[split] Verstärker und Widerstände

[richi44]

Ihr wart in der letzten Woche, wo ich weg war, richtig fleissig

Also, wenn ein Verstärker nur für gute Messwerte gebaut wird, wie mein erwähnter Revox vor Jahren, so werden bei der Konstruktion alle Messungen nur am reellen Widerstand ermittelt. Mit einem tatsächlichen Lautsprecher mit einer unmöglichen Impedanzkurve können sich da gewaltige Unterschiede auftun, besonders an seiner Leistungsgrenze.
Ob nun ein Gerät nur am Messwiderstand geprüft wurde oder an einem richtigen Lautsprecher wird nie bekannt gegeben. Messwerte sind aber IMMER am Widerstand ermittelt und nie an einem Lautsprecher. Dies mal zum Ersten.

Zweitens spielt der Ri des Verstärkers eine Rolle. Wenn wir mal annehmen, der Ri sei gleich wie die Nennimpedanz des Lautsprechers, und diese Nennimpedanz sei linear, also bei allen Frequenzen 8 Ohm, so ergibt sich ein Spannungsteiler aus Ri und R Last. Das wäre gleich wie eine Messung am Messwiderstand. Diese Teilung liefert ein Lautsprechersignal, das halb so gross ist wie die Leerlaufspannung des Verstärkers und der Dämpfungsfaktor wäre 1. Da sich nichts ändert, ist der Frequenzgang linear. Und bei Röhrenverstärkern ohne oder mit geringer Gegenkopplung kann man durchaus diesen Dämpfungsrfaktor 1 bekommen.
Also, messtechnisch wäre dies kein Problem. Nehmen wir aber einen konkreten Lautsprecher, der unterhalb der Eigenresonanz eine Impedanz von 6,4 Ohm hat (A), bei der Grundresonanz 40 Ohm (B), oberhalb der Grundresonanz wieder auf 6,4 Ohm absinkt ( C) und mit steigender Frequenz auf 10 Ohm ansteigt (D), beim Einsatz des Hochtöners aber auf 5 Ohm absinkt (E) und erst gegen 10kHz wieder auf 8 Ohm kommt (F), so ergibt dies einen unstabilen Spannungsteiler.
Das mal durchgerechnet ergibt rein aus diesem unstabilen Verhalten eine Frequenzgangbeeinflussung von -1.03dB / +4.43dB / -1.03dB / +0.91dB / -2.27dB / 0dB. Im Prospekt aber hat dieser Verstärker einen Frequenzgang von +/- 0.1dB über den ganzen Bereich (mal angenommen). Von diesen Prospektdaten ist aber nichts geblieben. Und dazu kommt, dass der Lautsprecher fast unbeeinflusst ausschwingt (ausser bei der Eigenresonanz, wo die Dämpfung noch relativ gross ist). Wie sich dies also auf den Klang auswirkt, bleibt eine offene Frage.
Und da kommt noch das Zweite: Der Ri einer Schaltung hängt selbst mit Gegenkopplung von verschiedenen Faktoren ab. In den Prospekten ist der Ri oder der DF meist nicht näher bezeichnet. Üblicherweise verschlechtert sich dieser Wert mit steigender Frequenz, sodass die Rückwirkung des Lautsprechers in Lagen über etwa 3kHz deutlich zunimmt.
Also müsste man doch bei den Lautsprechern alle Klimmzüge ausführen, um den Impedanzverlauf gerade hin zu bekommen. Und weil ein Impedanzanstieg im Resonanzfall ein anderes zeitliches Verhalten hat als aus einer reinen Induktivität, müsste die Impedanzkorrektur auf diese Gegebenheiten Rücksicht nehmen.

Jetzt ist noch die dritte Frage offen, nämlich jene des negativen Ri.
Hier die Bilder eines Lautsprechers in geschlossenem Gehäuse und die Auswirkung eines Vorwiderstandes (Ri des Verstärkers):

Hier ist der Vorwiderstand NULL und es ergibt sich das typische Bild eines linearen Verlaufs bis zu einer bestimmten Grenze, ab welcher der Verlauf mit 12dB abfällt.

Ein positiver Vorwiderstand von 2 Ohm erzeugt eine Resonanzüberhöhung.

Hier ist der Verlauf flacher durch die -2 Ohm.

