Technische Daten allgem. (Vorverstärker)

Hallo fx
versuchen wirs mal langsam und eins nach dem anderen.
Ein Vorverstärker kann entweder nur für den Plattenspieler sein (Entzerr-Vorverstärker) und hat keinerlei Regler, oder er ist die Vorstufe, an welche eine Endstufe angeschlossen wird. Dann sind Regler vorhanden. Entsprechend kommen andere Resultate heraus oder es sind andere und weitere Messungen möglich. Generell: Das mit den 50 mW gibt es beim Vorverstärker (ausser Kopfhörerausgang) nicht, da er keine Leistung liefert.

Am einfachsten ist ein Frequenzgang zu messen. Man nimmt einen Generator mit variabler Frequenz und konstantem Pegel (der natürlich auch regelbar ist, aber sich beim verändern der Frequenz nicht ändert) und speist das am Eingang ein. Am Ausgang misst man das (verstärkte) Signal. Da der Eingang konstant ist, muss der Ausgang auch konstant sein. Die Abweichung der Spannung wird notiert oder per Schreiber als Kurve ausgegeben.
Bei einem Entzerr-Vorverstärker muss natürlich der Pegel des Eingangssignals der "Verzerr"-Kurve entsprechen, damit sie nach dem entzerren wieder eine Gerade ergibt.
Ähnliches gilt bei Klangreglern und Loudness-Schaltungen. Hier will man die Kurve anzeigen können. Also muss das Eingangssignal soweit abgesenkt werden, dass eine Übersteuerung im Anhebungsbereich mit Sicherheit unterbleibt.

