand von 50 Ohm bzw. 75 Ohm aufweist, ein symmetrisches Kabel im ungünstigsten Fall auch noch geringe 110 Ohm haben kann.
Da von der Vorstufe immer zuerst der Wellenwiderstand des Kabels zu treiben ist, muss diese in der Lage sein zumindestens die nötigen differenziellen Ströme bei Signaltransienten liefern zu können.

Das "Glücksspiel" bei der Zusammenstellung einer Kette beginnt also zuerst bei den Quellen / Vorstufen. Zum Glück gibt as aber nur sehr wenige Vorstufen, die wirklich kritisch sind. In der Regel liefert auch jede single ended Röhrenausgangsstufe ausreichend Strom (300µA) für ein Kabel und eine angeschlossene Endstufe.

Viele Grüße

Gerd
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http://www.sauermann-audio.eu
  #2  
Alt 20.12.2016, 18:17
tmr tmr ist offline
 
Registriert seit: 02.01.2009
Beiträge: 1.073
Standard

Hallo,
Zitat:
Zitat von Sauermann Beitrag anzeigen
Zwischen Sender - Kabel und Empfänger gibt es immer Anpassungsfehler, wenn deren Impedanz / Wellenwiderstand (bei Kabeln) nicht übereinstimmt. Im professionellem Umfeld wird daher in der Regel mit standardisierten Impedanzen gearbeitet.
Im Studiobereich wird schon lange nicht mehr mit Leistungsanpassung gearbeitet, siehe auch hier.
Zitat:
Zitat von Sauermann Beitrag anzeigen
Im Heim HiFi Umfeld ist dies leider nicht so, wesswegen die Geräte gerne so ausgelegt werden, dass mit einer kleinen Ausgangsimpedanz ein größerer Wellenwiderstand bzw. größere Eingangsimpedanz angesteuert wird.
Der Wellenwiderstand (die erwähnten 75 bzw. 100 Ohm) ist nur im HF- bzw. Digitalbereich relevant.
Wenns anders sein sollte, wäre es nett, wenn es mir jemand erklären könnte.
Ansonsten wird im Studio- wie im Heimbereich im NF-Bereich mit Spannungsanpassung gearbeitet, also mit möglichst niederohmiger Quelle bei mittelohmiger (5-10kOhm) Last.

Gruss

Thomas
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Geändert von tmr (20.12.2016 um 18:21 Uhr).
  #3  
Alt 20.12.2016, 21:58
Sauermann Sauermann ist offline
 
Registriert seit: 30.09.2013
Beiträge: 94
Standard

Zitat:
Zitat von tmr Beitrag anzeigen
Hallo,

Im Studiobereich wird schon lange nicht mehr mit Leistungsanpassung gearbeitet, siehe auch hier.
Dann schließe bitte einmal ein 200 Ohm oder 600 Ohm Mikro an einen Verstärker mit hoher Eingangsimpedanz und dann mit der passenden Eingangsimpedanz an und höre auf die Unterschiede......


Zitat:
Zitat von tmr Beitrag anzeigen
Der Wellenwiderstand (die erwähnten 75 bzw. 100 Ohm) ist nur im HF- bzw. Digitalbereich relevant.
Wenns anders sein sollte, wäre es nett, wenn es mir jemand erklären könnte.
Ansonsten wird im Studio- wie im Heimbereich im NF-Bereich mit Spannungsanpassung gearbeitet, also mit möglichst niederohmiger Quelle bei mittelohmiger (5-10kOhm) Last.

Gruss

Thomas

Das mit der Spannungsanpassung habe ich bereits erläutert ohne den Begriff zu verwenden, oder?

Das mit dem Wellenwiderstand verhält sich ähnlich wie mit dem Skin-Effekt. Es wird häufig einfach bestritten, dass diese Effekte im Audio-Bereich wirksam sind. Ich bitte darum an einer wirklich herausragenden Anlage selbst Hörvergleiche zu machen.
Nach meiner Erfahrung sind viele Klangunterschiede bei Kabeln vielleicht noch am ehesten durch den Wellenwiderstand und/oder Fehlanpassung zu erklären.

Wie man hier:
https://de.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstand
lesen kann wirkt die Kapazität einer Leitung stärker als die Induktivität je geringer die Frequenz wird.

Näherungsweise wirkt also ein NF-Kabel wie viele hintereinandergeschaltene kleine Kondensatoren, die vom Signal auf- und umgeladen werden. Diesen Lade- bzw Umladestrom MUSS ein Verstärker mühelos liefern konnen, damit das Signal möglichst unverfälscht durch das Kabel geht. Wie man in dem referenzierten Artikel lesen kann, ist bei den Betrachtungen immer math. zu differenzieren. Das Verhalten über der Zeit ist wesentlich - nicht die Effektivwerte im eingeschwungenen Zustand. Also bitte auch nicht Sinustöne betrachten sondern die Signale, die von akustischen Instrumenten abgegeben werden!

Welchen Strom ein Kabel benötigt, hängt also stark vom Aufbau des Kabels ab, der Länge und der Signalbandbreite, die über dieses Kabel übertragen werden soll. Hier kann man wieder trefflich darüber streiten, welche Signalbandbreite für Audio angemessen und notwendig ist.

