DIN Ein/Ausgänge Widerstandswerte

[Ferrograph]

Hallo zusammen,

bei der Zusammenschaltung eines Receivers (RFT SR 3930, Baujahr 1988) mit einem Uher Report zur Aufnahme sind folgende Widerstandswerte im Spiel:

Der Receiver speist die niederohmigen Signale über je 560k am Ausgang auf Pin 1 und 4 seiner Diodenbuchse, über das Verbindungskabel landen sie auf Pin 1 und 4 der Diodenbuchse im Uher Report und gehen dort über die Spannungsteiler 47k zu 3,9k (ca. 10:1) auf die Eingangsstufen der Aufnahmeverstärker.
   
   
Normalerweise kenne ich Spannungsanpassung anders herum:
Niederohmige Quelle an Hochohmige Senke.
Weshalb werden hier im Receiver 560k in Reihe zum Ausgang geschaltet?
Ist das eine Eigenart der RFT Geräte, übersehe ich hier etwas?

Gruß, Jan

[uk64]

DIN (Diodenbuchsen) waren Aufnahmeseitig (Radio/Univesalbuchse Pin 1 und 4) immer in Stromanpassung, Quelle Hochohmig > Senke Niederohmig.

Gruß Ulrich

[Ferrograph]

Danke Ulrich,

bei 560kOhm ist doch bereits bei 19pF Leitungskapazität die Grenzfrequenz von 15KHz für einen Tiefpass erreicht.
War das wirklich so beabsichtigt?

Gruß Jan

[uk64]

Das kannst du bei Stromanpassung so nicht rechnen, du musst die deutlich niedrohmige Senke mit einbeziehen.

Gruß Ulrich

[kaimex]

Für den Tiefpass-Effekt der Kabel-Kapazität ist der äquivalente Quell-Widerstand des Signals maßgebend.
Der ist in diesem Fall, wenn der Receiver vor dem 560k Widerstand intern ideale Spannungsquelle wäre und der Eingangs-Widerstand im Report am Spannungsteiller unendlich: 560k||(47k+3.9k)~ 46.6 k. Damit kannst du dir ungefähr 2m Kabel (228 pF) erlauben für -3 dB @ 15 kHz .
Die Ausgangsspannung des Receivers wird bis zur Basis des ersten Transistors im Report auf etwa 1/157 runter-geteilt und dann wieder hoch verstärkt, damit er eine Chance kriegt, etwas Rauschen hinzuzufügen.
Wenn du längere Kabel benutzen mußt, kannst du die Grenzfrequenz im Kabel anheben, indem du den Widerstand im Receiver verkleinerst und die gewünschte Spannungsteilung durch einen zusätzlichen Widerstand parallel zum Kabel einstellst.

MfG Kai
PS.: Die Vokabel "Anpassung" würde ich in diesem Zusammenhang nicht benutzen.

[Ferrograph]

Hallo Ulrich und Kai,

Dankeschön für die Erklärungen.
Wieder was dazu gelernt.

Gruß, Jan

[bitbrain2101]

Hallo,

noch ein ganz wichtiger Punkt, der zu diesem Thema passt: DIN-Buchse bei japanischen Cassettendecks ! Die sind leider so geschaltet, dass das Eingangssignal von der DIN-Buchse erst über einen Spannungsteiler gedämpft wird um anschliessend über den Mikrofon-Vorverstärker des Cassettendecks wieder hochverstärkt zu werden. Das verschlechtert die Aufnahmequalität. Der Line-In (Cinch-Buchse) umgeht diese Vorverstärkerstufe und sollte deshalb der bevorzugte Eingang bei diesen Geräten sein.

MfG, Tobias

[R2R]

Und ich erst...

Gruß
Arno

[capstan]

