Output Impedance

Wenn das Kabel nicht allzulang ist, spielt die Ausgangsimpedanz im üblichen Rahmen (bis 1000 Ohm als Hausnummer) keine Rolle. Eine zu große Ausgangsimpedanz führt einfach zu einem Höhenverlust. Wie groß der ist, kann man anhand der Ausgangsimpedanz, Kabelkapazität und Frequenz genau berechnen.

Julia: Output impedance ist quasi der Innenwiderstand der Ausgangstreiberstufe. Der spielt etwa dann keine so besondere Rolle, wenn's um Line-Level-Signalübertragung geht, denn da ist die Eingangsimpedanz am Zielgerät typischerweise recht hoch, und es findet im Grunde eigentlich eher nur eine "Spannungspegel-Übertragung" bei eher verschwindend geringer Stromstärke statt. Interessanter wird die Ausgangsimpedanz, wenn tatsächlich Leistung an ein Zielgerät mit recht niedriger Impedanz (Lautsprecher, Kopfhörer (insbesondere niederohmige)) übertragen werden soll, denn da bestimmt das Verhältnis von der Last- zur Ausgangsimpedanz den Dämpfungsfaktor. Von Letzterem kann man im Grunde sagen: Je höher, umso besser hat die Treiberstufe ihre Last unter Kontrolle.

Vorstellen könntest Du Dir das beispielsweise so, indem Du einen Verstärker einfach mal als von einem Audio-Signal gesteuertes Netzteil ansiehst. Dessen Ausgangsimpedanz sehen wir jetzt vereinfacht mal als einen Widerstand an und die Lastimpedanz des Lautsprechers/Kopfhörers als zweiten, dazu in Reihe geschalteten Widerstand, dessen Wert aber über die Frequenz mehr oder weniger stark variieren kann. Dadurch haben wir also jetzt quasi einen variablen Spannungsteiler, an dem die Spannung im jeweiligen Verhältnis der beiden Widerstände abfällt. Nähmen wir also nun mal 10 Volt und zweimal je 5 Ohm bei 1 kHz, so fielen an beiden Widerständen je 5 Volt ab. Nun könnte aber der Lastwiderstand bei einer anderen Frequenz durchaus z.B. auf 2,5 Ohm sinken oder auf 10 Ohm ansteigen, was das Teilerverhältnis von 1:1 auf 2:1 bzw 1:2 verändern würde. So bekäme die Last also nun also plötzlich statt 5 Volt rund 3,33 bzw. 6,66 Volt ab. Fingen wir hingegen mit Teilerverhältnis 1:99 an, bekämen wir dann 2:99 bzw. 1:198 (= 0,5:99) - bei 10 V würden dann also entsprechend aus zunächst 9,90 Volt für die Last rund einmal 9,80 und einmal 9,95 Volt werden.

Ein im Verhältnis ziemlich niedriger Innenwiderstand bedeutet letztlich also reduzierte Pegelschwankungen, wenn die Lastimpdedanz über die Frequenz variiert. Und abgesehen davon würde ein hoher Innenwiderstand der Ausgangstreiberstufe ja auch nur unnötig Leistung für nichts verbraten... Und ebenfalls hinzu kommt dann freilich noch der Aspekt, dass ein niedriger Innenwiderstand von der Last erzeugte Gegenspannungen besser dämpft, quasi weil er umso kurschlussähnlicher wirkt...

