Waarom ene lage uitgangsimpedantie van een versterker?

Anders ga je teveel verlies op hebben er gaat niets meer blijven voor je belasting. De grootste spanning staat over de grootste weerstand.

*Kuch*?

Omdat U = R * I en je meestal de spanning over je belasting wil hebben en niet over je uitgangsimpedantie...

Luidsprekers zijn laagohmig (< 10 ohm). Heeft alleen zin als de uitgang van de versterker veel laagohmiger (< 1 ohm) is dan dit.

Verder is een luidpsreker een 'complexe' belasting. Dit houdt in dat stroom en spanning niet altijd in fase hoeven te zijn.

Een lage uitgangsimpedantie verhoogt de demping van de luidspreker aanzienlijk (en wordt daarom ook wel vaak dempingsfactor genoemd).

Een ideale versterker gedraagt zich als een spanningsbron.
Een ideale spanningsbron houdt de spanning aan zijn uitgangsklemmen constant, ongeacht de belasting.
MAW. een versterker die belast wordt met een "8 ohm" speaker levert bijv. 10 Veff.
Het vermogen is dan 12,5 watts (volt-ampere).
Bij belasting met 4 ohm nog steeds 10 volt eff, vermogen is dan 25 watts.
Bij 2 ohm is het 50 watts enz.
Heel goede versterkers voldoen aan deze eis, alhoewel het weinig zinvol is om dit beneden zeg 1 ohm nog vol te houden.
De meeste speakers zullen niet zo laag komen, maar er zijn wel degelijk gevallen waarbij dit gaat spelen.
Ik kan me een Piega speaker herinneren die een bandtweeter had zonder trafo, waarbij de impedantie daalde tot onder 1 ohm bij 10 kHz of zo. Dat zijn de ware uitdagingen voor een versterker! Ook bijv. de Apogee speakers gaan erg laag in bepaalde gebieden. Daarvan zullen er weinig staan in de huiskamers vanwege de gepeperde prijs....

Stel je nu de inwendige weerstand van de versterker op 1 ohm incl. de kabel- en connectorovergangsweerstanden, dan kun je zelf ws. wel de verliezen uitrekenen.

Dempingsfactor an sich zegt niet zoveel, je moet kijken of dit bij alle frequenties gebeurt en ook met reactieve belastingen.
Een ESL speaker stelt heel andere eisen dan bijv. een basreflex speaker.

Ik draai zelf met een aardig overgedimensioneerde versterker die "slechts" 50 watts in 8 ohm levert (beter is om te zeggen dat het een 20 volts versterker is).
Deze verdubbelt vermogen in de impedantie in 4 en 2 ohms, dus resp. "100 watts" en "200 watts".
Bij 1 ohm is het nog 1.6 maal die waarde, dus 320 watts.
Moet ook wel, ik draai met parallele Magnepans van ieder 4 ohms

KT88, compliment voor je antwoorden dat mag nu wel eens gezegd worden, ik waardeer dit ten zeerste!
Groeten,
Mac.

Dankjewel Marc <bloos>
Ik doe mijn best, maar ik zit er ook regelmatig naast hoor...
Ik moet me maar beperken tot de audiotopics denk ik

Ik zou graag nog even toevoegen dat een versterker met een hogere uitgangsweerstand niet zorgt voor een hoger verlies, er zijn ook versterkers die theoretisch een oneindige uitgangsweerstand hebben (current drive), hebben die dan een oneindig verlies?

Op 18 januari 2005 18:23:03 schreef bobo1on1:
Ik zou graag nog even toevoegen dat een versterker met een hogere uitgangsweerstand niet zorgt voor een hoger verlies, er zijn ook versterkers die theoretisch een oneindige uitgangsweerstand hebben (current drive), hebben die dan een oneindig verlies?

Geldt dat ook voor Audio?

hmm ik denk dat hier norton en thevenin door elkaar gebruikt wordt

bij thevenin heb je de weerstand van de bron in SERIE met de blasting staan, dus een spanningsdeler, de thevenin weerstand wil je zo laag mogelijk houden, want deze warmte wordt echt gedissipeerd.

Bij norman zit de weerstand over de bron en dus PARALLEL aan de belasting, deze weerstand wil je feitelijk zo hoog mogelijk hebben!!, ander is de totale impedantie hier nogal van afhankelijk

hangt er dus vanaf welk vervangingsschema je gebruikt

De uitgangsimpedantie van een versterker in een weerstand die in serie staat, een versterker met een hogere uitgangsimpedantie heeft geen groter verlies.
Stel je hebt een perfecte weerstand van 4 ohm aangesloten op je versterker, de uitgangsweerstand is 0, op de uitgang staat een spanning van 20 volt en de versterker heeft een voedingsspanning van 40 volt.