Die nächste (nicht mehr ganz so unproblematische) Messung ist das Störgeräusch. Gemessen wird generell mit einem ordnungsgemäss abgeschlossenen Eingang. Ein offener oder kurzgeschlossener Eingang muss explizit vermerkt werden!
Messen kann man breitbandig, ungefiltert und mit Effektivgleichrichter (Fremdspannung), oder bewertet mit einem Ohrkurvenfilter und Spitzenwertgleichrichtung (Geräuschspannung, Peak oder Quasipeak oder keine Angabe). Je nach Filterkurve (es gibt mehrere) und Gleichrichter-Art entstehen Messwerte, die zwischen ca 10 dB schlechter oder besser erscheinen, als die Fremdspannung. Eine seriöse Darstellung wäre eine Spektrum-Analyse des Störsignals. Da könnte auch ein Laie erkennen, ob die Stromversorgung des Teils ungenügend gesiebt ist oder ob sich andere Einflüsse bemerkbar machen.
Als Messwert kann man nun diese Fremdspannung am Verstärkerausgang in mV angeben. Das sagt aber eigentlich gar nichts aus. Denn in der Studiotechnik verwendet man beispielsweise 1,55V Ausgangsspannung an den Geräten. Eine Fremdspannung von 1,55 mV wäre demnach 60 dB unter der Nutzspannung (Fremdspannungsabstand 60 dB). Früher wurde aber auch ein Pegel von 4,4V verwendet. Bei weiterhin 1,55 mV Fremdspannung wäre ber Abstand jetzt, auf die höhere Nutzspannung bezogen, 69 dB. In dem Sinne ist die Ausgangsspannung interessant.
Ich kann aber die Fremdspannung auch auf den Eingang zurück rechnen. Nehmen wir einen Mikrofonverstärker im Studio. Er liefert bei voller Verstärkung von 80 dB (10'000 fach) eine Fremdspannung von 7,75 mV am Ausgang. Das ist ein Fremdspannungsabstand von 46 dB, bezogen auf die Nutzspannung von 1,55V (200 fach). Zähle ich zu den 46 dB noch die 80 dB Verstärkung hinzu, so ergäbe das ein Eingangs-Störsignal von -126 dBU, entsprechend ungefähr 0,38 Mikrovolt. Dieser Wert alleine sagt mir immer noch nicht viel, aber ich könnte die Daten eines Studiomikrofons nehmen und jetzt berechnen, wie gross der Störschall im Studio sein dürfte, um diese elektrischen Störsignale zu übertreffen. Es wäre ungefähr ein Störgeräusch von 6 dB (Das Grundrauschen im Studio durch Lüftung usw liegt aber über 25 dB). So habe ich einen echten Vergleich, wie gross das Störsignal ist und wie es in meine Arbeit eingehen wird. Ausserdem muss ich beachten, dass das Mikrofon selbst eine Störgspannung liefert, die einem Störgeräusch von 14 dB entspricht.
Ich kann aber noch eine andere Berechnung anstellen. Wenn ich das Mikrofon durch einen normalen elektrischen Widerstand von 200 Ohm ersetze (Nennimpedanz des Mikrofons), so liefert dieser Widerstand eine Rauschspannung. Diese liegt bei Zimmertemperatur bei -129,6 dBU. Also ist mein Verstärker um 3,6 dB schlechter als der Widerstand, er hat also eine Rauschzahl von 3,6 dB.
Der Nutzen des Ganzen: Mit einer reinen Zahl kann ich unter umständen wenig anfangen. Bezogen auf die Nenn-Ausgangsspannung habe ich möglicherweise eine gewisse Ahnung. Beziehe ich die Fremdspannung aber auf den Eingang, so kann ich am ehesten abschätzen, was das für mich bedeutet.
Noch die alten 50 mW. Als UKW geboren wurde hatten normale Radios so ein bis 2 Watt Ausgangsleistung. Dafür waren die Lautsprecher deutlich lauter als heute. Wirkungsgrade von 10% waren kein Wunder, während heute im HiFi-Sektor 1% schon zu den recht lauten zählt. Also hat man festgelegt, dass 50 mW Zimmerlautstärke sei. Das lässt sich einfach messen und berechnen, während ein Zimmerlautstärke-Schalldruck entsprechende Schallpegelmessgeräte erfordern würde.
Nimmt man nun eine Saalbeschallung (im Jahr 1950) mit 100 Watt maximaler Leistung, so ist ein Fremdspannungsabstand von 60 dB ausreichend. Stellt man sich die Sache aber ins Wohnzimmer, so ist der Fremdspannungsabstand gegenüber der Maximalleistung immer noch 60 dB, gegenüber der Zimmerlautstärke aber nur noch 27 dB. Folge: Im Zimmer rauscht und brummt es vernehmlich, aim Saal (wo das Teil auch hingehört) fällt es nicht auf. Daher wäre eine derartige Angabe auch heute noch "berechtigt", nur gibt es keine 50 mW als Zimmerlautstärke mehr.