Eine Angabe zu den Ausgangsimpedanzen beim ALC887 findet sich in dessen Datenblatt, an das man bei Realtek selbst aber offenbar inzwischen nicht mehr so leicht zum Downloaden rankommt - darin werden für unverstärkte Ausgänge 200 und für verstärkte 2 Ohm genannt. Das muss aber noch nicht wirklich viel heißen - denn da kommen ggf. noch externe, passive Bauteile hinzu, und die konkreten Implementierungen können da auch noch voneinander abweichen. Bei "normalen" Soundchips hilft das Datenblatt zum Chip selbst häufig eher noch weniger - bei einigen, weil das rein digitale sind, die von Haus aus nur über zusätzliche, externe ADC/DAC/CODEC-Chips mit der analogen Seite in Verbindung stehen, bei einigen anderen, weil sie zwar analoge Ports haben, die aber nicht für eine direkte Verbindung mit den analogen Anschlüssen gedacht sind, sondern davor noch entsprechende Ein- oder Ausgangsverstärkerstufen benötigen (was übrigens je nach Typ/Modell auch für die analogen Ports der vorgenannten ADC/DAC/CODEC-Chips gelten kann). Je nach Integrationsgrad kommen also gegebenenfalls auch nochmal diverse kleine Operationsverstärker-Chips oder auch diskrete Verstärker-Schaltungen dazu, die sich dann auch wieder mehr oder weniger stark (und das auch wieder jeweils hinsichtlich der passiven Beschaltung drumherum) unterscheiden können.

Entsprechend hilft's in vielen Fällen also nur, nach konkreten Angaben zu einem ganz bestimmten Modell zu kucken. Zudem bedeuten diese Variationsmöglichkeiten bei den Implementierungen auch, dass etwa Werbewerte hinsichtlich des Rauschabstands, die lediglich auf den Datenblatt-Angaben des Chip-Herstellers beruhen, eher nur als Hausnummer zu gebrauchen sind, weil die jeweilige Implementierung davon auch noch einen mehr oder weniger großen Anteil kosten kann. Und die Variationsbreite ist halt umso größer, je mehr externe aktive oder passive Beschaltung noch nötig ist bzw. der Hersteller spendieren wollte...

Grüße aus München!

Manfred / lini

cr (Beitrag #2) schrieb:

Wenn das Kabel nicht allzulang ist, spielt die Ausgangsimpedanz im üblichen Rahmen (bis 1000 Ohm als Hausnummer) keine Rolle.

Danke. Ist 5 Meter allzulang von Onbardsoundkarte bis zur Box/Kopfhörer?

Auch dir ein Dankeschön, lini. Auch wenn es für mich etwas zu hoch war.

Julia: Fünf Meter sind kein Drama. Bei 'ner Line-Level-Übertragung zu einem typischen, aktiven PC-Lautsprecher-Set eh nicht - und ein qualitativ anständiges Kabel sollte eh unter 1 Ohm liegen, also wär auch bei Anschluss eines Kopfhörers normalerweise kein nennenswerter Qualitätsverlust zu erwarten.

Grüße aus München!

Manfred / lini

Der Widerstand ist ziemlich egal, weil der Abschlußwiderstand des Empfängers sowieso bei 5 bis 50 kOhm liegt. Ob da das Kabel 1 oder 10 Ohm hat, ist in Relation völlig belanglos. Wichtiger ist allenfalls gute Schirmung und geringe Kapazität (wenn man wirklich lange Strecken hat, würde ich ein simples 75-Ohm-Antennenkabel empfehlen, natürlich zwei bei Stereo bzw. gibts eh auch Antennenzwillingskabel). Keine Angst, die 75 Ohm sind nur der Wellenwiderstand, das Kabel hat nur 0,x Ohm je m

danke euch. "geringe Kapazität" ist gut? O.k., ich weiß nicht was das ist, aber hört sich erstmal doch gut an - Kapazität. Was würdest du als lange Strecke bezeichnen?

Machen 3,5m oder 5m einen Unterschied?

cr: warum konzentrierst Du Dich eigentlich immer nur auf den Aspekt der Line-Level-Übetragung, wenn Julia auch explizit nach dem Anschluss eines Kopfhörers fragt?