Vielleicht noch was zum besseren Verstehen bei DIN-Anschlüssen.
Zum allgemeinen Verständnis der Überlegungen, die sich hinter der DIN- Steckverbindung verbergen, betrachten wir mal folgende Aufgabe:
Das Tonsignal einer hochohmigen NF- Quelle ist über ein Kabel von etwa 1,5 m zu einem „Empfänger“ zu leiten.
Dass unsere Überlegungen von einer hochohmigen Quelle ausgehen hat seine Ursache darin, dass damals, als die DIN- Steckverbindung genormt wurde, der Transistor noch nicht erfunden war, und Röhren bekanntlich einen hohen Innenwiderstand aufweisen.
Vom „Empfänger“ aus betrachtet ist der Innenwiderstand der Quelle ihr Ausgangswiderstand.
Leiten wir also das Tonsignal von der hochohmigen Quelle (z.B. 1 M Ohm) mit einem Kabel, das eine Kapazität von 100 pF/m hat, zum hochohmigen „Empfänger“, so werden wir feststellen, dass die hohen Frequenzen im Tonsignal fehlen.
Warum?
Der hohe Ausgangswiderstand und die Kapazität des Kabels bilden zusammen einen Tiefpass mit einer Grenzfrequenz von 1 kHz.
Alle Frequenzanteile, die höher sind als die Grenzfrequenz, werden um so stärker bedämpft, je höher sie über der Grenzfrequenz liegen.
Man bekommt dieses Problem in den Griff, wenn man parallel zur Leitungskapazität einen niederohmigen  Widerstand (z.B. 2 kOhm) gegen Masse legt.
Die Grenzfrequenz des Tiefpasses steigt damit auf etwa 500kHz.
Jetzt kann also der gesamte Tonfrequenzbereich bis zu 20 kHz problemlos übertragen werden. Und das ist schon der ganze Trick, mit dem man hohe Frequenzen trotz hohem Ausgangswiderstands der Quelle auch über kapazitätsbehaftete Kabel leiten kann, allerdings auf Kosten der Signalstärke.
Dabei ist es völlig gleichgültig, wo der niederohmige Widerstand sitzt, ob im „Sender“ oder im „Empfänger“.
Man hat sich damals bei der Abfassung der DIN- Steckernorm entschlossen, diesen Belastungswiderstand grundsätzlich im Tonbandgerät unterzubringen.
Während früher die Röhren selbst für einen hohen Ausgangswiderstand sorgten, so machen das heute in Transistorschaltungen Widerstände.
Eine Grundvoraussetzug, damit die Signalübertragung auch funktioniert, ist, dass die Tonquelle eine relativ hohe Ausgangsspannung liefert. Geht man von 1 V aus, so stehen nach dem Spannungsteilergesetz etwa 2 mV am Eingang an.
Der Eingangsvertärker in einem Tonbandgerät ist also zwingend auf die hohen Ausgangswiderstände der Quellen angewiesen. Niederohmige Quellen würden unweigerlich zu einer Übersteuerung führen.
Wie geht man nun vor, wenn die Quelle (Tuner, Verstärker, Receiver) eine Cinch- Ausgansbuchse (z.B.775mV an 2 kOhm) hat? Ganz einfach:
Wie oben bereits beschrieben erhöhen wir den Ausganswiderstand der Quelle mit einem Längswiderstand um etwa 470kOhm…1,5MOhm.
Im umgekehrten Fall, wenn also das Tonbandgerät einen Cinch- Eingang (z.B.77 mV / 50 kOhm) und die Quelle einen DIN- Ausgang hat, bleiben nur zwei Möglichkeiten: 
Entweder man überbrückt den hohen Innenwiderstand in der Quelle mit max. 10kOhm oder baut sich einen DIN- Vorverstärker.
Ist das Tonbandgerät nun die Quelle und z.B. ein Verstärker der „Empfänger“, so liegen wieder andere Verhältnisse vor. Der DIN- Ausgang an einem Tonbandgerät hat nämlich einen relativ niedrigen Ausgangswiderstand und das Radio mit DIN-Eingang einen hohen Eingangswiderstand. Der Ausgang des Tonbandgerätes wird also vom Eingang des Verstärkers , wie in der Tontechnik üblich, nur wenig belastet.
Für die DIN-Buchse gilt: Ein / Ausgänge am Radiogerät hochohmig, Ein / Ausgänge am Tonbandgerät niederohmig.
Weshalb wird der DIN- Ausgang an einem Tuner mit mV / kOhm angegeben?
Ganz einfach deshalb, weil einem mit der Spannungsangabe allein nicht geholfen wäre. Würde man die Ausgangsspannung sehr hochohmig messen, so ergäben sich etwa 1 V, man weiß aber nicht, welchen Wert sie annimmt, wenn sie mit einem niederohmigen  Eingang verbunden wird. Ist bekannt, dass der Eingangswiderstand des angeschlossenen Geräts z.B. 
1 kOhm beträgt, so lässt sich daraus der Eingangspegel bestimmen: 1 mV.
Richtiger wäre, diesen Wert gleich als Strom anzugeben (I = U : R), im Beispiel also 1 µA.
Die korrekten DIN- Eingangsstufen sind nämlich als Stromverstärker ausgelegt.
Bei einem Stromverstärker führt man das gegenphasige Ausgangssignal, wie bei einer Gegenkopplung, dem Eingangssignal zu.
An der DIN- Buchse eines Tonbandgeräts, das zusätzlich zum Löschkopf einen Aufnahme- und einen Wiedergabekopf eingebaut hat, treten jedoch Probleme auf.
An der DIN- Buchse des Tonbandgeräts würde dann sowohl das niedervoltige Eingangssignal anliegen und ein paar Millimeter weiter das mit einigen 100 mV ziemlich „kräftige“ Ausgangssignal.
Und wenn es sich dabei auch noch  um das verzögerte Hinterbandsignal handelt, entsteht durch Übersprechen ein unerwünschter Echoeffekt.
Tritt dieser Fehler auf, so hat der Entwickler gleich gegen zwei DIN- Vorschriften verstoßen:
Einmal, weil die Eingangsschaltung aus einem modifizierten Mikrofonverstärker mit ursprünglich hohem Eingangswiderstand abgeleitet wurde, zum anderen, weil DIN zwingend vorschreibt, dass bei Aufnahmebetrieb die Wiedergabekontakte abgeschaltet werden müssen. Für eine Hinterbandkontrolle ist deshalb eine eigene Buchse, ob DIN oder Cinch, notwendig.