Das letzte Kapitel ist der Klirr THD, oder besser (meistens) THD+N. THD steht für total harmonic distortions, als Summe der harmonischen Verzerrungen, das +N bedeutet Total der Störspannungen, also jene Signale, die durch Verzerrungen entstanden sind plus alle Fremdspannungen von Rauschen und Brummen und sonstiges.
In der Praxis wird ein reines Sinussignal zugeführt und am Ausgang das Total der Ausgangsspannung gemessen (100%). Danach wird mit einem "Superfilter" dieser Sinus aus der Messung entfernt und der Rest gemessen. Dieser Rest wird in % (oder dB) des Totalsignals angegeben. Eine Messung und anschliessende Berechnung der einzelnen Klirrkomponenten ergibt einen besseren Wert, allerdings müsste man die einzelnen Klirrkomponenten gesondert aufgeführt bekommen, um (wie bei der Fremdspannung) eine Bewertung des Resultates vornehmen zu können.
Nimmt man nur THD und macht daraus eine Kurve über die Ausgangsspannung, so steigt diese Kurve relativ flach an bis zu dem Punkt, wo eine Stufe des Verstärkers (meist der Ausgang) übersteuert wird. Dort steigt die Kurve schlagartig steil an.
Nimmt man die (üblichere) Messung THD+N, so fällt die Kurve kontinuierlich flach ab, bis zu dem auch vorher sichtbaren Knick der Übersteuerung. Dieswes Abfallen ist logisch, da ja die Fremd-Ausgangsspannung konstant bleibt (1,55mV), die Nutz-Ausgangsspannung (100%) aber laufend erhöht wird. Daher ändert sich das Verhältnis der konstanten Fremdspannung zur veränderlichen Nutzspannung. Oder in unserem Beispiel kann THD+N nie kleiner als -60dB (0,1% Klirr + N) werden. Es ist klar, dass diese Angabe nur dann wirklich aussagekräftig werden kann, wenn die Fremdspannung (und ihre Messmethode) bekannt ist und daraus die echte THD "berechnet" oder besser geschätzt werden kann. Damit ist klar, dass der Klirr sehr wohl mit der Ausgangsspannung einen Zusammenhang hat, nicht nur wegen der Übersteuerung, die heute ausser bei Endstufen kaum mehr vorkommt, sondern besonders wegen der Fremdspannung.
Noch ein Wort zur maximalen klirrfreien Ausgangsspannung eines Verstärkers. Solange integrierte Schaltungen verwendet werden, kann man davon ausgehen, dass eine maximale Ausgangsspannung von etwa 30% der Speisung moglich ist. Bei einem Vorverstärker mit der für IC üblichen Speisung von +/- 15V (total 30V) ist somit ein Ausgangssignal in der Grösse von effektiv 9V Sinus realistisch. Das entspricht einem Pegel von ca. +24 dBU

Ich bin sicher, dass ich Dir (und anderen Lesern) einiges aufzeigen konnte, dabei ging aber sicher noch verschiedenes vergessen. Frag einfach nochmal und ich will versuchen, zu erklären.Gruss
Richi44

Tag,

falls es interessiert, ob die Geräuschspannungsabstände (MM 87/68 dB) für eher gut oder zweifelhaft zu nehmen sind?

Die 68 dBA (so gelesen, Bewertungskurve A, gegenüber C im Tieftonbereich unempfindlicher) gehörten zu einem Input von 5 mV in den Phono-Eingang, bei einem Output des Leistungsverstärkers von 50 mW. Eine S/N-Ratio von -68 dBA (Bezug: Input 5 mV, Output 50 mW) ist ausgesprochen gut (entsprechend ca. 88 dBA bei einem Output von 5 W). Übliche Werte gängiger Geräte aus laufender Produktion liegen bei 62 dBA für 50 mW (82 dBA für 5 W).

Vorverstärker werden markiert durch die Werte für 3,0 Volt bzw. 0,3 Volt Output, bei eben 5 mV Input.

Hier ging es nur um die MM-Verhältnisse.

MfG
Albus

hallo richi44, hallo albus,

vielen dank für die z.t. wirklich umfangreichen und einwiesenden antworten - leider helfen sie mir teilw. nicht wirklich weiter (oder ich weiß es auf meine fragen nicht umzusetzen). sorry, also nochmals:

es geht um vorstufen, also die mit klangregler und da geht es mir auschließlich um den phono kanal (MM):

- was ist besser bei gleichem THD-Wert: der mit höherer (3V) oder der mit niedriger (1.5V)?
- sind diese irgendwie zu vergleichen bzw. in ein verhältnis zu setzen?