Bei -2.9 Ohm ist der Verlauf gleichmässig mit einer Steilheit von 6dB/Oktave und damit mit einem einfachen RC-Glied korrigierbar. Und wenn man jetzt das Gehäusevolumen verändert, so ändert sich nur der erzeugte Schalldruck, nicht aber der Frequenzgang. Und Eigenresonanzen verschwinden.
Der Nachteil ist eigentlich, dass sich Impedanzänderungen (Passivboxen mit Frequenzweichen) wieder im Frequenzgang nieder schlagen. Weiter darf der negative Ri nie höher sein als der minimale, positive R der Box. Daher wurden und werden solche "Trickschaltungen" meist in Aktivboxen angewendet, weil man dort feste Verhältnisse antrifft und nicht auf unterschiedliche Impedanzen Rücksicht nehmen muss. Ausnahme waren einige Telewatt-Röhrenverstärker, welche mit diesem Trick den Ri praktisch auf Null eingestellt haben. Da waren auch normale Boxen zu betreiben.
Und wie gesagt, solange R Last grösser ist als -Ri, solange schwingt das Gebilde nicht.

[oldeurope]

Hallo, Richi
wieviel Ohm gibt das denn wenn man einem positiven Widerstand einen gleich grossen negativen Widerstand parallel schaltet?

Gruss Darius

[richi44]

Bitte keine Fangfragen. Es geht um die Serieschaltung, nicht um die Parallelschaltung. Und diese ergibt Null. Und ausserdem ist der positive Widerstand um mindestens 0,1 Ohm grösser als der negative, damit es eben NICHT schwingt.

Damit sehe ich das Kapitel des negativen Ri als erledigt an. Diese Schaltungsart wurde übrigens von Cabasse und Studer (neben etlichen anderen) angewendet.

Edit: Durch Teilung des Threads hinfälligen Hinweis entfernt.

[Eisbärwelpe]

Parallelschaltung: 1/-R + 1/R = (-1 + 1)/R = 0/R = 0
Serienschaltung: -R + R = 0

[oldeurope]

Hallo Eisbärwelpe und richi44

Ein positiver und ein gleich grosser negativer Widerstand geben keinen Widerstand. Das heisst unendlich hochohmig man sagt auch dazu entdämpft.
Übrigens liegt der Lautsprecher dem Verstärkerausgang parallel.

Edit: Durch Teilung des Threads hinfälligen Hinweis entfernt.
Angst vor Fragen die Zeigen, dass dein Beitrag nicht schlüssig ist?

Gruss Darius

[Eisbärwelpe]

Darius, wo liegt denn Deiner Meinung nach bei mir der Rechenfehler? Nur eine Bruchrechnung mit dem Nenner 0 würde zum dem Ergebnis Unendlich führen. Wenn man den Widerstand R oder -R betragsmäßig als Endlich betrachtet, kommt es aber nicht zur Division durch Null.

[oldeurope]

Hallo,

1/8 Ohm -1/7 Ohm = 18 mS
das 1/18mS = 55 Ohm.

Du siehst, je näher der negative Wert dem positiven Wert kommt, um so grösser (hier hochohmiger) wird das Ergebnis.

Gruss Darius

[richi44]

Übrigens liegt der Lautsprecher dem Verstärkerausgang parallel.

...und in Serie zum Verstärkerausgang liegt der Ri des Verstärkers. Läge dieser Ri parallel, dann würde er IMMER den Verstärker selbst belasten, was ja wohl nicht der Fall ist. Und damit ist Deine Überlegung und Deine Frage falsch und hinfällig.
Dass es funktioniert, ist erstens durch die erwähnten Lautsprecherhersteller bewiesen, zweitens durch den Telewatt VS110.