Bernd

[kaimex]

Der Eingangsvertärker in einem Tonbandgerät ist also zwingend auf die hohen Ausgangswiderstände der Quellen angewiesen. Niederohmige Quellen würden unweigerlich zu einer Übersteuerung führen.
Wie geht man nun vor, wenn die Quelle (Tuner, Verstärker, Receiver) eine Cinch- Ausgansbuchse (z.B.775mV an 2 kOhm) hat? Ganz einfach:
Wie oben bereits beschrieben erhöhen wir den Ausganswiderstand der Quelle mit einem Längswiderstand um etwa 470kOhm…1,5MOhm.

Das ist nicht die Methode, mit der man maximalen Störabstand erreicht.
Bessere Ergebnisse erreicht man, indem man das maximal mögliche Signal der Quelle möglichst nieder-ohmig auf das Kabel gibt. Man muß es dabei aber nicht übertreiben und den Wellenwiderstand des Kabels unterschreiten.
Den Empfänger, also zB das Tonband-Gerät, konfiguriert man möglichst unempfindlch, indem man den Line-Eingang oder den Radio-Eingang mit niedriger Empfindlichkeits-Einstellung  benutzt. Den Faktor, um den die Spannung der Quelle dann immer noch zu groß ist gegenüber der "verträglichen" Eingangsspannung des Empfängers, "vernichtet" man mit einem Spannungsteiler direkt vor dem Empfänger. Der Lohn dafür ist, daß in das Kabel eingekoppelte Störungen dann auch um diesen Faktor abgeschwächt werden.

MfG Kai

[Vollspurlöschkopf]

Großen Dank an Bernd/capstan für diese umfassende Erläuterung, die für manchem Foristen das große Aha-Erlebnis sein dürfte. Eine sehr gute Zusammenfassung. Ich unterschreibe alles darin.

Dennoch stimme ich auch Kai zu, seine Lösung ist die bessere, wenn man nachträglich das Problem lösen will. So wie es Bernd beschreibt, ist es in jedem DIN-Radio oder Verstärker tatsächlich gelöst.

