Impedanz? Ohm? Brücken von Endstufen, Lautsprecher (Subs) verkabeln...

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maschinchen
Inventar
#1 erstellt: 19. Okt 2004, 19:37
Ein Lautsprecher bietet dem Strom einen Widerstand. Dieser ist eigentlich frequenzabhängig (Impedanz Z, frequenzabhängiger Wechselspannungswiderstand), wird jedoch in den meisten Datenblättern als konstanter Wert angegeben. Somit kann man dann auch mit diesem (angegebenen, festen) Wert rechnen. (z.B. Impedanz=4Ohm). Mehrere Lautsprecher kann man parallel oder in Reihe schalten. Dazu gilt folgendes:

Parallel:
man verbindet alle Minuspole der Lautsprecher miteinander (und von da zum Ausgang (-) des Verstärkers) und alle Pluspole miteinander (von da zum Ausgang (+) des Verstärkers).
Die resultierende Impedanz Z berechnet sich hierbei nach:
1/Z=1/Z1+1/Z2+... (Z1, Z2, ... sind die Impedanzen der einzelnen Lautsprecher)
z.B. zwei 8Ohm-Subwoofer parallel: Z=4Ohm




z.B. drei 4Ohm-Subs parallel: Z=1,33Ohm





In Reihe:
man verbindet den ersten Laustsprecher einseitig mit dem Verstärker (z.B. Klemme (-) mit dem Verstärkerausgang (-)). Die restlichen Lautsprecher werden dann vom (+) des jeweils letzten zum (-) des nächsten Lautsprechers verbunden. Von der (+)Klemme des letzten LS gehts wieder zum Verstärker (+).
Die resultierende Impedanz ist: Z=Z1+Z2+...
z.B. zwei 4Ohm-Subs in Reihe: Z= 8Ohm




(Das gleiche gilt natürlich auch für einzelne Subwoofer mit mehreren Schwingspulen. Diese Spulen kann man natürlich ebenfalls parallel oder in Reihe schalten...)

Die Gesamtimpedanz stellt dann den Lastwiderstand für den Verstärker dar!


Hier noch ein hilfreicher Link (Rockford Fosgate Wiring Wizard). Hierher stammen auch die oberen Beispielbilder:

Klick mich


Brücken eines Verstärkers:

Endstufen werden gebrückt, um mehr Leistung zu erhalten. Sie müssen natürlich nicht gebrückt werden, aber bei vielen ist es möglich:
Beim Brücken einer Endstufe werden intern zwei Kanäle zu einem gebrückten Kanal "zusammengelegt". Dabei verdoppelt sich (im Gegensatz zu einem ungebrückten Verstärkerkanal) die Ausgangsspannung, welche am Lautsprecher anliegt. Bleibt die Last dabei die gleiche (also der gleiche LS, den man auch im ungebrückten Zustand an einem Kanal verwendet hat), dann fließt logischerweise auch der doppelte Strom (mit: I=U/R).
Damit hat man also (nach P=U*I) die vierfache Leistung zur Verfügung (im Vergleich zu einem ungebrückten Verstärkerkanal).
Diese wird aber in der Praxis aufgrund verschiedener Faktoren (zu gering dimensioniertes Netzteil, Verluste...) oftmals nicht erreicht.

Der Strom verdoppelt sich beim Brücken also (bei identischer Last(=Lautsprecher)). Sind die Bauteile im Verstärker nicht dafür ausgelegt, so kann der Verstärker zerstört werden.
Deshalb geben die Hersteller für ihre Verstärker meist die zulässigen Lastwiderstände (minimale Impedanzen) an.

Beispiel: Ein Zweikanal- Verstärker, der als 2-Ohm-stabil angegeben wird, darf gebrückt nur mit 4-ohmiger Last laufen, sonst besteht die Gefahr der Zerstörung.
Höhere Lastwiderstände sind (im Gegensatz zu niedrigeren) kein Problem, jedoch sinkt die Leistung!

Dazu wiederhole ich nochmals: Die Gesamtimpedanz aller verbauten Lautsprecher stellt dann den Lastwiderstand für den Verstärker dar!
Also immer nachrechnen, welcher Lastwiderstand tatsächlich am Verstärker hängt und dann nachprüfen, ob der Verstärker laut Datenblatt diese Belastung überhaupt bewältigen kann.


Anschließen von Verstärkern und Lautsprechern:
Endstufe und Lautsprecher sollten immer aufeinander abgestimmt werden, also sollten Leistung und Impedanzen im gewählten Betriebszustand zusammenpassen (lieber einmal mehr als einmal zu wenig nachrechnen!). Alle Komponenten sollten außerhalb von Wettbewerben nicht an ihrer Leistungsgrenze betrieben werden.


Beispiel aus der Praxis (Frage eines Users)


4-Kanal- Endstufe mit 4*100 Watt rms an 4 Ohm oder
gebrückt mit 2*180 Watt rms an 2 Ohm (2-Ohm stabil)
dazu nen Sub mit Doppelschwingspule mit 2*4 Ohm und 200 Watt rms

Wenn ich jetzt die Doppelschwingspule des Subs parallel schalte, habe ich ja 2*2 Ohm, wenn ich das richtig verstanden habe...also eine Halbierung des Widerstands. Weiterhin brücke ich Kanal 3 und 4 der Stufe, was dann 180 Watt an 2 Ohm bedeutet und schließe dann daran den Sub an.

