05.10.2022, 21:57
(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 06.10.2022, 09:45 von kaimex.
Bearbeitungsgrund: Rechenfehler beseitigt
)
Manchmal ist es nützlich, die Ausgangs- und Eingangs-Impedanz des Sound-Interfaces zu wissen.
Die sind allerdings selten angegeben.
Man kann sie aber leicht bestimmen ohne Hilfsgeräte anhand der Übertragungs-Koeffizienten für drei Verbindungen über zwei bekannte Widerstände.
Das geht so:
Hier die drei Verbindungs-Konfigurationen:
Links ist die Direkt-Verbindung von Ausgang und Eingang gezeigt mit Ausgangs-Impedanz Rout und Eingangs-Impedanz Rin.
Für Ausgangspegel und Eingangs-Empfindlichkeit wählt man geeignete Kombinationen, so daß möglichst hohe Aussteuerung knapp unter 0 dBFS zustande kommt.
Zur Anzeige nimmt man ein Programm, daß die Eingangsspannung x1 linear möglichst fein aufgelöst anzeigt, zB. das Voltmeter in VA2011 (Visual Analyzer).
Bei Konfiguration 2 (in der Mitte) ist zwischen Ausgang und Eingang ein Serien-Widerstand eingefügt. Der sollte so gewählt werden, daß die Spannung x2 nur noch etwa halb so groß ist wie x1. Das ist der Fall, wenn Rs =Rout+Rin (die man noch nicht kennt). Das kriegt man durch Probieren schnell hin.
Bei Konfiguration 3 (rechts) sind Ausgang und Eingang wieder verbunden, aber ein Widerstand Rp parallel zum Eingang angebracht. Hier sollte auch Rp so gewählt werden, daß die Spannung x3 nur etwa halb so groß ist wie x1.
Die jeweils halbe Spannung ist nicht nötig für die folgende Rechnung, aber der Genauigkeit des Ergebnisses "förderlich".
Die Auswertung erfolgt so:
Zunächst bestimmt man 2 Zwischengrößen a & b:
b=Rs/(x1/x2-1), a=Rp*Rs*(x1/x3-1)/(x1/x2-1)
Dann berechnet man w=Wurzel(1- 4 a/b²).
Woraus Rout=b/2*(1-w) und Rin =b/2*(1+w) folgen.
Ein erprobtes Beispiel:
Mein Windows-PC hat wie viele ein High-Definition Audio-Interface von Realtek.
In Serie zum Line/Phone-out an der Front-Platte habe ich noch einen 750 Ohm-Widerstand gelegt, damit das Interface immer im Line-out Modus arbeitet und es am Kopfhörer nicht zu laut wird, wenn ich voll aufdrehe.
Diesen Ausgang habe ich mit dem Line-in an der Rückseite verbunden.
Als Ton-Generator habe ich "Audio Test V1.25 " von P.E.Marshall verwendet.
Die Eingangs-Empfindlichkeit habe ich auf "8" gestellt, den Ausgangspegel auf ein paar zehntel dB unter Null, so daß gerade kein Eingangs-Clipping stattfindet.
Zur Anzeige das Voltmeter und den Oszilloscope & Spectrum Modus von VA2011. (Ich hätte auch dessen Ton-Generator verwenden können).
Das Voltmeter habe ich dann für diese Anzeige "kalibriert", so daß es "1,00000 V" für x1 anzeigt. Das ist bequem, aber nicht nötig.
Dann habe ich mit Rs=39 k (39,2 k) und Rp=1 k (999 Ohm) die beiden anderen Konfigurationen vermessen. Das ergab x2=0.6281 und x3=0.5245
und schließlich Rout =918 Ohm und Rin=65,29 k.
Da Kontrolle besser als Vertrauen ist (Schule der Nation), habe ich die Messung dann nochmal mit Rs =68 k (67,8 k) und Rp=1.8 k (1,79 k) durchgeführt.
-> x2=0,4936 & x3=0,6642. Rout=918 Ohm & Rin=65,17 k.
Vom ersten Wert sind noch die extern zugeschalteten 750 Ohm abzuziehen, dann bleiben 168 Ohm für den Ausgang übrig.
Die Belastung des Ausgangs mit Rp auf halbe Ausgangsspannung kann man nicht durchführen, wenn die Ausgangs-Impedanz sehr niedrig ist, der Ausgang aber nicht den nötigen Strom bei der Spannung liefern kann (zB ein OpAmp mit 10 V Ausgangsspannung aber nur einem internen Serienwiderstand von 50 Ohm). Dann darf man nur auf maximalen Strom belasten oder muß einen externen Serien-Widerstand verwenden.
So weit so gut.
Man kann allerdings nicht davon ausgehen, daß das für alle Einstellungen von Ausgangspegel und Eingangs-Empfindlichkeit genauso ist.
Die Eingangs-Impedanz ist auch nicht gerade typisch. Ich habe früher an anderen Interfaces meist niedrigere Werte gemessen, bis hinab zu 12k.
