Das Mysterium "Abschlusswiderstand bei MC-Systemen"

  • Hallo zusammen,


    nachdem es zu diesem Thema sehr unterschiedliche Hörberichte und keine wirklich zufriedenstellenden theoretischen Erklärungen gibt, habe ich mir einmal die Mühe gemacht, es einmal intensiver aus theoretischer Sicht zu betrachten.


    Das verwendete Ersatzbild ist folgendes:
    siehe Anhang: ESB.pdf


    Uta: Wechselspannung des Tonabnehmers


    Rta: Gleichstrom Innenwiderstand des Tonabnehmers


    Lta: Induktivität des Tonabnehmers


    Z1: komplexer Wechselstromwiderstand der Reihenschaltung von Rta und Lta


    C(k+vv): Kabelkapazität und Eingangskapazität des Vorverstärkers


    Rvv: Abschlusswiderstand des Vorverstärkers


    Z2: komplexer Wechselstromwiderstand der Parallelschaltung von Rvv und C(k+vv)


    Uvv: Wechselspannung am Eingang des Vorverstärkers


    Formeln: (leider elektronisch nicht so schön darstellbar)


    Ausgehend vom Spannungsteiler Z1, Z2 ergibt sich folgende Ausgangsformel:


    1.) Betrag(Uvv/ Uta) = Betrag(Z2/ (Z1+Z2))


    2.) Betrag(Uvv/ Uta) = Betrag (Z2)/ Wurzel( (Rta+Betrag (Z2)*cos(alpha)) zum Quadrat + (2*Pi*f*Lta – Betrag(Z2)*sin(alpha))zum Quadrat)


    3.) Betrag(Z2) = Rvv/ Wurzel(1+(2*Pi*f*Rvv*C(k+vv)) zum Quadrat)


    4.) Alpha = arctan (2*Pi*f*Rvv*C(k+vv))


    Sieht man sich diesen Formelwust einmal an, wundert man sich nicht mehr, dass dieses Thema gerne ein wenig oberflächlicher diskutiert wird.


    Was sagt uns das Ganze:
    1. bei niedrigen Frequenzen (f gegen 0) ergibt sich der rein ohmsche Spannungsteiler zwischen Rta und Rvv.


    2. bei hohen Frequenzen (f gegen 20 kHz) , kleinem Rta und kleinem Rvv muß die Induktivität berücksichtigt werden


    3. bei hohen Frequenzen und großem Rvv (>20 kOhm) muß die Kapazität mitberücksichtigt werden



    Beispiele: Benz ACE SL und Grado Statement Platinum
    siehe Anhang: Abschlußwiderstand.pdf



    Auswertung der Ergebnisse:


    1.) Auswirkung des Abschlusswiderstandes auf den Frequenzgang:


    Die hierbei relevante Zeile ist: Abweichung Uvv/Uta bei f=20 Hz gegenüber f=20 kHz in dB


    1a.) Benz: Keine Auswirkung des Abschlusswiderstandes auf den Frequenzgang.


    1b.) Grado: durch den kleinen Innenwiderstand und die hohe Induktivität des Systems, werden hohe Frequenzen bei kleinem Innenwiderstand gedämpft. Bei Rvv=10 Ohm ergibt sich eine Absenkung um 9,6 dB, was einer Klangkatastrophe gleichkommt. Bei Rvv=100 Ohm ist immer noch eine leichte Absenkung um 0,5 dB festzustellen. Ab Rvv=220 Ohm sind keine wesentlichen Veränderungen mehr zu erwarten.


    Trotz der in beiden Fällen hohen Resonanzfrequenz (Benz: 1,5 Mhz, resp. Grado: 670 kHz) habe ich für beide Systeme die Formeln mit Rvv=22 kOhm und den Frequenzen von 10 kHz bis 21 kHz in 1 kHz-Schritten durchgespielt, um sicherzugehen, dass keine Resonanzeffekte im hörbaren Bereich liegen. Da das Ergebnis wie erwartet war, es gibt keine, habe ich auf diese Diagramme verzichtet. Somit sind die Werte für f=20 Hz und 20 kHz repräsentativ für die Aussagen über den Frequenzgang.


    2.) Auswirkung des Abschlusswiderstandes auf den Ausgangspegel


    Die hierbei relevante Zeile ist: Pegelunterschied zum nächst niedrigeren Widerstandswert in dB bei f=20 Hz


    2a.) Benz: Steigert man den Abschlusswiderstand von 10 auf 100 und dann auf 220 Ohm, so steigt der Pegel um 5,2 dB (Rvv von 10 auf 100 Ohm), bzw. 0,4 dB (Rvv von 100 auf 220 Ohm). Danach ist keine hörbare Pegelerhöhung mehr feststellbar.


