Z3, Akkustik, Audio

Diagnostiker, Z3, Register 5, Akustik, Audio-Verstärker, Lautsprecher / -Systeme Sound-Signal Prozessor, Soundsysteme

Diagnostiker, Z3, Register 5, Akustik, Audio-Verstärker, Lautsprecher / -Systeme Sound-Signal Prozessor, Soundsysteme


C. S.
Diese Lernkarten behandeln Grundlagen und Komponenten von Akustik- und Audiosystemen in der Mechatronik. Themen wie Lautsprecher, Verstärker, Signalverarbeitung und Frequenzbereiche werden detailliert erklärt, inklusive technischer Details zu Schaltungen, Impedanzen und Verzerrungen. Ideal für Technikinteressierte und Auszubildende, die ihr Wissen über Audiokomponenten und deren Funktionsweise vertiefen möchten.
Flashcards
45
Students
3
Language
German
Category
Mechatronics
Level
Other
Created / Updated
22.07.2025 / 08.10.2026

Lernkarten

Was ist Schall? 

  • Bezeichnen wir alles, was wir mit den Ohren wahrnehmen können.
  • Physikalisch: mechanische Schwingungen die sich ausbreiten

Wie wird Schall von Akkustiker unterschieden? 

 

  • Ton 
    • gleichförmige Schallwelle 
  • Klang
    • Schallwellen in einem ausgewogenen Verhältnis zueinanderstehen
  • Geräusch
    • Schallwellen unregelmässig und überlagern

Welchen Frequenzbereich kann der Mensch wahrnehmen und wie äussert sich die Wahrnehmung? 

  • 16 Hz - 21'000 Hz
  • am empfindlichsten zwischen 3 - 5 kHz
    • Eine Änderung des Schallpegels um +10dB = doppelte Lautstärke

Wie hoch ist die Schallgeschwindigkeit in der Luft? 

0°, 20°, 30°?

  • 0° = ca 330 m/s
  • 20° = ca. 343 m/s
  • 30° = ca. 349 m/s

Was sagt der Schalldruck aus? 

  • einer der wichtigsten Grösse in der Akustik.
  • beschreibt, wie stark die Teilchen in der Luft übertragen werden (Druckschwankungen)
  • Beim Mensch tritt dieser Druck im Trommelfell 
  • Masseinheit in Pascal

Was sagt der Schalldruckpegel aus?

  • Grösse zur Beschreibung einer Stärke eines Schallereignisses.
  • Einfach gesagt spricht man hier grundsätzlich von der Lautstärke.
  • Dezibel anstatt Pascal-Skala da umgänglicher

Was beschreibt der bewertete Schalldruckpegel? 

  • Abhängigkeit von empfundener Lautstärke und Schalldruckpegel ist abhängig von der Frequenz
  • Um die Wahrnehmung der Lautstärken nach Tonlage bewerten zu können, wird das Frequenzspektrum zu Hilfe genommen. 
  • phon beschreibt die Wahrnehmung von Schall 

Was bedeutet Resonanz? 

  • Schwingungen gleicher Wellenlänge addieren sich, wenn diese gleichzeitig auftreten.
    • Als Beispiel im Bild: Rot 1 plus Grün 2 ergibt Blau 3 

Was bedeutet Interferenz? 

  • Die Überlagerung der Wellen wird als Interferenz bezeichnet.  
  • Die Schwingungen der Wellen hebt sich gegenseitig auf.
    • Rot minus Blau ergibt Grün. 
  • Bsp: Interferenz Schalldämpfer Auspuffanlage

Was bedeutet Reflexion? 

  • Trift Schall auf einen glatten Gegenstand, wird dieser im gleichen Winkel wie er auftritt wieder reflektiert
  • Treffen die reflektierten Wellen gleichzeitig ein verstärkt sich der Ton.
  • Ist der Zeitabstand des Empfangens zu gross, ergibt sich ein störendes Geräusch.
    • Bsp: DB-Killer, Umlenkung der Schwallwellen 

Was passiert bei der Absorbation? 

  • die Aufnahme von Schall
  • Der Schall verliert dadurch Energie, also im Falle der Akustik an Lautstärke.
  • Bsp: Schalldämpfer Auspuffanlage 

Wie hoch ist der Widerstand eines Lautsprechers?

  • 4 Ohm, bzw. 3.2 Ohm plus Blindwiderstand 0.8 Ohm
    • = Impedanz / Scheinwiderstand

Wie wird ein Lautsprecher betrieben?

  • Frequentierte Wechselspannung

Warum sind die 4 Ohm für Lautsprecher so wichtig?

  • Die Leistung U x I kommt von der Endstufe.
  • Ist der Widerstand nun zu klein, steigt der Strom, das verbrennt die Endstufe

Wie wird die Lautstärke reguliert?