Das Problem einer solchen Schaltung ist, dass sie ja im Gegensatz zu einem normalen Ri bei kleiner Lastimpedanz den Pegel anhebt, während sie bei hoher Lastimpedanz den Pegel absenkt.
Nun fliesst durch die Lautsprecherschwingspule ein Strom. Dies führt einerseits zu einer Membranbewegung, was eine Spannung induziert, welche der angelegten Spannung entgegen wirkt und damit den Schwingspulenstrom verringert. Und genau so wirkt die Schwingspuleninduktivität (die Weiche lassen wir mal weg). Diese beiden Phänomene verringern also den Strom, was einer höheren Impdanz entspricht. Damit wird der Verstärker durch den negativen Ri dazu gebracht, eine tiefere Spannung zu liefern, was den Strom weiter reduziert und somit weniger Kraft zur Membranbeschleunigung zur Verfügung steht. Ist die Membran mal positioniert und der Strom entsprechend angestiegen, bedeutet dies eine verringerte Impedanz und damit einen Spannungsanstieg am Verstärkerausgang.
Dies alles hat zur Folge, dass das Einschwingen des Lautsprechers gegenüber einer reinen Stromansteuerung (hoher positiver Ri) deutlich langsamer erfolgt. Und weil das Einschwingen für das Erkennen des Instrumentes entscheidend ist, wird dieses mit dem negativen Ri deutlich verschlechtert.

Damit wird klar, dass der negative Ri kein Allheilmittel ist. Nun muss man sehen, dass ausser der Kirchenorgel kein Instrument einen wirklichen Tiebass liefert. Auch wenn die Grundfrequenz eines Flügels bis etwa 27Hz runter geht, ist bei diesen Tönen der Oberwellenanteil weit stärker als die Grundwelle. Und wenn wir die Pfeifenorgel betrachten, so geht es bei den tiefsten Lagen bis 0,1 Sekunden (oder noch länger), bis das Instrument eingeschwungen ist.
Der negative Ri macht also Sinn, wenn man diesen Lautsprecher nur bis etwa 70Hz betreibt. Dann hat man ein Einschwingverhalten, das schneller ist als jenes des Instrumentes und das Ausschwingen ist steinhart gebremst.

Nun weiss man, dass Studer mit ihren Boxen wenig Glück hatte und sie trotz guter Messresultate als nicht wirklich brauchbar taxiert wurden. Dies liegt daran, dass der mit -Ri "behandelte" Tieftöner auch in den höheren Lagen (500Hz oder so) arbeiten musste, was nicht wirklich sinnvoll ist. Beschränkt man sich aber auf die 70Hz und setzt darüber ganz normale Konstruktionen mit 0 Ohm Ri ein, so hat man beides auf einen Schlag. Aber es versteht sich, dass man den negativen Ri nicht mit der selben Endstufe bekommt wie den um Null oder +. Es braucht also aktive Mehrwegeriche mit chassis-getrennten Endstufen.

[Eisbärwelpe]

Darius, ein saudoofer Fehler meinerseits.
Das ist ja die Formel für den Leitwert: 1/-R + 1/R = (-1 + 1)/R = 0/R = 0
Für den Widerstand muss es heißem:
Parallelschaltung: 1/(1/-R + 1/R) = 1/((-1 + 1)/R) = R/0 = Unendlich

Peinlich peinlich

[oldeurope]

Übrigens liegt der Lautsprecher dem Verstärkerausgang parallel.

...und in Serie zum Verstärkerausgang liegt der Ri des Verstärkers. Läge dieser Ri parallel, dann würde er IMMER den Verstärker selbst belasten, was ja wohl nicht der Fall ist. Und damit ist Deine Überlegung und Deine Frage falsch und hinfällig.
Dass es funktioniert, ist erstens durch die erwähnten Lautsprecherhersteller bewiesen, zweitens durch den Telewatt VS110.

Hallo Richi44,
die Schaltung vom VS110 würde ich gerne sehen. link?

Der Innenwiderstand des Verstärkers liegt immer parallel zu den Klemmen und damit parallel zum Lautsprecher.
Erklärung:
Die reale Spannungsquelle besteht aus einer idealen Spannungsquelle welcher der Innenwiderstand in Reihe geschaltet ist. Da die ideale Spannungsquelle aber 0 Ohm hat, liegt dieser Widerstand dann parallel zu den Ausgangsklemmen. Bei Stromquellen liegt er sowieso parallel. Das sind Grundlagen E-Technik, vielleicht kann das ein anderes Forenmitglied für Dich verständlicher erklären. Man kann sogar eine reale Stromquelle in eine reale Spannungsquelle umrechnen. Tatsächlich belastet der Innenwiderstand die Stromquelle, mal vom Kurzschlussfall abgesehen, immer und im Leerlauf am stärksten.