Viele Grüße
Gerd
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Gewerblicher Teilnehmer
http://www.sauermann-audio.eu
  #4  
Alt 20.12.2016, 22:38
KSTR KSTR ist offline
 
Registriert seit: 02.12.2007
Beiträge: 1.463
Standard

Die Wellenlänge von 20kHz in einem Kabel sind ca. 15km.
Wenn man eine 'elektrisch kurze' Leitung als 1/10 Wellenlänge definiert, sind das 1.5km. Bei elektrisch kurzen Leitungen spielt der Wellenwiderstand keinerlei Rolle im Audiobereoch, den wir gern auf 100kHz ausdehnen können, sind immer noch 300m!
Jedoch für HF-Störungen usw ist er dennoch interessant. Es ist bestimmt kein Fehler, die Leitung beidseitig entsprechend zu terminieren, damit die Störungen wenigstens nicht unnötig herumreflektiert werden. Also mit einem Serienwiderstand senderseitig und einem Ableitwiderstand am Empfänger. Kann man so machen (und wird in Studiogeräten auch oft so gemacht), dass es auch nur bei HF wirkt während bei Audio ganz normal Spannungsanpassung besteht, also ein L//R am Sender und ein R+C am Empfänger, dort macht man das gleich auch als Tiefpass statt als reinen Terminator.


Und was Neumann zur Terminierung von Mikros schreibt (http://www.neumann.com/homestudio/en/what-is-impedance), sollte zu denken geben, nämlich : Verwendet Spannungsanpassung! (Z_in > 5x Z_mic).
Manche 200Ohm Mics sind allerdings so entwickelt (entzerrt), dass sie bei 'zu guter' Spannungsanpasung zuviel Höhen liefern... das weiß der Tonmeister aber und setzt ggf einen entspechenden EQ.
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"Der Metatarsus IV ist mehr als nur im apikalen Viertel skopuliert."
  #5  
Alt 20.12.2016, 22:47
bugatti66 bugatti66 ist offline
 
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Beiträge: 259
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Zitat:
Zitat von Sauermann Beitrag anzeigen
. . . . wirkt die Kapazität einer Leitung stärker als die Induktivität je geringer die Frequenz wird.
Hab ich nicht gefunden.
Wo steht das genau?
  #6  
Alt 20.12.2016, 22:50
KSTR KSTR ist offline
 
Registriert seit: 02.12.2007
Beiträge: 1.463
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https://de.wikipedia.org/wiki/Wellen...gen_Frequenzen
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"Der Metatarsus IV ist mehr als nur im apikalen Viertel skopuliert."
  #7  
Alt 20.12.2016, 22:56
bugatti66 bugatti66 ist offline
 
Registriert seit: 24.12.2014
Beiträge: 259
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Du meinst in dem Kapitel wo auch steht:
Zitat:
Bedeutung hat dieser Fall für Niederfrequenz-Übertragungsleitungen und Telefonleitungen.
gemeint sind wohl 15km lange Leitungen?
  #8  
Alt 20.12.2016, 23:25
Sauermann Sauermann ist offline
 
Registriert seit: 30.09.2013
Beiträge: 94
Standard

Zitat:
Zitat von KSTR Beitrag anzeigen
Die Wellenlänge von 20kHz in einem Kabel sind ca. 15km.
Wenn man eine 'elektrisch kurze' Leitung als 1/10 Wellenlänge definiert, sind das 1.5km. Bei elektrisch kurzen Leitungen spielt der Wellenwiderstand keinerlei Rolle im Audiobereoch, den wir gern auf 100kHz ausdehnen können, sind immer noch 300m!
Jedoch für HF-Störungen usw ist er dennoch interessant.......
Das sind doch alles wieder Betrachtungen im eingeschwungenem Zustand!
Ich habe versucht darzustellen, dass innerhalb von 100nS 10mV Spannungsänderung bei 20kHz Sinus auftreten, wenn der Pegel 1Veff beträgt.
Wenn 1,4V peak 0db Vollaussteuerung betragen liegen 10mV bei -43dB. D.h. viel kleiner Spannungsänderungen werden bei Singalen, die von aufgenommener Musik herrühren, gehört und bedeuten etwas für den gesamten Höreindruck. Es geht also um Zeitbereiche in denen Kabeleigenschaften wirken, die ggf. nur 10nS dauern (bei Lichtgeschwindigkeit sind in 10nS nur 3m zurückgelegt - durchaus Längen von Signalleitungen).

Genau diese kurzen dU/dI "geistern" ggf. auch als Reflektionen im Kabel hin und her. Und dabei wirkt dann sogar der HF Wirksame Wellenwiderstand aus C und L.