  • Je höher die Wechselspannung, desto lauter am Lautsprecher

Wie werden die hohen und tiefen Töne gespielt?

  • Über die Frequenz, werden die Tonlagen gespielt.

Bezeichne die Bauteile. 

Wie viele Kanäle hat dieses Soundsystem? 

10 Kanal-System (2 Subwoofer)

Wie arbeitet ein Verstärker? 

  • Eingangs-Audiosignale ohne Verzerrung mit der geforderten Leistung z. B. 100 W an die Lautsprecher abzugeben
  • Werden höhere Ausgangsleistungen (>25 W) verlangt müssen zwingend Audio-Verstärker mit Schaltnetzteil verwendet werden.
    • Schaltnetzteile arbeiten mit 50 bis 500 kHz und wandeln die Bordspannung in jede gewünschte Ausgangsspannung
    • z.B. wandelt die Ausgangsspannung von 12V auf ca. 40V (max. 50V nach Gesetz)

Wofür sind die grossen Spulen im Verstärker?

  • Entstörspulen:
    • Sind zwei gegenläufige Wicklungen, welche mittels gegenläufigen Magnetfeldern hochfrequente Störungen entstören

Was heisst True RMS? 

  • Effektiv Leistung
    • Max. Sinus Spannung : Wurzel 2

Wie wird ein Analog-Signal in ein Digital-PWM-Signal umgewandelt? 

  • 1 Eingang für Audiosignal (analog
  • 1 Eingang für Dreieck-Generator
    • Erzeugt ein Dreicksignal mit fixer Frequenz (100kHz - 1 MHz, je höher desto besser die Qualität)
  • Komperator vergleicht Spannungswerte und schaltet 1 / 0
    •  abhängig davon, welches der beiden Signale gerade eine höhere Spannung aufweist. 
  • Alles über 2V = Spannung tief / Alles unter 2V = Spannung hoch
    • ergibt ein Rechtecksignal, welches als PWM Signal überträgt.
  • Pulsweite entspricht der Spannungshöhe des Dreieckssignals

Was sind die Vor- und Nachteile zwischen Analog und Digital-Verstärker? 

 

  • Vorteile Analog Verstärker: 
    • Einfache Konstruktion 
    • Geringe Verzerrung Audiosignal
  • Nachteile Analog Verstärker: 
    • Geringeren Wirkungsgrad (max. 50 %)
    • Hohe Verlustleistung Transistoren: Grosse Kühlkörper = Verstärker wird grösser und schwerer
    • Grossen Energiebedarf (schlechter Wirkungsgrad) 
  • Vorteile Digital Verstärker: 
    • Hoher Wirkungsgrad (max. 90%)
    • Geringere Verlustleistung Transistoren: Kleiner Kühlkörper = Verstärker wird kleiner und leichter
    • Kleineren Energiebedarf
  • Nachteile Digital Verstärker:
    • Grössere Verzerrung des Audiosignals
      • Hochwertige Digitalverstärker mit grossem Schaltungsaufwand haben eine geringe Audiosignal-Verzerrung, sind teuer
    • Die Frequenz der Pulsweitenmodulation kann elektromagnetische Störungen verursachen
      • z. B. Empfangsstörung Radio

Was ist RMS?

  • RMS ist die Nennleistung oder effektive Leistung
  • beschreibt die mittlere abgegebene Leistung

Was ist die Sinusleistung? 

  • fast identisch mit der Nennleistung, nur mit dem Unterschied, dass der Mittelwert hier nicht aus beliebigen Signalformen gebildet wird, sondern nur aus sinusförmigen Signalen.
  • Auch die Sinusleistung kann zum Vergleich der Leistungsfähigkeit der Verstärker gut verwendet werden.

Was ist die Musikleistung/Maximalleistung? 

  • absolut maximale Leistung, die ein Verstärker bei kurzen Signalimpulsen an den Lastwiderstand abgeben kann

Was ist der Frquenzgang? 

  • Die Frequenzbandbreite bei Nennleistung die der Verstärker übertragen kann
  • Vorgehen für die Gain-Einstellung: 
    • Audioradio auf ca. ¾ der Ausgangsleistung stellen (Lautstärke 75 % auf)
    • Gain-Regler auf «0»
    • Gain-Regler solange drehen bis die Musik nicht mehr lauter wird und sich das Klangbild im negativen verändert (Verzerrung hörbar).
    • Regler zurückstellen bis die Audiowiedergabe einen guten Klang erreicht hat. 

Was sind mögliche Arten der Audioübertragung?

