Verstärkerleistung mit Oszilloskop messen

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DjDump
Inventar

#1 erstellt: 05. Dez 2012, 20:12

Hallo!
Hier im Forum ist vor ein paar Wochen ein

Thread angelaufen, der sich mit Verstärkern beschäftigt die für den mobilen Lautsprecherbau geeignet sind. Es handelt sich also um Leistungen bis vielleicht 30W RMS.
Da ich auch schon den ein oder anderen zuhause hab, würde ich gerne meine Bewertungen messtechnisch fundieren.
Und da würde es sich ja anbieten sich mal an eine Leistungsmessung ranzuwagen.

Positiv ist schonmal, dass mit ein Oszilloskop zur Verfügung steht. Ich hab noch nicht wirklich viel damit gemacht, weil ich bis jetzt noch keine Anwendung hatte. Es ist aber auf jeden Fall ein analoges Zweikanal Oszilloskop. Das kann nur ein gleichmäßiges Signal erfassen, einen bestimmten Bereich aus Musik oder einen Impuls also nicht (kleine Frage am Rande: Ist das bei analogen immer so?)
Ein akzeptables Multimeter ist auch vorhanden, passende Lastwiderstände kann ich noch besorgen.

Ich hab mal ein bisschen gegoogelt und bin

hier auf folgendes gestoßen:

Analoge Oszilloskope [...] erfordern eine andere Messung. Als Eingangssignal für den Verstärker sollte ein sinusförmiges Signal und nach Möglichkeit eine rein ohmsche Last verwendet werden. Messe die Ausgangsspannung und notiere die Amplitude. Dividiere sie durch Wurzel 2, damit bekommst Du den Effektivwert der Spannung. Der zeitlich lineare Mittelwert der Leistung ist dann (Effektivwert der Spannung)²/ Widerstand. Der Stromkanal kann auch zur Bestimmung herangezogen werden (p=i²*R).

Das ist ja schonmal recht simpel. Allerdings ist mir nicht ganz klar was für ein Wert da raus kommt. Das ist ja die Durchschnittsausgangsleistung, aber den Wert habe ich bei käuflichen Verstärkern noch nie gesehen. Oder ist das die Sinusleistung?
Also meine Frage: Wie rechne ich die Durchschnittsleistung zb in den RMS-Wert um?
Und meine zweite Frage: Woran erkenne ich wenn der Verstärker voll ausgelastet ist? Verschwinden die Spitzen beim Sinus? Wird das Signal unsauber?

Ich würde mich über Aufklärung sehr freuen.

Grüße, Leo.

[Beitrag von DjDump am 05. Dez 2012, 20:15 bearbeitet]

TheByte
Stammgast

#2 erstellt: 05. Dez 2012, 20:41

Hi,

die Leistung, die du rausbekommst, ist die Sinusleistung.
Wenn der Sinus am Ausgang eine andere Form als am Eingang annimmt, dann ist Schluss

kleine Frage am Rande: Ist das bei analogen immer so?

Nein, nicht zwangsweise. Wenn du ein Oszi mit einer Speicherröhre findest, dann nicht

MfG

[Beitrag von TheByte am 05. Dez 2012, 20:43 bearbeitet]

DjDump
Inventar

#3 erstellt: 05. Dez 2012, 20:48

Vielen Dank, das hat eigentlich fast alles geklärt.
Wenn ich die Sinunsleistung verdopple, bekomme ich den RMS Wert? Zumindest erscheint es mir bei vielen Datanblättern so. Hat das nen Mathematischen Hintergrund, oder wie ist das? Weil "mal zwei" ist etwas simpel um immer beide Werte angeben zu müssen.

Stampede
Inventar

#4 erstellt: 05. Dez 2012, 21:52

Hi,

Wenn ich die Sinunsleistung verdopple, bekomme ich den RMS Wert?

nein, die "Sinusleistung" und der RMS bei Beaufschlagung mit einem Sinussignal ist der gleiche.