Gruss Darius

[oldeurope]

Guten Abend

...
Das Problem einer solchen Schaltung ist, dass sie ja im Gegensatz zu einem normalen Ri bei kleiner Lastimpedanz den Pegel anhebt, während sie bei hoher Lastimpedanz den Pegel absenkt.
Nun fliesst durch die Lautsprecherschwingspule ein Strom. Dies führt einerseits zu einer Membranbewegung, was eine Spannung induziert, welche der angelegten Spannung entgegen wirkt und damit den Schwingspulenstrom verringert. Und genau so wirkt die Schwingspuleninduktivität (die Weiche lassen wir mal weg). Diese beiden Phänomene verringern also den Strom, was einer höheren Impdanz entspricht. Damit wird der Verstärker durch den negativen Ri dazu gebracht, eine tiefere Spannung zu liefern, was den Strom weiter reduziert und somit weniger Kraft zur Membranbeschleunigung zur Verfügung steht. Ist die Membran mal positioniert und der Strom entsprechend angestiegen, bedeutet dies eine verringerte Impedanz und damit einen Spannungsanstieg am Verstärkerausgang.
Dies alles hat zur Folge, dass das Einschwingen des Lautsprechers gegenüber einer reinen Stromansteuerung (hoher positiver Ri) deutlich langsamer erfolgt. Und weil das Einschwingen für das Erkennen des Instrumentes entscheidend ist, wird dieses mit dem negativen Ri deutlich verschlechtert. ...

Richi, das ist eine gute Erklärung und ein interessanter Aspekt, vielen Dank. Zusammen mit dem Text von Yamaha und diesem Thread bei frihu verstehe ich was gemeint ist. Ich darf die Sache nicht vom Verstärker aus betrachten, sondern von der EMK des Lautsprechers. Diese wird von der Reihenschaltung aus Lautsprecherwirkwiderstand und Verstärkerinnenwiderstand belastet. Nun tritt Fall 2. Serienschaltung aus Eisbärwelpes Rechnung ein. So funktioniert das mit dem negativen Widerstand. Super Diskussion, danke an alle Mitwirkenden.

Gruß Darius

[Eisbärwelpe]

Der Innenwiderstand des Verstärkers liegt immer parallel zu den Klemmen und damit parallel zum Lautsprecher.
Erklärung:
Die reale Spannungsquelle besteht aus einer idealen Spannungsquelle welcher der Innenwiderstand in Reihe geschaltet ist. Da die ideale Spannungsquelle aber 0 Ohm hat, liegt dieser Widerstand dann parallel zu den Ausgangsklemmen. .......


..... Ich darf die Sache nicht vom Verstärker aus betrachten, sondern von der EMK des Lautsprechers

Das erste stimmt soweit, nur stellt der resultierende Widerstand aus Ri und Ra trotzdem eine Serienschaltung von der Spannungsquelle aus betrachtet dar.

Das zweite ist Jacke wie Hose. Nur statt EMK dann den Verstärker als ideale Wechselspannungsquelle ohne Ri betrachten!
Mal ein Schaltbild.

[/URL]

Auf die Parallelschaltung von Ri und Ra zu den Klemmen des Verstärkers kommt es nicht an. Es kommt vielmehr darauf an, wie der von der als ideal betrachteten Wechselspannungsquelle (Innenwiderstand = Null) gelieferte Strom fließt.

Und dieser Strom fließt - mal vereinfacht ausgedrückt - erst durch Ri und dann durch Ra. Das ist dann eine Serienschaltung und man muss Ri und Ra addieren.

Wäre es eine Parallelschaltung, dann müsste die als ideal betrachtete Wechselspannungsquelle an die Klemmen des Verstärkers angeschlossen sein. Der Strom würde sich dann verzweigen und gleichzeitig durch Ri und Ra fließen. Der resultierende Widerstand wäre dann der Kehrwert der Summe der Leitwerte Li und La. Es ist aber keine Parallelschaltung und deshalb kann man das vergessen.

[darkman71]

Darius, ein saudoofer Fehler meinerseits.
Das ist ja die Formel für den Leitwert: 1/-R + 1/R = (-1 + 1)/R = 0/R = 0
Für den Widerstand muss es heißem:
Parallelschaltung: 1/(1/-R + 1/R) = 1/((-1 + 1)/R) = R/0 = Unendlich

Peinlich peinlich

Leider ist dies nicht ganz richtig, da es keine negativen Wirkwiderstände R gibt. Die Reaktanz X einer Impedanz Z kann negativ werden.