Ich weis, dass man sich die Komplexität eines Signals, dass beispielsweise von einer Orchesteraufnahme herrührt, mit seinen winzigen Signaländerungen über der Zeit nur schwer vorstellen kann. Dieses Signal entsteht aus der Überlagerung von ggf. 100 verschiedenen Musikinstrumenten mit ihren typischen Klangcharakteristiken (Oberwellen). Signalanteile, die typische Klangfarben und/oder die räumliche Staffelung abbilden, können bei -60dB oder weniger liegen. Hierbei ist jetzt weder der absolute Pegel zu betrachten oder die Frequenz, sondern der zeitliche Ablauf der Signaländerung, die sich aus der Überlagerung der einzelnen Signale ergibt. Diese Signaländerungen ergeben u.a. die Auflösung der Wiedergabequalität. Man muss also die Signaländerung nach meiner Meinung mindestens im zweistelligen Nanosekundenbereich betrachten. Werden hier Signaländerungen verschliffen oder gar verdeckt, leidet die Äuflösung und/oder die räumliche Abbildung.

Das dynamische Übertragungsverhalten von elektr. komplexen Signalen (also mit Phasenverschiebungen zwischen U und I) ist zu betrachten dU/dt und/oder dI/dt, nicht Frequenz, Wellenlänge und Pegel im eingeschwungenem Zustand.

HF Störungen, wenn sie denn einstrahlen, überlagen dann zusätzlich das Audiosignal und verstärken ggf. die Effekte, sind aber nach meiner Erfahrung nicht das große Problem.

Grüße
Gerd
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Gewerblicher Teilnehmer
http://www.sauermann-audio.eu
  #9  
Alt 21.12.2016, 10:39
KSTR KSTR ist offline
 
Registriert seit: 02.12.2007
Beiträge: 1.463
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Zitat:
Zitat von Sauermann Beitrag anzeigen
Das sind doch alles wieder Betrachtungen im eingeschwungenem Zustand!
Nein, sind es nicht! Wie kommst du darauf?

Fakt ist, in keinem Audiosignal kommen jemals Signale vor, und seien sie auch noch so komplex, die ~100kHz Kanalbandbreite überschreiten (pathologische Fälle sowie Störungen ausgenommen), d.h. sie sind innerhalb dieser Bandbreite vollständig und ohne den geringsten Fehler abbildbar.

Folglich muss zur Beurteilung, ob der Wellenwiderstand bzw Reflexionen eine Rolle spielen können, diese Bandbreite angesetzt werden. Da stellen wir dann fest, dass zB 3m Kabel bei 100kHz dermaßen elektrisch kurz sind, dass es selbst bei totaler Fehlanpassung (Zout=0, Zin=offen) nur zu Reflexionen in absolut mikroskopischem Ausmaß kommt. D.h. die Reflexionen sind zwar an sich erregbar, werden aber nicht erregt weil die Signale sich nicht schnell genug ändern und ausserdem viel schneller abgeklungen wären als sich die Wellenform überhaupt ändern kann.

Was bleibt ist die Belastung durch die reine Kapazität, weil mehr bleibt vom Kabel als Übertragungsstrecke nicht übrig. Auch dort reicht die Betrachtung am oberen Ende der Bandbreite, und zusätzlich des Absolutwertes der Spannung.

Eine schnellere Slewrate dU/dT als 100kHz bei Vollaussteuerung, sagen wir die typischen 2Vrms kommt nicht vor, also SR=2*pi*f*Vpeak, d.h. 2*pi*100000*2.8 = 1.8V/µs = 1.8mV/ns (woraus auch ein Fehler deiner Rechnung klar wird, 20kHz bei 1Vrms haben nämlich nur 0.18V/µs = 0.18mV/ns = 1.8mV/10ns).
Das bedeutet aber *nicht*, dass "Transienten" in diesem Zeitbereich aufträten (der zudem willkürlich ist, warum nicht 1.8µV/ps, also 18µV in 10 Picosekunden nehmen?), weil das die Bandbreitenbeschränkung verletzen würde.
So ein isoliert betrachtetes Teilstück ist eben der steilste Teil der steilsten Wellenform die jemals vorkommen kann, und für Wellenwiderstands-/Reflexionsbetrachtungen muss man eben die ganze Wellenform nehmen.

Also bleibt es beim Umladestrom der schnellsten Spannungsänderung in die Kabelkapazität, der beträgt in meinem Beispiel und mit angenommen 1nF (schon eher pathologischer Wert für ein 3m Kabel) dann 1.8mA, das ist schon eine Menge.

Meiner Erfahrung nach haben Kabelklangeffekte (die ich nicht abstreite) als Hauptursache nichtlineare bzw instabile Parameter der Kabelkapazität, zusatzlich zu deren absoluten Größe -- die aber nur insofern eine Rolle spielt als dass mehr Kapazität auch mehr Platz läßt für Dreckeffekte derselben, während ein Roll-Off durch R_out+C_cable selbst vernachlässigbar ist (Fg=1.6MHz bei 100R+1nF).
Für geringste Beeinflussung durch diese Dreckeffekte sollte der Kabeltreiber innerhalb der Bandbreite also möglich 0R an Ausgangsimpedanz haben.

Dass der Kabeltreiber selber auch mit 1nF Last klarkommen muss, ist ein weiterer Themenkreis, der natürlich auch eine Rolle spielt.

Der Wellenwiderstand des Kabels spielt aber keine Rolle.
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