Zumindest erscheint es mir bei vielen Datanblättern so.

Das habe ich noch nie gesehen.

Gruß
Stefan

Bertl100
Inventar

#5 erstellt: 06. Dez 2012, 22:28

Hallo zusammen,

man hört öfter mal was von RMS im Zusammenhang mit Leistung.
Richtig ist jedoch, dass RMS und Leistung NIEMALS zusammengehören.
RMS-Werte (zu deutsch Effektivwerte) sind nur für Strom und Spannung definiert.
Und zwar deshalb, damit man damit (für reinen Sinus, keine Phasenverschiebung) die Leistung ausrechnen kann!

Die Leistung eines Wechsel-Signals pulsiert immer. D.h. es gibt immer Leistungsmaxima (am Scheitel des Sinus) und Nullstellen. Jegliche Leistungsangabe für Verstärker ist daher immer ein Mittelwert.

Gruß
Bernhard

DjDump
Inventar

#6 erstellt: 06. Dez 2012, 23:16

Davon hab ich auch schon gehört und bemühe mich RMS nicht als Leistung zu bezeichnen.

RMS-Werte (zu deutsch Effektivwerte) sind nur für Strom und Spannung definiert.

Aber sehe ich das richtig, dass es hier um eine reine Begrifflichkeit geht?

Für Spannungen und Ströme gibts den Effektivwert, was ja im Prinzip der Durchschnittswert ist. Wieso sollte ich also keine Effektivleistung definieren können, schließlich gibts ja die Durchschnittsleistung.

Die Leistung kann ich ja auch in ein Diagramm eintragen und die Fläche unterm Graphen in eine Fläche unter einer waagerechten Geraden umrechen (was ja anschaulich bei der Effektivwertberechnung gemacht wird).

Oder müsste ich es wegen der Herleitung aus Effektivspannung und Effektivstrom "Effektiv²Leistung" nennen?

scauter2008
Inventar

#7 erstellt: 07. Dez 2012, 01:11

wen du ein analoges ozi hast dann nimmst du die spitze : 1,41
das ist dann der Effektivwert

aus der Steckdose kommen 320-330v spitze :1,41 hast du 220-230v

320v spitze beim Sinus hat somit die gleiche Leistung wie 220v Gleichstrom

wen der Verstärker clippt wird aus den Sinus ein Rechteck es fehlen dann die spitzen

wen du mit Effektivspannung rechnest
hast du auch den effektiv Strom

z.b
du bekommst saubere 20v in der spitze
20v spitze :1,41 =14,1v
14,4v: 8ohm =1,8A
1,8A x 14,1v =25w Sinus

1,8A x 1,41 = 2,5A Spitzenstrom

Bertl100
Inventar

#8 erstellt: 07. Dez 2012, 08:43

Hallo zusammen,

Für Spannungen und Ströme gibts den Effektivwert, was ja im Prinzip der Durchschnittswert ist

Nein, nein, nein!
Der Effektivwert ist kein Durchschnittswert!
Effektivwert auf englisch RMS: Root Mean Square.

Das sagt ja alles. Man nimmt den Momentanwert der Spannung, quadriert diesen, mittelt dann über eine Periode, und zieht dann wieder die Wurzel.
Daher ist es eben KEIN Mittelwert!

Der Effektivwert einer Spannung/eines Stromes ist eine ERFINDUNG der Menschheit, um eine Wechselgröße in eine einzige Zahl packen zu können!
Und zwar hat man sich das so gedacht, dass man damit dann damit über das Ohmsche Gesetz die Leistung an einem Widerstand ausrechnen kann. Also z.B. Ieff² x R = P.

Die Leistung und deren Mittelwert sind hingegen eine physikalische Gesetzmäßigkeit bzw. Gegebenheit.
Da kannst du die Fläche unter eine Kurve nehmen, und damit Energie bestimmen, und des weiteren dann eine Leistung. Die Fläche unter einer Spannungskurve wäre hingegen die sog. Spannungs-Zeit-Fläche. Diese hat mit dem Effektivwert der Spannung aber nichts zu tun.
Der Mittelwert eine Wechselspannung wäre im übrigen meist ziemlich genau 0V.