[Eisbärwelpe]

Leider ist dies nicht ganz richtig, da es keine negativen Wirkwiderstände R gibt. Die Reaktanz X einer Impedanz Z kann negativ werden.

Doch, es gibt sie als differentiellen negativen reellen (Wirk)-Widerstand. Und zwar bei einer Tunneldiode im Kennlinienabschnitt mit negativer Steigung.

[/URL]

Und wenn man einen Widerstand mit betragsmäßig gleicher, aber positiver Steigung in Serie oder parallel zur Tunneldiode schaltet und den Arbeitspunkt der Tunneldiode in die Mitte des Kennlinienabschnitts mit negativer Steigung legt, so verhält sich die Schaltung bei kleinen Änderungen um den Arbeitspunkt herum genauso, wie in den Formeln angegeben.

[darkman71]

Dies stimmt auch nicht. Der diffentielle Widerstand Widerstand du/di kann für die Betrachtung nicht berücksichtigt werden.

Entprechend Deiner Theorie müsste der Strom bei einem negativen Widerstand (-R) in die entgegengesetzte Richtung fließen. Die von Dir hochgelandene Tunneldiodenkennlinie zeigt über den gesamten Spannugsbereich aber einen Strom, welcher in eine Richtung fließt. Folglich ist der Betrag auch über den ganzen Bereich positiv.

[EL156]

Dies stimmt auch nicht. Der diffentielle Widerstand Widerstand du/di kann für die Betrachtung nicht berücksichtigt werden.

Entprechend Deiner Theorie müsste der Strom bei einem negativen Widerstand (-R) in die entgegengesetzte Richtung fließen. Die von Dir hochgelandene Tunneldiodenkennlinie zeigt über den gesamten Spannugsbereich aber einen Strom, welcher in eine Richtung fließt. Folglich ist der Betrag auch über den ganzen Bereich positiv.

Vielleicht bringt "Die Kennlinie" ein wenig Helligkeit in das Dunkel einer Tunneldiode?

Falls jemand Wert auf die kompletten Kapitel "Die Tunneldiode", "Der Tunneldiodenverstärker" und oder das Literaturverzeichnis legen sollte, schicke ich ihm die Scans (13 an der Zahl) zu.

MfG Kurt

Quelle: Ing. F. Möhring, Empfangstechnik im UHF-Bereich, 1964, Loewe Opta AG.

[Eisbärwelpe]

Danke für Deinen Beitrag, @EL156. Da stehts ja auch mit dem negativen Widerstand RN.

Um nochmal auf @darkmans Einwand zurückzukommen.

Entprechend Deiner Theorie müsste der Strom bei einem negativen Widerstand (-R) in die entgegengesetzte Richtung fließen.

Der differentielle Strom fließt quasi auch in die entgesetzte Richtung. Man muss sich das so vorstellen, dass man dem Strom, der den Arbeitspunkt (rot) der Tunneldiode auf dem fallenden Ast der Kennlinie einstellt, einen kleinen Strom in engegensetzter Richtung überlagert, so dass dann der grüne Punkt auf der Kennlinie erreicht wird.

Wenn ich das Koordinatensystem in den Arbeitspunkt verschiebe (blaues Koordinatensystem) so erkennt man, dass der überlagerte Strom negativ ist, während die überlagerte Spannung positiv ist.

Wohlgemerkt der überlagerte Strom! Nicht der Gesamtstrom. Letzterer bleibt natürlich positiv.

[/URL]

[darkman71]

Dann müsste der Arbeitspunkt aber im 4. Quadranten (unten rechts) liegen. Der Strom im 1. Quadranten (oben rechts) ist positiv.

Bei dem von EL156 geposteten Text wird vom negativen Widerstand RN gesprochen, dieser ist das gleiche wie der differentielle Widerstand. Diesen kann man aber nicht mit einem ohmschen Widerstand gleichsetzen. Er beschreibt den Verlauf der Kurfe. Man kann ihn sich wie eine Tangente, welche an einem Arbeitspunkt angelegt wird, vorstellen. Im Bereich bis Up steigt sie, im Bereich von UP bis UV sinkt sie, und danach steigt sie wieder an.

