Grundlagen der Akustik und Funktionsweise von Audio-Verstärkern

Akustik: Grundlagen des Schalls

Definition: Schall ist die Veränderung des Luftdrucks, verursacht durch eine Schallquelle, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann.

Grundlegende Parameter des Schalls

• Geschwindigkeit der Ausbreitung: Die Geschwindigkeit, mit der sich die Schallwelle im Medium bewegt.
• Wellenlänge: Die Strecke, die der Schall für eine vollständige Schwingung zurücklegt.
• Intensität: Bestimmt die Lautstärke (stark oder schwach).

Akustische Quantifizierung und Wahrnehmung

• Hörschwelle: Der Mindestwert des Schalldrucks, der eine Hörempfindung auslöst.
• Schmerzgrenze: Der maximale Wert des Schalldruckpegels, den das menschliche Ohr ohne Schmerzempfindung ertragen kann. Die Schmerzgrenze liegt bei 120 dB.
• Dezibel (dB): Ist ein Maß für die menschliche Hörempfindung, die sich nicht linear verhält, sondern besser durch eine logarithmische Funktion beschrieben wird.

Schallphänomene und Ausbreitungseigenschaften

• Absorption und Reflexion: Jedes Objekt auf dem Weg einer Schallwelle absorbiert einen Teil der Energie und reflektiert den anderen Teil.
• Beugung: Die Fähigkeit des Schalls, bestimmte Objekte zu umgehen.
• Brechung: Tritt auf, wenn der Schall von einem Medium in ein anderes wechselt.
• Echo und Hall:
  • Nachhall (Hall): Der reflektierte Schall erreicht unser Ohr innerhalb von 0,1 Sekunden nach dem Ursprungston.
  • Echo: Der reflektierte Schall erreicht unser Ohr nach mehr als 0,1 Sekunden.

Audio-Verstärker: Funktion und Merkmale

Der Verstärker ist eine der wichtigsten Komponenten in der Audioanlage. Er ermöglicht es, Audiosignale zu verstärken, um beispielsweise große Lautsprecher zu betreiben. Die Hauptfunktion besteht darin, eine Spannungs- und Leistungsverstärkung zu erzielen.

Technische Merkmale von Verstärkern

• Ausgangsleistung (Dauerleistung): Die Leistung, die der Verstärker kontinuierlich am Lautsprecherausgang liefern kann.
• Verzerrung (Distortion):
  • Lineare oder Frequenzverzerrung: Differenz zwischen der Amplitude des Eingangs- und Ausgangssignals.
  • Nichtlineare oder harmonische Verzerrung: Wenn Oberschwingungen zwischen Eingang und Ausgang variieren.

Eingangs- und Ausgangseigenschaften

Eingangspegel (Zwei Typen):

1. Niedrige Pegel: Werte zwischen 0,1 und 10 mV (typisch für Mikrofone und Plattenspieler).
2. Hohe Pegel: Werte zwischen 100 und 800 mV (typisch für CD-Player oder Videogeräte).

Ausgangseigenschaften:

• Konstante Impedanz: Übliche Werte sind 2, 4, 6, 8 oder 16 Ohm (Ω).
• Konstante Spannung: Häufig verwendete Ausgangsspannungen sind 25 V, 50 V, 70 V und 100 V.

Steuerungselemente

• Lautstärkeregler: Dienen zur Regelung des Pegels der Audio-Eingangsquelle oder zur Regulierung der Lautstärke der Lautsprecher.
• Klangregelung (Tone Control): Zur Steuerung der Frequenzgangkurve des Verstärkers.