Noch ein Löffelchen Senf von mir: Als die DIN-Buchse als Tonbandgeräteanschluss 1955 in Radiogeräte eingeführt wurde (damals übrigens noch Kleintuchel- bzw. Diodenbuchse genannt) war dies die zunächst einzige Anwendung dieser neuen Verbindung. Das Signal wurde im Radiogerät direkt an den beiden Demodulatoren (für AM und FM) abgegriffen, welche recht hochohmig waren*. Das Tonbandgerät durfte sie daher nicht nennenswert belasten, so dass man einen großen Widerstand, ein bis zwei Megaohm, in die Signalleitung Richtung Tonband einfügte, womit der Radionstrukteur auf der sicheren Seite war.
Wollte man Schallplatten über das Radio auf Band überspielen, durfte der Tonband-Signalausgang den parallel liegenden Phono-Eingang ebenfalls nicht nennenswert belasten. Die damaligen Kristall-Tonabnehmer wollten als Eingangswiderstand im Verstärker mindestens 500 kOhm, besser 1 MOhm "sehen".
Das war der zweite Grund für den hohen Widerstand im TB-Ausgang des Radios. ABER: Damals war man so schlau, und fügte eben nicht nur einen Längswiderstand von, wie gesagt, 1 bis 2 MOhm in den Ausgang, sondern dahinter auch einen Widerstand von 50 bis 100 kOhm gegen Masse. Es entstand also ein Spannungsteiler, fast immer 20:1, der ganz nebenbei den Quellwiderstand und damit den Einfluss der Kabalkapazität heruntersetzt.

Diesen Widerstand gegen Masse hat man später in der Zeit der Hifi-Transistorverstärker leider weggelassen, was genau zu dem Problem - Höhenverlust - führt, sobald der Eingangswiderstand des Tonbandgerätes zu hoch ist.

VG Stefan

[JUM]

...
Wie oben bereits beschrieben erhöhen wir den Ausganswiderstand der Quelle mit einem Längswiderstand um etwa 470kOhm…1,5MOhm.
...
Bernd

Ist das der Grund, warum manchmal Messschaltungen zur Einspeisung von Generator an Radio-Buchse einen Serienwiderstand vorschreiben? Beispiel ASC 600x:

VG Jürgen

[Ferrograph]

Ich finde dieser Thread entwickelt sich richtig gut zum Wissenstransfer.
Vielen Dank an alle die hier mitwirken, so stelle ich mir ein Forum vor.

Gruß, Jan

[andreas42]

Interessant, besonders auch der historische Hintergrund!

Vor Jahren habe ich mal diesen Bausatz gekauft:

           

Cinch nach DIN ist einfach ein Spannungsteiler mit 50k-Poti. DIN nach Cinch hat folgenden einfachen Verstärker:

   

Vor dem Hintergrund oben - ist das denn jetzt überhaupt so sinnvoll? Wenn es hochohmige DIN-Ausgänge gibt, die eine niederohmige Last sehen wollen - sehen sie hier aber 100kΩ und dahinter den OpAmp (LF353)?

Wie sähe denn jetzt eine möglichst universelle Anpass-Schaltung für DIN-Ein- und -Ausgänge aus, die mit allen diskutierten Kombinationen zurechtkommt, und ansonsten mit der "modernen" Welt in Spannunganpassung zurechtkommt? (Es geht mir eigentlich nur ums Verständnis - ein konkretes Anschlussproblem habe ich gerade nicht. Aber das kann ja jederzeit auftauchen...)

Viele Grüße
Andreas

[kaimex]

Hallo Andreas,

über dem Verstärker hast du dessen Aufgabe als DIN->Cinch beschrieben, nicht als DIN-Ausgang->DIN-"Strom"-Eingang.
Als letzterer macht er keinen Sinn,
für das erste aber wirkt er bei dem weiter oben beispielhaft genannten 470 kOhm Ausgangs-Widerstand über alles als 680k/570k = 1.19-fach Verstärker, bei einem 560 kOhm Ausgangswiderstand als 680/660 = 1.03-fach Verstärker, also pi*Daumen ~ 1, was man "durchgehen lassen kann".
Sinnvoller wäre in dem Fall aber, den 470k oder 560 k Widerstand in dem Quell-Gerät mit 560 Ohm zu überbrücken, falls dahinter ein nieder-ohmiger Verstärkerausgang verfügbar ist.

MfG Kai

[andreas42]

Hallo Kai,

ich merke, ich bin noch nicht ganz sattelfest, und habe noch ein paar Anfängerfragen...

Zum Sprachgebrauch: Dass ein hochohmiger Eingang ein "Spannungseingang" ist leuchtet mir ein - wie beim Voltmeter, was einen hohen Eingangswiderstand haben sollte, um das Messobjekt nicht zu stören. Gleichfalls beim "Stromeingang", der vermutlich niederohmig sein muss wie beim Amperemeter? Beim Ausgang wird es aber für mich unklar: Ist ein niederohmiger Ausgang auch ein "Spannungsausgang"? Warum? Gleichermaßen, ist ein hochohmiger Ausgang ein Stromausgang? Und wieder, warum?