Während der beiden Extremwerte IP und IV ist der Diffentielle Widerstand gleich 0. Enstsprechend Deiner Theorie müsste die Tunneldiode dann supraleitend sein.

Während des gesamten Bereiches ist aber sowohl die Spannung als auch der Strom positiv, folglich gibt es auch keinen negativen ohmschen Widertand.

[Eisbärwelpe]

Dann müsste der Arbeitspunkt aber im 4. Quadranten (unten rechts) liegen. Der Strom im 1. Quadranten (oben rechts) ist positiv.

Schau, wo der grüne Punkt im blauen Koordinaten-System liegt.

Während der beiden Extremwerte IP und IV ist der Diffentielle Widerstand gleich 0. Enstsprechend Deiner Theorie müsste die Tunneldiode dann supraleitend sein.

Nein, während der Extremwerte ist er unendlich. R = U/I. U ist waagerecht aufgetragen, I ist senkrecht aufgetragen. Wenn an den Extrempunkten U verändert wird, bleibt I gleich, also keine Veränderung. Division durch 0 führt zu unendlich.

Während des gesamten Bereiches ist aber sowohl die Spannung als auch der Strom positiv, folglich gibt es auch keinen negativen ohmschen Widertand.

Dann schau Dir mal diesen Link an. Tunneldioden-Oszillator

Im unteren Bild ist das Schaltbild eines Oszillators mit einer Tunneldiode dargestellt. Der Schwingkreis wird durch den negativen differentiellen Widerstand der Tunneldiode entdämpft und beginnt fröhlich zu schwingen.

[darkman71]

1.) Der grüne Punkt liegt im 1. Qudrant. Positive Spannung, positiver Strom.

2.) Stimmt der differentielle Leitwert di/du ist gleich null.

3.) Was soll mir das jetzt sagen. Das es sich um einen Schwingkreis handelt ist offensichtlich, da es sich um ein lineares Diffential Gleichungssystem 2. Grades handelt. Die Dämpfung kommt aber durch den ohmschen Widerstand zustande. Dies steht aber in keinem Zusammenhang mit dem von Dir genannten negativen Widerstand.

[Eisbärwelpe]

Zu 1 - Im schwarzen Koordinatensystem, ja. Aber ich betrachte den Arbeitspunkt (rot) im fallenden Kennlinienbereich. Man stellt diesen Arbeitspunkt ein, indem man die Tunneldiode mit einer konstanten Gleichspannung speist. Wird ausgehend von diesem Arbeitspunkt die Tunneldiode mit einem Kleinsignal beaufschlagt, so ist für dieses Kleinsignal der Arbeitspunkt (rot) gleichzeitig der Ursprung eines neuen, hier blau gezeichneten Koordinatensystems. Und in diesem blau gezeichneten Koordinatensystem liegt der fallende Kennlinienbereich im 2. und 4. Quadranten, und der grüne Punkt im 4. Quadranten.

Zu 3 - Die ohmschen Widerstände bei der Oszillatorschaltung dienen als Spannungteiler und zusammen mit der Batterie zur Einstellung des Arbeitspunkes der Tunneldiode. Sie bedämpfen zwar den verlustbehafteten LC-Schwingkreis zusätzlich, aber ohne sie kommt man nicht aus. Das macht aber nichts, denn der negative Widerstand der Tunneldiode kompensiert alle ohmschen Widerstände und Verlustwiderstände des LC-Schwingkreises. Der LC-Schwingkreis wird also entdämpft und kann zu schwingen.

[darkman71]

Das stimmt so auch nicht. Beim Lösen der inhomogenen Diffentialgleichung zweiter Ordnung wird die Dämpfung folgendemaßen definiert:

D = R/2 *SQRT(C/L)

Wenn D kleiner als 1 ist, fängt das System an zu schwingen.

[Eisbärwelpe]

D = R/2 *SQRT(C/L)

Die 2 im Nenner musst Du weglassen, dann stimmt es, also: D = R *SQRT(C/L)

Wenn D kleiner als 1 ist, fängt das System an zu schwingen.

D kleiner als 1 reicht noch nicht, die Dämpfung muss 0 sein, also keine Dämpfung. Und das erreicht man, indem in der Dämpfungsformel R gleich 0 wird. Durch Serienschaltung eines gleich großen negativen Widerstands -R.

