Lautsprecher-Impedanz, Belastbarkeit und Verkabelung

Die Lautsprecher-Ohm-Zahl ist eine Angabe der AC-Impedanz des Lautsprechers, die mit der Frequenz des Eingangssignals variiert. Diese Änderung der Impedanz des Lautsprechers ist auf der Impedanzkurve im Datenblatt des Lautsprechers zu sehen. Aus diesem Grund gibt das Datenblatt an, dass dieser Lautsprecher eine „Nennimpedanz“ von 8 Ohm hat.“

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Die meisten Lautsprecher sind in alternativen Ohm-Bewertungen erhältlich (meist 4, 8- und 16-Ohm-Versionen). Diese Vielfalt ermöglicht eine größere Flexibilität bei der Anpassung der äquivalenten Gesamtimpedanz Ihres Lautsprechers/ Ihrer Lautsprecher an die Ausgangsimpedanz des Verstärkers. Es ist wichtig, dass die Ausgangsimpedanz Ihres Verstärkers mit der äquivalenten Gesamtimpedanz Ihrer Lautsprecher übereinstimmt, um eine maximale Leistungsübertragung zu gewährleisten und den Verstärker nicht zu beschädigen.

Bei der Verwendung mehrerer Lautsprecher mit Ihrem Verstärker ändert sich die äquivalente Gesamtimpedanz, je nachdem, wie die Lautsprecher verkabelt sind. Sie können mehrere Lautsprecher „in Serie“, „parallel“ oder in einer Kombination der beiden Verdrahtungskonfigurationen („Serie/Parallel“) verdrahten.

Lautsprecher haben auch eine Wattzahl, die angibt, wie viel Leistung vom Verstärker sie verarbeiten können, bevor sie beschädigt werden. Wenn Sie mehrere Lautsprecher verwenden, wird die Ausgangsleistung des Verstärkers auf die Lautsprecher verteilt. Wir empfehlen die Verwendung von Lautsprechern mit der gleichen Ohmzahl in Mehrfach-Lautsprecherboxen, damit die Leistung gleichmäßig auf jeden Lautsprecher verteilt wird. (Bei Gitarrenverstärkern empfehlen wir, einen Lautsprecher zu wählen, der mindestens für das Doppelte der maximalen Leistung des Verstärkers ausgelegt ist).

Beispiel 1: Verkabelung eines einzelnen Lautsprechers

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In Beispiel 1, haben wir einen 50-W-Verstärker mit einer Ausgangsimpedanz von 8 Ohm. Er wurde an einen 8-Ohm-Lautsprecher angepasst.

Da es nur einen Lautsprecher gibt, könnte dieser die gesamten 50 W vom Verstärker erfahren.

In diesem Fall empfehlen wir, einen 8-Ohm-Lautsprecher mit einer Nennleistung von mindestens 100 W zu wählen.

Beispiel 2: Reihenschaltung

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Wenn mehrere Lautsprecher in Reihe geschaltet werden, sollte die Summe der Impedanzwerte der Lautsprecher gleich der Ausgangsimpedanz des Verstärkers sein.

~z_{\text{equivalent}}~ = Äquivalente Gesamtimpedanz

~z_n~ = Impedanz des Lautsprechers ~n~

$z_{\text{equivalent}} = z_1 + z_2 + z_n$

In Beispiel 2 haben wir einen 50-W-Verstärker mit einer Ausgangsimpedanz von 8 Ohm. Um die Lautsprecherwerte zu bestimmen, müssen wir mit der Formel für die äquivalente Impedanz lösen.

$$z_{\text{äquivalent}} = z_1 + z_2 + \ldots + z_n$$z_{\text{äquivalent}} = 8Ω$$8Ω = z_1 + z_2$

Da wir wissen, dass ~z_1 = z_2~, können wir vereinfachen:

$8Ω = z_{\text{speaker}} + z_{\text{speaker}}$$8Ω = 2 \mal z_{\text{speaker}}$$\frac{8Ω}{2} = z_{\text{speaker}}$$z_{\text{speaker}} = 4Ω$

Da es zwei Lautsprecher sind, könnte jeder Lautsprecher mit 25W belastet werden (die Hälfte der Ausgangsleistung des Verstärkers).

In diesem Fall empfehlen wir, zwei 4-Ohm-Lautsprecher mit einer Nennleistung von jeweils mindestens 50W zu wählen.

Beispiel 3: Parallele Verkabelung

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Wenn mehrere Lautsprecher parallel verkabelt werden, sind die Dinge ein wenig komplizierter, da die Gesamtimpedanz der Parallelschaltung kleiner ist als die Impedanzwerte der einzelnen Lautsprecher, wie in der folgenden Formel gezeigt.

~z_{\text{equivalent}}~ = Äquivalente Gesamtimpedanz

~z_n~ = Impedanz von Lautsprecher ~n~

$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_1} + \frac{1}{z_2} + \ldots + \frac{1}{z_n}}$

In Beispiel 3 haben wir einen 50-W-Verstärker mit einer Ausgangsimpedanz von 8 Ohm. Um die Lautsprecherwerte zu bestimmen, müssen wir mit der Formel für die äquivalente Impedanz lösen.