Es gibt keine Effektivleistung.
Ich habe auch auch schon oft RMS-Power gelesen. Das ist aber leider trotzdem Unsinn.

Gruß
Bernhard

tede
Inventar

#9 erstellt: 07. Dez 2012, 09:44

Hallo,

zu diesem Thema gibts in "Hifi Wissen" einen Thread in dem im 1. Beitrag vieles erklärt ist.

Der Begriff RMS-Leistung ist ein Trivialname der darauf hinweisen soll dass mit Effektivwerten gerechnet wurde.
Ist genau so richtig/falsch wie z.b. die (übliche) Bezeichnung Wasserstoffsuperoxyd für Wasserstoffperoxyd.

RMS = Root Mean Square = Quadratischer Mittelwert = Effektivwert.

Für einen elektrotechnischen Laien mit wenig oder keinem Wissen der Wechselstromtechnik, ist es kaum zu verstehen wie das mit der Leistungsberechnung funktioniert.

Grüße
Thomas

[Beitrag von tede am 07. Dez 2012, 10:22 bearbeitet]

Bertl100
Inventar

#10 erstellt: 07. Dez 2012, 11:03

Hallo zusammen,

, ist es kaum zu verstehen wie das mit der Leistungsberechnung funktioniert.

Das ist allerdings wahr. Damit haben auch viele Uni-Abgänger der Elektrotechnik in der Praxis erst mal ihre Probleme! Ich weiß nicht, wie oft ich schon jungen Kollegen den Sachverhalt erklärt habe :-)
Und das jedem meist nicht nur einmal ....

Gruß
Bernhard

DjDump
Inventar

#11 erstellt: 07. Dez 2012, 17:37

Vielen Dank auch wenn ichs immer noch nicht wirklich verstanden habe. Aber ich glaube ich werde es auch nicht so bald verstehen, wenn ich

Das ist allerdings wahr. Damit haben auch viele Uni-Abgänger der Elektrotechnik in der Praxis erst mal ihre Probleme!

das höre.

Aber wenigstens ist meine ursprüngliche Frage nach der Leistungsmessung geklärt. Danke.

eBill
Inventar

#12 erstellt: 07. Dez 2012, 21:18

DjDump schrieb:

Ein akzeptables Multimeter ist auch vorhanden, passende Lastwiderstände kann ich noch besorgen.

Unterschätze das nicht mit den Kosten für ohmsche Ersatzlasten! Um leistungsstarke Verstärker bis zur Clipping-Grenze zu betreiben, brauchst Du richtig "fette" und teure Drahtwiderstände (kombinierte Parallel-/Serienschaltung möglich)! Bei Stereoverstärkern mußt Du beide Kanäle gleichzeitig belasten, bei nur einem Kanal wird das Messergebnis verfälscht! Bei Unterdimensionierung mußt Du Dich mit der Messzeit sehr beeilen, da die Ersatzlasten schnell zu qualmen anfangen!

Mit dem Oszilloskop beobachtest Du in der Tat, wann das Sinustestsignal (i. d. R. 1kHz) anfängt zu clippen, also oben und unten sich ein gerades Dach ausbildet - diese Werte ablesen und (wie schon beschrieben) umrechnen.

An ein taugliches Multimeter werden sehr hohe Anforderungen gestellt, da es auch im Audiobereich (1kHz) genau Effektivwerte messen können muß - was nur bei entsprechend teuren Digitalmultimetern bzw. Labortischmultimetern sichergestellt ist. Einfache "Wald- und Wiesen"-DMM sind ungeeignet, da fast ausnahmslos nur für Netzfrequenz oder vielleicht bis maximal 200Hz ausgelegt!

eBill

[Beitrag von eBill am 08. Dez 2012, 01:51 bearbeitet]

Ultraschall
Inventar

#13 erstellt: 08. Dez 2012, 09:06

Darf ich noch mal einen Hinweis einbringen?