Julia: Stell Dir zwei sich in geringem Abstand gegenüberstehende Metallplatten vor, dazwischen irgendwas Nichtleitendes. Diese beiden Metallplatten schließen wir jetzt an eine Batterie an, eine an den Pluspol, die andere an den Minuspol - und in eine der Leitungen haben wir zudem ein Amperemeter eingeschleift. Was wir nun am Amperemeter beobachten, ist ein schnell abnehmender Stromfluss, obwohl der Stromkreis ja gar nicht geschlossen ist. Woher rührt der also? Nun, da sich die beiden Platten nur in geringem Abstand gegenüberstehen, ziehen sich die positiven Ladungsträger auf der einen Seite und die negativen Ladungsträger auf der anderen gegenseitig an, sodass sich unser Plattenkondensator also bis zu einem bestimmten Grad aufladen lässt, und zwar umso mehr, je größer die Platten und je kleiner der Abstand. Diese Fähigkeit, eine bestimmte Ladungsmenge je nach angelegter Spannung zu speichern, nennen wir Kapazität - Formel entsprechend: Kapazität (C) = Ladung (Q) pro Spannung (U). Der klassische Plattenkondensator, anhand dessen Beispiel einem die Kapazität im Physikunterricht normalerweise nahegebracht wird, ist aber freilich nur eine vorstellbare Bauform - wenn Du also die beiden Platten gedanklich in eine andere Form bringst, wird offensichtlich, dass auch andere Bauteile wie z.B. Cinch-Stecker, -buchsen und Kupplungen oder eben auch Kabel mit zwei Leitern eine gewisse Kapazität haben müssen.

Und keine Sorge deswegen: Die Kapazität handelsüblicher Audiokabel hält sich normalerweise ziemlich in Grenzen (zwei- bis dreistelliger Picofarad-Bereich). Nähmen wir z.B. mal 150 pF/m bei 5 m Länge und eine Ausgangsimpedanz von 200 Ohm, ergäbe sich bei Line-Level-Übertragung ein Abfall von (-) 3 dB erst bei etwas über 1 MHz, bei 3,5 m stattdessen erst bei knapp über 1,5 MHz - so oder so also für Audio-Zwecke locker ausreichend.


Grüße aus München!

Manfred / lini

Weil es zum Kopfhörerkabel nichts zu sagen gibt.
Die Kabellänge des KH-Kabels spielt ja wohl keine Rolle und die Kabelimpedanz auch nicht. Selbst bei einem 32-OHM-KH wird kaum ein so großer Kabelwiderstand vorhanden sein, dass er eine Rolle spielt.

cr: Dass seine Parameter innerhalb des üblichen Rahmens keine besondere Rolle spielen würden, würde für das für die Line-Level-Übertragung eingesetzte Kabel in dem Fall aber ja genauso gelten. Und in Julias urspünglicher Frage ging's ja eh erstmal um die Ausgangsimpedanz, nicht um den möglichen Einfluss der Kabelparameter - aber auch da hast Du Dich bereits lediglich auf den Fall der Line-Level-Verbindung konzentriert. Daher meine Frage nach dem Grund dafür...

Grüße aus München!

Manfred / lini

Hi,

o0Julia0o (Beitrag #1) schrieb:

Wie gucke ich das z.B. für einen Realtek ALC887(Wahllos herausgegriffen) nach? Auf der Herstellerseite stehen keine Angaben dazu: http://www.realtek.c...id=1&Level=5&PFid=28 Auch nicht bei anderen Modellen.

im Datenblatt (z.B. hier), Seite 68, "9.3. Analog Performance" steht:

Full-Scale Output Voltage Headphone Amplifier Output@32Ω Load: Typical 1,2Vrms

und

Output Impedance Amplified Output: 2Ω Non-amplified Output: 200Ω

jeweils typische Werte.


Das ist aber für Dich an sich nicht relevant, die für Dich relevanten Werte kann man aber beim Hersteller des Motherboards erfragen.