  • Cinch-Kabel
    • genormte Steckverbinder zur asymmetrischen Übertragung von elektrischen Signalen (koaxialer Aufbau)
  • AUX-Eingang (Auxiliary techn.= Hilfseinrichtung)
    •  analoger universeller Eingang für Audiodaten
    •  relativ hohe Signalspannungen von 150 mV bis 770 mV verzerrungsfrei
  • USB (Universal Serial Bus)
    • Daten werden Bit für Bit übertragen
    • hohe Geschwindigkeit und geringe Fehlerquelle
    • Bidirektional
    • Spannungsversorungung direkt über Schnittstelle

Funktionsweise Datenübertragung USB und Geschwindigkeiten? 

Was ist eine Frequenzweiche und welche Arten gibt es? 

  •  teilt ein Audiosignal auf mehrere Lautsprecher in Abhängigkeit von der Tonhöhe (Frequenz) auf
  • Passive Frequenzweiche
  • Aktive Frequenzweiche

Was sind die Eigenschaften von passiven Frequenzweichen?

  • Keine eigene Stromversorgung 
  • Zwischen Verstärker und Lautsprecher geschaltet
  • Hohe Ströme und Spannungen
  • Kondensator als Hochpassfilter (tiefe Frequenzen werden gesperrt)
  • Spule als Tiefpassfilter (hohe Frequenzen werden gesperrt)
  • 1. / 2. / 3. Ordnung

Was sind die Eigenschaften einer aktiven Frequenzweiche? 

  • Digitale Frequenzweiche
  • Benötigt Stromversorgung
  • Jeder Frquenzbereich hat einen eigenen Ausgang mit Analog-Digital-Wandler und Verstärker
  • Bessere Signal-Entzerrung sowie Laufzeitkorrektur

Was ist der Klirr-Faktor? 

  • unerwünscht erzeugte und abgestrahlte Tonsignale eines Lautsprechersystems.
  • Führt man etwa einem Lautsprecher ein Tonsignal von 1000 Hz zu, so sollte es ausschliesslich dieses Tonsignal abstrahlen = 0%
  • Bei Lautsprechern ist ein Wert von weniger als 2 % bereits ein sehr guter Wert. 

Was ist ein ELKO? 

  • Puffer-Kondensator 
  • Die Spannung bei grossem Strombedarf aufrecht erhalten und somit glätten der Spannung. 
  • Kommt vorallem bei Subwoofern zum Einsatz

Was macht ein Lautsprecher? 

  • Er wandelt elektrische Energie in mechanische (akustische) Energie um.
  • Bestehend aus: 
    • Dauermagnet
    • Elektromagnet
    • Lautsprecherkorb
    • Membrane
  • Wechselspannung betrieben

Was bedeutet Impedanz bei Lautsprechern? 

  • Die Impedanz steht für den Widerstand eines Lautsprechers in Ohm.
  • Dieser wird auch als Wechselstrom-Widerstand angegeben.
  • Die Lautsprecher werden vom Radio mit Wechselstrom angesteuert.

 

Frequenzbereiche von Lautsprechern? 

  • Subwoofer: 20 - 200 Hz
  • Tieftöner: 40 - 400 Hz
  • Mitteltöner: 400 - 2'500 Hz
  • Hochtöner: 2'500 - 20'000 Hz

Worin besteht die Gefahr, wenn man 4 Ohm Lautsprecher an 8 Ohm Verstärkerausgänge anschliesst?

  • Bei normaler Lautstärke passiert nichts, da die Spannung im möglichen Bereich liegt.
  • Bei grosser Lautstärke fliesst zu viel Strom über den 8 Ohm Ausgang an den 4 Ohm Lautsprecher, sodass der Verstärker zerstört wird.

Wie wird die Lautstärke geregelt?

  • Lautstärke wird über die Spannung am Lautsprecher geregelt.
  • Wird die Lautstärke erhöht, geht die Spannung rauf.
  • Aufgrund des Widerstands des Lautsprechers wird somit der Stromfluss bestimmt.

Was ist der Unterschied von aktiven und passiven Lautsprechersystemen? 

  • Passive Lautsprechersysteme
    • Frequenzaufteilung im Leistungskreis
    • standardmässig bei Mehrweg-Lautsprechersystemen verbaut
    • Preis-Leistungsverhältnis stimmt.
  • Aktive Lautsprechersysteme 
    •  Frequenzaufteilung erfolgt im Steuerkreis
    • Audiosignal an Frequenzweiche anschliessend einzeln an Verstärker

Was sagt der Frequenzgang aus? 

  • Frequenzgang gibt an, welche Lautstärke der Lautsprecher (Lautsprechersystem) bei einer bestimmten Frequenz und bei einer gleichbleibenden Leistung erzeugt. 
  • Gemessen wird mit einer Ausgangsleistung von 1 W und 1 m Abstand 
  • Ein idealer Lautsprecher hätte eine konstante Lautstärke über den ganzen Frequenzbereich.
    • Beispiel: 2 Volt Ausgang an 4 Ω ergibt : 1 W 

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