Spannungsanpassung

Spannungsanpassung

Unter Spannungsanpassung versteht man die Tatsache, dass der Innenwiderstand Ri einer Signalquelle wesentlich kleiner ist als der Eingangswiderstand Ra eines angeschlossenen Gerätes:

R_\mathrm{a} \gg R_\mathrm{i} \,.

Das Verhältnis der beiden Widerstände Ra / Ri ist der Dämpfungsfaktor DF, den das Gerät durch seinen Eingangswiderstand verursacht. Bei jeder Schnittstelle bildet der Ausgangswiderstand der Quelle mit dem Eingangswiderstand der Last eine Anpassungsdämpfung. Besonders ist der Dämpfungsfaktor für die Anpassungsdämpfung bei der Schnittstelle vom Leistungsverstärker zum Lautsprecher zu beachten. Die Spannungsanpassung soll die Übertragung eines Spannungssignals von der Quelle an die Last maximieren; das geschieht quasi im Leerlauf also fast unbelastet.

Spannungsquellen– und Stromquellenersatzschaltung

Tontechnik - Anpassung von Mikrofonen und Lautsprechern

Bei der Tontechnik und der HiFi-Technik ist die allgemein übliche Verbindung von Geräten die Spannungsanpassung:

Ist der Ausgang eines Gerätes mit seinem Ausgangswiderstand Ri mit dem Eingang eines Gerätes mit seinem Eingangswiderstand Ra verbunden, so besteht immer dann Spannungsanpassung, wenn das folgende Gerät das erste Gerät nicht nennenswert belastet bzw. die Spannung nicht einbricht.

Audioverbindungen sind außer bei dynamischen Mikrofonen und Tonabnehmern in Spannungsanpassung ausgeführt, auch die Verbindung zwischen Leistungsverstärker und Lautsprecher, was oft falsch dargestellt wird. Für die Anpassung eines Leistungsverstärkers an einen Lautsprecher wird der Begriff Dämpfungsfaktor DF verwendet.


D_{F} = \frac{R_\mathrm{a}}{R_\mathrm{i}} \,

Daraus kann leicht der Ausgangswiderstand Ri des Verstärkers berechnet werden:


R_\mathrm{i} = \frac{R_\mathrm{a}}{D_{F}} \,

In der Tontechnik ist typischerweise Ra die nominale Impedanz eines 8-Ohm-Lautsprechers. Die Ausgangsimpedanz des Verstärkers liegt in der gleichen Größenordnung wie der Kabelwiderstand zwischen Verstärker und Lautsprecher (<0,1 Ohm). Deshalb wird der Wert von DF schnell kleiner.

Man sagt als Faustformel, ein Schaltkreis ist spannungsangepasst, wenn die Lastimpedanz wenigstens zehnmal größer als die der Quelle ist.

Keine Spannungsanpassung, sondern Leistungsanpassung liegt vor:

  • Bei Systemen mit sehr langen Leitungen (z. B. Telefon) müssen die Impedanzen leistungsangepasst werden, um möglichst große Entfernungen überwinden zu können und Frequenzverzerrungen und Echos (Reflexionen) zu vermeiden.
  • In der HF-Technik ist Ri = Ra, Spannungsanpassung würde hier zu Fehlanpassung mit störenden Reflexionen führen.
  • bei Windkraftanlagen und Solaranlagen wird oft eine Leistungsanpassung vorgenommen, um den Energie-Ertrag zu maximieren. Dabei wird Ri dynamisch (je nach Einstrahlung oder Wind) an Ra angepasst, um ein Leistungsmaximum zu erreichen.

Siehe auch

Weblinks


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