Frage: Überlebt die Endstufe das eigentlich und wieviel Leistung gibt die Stufe bei dieser Last eigentlich ab?

Wäre nett, wenn das jemand wüßte.....schon mal herzlichen Dank im voraus.


Der User weiter:


Die meisten Stufen bringen doch an 2 Ohm nicht die doppelte Leistung wie an 4 Ohm, so auch diese fiktive Stufe hier....


Im Einzelnen:
Der erste Fehler liegt in den Angaben des Users (er hat sich die Daten einer Endstufe ausgedacht)!
Eine typische Endstufe liefert gebrückt über zwei Kanäle bis zur VIERFACHEN Einkanalleistung (AN DER GLEICHEN LAST!!! s.o.)
Also sollte man hier lieber von einer Endstufe ausgehen, welche 4x100W an 4Ohm und 2x320W an 4Ohm leistet, das wäre deutlich näher an der Realität...

Zur Berechnung:
Zunächst sollte man, wie hier geschehen, die Gesamtimpedanz der einzelnen LS bzw. Spulen errechnen. Hier liegt der nächste Fehler vor. Die Gesamtimpedanz bei zwei parallelen 4-Ohm-Spulen eines Doppelschwingers sind 2Ohm (und nicht 2x2Ohm, Formel s.o.)!
Der Lastwiderstand für den Verstärker beträgt also 2Ohm!

Dieser soll nun an die gebrückten Kanäle der Endstufe angeschlossen werden. Laut Angabe ist die Endstufe Zwei-Ohm-Stabil. Dies gilt aber nur für die ungebrückten Einzelkanäle.
Um im Brückenmodus eine Zwei-Ohm-Last anhängen zu können, müsste die ganze Stufe ein-Ohm-Stabilität besitzen.

Die Endstufe überlebt das also nicht!

Eine reale Vierkanalendstufe (1-Ohm stabil):

4x 150W RMS @4Ohm
2x 150W RMS + 1x 460W RMS @4Ohm
2x 460W RMS @4Ohm
2x 595W RMS @2Ohm

Diese Endstufe würde gebrückt an einer Last von zwei Ohm (dem oben genannten Sub) 595W leisten. Zwei Kanäle würden so freibleiben (z.B. für das Frontsystem)
Alternativ könnte man eine Schwingspule an die gebrückten Kanäle (1+2) anschließen, die andere an die Kanäle (3+4).
Damit hätte man einen Lastwiderstand von je 4Ohm und pro Schwingspule eine Leistung von 460W. Der Sub bekäme also gesamt 920W. Allerdings hätte man nun auch keinen Kanal mehr fürs Frontsystem!

2. Beispiel aus der Praxis (Frage eines Users)


Ich frage mich wie es sich mit 1 Ohm stabilen Endstufen verhält? Du sagst ja, bei einer Endstufe mit xW RMS @ 4 Ohm erhält man beim Brücken, spricht bei 2Ohm ungefähr die 4fache Leitung! Wie sieht es mit 1 Ohm aus?
Beispiel:

AS Twister F4 380 1 Ohm stabil!

4x95W RMS @ 4Ohm
2x440W RMS @ 2Ohm


Schon hier liegt ein erstes Mißverständnis vor!

Man erhält beim Brücken einer Endstufe "mit xW RMS @ 4 Ohm" zwar die (theoretisch) vierfache Leistung, aber nicht an zwei Ohm, sondern weiterhin an 4Ohm!

Für die genannte Endstufe hieße das:

4x95W @4Ohm - damit wären gebrückt theoretisch 2x380W @4Ohm drin. Durch "schwache" Netzteile und innere Verluste wird das allerdings verhindert.
In der Praxis liegt sie gebrückt vermutlich bei etwa 2x300W @4Ohm.

Der User weiter:


Meine Frage jetzt ich will 2 Subs an diese 4 kanal hängen und die meiste Leitung aus meiner Endstufe ziehen. Soll ich dann die Subs parallel schalten und dann brücken sprich auf 1 Ohm gehen?


Wie oben bereits gezeigt, liegt mit 2Woofern(je 4Ohm) die Leistung bei etwa 2x300W. Das ist dann die maximal mögliche Leistung, wenn man derartige Woofer an die jeweils gebrückten Endstufenkanäle anschließt.

Mit 2-Ohm-Subs käme man auf die o.g. 2x440W RMS @ 2Ohm.
Dann sind beide Endstufenkanäle gebrückt (was theoretisch 2x380W@4Ohm wäre, s.o.) und zusätzlich an der halben LAst (was theoretisch dann 2x760W@2Ohm sein könnte)...

Aus den gleichen Gründen wie oben wird es aber nicht so viel und es bleiben 2x440W @ 2Ohm.
Das ist die maximale Leistung, welche die Endstufe an zwei 2-Ohm-Woofern bringt.

Nochmalig brücken kann man diese Endstufe nicht.


Diskussion hier:

Klick-klack


[Beitrag von maschinchen am 13. Mrz 2007, 22:27 bearbeitet]
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