LG Tom

Wobei zum Chip noch die Außenbeschaltung dazukommt. Bei vielen Exemplaren wäre der Kopfhörertreiber mit 32-Ohm-Lasten etwas unglücklich, daher gibt's dann noch typisch 75 Ohm Serienwiderstand dazu (die Empfehlungen dazu findet man auch im Datenblatt, was der Hersteller dann verbaut ist seine Sache).

Ein Kopfhörerkabel kann bei richtigem Aufbau relativ lang sein, ohne daß es signifikante Nachteile hat. Wichtig ist nur die kanalgetrennte Masserückleitung, sonst kann es im Extremfall zu einer wahrnehmbaren Stereoverbreiterung kommen.

dankesehr!

lini (Beitrag #3) schrieb:

Output impedance ist quasi der Innenwiderstand der Ausgangstreiberstufe. Der spielt etwa dann keine so besondere Rolle, wenn's um Line-Level-Signalübertragung geht, denn da ist die Eingangsimpedanz am Zielgerät typischerweise recht hoch, und es findet im Grunde eigentlich eher nur eine "Spannungspegel-Übertragung" bei eher verschwindend geringer Stromstärke statt.

Was ist Line-Level-Signalübertragung?

lini (Beitrag #3) schrieb:

Interessanter wird die Ausgangsimpedanz, wenn tatsächlich Leistung an ein Zielgerät mit recht niedriger Impedanz (Lautsprecher, Kopfhörer (insbesondere niederohmige)) übertragen werden soll, denn da bestimmt das Verhältnis von der Last- zur Ausgangsimpedanz den Dämpfungsfaktor. Von Letzterem kann man im Grunde sagen: Je höher, umso besser hat die Treiberstufe ihre Last unter Kontrolle.

Und das ist doch der Standardfall. Lautsprecher oder Kopfhörer soll Sound wiedergeben. Dazu ist es doch notwendig dass Leistung übertragen wird.

lini (Beitrag #8) schrieb:

Was wir nun am Amperemeter beobachten, ist ein schnell abnehmender Stromfluss, obwohl der Stromkreis ja gar nicht geschlossen ist. Woher rührt der also? Nun, da sich die beiden Platten nur in geringem Abstand gegenüberstehen, ziehen sich die positiven Ladungsträger auf der einen Seite und die negativen Ladungsträger auf der anderen gegenseitig an, sodass sich unser Plattenkondensator also bis zu einem bestimmten Grad aufladen lässt

Wieso nimmt der Stromfluss ab? Wenn die positiven Ladungsträger und negativen Ladungsträger hinüberwandern, dann fließt doch der Strom, d.h. der Stromfluss bleibt stabil.

Was ist Line-Level-Signalübertragung?

CDP zum Verstärker, Vorverstärker zum Endverstärker, Soundkarte zum Verstärker. Ausgangsimpedanz uninteressant (in gewissem Rahmen, zB ob Null oder 1000 Ohm Jacke wie Hose; erst bei langen Leitungen führt eine hohe Ausgangsimpedanz zu merkbarem Höhenabfall.)

Hi,

o0Julia0o (Beitrag #13) schrieb:

Und das ist doch der Standardfall. Lautsprecher oder Kopfhörer soll Sound wiedergeben. Dazu ist es doch notwendig dass Leistung übertragen wird.

der Soundchip auf Deinem Mobo wird weder einen Lautsprecher noch einen Kopfhörer ansteuern können. Dazu sind weitere Verstärker nötig. Die Übertragung von Soundchip zum Verstärker ist dann in etwa Linelevel Niveau.

Wieso nimmt der Stromfluss ab? Wenn die positiven Ladungsträger und negativen Ladungsträger hinüberwandern, dann fließt doch der Strom, d.h. der Stromfluss bleibt stabil.

Er beschreibt einen Kondensator, siehe dort die Grafik "Verlauf von Spannung U und Strom I beim Ladevorgang." und die zugehörige Erklärung.

LG Tom

tomtiger (Beitrag #15) schrieb:

der Soundchip auf Deinem Mobo wird weder einen Lautsprecher noch einen Kopfhörer ansteuern können. Dazu sind weitere Verstärker nötig. Die Übertragung von Soundchip zum Verstärker ist dann in etwa Linelevel Niveau.