$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_1} + \frac{1}{z_2} + \ldots + \frac{1}{z_n}}$$z_{\text{equivalent}} = 8Ω$$8Ω = \frac{1}{\frac{1}{z_1} + \frac{1}{z_2}}$

Da wir wissen, dass ~z_1 = z_2~, können wir vereinfachen:

$8Ω = \frac{1}{\frac{1}{z_{\text{speaker}}} + \frac{1}{z_{\text{speaker}}}}$$8Ω = \frac{1}{\frac{2}{z_{\text{speaker}}}}$$8Ω = \frac{z_{\text{speaker}}{2}$$z_{\text{speaker}} = 16Ω$

Da es zwei Lautsprecher gibt, könnte jeder Lautsprecher mit 25 W belastet werden (die Hälfte der Ausgangsleistung des Verstärkers).

In diesem Fall empfehlen wir, zwei 16-Ohm-Lautsprecher mit einer Nennleistung von jeweils mindestens 50 W zu wählen.

Beispiel 4: Reihen/Parallelschaltung

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Wenn mehrere Lautsprecher in einer Serien/Parallel-Konfiguration verkabelt werden, werden die Dinge noch komplizierter. Zunächst muss die äquivalente Impedanz für alle in Reihe geschalteten Lautsprecher mit der gleichen Formel wie in Beispiel 2 oben bestimmt werden. Sobald dies geschehen ist, kann die Gesamtimpedanz der Schaltung mit Hilfe der Formel für Parallelschaltungen in Beispiel 3 oben berechnet werden.

In Beispiel 4 haben wir einen 50-W-Verstärker mit einer Ausgangsimpedanz von 8 Ohm. Um die Impedanz der Lautsprecher zu bestimmen, müssen wir sowohl die Parallelformel als auch die Serienformel für die Ersatzimpedanz verwenden.

Da die oberen beiden Lautsprecher parallel zu den unteren beiden Lautsprechern verdrahtet sind, können wir die Formel für die Ersatzimpedanz mithilfe der Parallelimpedanzformel wie folgt ausdrücken:

$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_1} + \frac{1}{z_2} + \ldots + \frac{1}{z_n}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_{\text{top}}} + \frac{1}{z_{\text{bottom}}}}$

Um diese Formel zu lösen, müssen wir also die Impedanz für den oberen und den unteren Lautsprechersatz bestimmen. Jeder dieser beiden Lautsprechersätze ist in Reihe geschaltet, so dass wir die Formel für die äquivalente Reihenimpedanz zur Lösung verwenden können.

$z_{\text{äquivalent}} = z_1 + z_2 + \ldots + z_n$$z_{\text{top}} = z_1 + z_2$

Da alle Lautsprecher die gleiche Impedanz haben, wissen wir, dass ~z_1 = z_2~ und wir können weiter vereinfachen:

$z_{\text{top}} = z_{\text{speaker}} + z_{\text{speaker}}$$z_{\text{top}} = 2 \mal z_{\text{speaker}}$

Da alle Lautsprecher den gleichen Wert haben, wissen wir auch das:

$z_{\text{bottom}} = 2 \times z_{\text{speaker}}$

So können wir auch sehen, dass ~z_{\text{top}} = z_{\text{bottom}}~

Wenn wir diese Gleichungen in unsere ursprüngliche Formel für ~z_{\text{equivalent}}~ einsetzen, können wir sehen, wie man berechnet:

$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_1} + \frac{1}{z_2} + \ldots + \frac{1}{z_n}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_{\text{top}}} + \frac{1}{z_{\text{bottom}}}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{2 \times z_{\text{speaker}}} + \frac{1}{2 \times z_{\text{speaker}}}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{2 \times z_{\text{speaker}}} + \frac{1}{2 \times z_{\text{speaker}}}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{2}{2 \times z_{\text{speaker}}}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_{\text{speaker}}}}$$z_{\text{equivalent}} = z_{\text{speaker}}$

Nach all dieser Arbeit, können wir sehen, dass die äquivalente Impedanz dieser Reihen/Parallelschaltung genau gleich der Impedanz des Lautsprechers ist. Da wir wissen, dass die Ausgangsimpedanz des Verstärkers 8Ω beträgt, können wir leicht sehen, dass

$$z_{\text{speaker}} = 8Ω$

Da es vier Lautsprecher sind, könnte jeder Lautsprecher mit 12,5 W belastet werden (ein Viertel der Ausgangsleistung des Verstärkers).

In diesem Fall empfehlen wir, vier 8-Ohm-Lautsprecher mit einer Nennleistung von jeweils mindestens 25 W zu wählen.

Für diese Konfiguration ist es am einfachsten, die äquivalente Gesamtimpedanz in zwei Schritten zu berechnen.

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