Der Begriff der Spitzenspannung wird von Euch hier nicht eindeutig definiert.
a) es gibt die sogenannte Spitzenspannung Up ; Us- gemessen von der Nulllinie bis zur Spitze des Signals.
b) es gibt die Peak-Peak Spitzenspannung gemessen von der unteren Spitze des Signals zur oberen Spitze. Auch Upp ; Uss genannt.

Auf den Effektivwert kommt man bei a) -durch dividieren mit Wurzel aus zwei
bei b)- erstmal durch zwei dividieren und dann durch Wurzel zwei dividieren.
(und schon hat bei b) der Verstärker nur noch ein Viertel der vorher gedachten Leistung, weil das durch zwei ja letztendlich in der Leistungsformel mit dem Quadrat eingeht

)

Grüße

[Beitrag von Ultraschall am 08. Dez 2012, 09:14 bearbeitet]

-scope-
Hat sich gelöscht

#14 erstellt: 08. Dez 2012, 11:32

Ich habe auch auch schon oft RMS-Power gelesen. Das ist aber leider trotzdem Unsinn.

Und dennoch weiss Jeder was dort genau gemessen wurde. Es hat sich weitgehend eingebürgert....Sogar bei Herstellern.

Aus Wiki:
"Der Effektivwert gibt denjenigen Wert einer Gleichgröße (Gleichstrom, Gleichspannung) an, die an einem ohmschen Verbraucher in einer repräsentativen Zeit dieselbe elektrische Energie, also auch im zeitlichen Mittel dieselbe elektrische Leistung umsetzt. Der Effektivwert hängt sowohl vom Scheitelwert als auch von der Kurvenform ab."

Wenn also eine ohmsche Last verwendet wird, und mit dem anstehenden Effektivwert einer Wechselspannung gerechnet oder gemessen wird, dann spricht man von RMS-Power.
Und genau so -nennt es von mir aus praxisfremd- wird in der Praxis auch gemessen.

Kleinkarierte Wortklaubereien sind zwar "nett", in diesem Fall halte ich sie für unnötig verwirrend, denn Jeder weiss was gemeint ist.

Es gibt übrigens auch immer wieder Leute, die sich im Bereich der Verstärkertechnik über den Begriff "Dämpfungsfaktor" aufregen. Auch der hat sich fest eingebürgert.

[Beitrag von -scope- am 08. Dez 2012, 11:44 bearbeitet]

-scope-
Hat sich gelöscht

#15 erstellt: 08. Dez 2012, 11:37

An ein taugliches Multimeter werden sehr hohe Anforderungen gestellt, da es auch im Audiobereich (1kHz) genau Effektivwerte messen können muß - was nur bei entsprechend teuren Digitalmultimetern bzw. Labortischmultimetern sichergestellt ist. Einfache "Wald- und Wiesen"-DMM sind ungeeignet, da fast ausnahmslos nur für Netzfrequenz oder vielleicht bis maximal 200Hz ausgelegt!

Solche untauglichen Messgeräte gibt es zwar immer noch, aber sie werden immer seltener. Den Effektivwert einer Sinusspannung von 1KHz kann mittlerweile sogut wie jedes chinesische Handmultimeter für 39 Euro hinreichend genau messen. Ein antikes Fluke 77 Hand MM (Anno 1987) für 25 € , oder ein altes Voltcraft VC230 für 10 € vom Samstagsflohmarkt übrigens auch.
Um 20 KHz und darüber sieht das übrigens auf dem (Floh)Markt sehr viel "düsterer" aus.

[Beitrag von -scope- am 08. Dez 2012, 11:44 bearbeitet]

CHICKENMILK
Inventar

#16 erstellt: 22. Feb 2013, 23:04

Fehlerteufel in einer italienischer Endstufe aufgetaucht.