Aber genau das tut der Soundchip. Ich habe daran einen Kopfhörer angeschlossen per Klinkenkabel & ich höre ja Sound. Auch wahlweise per Aktivlautsprecher - aber dort ist ja ein Verstärker mit eingebaut -> daher ja "Aktiv".

tomtiger (Beitrag #15) schrieb:

Er beschreibt einen Kondensator, siehe dort die Grafik "Verlauf von Spannung U und Strom I beim Ladevorgang." und die zugehörige Erklärung.

o.k. - dann merke ich mir niedrige Kapazität ist gut ;). Das ist einfach zu hoch für mich. Auf der einen Seite lese ich, es gibt ein Dielelektrikum wo KEIN Strom druchfließt. Bei der Erklärung steht dann: "Da in einem geschlossenen Stromkreis der Strom im ganzen Kreis fließt, fließt er auch durch den Kondensator hindurch.". Ist für mich ein Widerspruch.

o0Julia0o (Beitrag #13) schrieb:

(...) Was ist Line-Level-Signalübertragung?

Schlichtweg analoge Audio-Signalübertragung mit Line-Pegel - bedeutet üblicherweise einen Signalpegel so zwischen 0,3 und 2 V max. bei Geräten mit normalen, asymmetrischen Line-Ausgängen.

Und das ist doch der Standardfall. Lautsprecher oder Kopfhörer soll Sound wiedergeben. Dazu ist es doch notwendig dass Leistung übertragen wird.

Nicht unbedingt. Du hast die Frage ja zunächst allgemein gestellt. Aber auch spezifisch auf einen Onboard-Soundchip oder eine Soundkarte bezogen, gehören hier Verbindungen zum Vorverstärker/Vollverstärker/receiver einer Stereo-Anlage, zu Aktiv-Lautsprechersystemen oder Kopfhörerverstärkern durchaus zu den häufigen Fällen - alles Line-Level-Verbindungen. Passive Lautsprecher konnten eh nur frühere Soundkarten treiben, und auch da waren die Ausgangsleistungen stark begrenzt - bei der Soundblaster 2.0 etwa auf 4 / 2 Watt (4 / 8 Ohm). Ein bisschen Leistung wird heutzutage also normalerweise nur noch bei direktem Anschluss eines Kopfhörers übertragen.

Wieso nimmt der Stromfluss ab? Wenn die positiven Ladungsträger und negativen Ladungsträger hinüberwandern, dann fließt doch der Strom, d.h. der Stromfluss bleibt stabil.

Nö, denn dazu müsste der Stromkreis ja geschlossen sein. Der ist aber offen, und so reichts eben nur für einen gewissen Stromfluss, bis die Platten quasi voll aufgeladen sind. Um einen konstanten Stromfluss zu erhalten müsste man also die Spannung soweit erhöhen, dass die Isolation durchschlagen wird - und das ist ja nicht der Sinn der Sache...

Grüße aus München!

Manfred / lini

Hallo!

...... Um einen konstanten Stromfluss zu erhalten müsste man also die Spannung soweit erhöhen, dass die Isolation durchschlagen wird - und das ist ja nicht der Sinn der Sache............

Oder eben den Kondensator andauernd umladen, -was beim Wechselstromfluss automatisch geschieht-. Damit ist einer der Einsatzzwecke eines Kondensators auch schon beschrieben, -er blockt Gleichstrom ab und läßt Wechselstrom (scheinbar) durch-.

MFG Günther

Günther: Hmja - wobei man dann als Ergänzung zur Ergänzung wohl sicherheitshalber noch hinzufügen sollte, dass nicht alle Kondensator-Typen bipolar sind, sich also nicht alle für echtes Umladen/wechselnde Polarität eignen.

Grüße aus München!

Manfred / lini