Über ähnliche Bezeichnungen ("Stromgespeist", mit hohem Ausgangswiderstand?) meine ich, in Verbindung mit Aufnahmeverstärkern und Lösch-Endstufen gestolpert zu sein, ohne dass sie mir einleuchten. Warum ist ein hochohmiger Ausgang ein "Stromausgang"? Oder stimmt das garnicht? Gibt es einfach Prinzipschaltungen, an denen ich mir das klarmachen könnte?

Viele Grüße
Andreas

[kaimex]

Hallo Andreas,

da bin ich eigentlich fein raus, weil es nix zu erklären gibt:
Die ideale Spannungsquelle hat definitionsgemäß Innen-Widerstand Null,
die ideale Stromquelle hat definitionsgemäß Innenwiderstand unendlich.

Um es verständlich zu machen:
Wenn eine Spannungsquelle mit der Leerlauf(!)spannung U0 einen Innenwiderstand (=Serien-Widerstand) Ri>0 hätte, würde bei Belastung mit einem Rlast an ihrer Ausgangsklemme nur noch Rlast/(Ri+Rlast)*U0 verfügbar sein bzw die Spannung Ri*Ilast am Innenwiderstand verlorengehen Das widerspräche der Vorstellung von der idealen Spannungsquelle.

Bei einer Stromquelle mit Kurzschluß(!)strom Ik liegt der Innenwiderstand parallel zur Quelle. Damit der Last-Strom im Idealfall unabhängig vom Last-Widerstand wird, muß der Innenwiderstand unendlich sein. Anderfalls würde ein Teil des Stromes bei Ulast>0 durch den Innenwiderstand statt durch die Last fließen.

MfG Kai

[andreas42]

Hallo Kai,

vielen Dank - das hat geholfen. Ebenso https://de.wikipedia.org/wiki/Stromquell...gstheorie), unter anderem mit der Erklärung, dass ein großer Serienwiderstand den Einfluss verschiedener Verbraucher auf den Strom klein hält; das hatte ich irgendwie noch im Hinterkopf, und bin bei Deiner Anmerkung des parallelen Innenwiderstands gestolpert. So ergibt aber beides wiederum Sinn.

Mit neuem Wissen bewaffnet könnte ich mir also nun mal verschiedene Ein- und Ausgänge hier zufällig vorhandener Geräte näher ansehen. Aber das Wochenende ist erstmal rum...

Viele Grüße
Andreas

[kaimex]

Die nächste Mittagspause kommt bestimmt...
Dafür eine kleine Denksport-Aufgabe:
Aus der Beschreibung des Belastungs-Effektes einer nicht-idealen Spannungsquelle ergibt sich "nach kurzer Zwischenrechnung", wie man durch Belastung mit einem bekannten Widerstand den Innenwiderstand einer nicht dokumentierten Spannungsquelle (zB der Analog-Ausgänge des USB-Sound-Interfaces einer einschlägig berüchtigten Firma) ermittelt.

Mathematiker-Erklärung, warum ein Serienwiderstand Rs keinen Sinn macht an einer idealen Stromquelle (Ri=inf):
inf + Rs = inf.

MfG Kai

[Tonkopf65]

Hallo Kai,

uff, ich muß gestehen, dass ich von Deinen guten Erklärungen absolut nix kapiert habe, obwohl ich meine 4+ im Mathe-Abi für die größte mathematische Leistung aller Zeiten   halte. Mir hat aber ein Text aus der "Tonbandwelt" zum Verständnis von Din und Cinch sehr geholfen. Hier der Link zum Download:

https://drive.google.com/file/d/1qgx8tvL...sp=sharing

Gruß

Wolfgang

[kaimex]

Hallo Kai,

uff, ich muß gestehen, dass ich von Deinen guten Erklärungen absolut nix kapiert habe,

Das tut mir leid.
Absicht ist es nicht.
Ich versuche meistens, einfache knappe Erklärungen zu formulieren,
aber nach circa 60 Jahren Hobby-Elektronik hat man wohl eine gewisse Betriebs-Blindheit dafür, was anderen Verständnis-Probleme machen könnte.

Dafür habe ich nicht die Geduld, einen so langen Text, wie den von dir verlinkten zu lesen, weil da so (furchtbar) viel drin steht, was über das Wesentliche hinaus geht.

MfG Kai