@ richi44:

Generell: Das mit den 50 mW gibt es beim Vorverstärker (ausser Kopfhörerausgang) nicht,

so steht es aber im manual des alten kenwood c-1

@ albus:
das würde ja bedeuten, dass das obiges gerät recht gut ist - zumindest in diesem bereich.
allerdings bin ich der meinung, dass gerät ein ziemliches
rauschen verursacht - aber das ist wohl eine andere sache.

ungeachtet obiger THD-frage, welche mich nach wie vor interessiert, noch eine:
auf welche werte müßte ich bei einer vorstufe achten, um eben wenig rauschen (über dem MM-eingang) zu haben?

grüße fx

Morgen,

Du solltest Dich zuerst von den bloßen Ziffern lösen. - Für einen Vorverstärker ist eine Ausgangsspannung von 1,5 V oder 3,0 V (ob am RecOut oder PreOut gemessen) im Bereich geringster THD (das hängt mit dem typischen Schaltungsdesign und dem Noise-Factor der aktiven und passiven Bauelemente zusammen). Wenn man idealiter dächte, dann könnten THD bei 3,0 V verschwindend gering unter dem Wert für 1,5 V zu liegen kommen. Da man sich im Bereich von 0,000x% befindet erübrigt sich ein darüber Nachsinnen.

Von den Ziffern lösen, weil es auf die jeweils tatsächlichen Verhältnisse eines jeweiligen Gerätes, das vor einem steht, ankommt. Wenn's hörbar rauscht, etwa auch im Hintergrund bei laufendem Normalbetrieb (was Lautstärke angeht), dann ist ein - wie in Deinem Beispiel - gedruckter herausragend niedriger Störspannungs-Abstand (Signal-to-Noise Ratio, S/N-Ratio) für Nothing.

Bei Phono-MM hättest Du darauf zu achten, dass die Spezifikationen angeben: Eingangsspannung in den Phono-Eingang (üblich, nach IHF-A sind 5 mV), die Eingangsempfindlichkeit und Impedanz des Einganges (typisch als 2,5 mV/47 Kiloohm/200-400 pF Kapazität), die Übersteuerungsfestigkeit des Einganges (d.i. maximale Eingangsspannung) - und die sich daraus ergebende S/N-Ratio. Die S/N-Ratio sollte bei Vorverstärkern angegeben sein für Phono-bis-PreOut, bezogen auf eine Ausgangsspannung von 0,3 V und 3,0 V. Es kann auch die S/N-Ratio für die Strecke Phono-bis-RecOut angegeben sein (dann bezogen wie o.a.).

MfG
Albus

hallo albus,

erstmal besten dank.

naja, mit den zahlen ist das so eine sache. wenn ich keine möglichkeit habe zu vergleichen, als die techn. daten aus den manuals, was soll ich denn da sonst machen?

auf aussagen wie: "die" (vorstufe) ist "toll" und diese "klingt" besser will ich mich eigentlich nicht verlassen - da halte ich mich lieber an die daten, oder?
_so_ verkehrt können die doch dann auch nicht sein....

grüße fx

Hallo

Was den reinen Signal/Rauschabstand angeht mach ich,s mir immer besonders einfach.....Den S/N über die Empfindlichkeit der Lautsprecher legen und man ist auch bei höheren Pegeln vorm lästigen Rauschen sicher.Prinzipiell je höher dieser Wert um so besser!Er sollte jedenfalls im Home-Bereich nicht UNTER der Empfindlichkeit der LS liegen....Dieser Wert wird aber meistens mit MM/MC Pre,s kaum erreicht werden können.Mit den digitalen Medien aber machbar. Die Werte eines Klirrfaktors sind pratisch bei den Geräten (Heutzutage)zu vernachlässigen,da sie wenig Aussagekraft haben.....Die Werte der Ausgangsspannung oder Widerstände lassen auch keine Vergleiche zu,da diese von den
daran angeschlossenen Geräten(Endstufe) abhängig ist.
Die Kanaltrennung wäre noch ein greifbarer Wert für Vergleiche...auch hier widerum einen möglichst hohen Wert anzustreben...Der Verstärker mit einer hohen Kanaltrennung ermöglicht eine bessere räumliche Wiedergabe.

Micha