MfG Kai
Nachtrag: Die Messungen wurden bei 400 Hz durchgeführt.
Die sind allerdings selten angegeben.
Man kann sie aber leicht bestimmen ohne Hilfsgeräte anhand der Übertragungs-Koeffizienten für drei Verbindungen über zwei bekannte Widerstände.
Das geht so:
Hier die drei Verbindungs-Konfigurationen:
Links ist die Direkt-Verbindung von Ausgang und Eingang gezeigt mit Ausgangs-Impedanz Rout und Eingangs-Impedanz Rin.
Für Ausgangspegel und Eingangs-Empfindlichkeit wählt man geeignete Kombinationen, so daß möglichst hohe Aussteuerung knapp unter 0 dBFS zustande kommt.
Zur Anzeige nimmt man ein Programm, daß die Eingangsspannung x1 linear möglichst fein aufgelöst anzeigt, zB. das Voltmeter in VA2011 (Visual Analyzer).
Bei Konfiguration 2 (in der Mitte) ist zwischen Ausgang und Eingang ein Serien-Widerstand eingefügt. Der sollte so gewählt werden, daß die Spannung x2 nur noch etwa halb so groß ist wie x1. Das ist der Fall, wenn Rs =Rout+Rin (die man noch nicht kennt). Das kriegt man durch Probieren schnell hin.
Bei Konfiguration 3 (rechts) sind Ausgang und Eingang wieder verbunden, aber ein Widerstand Rp parallel zum Eingang angebracht. Hier sollte auch Rp so gewählt werden, daß die Spannung x3 nur etwa halb so groß ist wie x1.
Die jeweils halbe Spannung ist nicht nötig für die folgende Rechnung, aber der Genauigkeit des Ergebnisses "förderlich".
Die Auswertung erfolgt so:
Zunächst bestimmt man 2 Zwischengrößen a & b:
b=Rs/(x1/x2-1), a=Rp*Rs*(x1/x3-1)/(x1/x2-1)
Dann berechnet man w=Wurzel(1- 4 a/b²).
Woraus Rout=b/2*(1-w) und Rin =b/2*(1+w) folgen.
Ein erprobtes Beispiel:
Mein Windows-PC hat wie viele ein High-Definition Audio-Interface von Realtek.
In Serie zum Line/Phone-out an der Front-Platte habe ich noch einen 750 Ohm-Widerstand gelegt, damit das Interface immer im Line-out Modus arbeitet und es am Kopfhörer nicht zu laut wird, wenn ich voll aufdrehe.
Diesen Ausgang habe ich mit dem Line-in an der Rückseite verbunden.
Als Ton-Generator habe ich "Audio Test V1.25 " von P.E.Marshall verwendet.
Die Eingangs-Empfindlichkeit habe ich auf "8" gestellt, den Ausgangspegel auf ein paar zehntel dB unter Null, so daß gerade kein Eingangs-Clipping stattfindet.
Zur Anzeige das Voltmeter und den Oszilloscope & Spectrum Modus von VA2011. (Ich hätte auch dessen Ton-Generator verwenden können).
Das Voltmeter habe ich dann für diese Anzeige "kalibriert", so daß es "1,00000 V" für x1 anzeigt. Das ist bequem, aber nicht nötig.
Dann habe ich mit Rs=39 k (39,2 k) und Rp=1 k (999 Ohm) die beiden anderen Konfigurationen vermessen. Das ergab x2=0.6281 und x3=0.5245
und schließlich Rout =918 Ohm und Rin=65,29 k.
Da Kontrolle besser als Vertrauen ist (Schule der Nation), habe ich die Messung dann nochmal mit Rs =68 k (67,8 k) und Rp=1.8 k (1,79 k) durchgeführt.
-> x2=0,4936 & x3=0,6642. Rout=918 Ohm & Rin=65,17 k.
Vom ersten Wert sind noch die extern zugeschalteten 750 Ohm abzuziehen, dann bleiben 168 Ohm für den Ausgang übrig.
Die Belastung des Ausgangs mit Rp auf halbe Ausgangsspannung kann man nicht durchführen, wenn die Ausgangs-Impedanz sehr niedrig ist, der Ausgang aber nicht den nötigen Strom bei der Spannung liefern kann (zB ein OpAmp mit 10 V Ausgangsspannung aber nur einem internen Serienwiderstand von 50 Ohm). Dann darf man nur auf maximalen Strom belasten oder muß einen externen Serien-Widerstand verwenden.
So weit so gut.
Man kann allerdings nicht davon ausgehen, daß das für alle Einstellungen von Ausgangspegel und Eingangs-Empfindlichkeit genauso ist.
Die Eingangs-Impedanz ist auch nicht gerade typisch. Ich habe früher an anderen Interfaces meist niedrigere Werte gemessen, bis hinab zu 12k.
MfG Kai
Nachtrag: Die Messungen wurden bei 400 Hz durchgeführt.