    2b.) Beim Grado steigt der Pegel in diesen Fällen um 1,7 resp. 0,12 dB. Der erste Pegelunterschied ist hörbar.


    3.) Auswirkung des Abschlusswiderstandes auf die Dynamik


    Je geringer die Eingangspannung Uvv, umso schlechter ist der Signal-/ Rauschabstand am Ausgang des Leistungsverstärkers. Hörbare Pegelunterschiede bewirken demnach auch eine hörbare Verringerung der Dynamik.


    Fazit:


    1. hörbare Frequenzgangunterschiede sind nur in folgendem Sonderfall feststellbar: großes Lta, kleines Rta, kleines Rvv. Auch in diesem Fall ist ab einem Rvv=220 Ohm (also 100*Rta) ebenfalls kein Unterschied mehr ableitbar. Nicht ohne Grund wird ein höherer Abschluss für das Grado empfohlen. In allen weiteren Fällen ist keine hörbare Auswirkung des Abschlusswiderstandes auf den Frequenzgang feststellbar.


    2. Mit steigendem Rvv steigt der Pegel Uvv, das Signal wird einfach lauter, ohne sich tonal zu verändern. Korrigiert man diese Pegeldifferenz bei Hörvergleichen nicht, erscheint das lautere Signal besser. In beiden Fällen ist aber ab Rvv= 220 Ohm kein hörbarer Unterschied vorhanden.


    3. Die Dynamik wird ebenfalls besser, wenn der Pegel Uvv höher wird. Auch hier ist in beiden Fällen ab Rvv=220 Ohm keine hörbare Veränderung mehr zu erwarten.


    4. Somit konnte ich nur eine Empfehlung für eine Untergrenze des Verhältnisse von Rvv/ Rta ableiten. In den meisten Fällen „passt“ die alte Daumenregel 1:10 ganz gut (Benz), in einigen Sonderfällen (Grado) kann die Untergrenze höher liegen.


    5. Eine Obergrenze für den Abschlusswiderstand konnte ich nicht herleiten. Die Aussage, dass ein Benz bei 22 kOhm anders klingen soll als z. B. bei 1kOhm, ist nicht theoretisch belegbar.


    Viele Grüße


    Christian

  • Moin,


    nicht, das man die einzelnen Eckwerte und Zusammenhänge nicht kennen würde- aber ich mag anschauliche Erklärungen bzw. Beispiele...


    Da in einem anderen fred ja gerade über den Widerstand von TA-Verkabelungen geschrieben wurde...


    Was passiert denn zB bei einem DL103, das an einen 100Ohm Übertrager mittels eines 2Ohm Kabels angeschlossen wird, im einzelnen?


    Würde mich wirklich interessieren 8o

  • Hallo Ole,


    bislang habe ich noch keinen Fred gefunden, der mir den Sachverhalt konket genug erläutert hat.


    Es gibt jede Menge, sich teilweise widersprechende Hörberichte und z.T. Erklärungen für eine erforderliche Mindestgröße des Abschlußwiderstandes. Zum Thema, warum ein Abschlußwiderstand zu hoch sein sollte, konnte ich noch nichts finden.


    Ich habe sowohl bei einem deutschen Hersteller von Phono-Pres, als auch bei Stereo nachgefragt, warum ich den überhaupt einen veränderten Abschlußwiderstand hören können sollte. Von ersterem habe ich gar keine Antwort erhalten, von Stereo zumindest eine richtige Teilantwort.


    Deshalb habe ich mir die Mühe gemacht, meine alten Studienkenntnisse herauszukramen und alles nochmals nachgerechnet. Solltest Du einen Fred oder Link kennen, der das Thema vollständig behandelt, immer her damit.


    Das soetwas leider nicht ganz trivial und leicht verdaulich ist, ist mir klar. Deshalb habe ich ja auch zwei konkrete Beispiele gebracht.


    Eine fundierte Antwort auf Deine Frage ist aus dem Handgelenk heraus zumindest für mich nicht möglich. Der Übertrager bewirkt ja nicht nur eine Spannungs- sondern auch eine Impedanztransformation. Da der Übertrager am MM-Eingang hängt und dieser normalerweise einen festen Eingangswiderstand von 47 kOhm hat, denke ich, daß hier das Übertragungsverhältnis und die Eingangs- und Kabelkapazität zu berücksichtigen sind. Der Kabelwiderstand dürfte vernachlässigbar sein. Also zumindest von meiner Seite gibt's hierzu keine schnelle Antwort.


    Viele Grüße


    Christian

  • Moin Christian,


    dann warten wir mal ab, ob und was es dazu von informierter Seite zu sagen gibt...