[richi44]

Das mit dem negativen Ri sieht komplizierter aus, als es ist. Natürlich kann ich nicht bei Firma X einen negativen Widerstand kaufen. Aber ich kann z. B. einem Netzteil sowas "anerziehen".
Nehmen wir eine Spannungsquelle, so hat diese einen Ri von Null. Der Strom hängt von der Spannung und dem Lastwiderstand ab. Und damit haben wir eine vertikale Kennlinie in einem Koordinatensystem, bei welchem U horizontal aufgezeichnet ist, I vertikal.

Haben wir eine Stromquelle so ist Ri unendlich. Das ergibt eine horizontale Linie.

Nehmen wir ein normales Netzgerät mit positivem Ri, so verläuft seine Kennlinie wie ein normaler Widerstand. Ist U Out 0, so ist I Out auch 0. Beträgt U Out einen Wert von X, so ist I Out ein entsprechender Wert. Es ergibt sich also eine Schräge aus dem Nullpunkt heraus und die Steilheit dieser Schräge ist von der Last und dem Ri bestimmt.

Ist das Netzteil über ein langes Kabel mit dem Verbraucher verbunden, so wird über eine separate Leitung die Spannung am Verbraucher gemessen und diese konstant gehalten. Das Netzteil, an seinen Klemmen betrachtet, liefert also mit zunehmendem Strom eine zunehmende Spannung und gleicht mit dem daraus resultierenden negativen Ri den Spanungsverlust der Leitung aus.

Bei einer Endstufe kann man einen kleinen Widerstand in die Masseleitung des Lautsprechers einfügen. Die daran abfallende Spannung entspricht dem Lautsprecherstrom. Diese Spannung kann man nun zusammen mit der normalen Gegenkopplung dem Verstärker zuführen und mit der Stärke der Wirksamkeit dieser Rückführung (Verhältnis normale Spannungsgegenkopplung zu Strom-Rückkopplung) den Ri auch negativ gestalten.

Hier die Endstufe des Telewatt.

Man sieht hier zwei Gegenkopplungen, nämlich eine von der 16 Ohm-Trafoseite zur Katode der Vorröhre, andererseits die 0 Ohm Seite aufs Gitter. Da 0 Ohm nicht Masse ist, ergibt auch dies eine Gegenkopplung. Der Trick ist nun, dass der Draht zwischen 0 Ohm-Anschluss und Masse etwas hochohmiger ist als üblich. Damit entsteht vom 16 Ohm-Anschluss (oder 8 oder 4) eine Spannungsrückführung über die Last an den 0 Ohm-Anschluss und damit ein Strom durch die 0 Ohm- zu Masse-Wicklung. Und damit eine Spannung, welche der induzierten an diesem Wicklungsteil entgegen läuft. Je höher also der Strom, umso kleiner (bis invertierend) die Spannung zwischen der Gittergegenkopplung und Masse. Damit nimmt also die Gittergegenkopplung ab und die Verstärkung steigt an. Die ansteigende Verstärkung bei ansteigendem Strom im Ausgang entspricht einer -Ri Funktion.

[oldeurope]

... Der Trick ist nun, dass der Draht zwischen 0 Ohm-Anschluss und Masse etwas hochohmiger ist als üblich. Damit entsteht vom 16 Ohm-Anschluss (oder 8 oder 4) eine Spannungsrückführung über die Last an den 0 Ohm-Anschluss und damit ein Strom durch die 0 Ohm- zu Masse-Wicklung. Und damit eine Spannung, welche der induzierten an diesem Wicklungsteil entgegen läuft. Je höher also der Strom, umso kleiner (bis invertierend) die Spannung zwischen der Gittergegenkopplung und Masse. Damit nimmt also die Gittergegenkopplung ab und die Verstärkung steigt an. Die ansteigende Verstärkung bei ansteigendem Strom im Ausgang entspricht einer -Ri Funktion.

Super Richi,
nochmals vielen Dank. Das mit dem Drahtwiderstand ist aber schon 'Geheimwissen'. Ohne das, wird es nicht klar! Man könnte den R auch einzeichnen. ;-)
Ich habe jetzt den Sinn hinter Spannungsgegenkopplung in Verbindung mit Strommitkopplung verstanden. Eine schöne Lösung ist die bei frihu, der Shunt für die Strommitkopplung ist da eingezeichnet.

Gruss Darius