Z3, Akkustik, Audio

• 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 

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

• 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

• 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 

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

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

• Frequentierte Wechselspannung

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

• Je höher die Wechselspannung, desto lauter am Lautsprecher

• Über die Frequenz, werden die Tonlagen gespielt.

10 Kanal-System (2 Subwoofer)

• 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)

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

• Effektiv Leistung
  • Max. Sinus Spannung : Wurzel 2

• 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

• 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

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

• 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.

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

• 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. 

• 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

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

• 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

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

• 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. 

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

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

• 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.

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

• 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.

• 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.

• 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

• 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