    Vieles macht man ja einfach ohne zu hinterfragen, einfach aus Erfahrung/Gewohnheit- nur mit plausiblen Herleitungen stehe ich denn öfter auf dem Schlauch.

  • Erstmal schönen Dank für deine Mühe, Adrian! ^^


    Meiner Meinung greift die rein elektrische Betrachtungsweise zu kurz. Denn es kommen noch mechanische Eigenschaften des Systems hinzu, die von der rein elektrischen Seite nicht berücksichtigt werden. Wenn (!) ich das richtig durchschaue, dann bewirken niedrigen Abschlussimpedanzen eine größere Gegen-EMK, die sich letztenendes mechanisch dämpfend auf das Schwingungsverhalten des Nadelträgers auswirkt.


    Deshalb finde ich es plausibel, wenn verschiedene Anwender allein durch die Verwendung anderer Tonarme schon zu unterschiedlichen und jeweils als optimal empfundenen Abschlusswiderständen kommen.

  • Zitat

    ... dann bewirken niedrigen Abschlussimpedanzen eine größere Gegen-EMK, die sich letztenendes mechanisch dämpfend auf das Schwingungsverhalten des Nadelträgers auswirkt

    Jau.
    Der Eine oder andere wird sich erinnern, dass ich in der "LP" mal ne Geschichte über den Abschluss von MC-Abtastern mit 47k gemacht und in dem Zusammenhang ein paar Simulationsschriebe veröffentlicht habe. Der Tenor, der dabei herauskommt deckt sich mit meinen gehörmäßigen Erfahrungen: Je niederinduktiver und damit meist auch niederohmiger der Generator ist, um so weniger ist die Abschlussimpedanz von Bedeutung und umgekehrt.

    Keith, don't go.

  • Um noch ein Beispiel aus der Mechanik zu ergänzen.
    Mein Denon 103R wird unter einem Isolator am Hadcock 242 am MC-Eingang eines Volpes an 47k zum wahren Auflösungswunder ohne seine Klangcharakteristik zu verändern.


    Gruß Kalle

  • Was sagt uns das Ganze:

    1. bei niedrigen Frequenzen (f gegen 0) ergibt sich der rein ohmsche Spannungsteiler zwischen Rta und Rvv.


    2. bei hohen Frequenzen (f gegen 20 kHz) , kleinem Rta und kleinem Rvv muß die Induktivität berücksichtigt werden.


    3. bei hohen Frequenzen und großem Rvv (>20 kOhm) muß die Kapazität mitberücksichtigt werden.



    Meiner Meinung greift die rein elektrische Betrachtungsweise zu kurz. Denn es kommen noch mechanische Eigenschaften des Systems hinzu, die von der rein elektrischen Seite nicht berücksichtigt werden. Wenn (!) ich das richtig durchschaue, dann bewirken niedrigen Abschlussimpedanzen eine größere Gegen-EMK, die sich letztenendes mechanisch dämpfend auf das Schwingungsverhalten des Nadelträgers auswirkt.



    'n Abend,


    wir betrachten hier komplexe, dynamische Systeme elektromechanischer Art. Obwohl die Elektrik und Mechanik gute Ansaetze bieten um das Sytemverhalten zu verstehen, sollten wir uns realisieren das wir es mit jeder Menge an Nicht-Linearitaeten zu tun haben.


    Gruss, Ton

    Viele Grüße, Tony

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    "Music's real, the rest is seeming" (Fats Waller)

  • Hallo zusammen,


    vielen Dank für Eure Kommentare!


    Zitat

    ... dann bewirken niedrigen Abschlussimpedanzen eine größere Gegen-EMK, die sich letztenendes mechanisch dämpfend auf das Schwingungsverhalten des Nadelträgers auswirkt


    Gibt es hier irgendeinen Link oder eine Literaturempfehlung, wo dieser Zusammenhang beschrieben wird. So auf Anhieb kann ich ihn mir nicht erklären. Das ist vielleicht der "missing link", den ich für ein Verständnis des Sachverhaltes suche.




    Zitat

    Der Tenor, der dabei herauskommt deckt sich mit meinen gehörmäßigen Erfahrungen: Je niederinduktiver und damit meist auch niederohmiger der Generator ist, um so weniger ist die Abschlussimpedanz von Bedeutung und umgekehrt.


    Das deckt sich ja mit meiner Argumentation.


    Das niederinduktive Benz verträgt einen kleineren minimalen Abschlusswiderstand als das höherinduktive Grado. Bei großen Abschlusswiderständen würden sich beide nach meiner Berechnung ähnlich verhalten.