De weerstand neemt dan 100 watt aan vermogen op, de versterker doet dit ook (we gaan maar even uit van een blokgolf).

Als ik me versterker nou een uitgangsweerstand geef van 4 ohm en ik laat de volumeknop op dezelfde positie staan dan staat er 10 volt over de weerstand, deze neemt dan een vermogen op van 25 watt, de versterker neemt nu een vermogen op van 75 watt.

Nu draai ik aan de volumeknop zodat ik weer een spanning van 20 volt aan de uitgang krijg, de versterker en de weerstand nemen nu allebij weer 100 watt op.

Als ik nou zorg dat de uitgang 35 volt wordt dan neemt de weerstand een vermogen op van 306,25 watt, de versterker neemt nu een vermogen op van 43,75 watt terwijl de versterker nu nogsteeds een uitgangsimpedantie heeft van 4 ohm.

Dit komt omdat de voedingsspanning niet hoger wordt, je kunt dus theoretisch met een versterker met een hoge uitgangsweerstand toch veel vermogen in een luidspreker stoppen zonder dat de versterker daar zelf veel vermogen voor op hoeft te nemen.
Een uitgangsweerstand van een kiloohm is bijvoorbeeld ook mogelijk.
Het verlies van de versterker is dus onafhankelijk van de uitgangsweerstand, het wordt alleen bepaald door de spanning over en de stroom door de eindtransistoren.
Met een hoge uitgangsweerstand wordt de gain natuurlijk wel kleiner naarmate je een zwaardere belasting aansluit.

_{zo lang verhaal zeg}

Op 19 januari 2005 01:26:19 schreef bobo1on1:

Als ik nou zorg dat de uitgang 35 volt wordt dan neemt de weerstand een vermogen op van 306,25 watt, de versterker neemt nu een vermogen op van 43,75 watt terwijl de versterker nu nogsteeds een uitgangsimpedantie heeft van 4 ohm.

voeding is 40 V
uitgangsimpedantie is 4 ohm
belasting is 4 ohm

als ik dus kijk krijg je een spannningsdeler en is de max uitgangs spanning die je tussen de weerstanden krijgt 20 V
knap als jij daaar 35 V uit kan krijgen

zoals je zelf met de rest van de rekenvoorbeelden aangeeft:
de versterker kan max 100 W dissiperen en de weerstand ook 100 W

de versterker moet dus 200 W als ingang hebben. een max rendement van 50%. In je andere voorbeeld is het rendement maar 25% en het ingangsvermogen 100 W

een geweldige amp dus

[Bericht gewijzigd door High met Henk op woensdag 19 januari 2005 08:18:36 ]

Op 18 januari 2005 18:23:03 schreef bobo1on1:
Ik zou graag nog even toevoegen dat een versterker met een hogere uitgangsweerstand niet zorgt voor een hoger verlies, er zijn ook versterkers die theoretisch een oneindige uitgangsweerstand hebben (current drive), hebben die dan een oneindig verlies?

Zo'n "current drive" versterker zet een zekere ingangsspanning om naar een zekere uitgangsstroom.
Het is dus een spannings gestuurde stroombron (ook wel transconductantie genoemd).
Echter dit zegt niks over de verliezen in de versterker, deze is nog steeds afhankelijk van de belastingsweerstand.
Namelijk de voedingsspanning van de eindstrap varieert niet met de belasting.
Stel de voedingsspanning is 10V en de stroom die we laten lopen is 1A.
Dan mag ik elke belasting aansluiten tussen de 0 en 10 ohm om binnen de compliantie (uitstuurbereik) van de stroombron te blijven.
Bij een belasting groter dan 10 ohm zal de stroom gaan dalen (in een echte stroombron zal ik geen eens aan de 10 ohm kunnen komen, omdat de elektronica nooit zo geconstrueerd kan worden, dat uitsturing totaan de voedingsspanning mogelijk is).
Bij een belasting van 10 ohm zal er geen spanning staan over de versterker en zal alle energie in de belasting gedissipeerd worden, het rendament is dus 100%
Bij een belasting van 0 ohm zal er geen spanning over de belasting staan, het rendament is dus 0%.
Bij stroombronnen praat men altijd over een "oneindig hoge uitgangsimpedantie".
Hiermee wordt geduidt op de eigenschap dat de belastingsstroom niet varieert met veranderende belasting.
Veronderstel een spanningsbron met een zeer hoge uitgangsimpedantie.
Als je hierop verschillende belastingen aansluit, zal de stroom nauwelijks veranderen.

idd het norton theorema is ook voor stroombronnen, de thevenin d8 ik voor spanningsbronnen

en bij norton wil je dus idd dat de weerstand zo groot mogelijk is, deze zit immers parallel aan de stroombron (als hij laag zou zijn, zou er dus een hoop stroom doorheen gaan en je niets overhouden)

bij spanningsbronnen (thevenin) zit de weerstand in serie

denk aan spanningsdelers, hoe groter die weerstand hoe meer spanning erover zal vallen

Op 19 januari 2005 09:03:28 schreef High met Henk:
idd het norton theorema is ook voor stroombronnen, de thevenin d8 ik voor spanningsbronnen

Norton wordt meestal gebruikt om een niet ideale stroombron te modeleren als een ideale stroombron met parralel daaraan een impedantie.
Thevenin wordt meestal gebruikt om een niet ideale spanningsbron te modeleren als een ideale spanningsbron met een impedantie in serie.
Echter beide methoden kunnen gebruikt worden om een spanningsbron danwel stroombron te modeleren.

dit laatste is ook logisch natuurlijk: en idd het gaat om modellen, dat was niet helemaal duidelijk

maar een 100% stroombron bestaat niet net als een 100% spanningbron je hebt ze immers beide nodig om ook vermogen af te kunnen geven, ergens zit er een lmiet aan en dat is je beperking

Op 19 januari 2005 08:14:45 schreef High met Henk:
[...]

voeding is 40 V
uitgangsimpedantie is 4 ohm
belasting is 4 ohm

als ik dus kijk krijg je een spannningsdeler en is de max uitgangs spanning die je tussen de weerstanden krijgt 20 V
knap als jij daaar 35 V uit kan krijgen

Het kan dus wel, de uitgangsweerstand is theoretisch, hij bestaat niet echt!
De versterker gedraagt zich alleen alsof het een spanningsbron met weerstand in serie is.

De de interne weerstand bereken je namelijk door het verschil in spanning te delen door het verschil in stroom bij verschillende belastingen, bij een accu gaat dit echt op, de weerstand bestaat echt.
Bij een versterker is dit eigenlijk alleen maar bedacht om de berekeningen makkelijk te maken, er zit geen fysieke weerstand in.

[Bericht gewijzigd door bobo1on1 op woensdag 19 januari 2005 16:46:46 ]

neej jij maakt de fout door te zeggen dat de virtuele weerstand in serie zit, als jij een stroom gestuurd apparaat hebt, zit hij dus (iig voor een groot deel) parallel.

zie xenobinol zijn bijdrage voor een omschrijving van de modellen

[Bericht gewijzigd door High met Henk op woensdag 19 januari 2005 16:49:56 ]

Laat ik dan eens een schema posten om te verduidelijken wat ik bedoel.

Versterker 1 heeft een uitgangsweerstand van 0 Ohm.

Versterker 2 heeft ook een uitgangsweerstand van 0 Ohm alleen is daarbij een weerstand in serie gezet van 4 Ohm, het verlies is hierbij een stuk groter dan bij versterker 1 omdat er een hoop vermogen in de weerstand opgenomen wordt, de versterker zal ook veel eerder gaan clippen.

Versterker 3 heeft een uitgangsweerstand van 4 Ohm, hij gedraagt zit dus hetzelfde als versterker 2 met de 4 Ohm weerstand, het verschil hierbij is dat versterker 3 bijna de volledige uitgangsspanning over de speaker kan zetten, het verlies is ook veel minder en komt heel dicht in de buurt bij het verlies van versterker 1.

Als je een spanningsbron hebt met een bepaalde uitgangsweerstand, zoals een transformator, dan zit die weerstand echt in serie en neemt ook een vermogen op, bij een versterker ligt het er maar net aan of er tegenkoppeling toe is gepast of niet en op welke manier.

ik snap je wel

mijn stelling is dat versterker 1 tot de max van de uitgang van de op-amp kan gaan

versterker 2 kan maar tot 2/3 van de uitgang van de op-amp gaan

versterker 3 verliest alleen spanning over de weerstand van 0,2 (nihil dus) echter het is ook en niet-inverterende versterker, dus het geheel gedraagt zich sowieso amplitude afhankelijk

hoe exact vereist ff iets meer rekenwerk

maar feit is dat een deel van die ingebakken weerstand idd intern zit en een deel extern. daardoor kan hij dus idd wel hoger uitsturen omdat een deel van die impedanite dus intern zit. zal eens kijken of ik het ergens kan berekenen

Juist dat is hem, ik heb dat schema voor de versterker impedantie ook maar van http://sound.westhost.com/project56.htm vandaan.
Maar over die interne weerstand verlies je dus geen extra vermogen omdat hij eigenlijk niet echt bestaat, je hebt alleen het gewone verlies over de eindtransistoren.

[Bericht gewijzigd door bobo1on1 op woensdag 19 januari 2005 19:09:13 ]

ik vraag me alleen af of de uitgangs impedantie dan ooi niet veranderd, ijkt me eigenlijk van wel

maar feitelijk is het de belasting die je ziet als je vanachter in de versterker zou meten als ik me niet vergis