    Viele Grüße


    Christian

  • Gibt es hier irgendeinen Link oder eine Literaturempfehlung, wo dieser Zusammenhang beschrieben wird. So auf Anhieb kann ich ihn mir nicht erklären.


    Den wüsste ich auch gerne. Am besten aus einer wissenschaftlichen Fachpublikation.


    Den Effekt habe ich aus meinen praktischen Erfahrungen mit den mechanisch sehr anspruchsvollen Decca-Systemen gelernt. Das ist mein persönlicher, aktueller Stand der Dinge.


    Die Physik dahinter ist relativ leicht verständlich.
    Wenn ich einen (relativ) kleinen Eingangswiderstand habe (bei den Deccas zum Beispiel 15 kOhm statt der üblichen 47 kOhm), fließt ein größerer Teil des vom System erzeugten Stroms zurück in die Spulen des Generators und erzeugt dort ein induziertes Magnetfeld. Dieser Elektromagnet bewirkt bei MCs, dass sich die Spulen - bei MMs die Magneten und bei MIs das bewegte Eisenteilchen - samt dem mit ihnen verbundenden Nadelträger schwerer relativ gegen das von den installierten Magneten erzeugte Magnetfeld bewegen lassen. So entsteht eine Art magnetisch-mechanischer Dämpfung, die sich unter Umständen in Zusammenspiel mit anderen mechanischen Dämfungen (zum Beispiel der in jedem Tonabnehmer vorhandenen elastischen Komponenten, dessen Gehäuse und eben auch den dem mehr oder weniger dämpfenden Einfluss des Tonarms) günstig für die Abtastung erweisen kann.


    Im Klartext: Je größer der Eingangswiderstand desto weniger Dämpfung.


    Wie man aber die (mehr oder weniger große) klangliche Wirkung unterschiedlicher Eingangswiderstände in seiner Anlage einschätzt, hängt auch von der Phonostufe, den Lautsprecher und - natürlich - vom eigenen Geschmacksempfinden ab.

  • Meiner Meinung greift die rein elektrische Betrachtungsweise zu kurz. Denn es kommen noch mechanische Eigenschaften des Systems hinzu, die von der rein elektrischen Seite nicht berücksichtigt werden. Wenn (!) ich das richtig durchschaue, dann bewirken niedrigen Abschlussimpedanzen eine größere Gegen-EMK, die sich letztenendes mechanisch dämpfend auf das Schwingungsverhalten des Nadelträgers auswirkt.

    Das wollte ich gestern auch erwähnen, mangels "Formelkenntnissen" habe ich es erstmal sein lassen, da ich es mathematisch nicht belegen kann. Ich konnte nur beobachten, das mein MC30S bei 100Ohm "enger" klingt als bei 1kOhm Abschluß. Ich verzichte auf das letzte Quäntchen Lautstärke und genieße den freieren Klang. Einen ähnlichen Effekt kann man am Tieftöner beobachten, ihn mal sanft mit dem Finger andrücken, einmal mit Verstärker ein und einmal aus (oder Boxenschalter an/aus). Mit eingeschaltenen Verstärker geht der TT schwerer zu drücken, da er vom niedrigen ABschluß des Verstärkers bedämpft wird (Gegen-EMK). In arg verkleinerten Maßstab gilt das auch für ein niederohmiges MC.

    Gruß André
    Keine Emails mehr, nur PN. Emailfunktion ist deaktiviert.


  • Hallo,



    Zitat

    Einen ähnlichen Effekt kann man am Tieftöner beobachten, ihn mal sanft mit dem Finger andrücken, einmal mit Verstärker ein und einmal aus (oder Boxenschalter an/aus). Mit eingeschaltenen Verstärker geht der TT schwerer zu drücken, da er vom niedrigen ABschluß des Verstärkers bedämpft wird (Gegen-EMK). In arg verkleinerten Maßstab gilt das auch für ein niederohmiges MC.


    Der Vergleich trifft die Sache gut. Die Güte des Schwingkreises steigt an, was dem Impulsverhalten sicher nicht förderlich ist. Bei niedrigem Abschlusswiderstand steigt der Spannungsabfall auf der Leitung ebenfalls an. Inwieweit der Effekt sich hörbar auswirkt?


    Gruss, Klaus

  • Kaum, da der Leitungswiderstand immer noch deutlich geringer ist, bei vernünftiger Auslegung. Übliche Niedrigabschlüsse sind minimal bei 10Ohm, Leitungen, selbst Duchverkabelungen mit Feinstlitzen bei ungünstigstenfalls 3Ohm. Bei meinem Yamaha habe ich nominell 100Ohm Abschluss. Den Sony TA-55 habe ich noch nicht gestestet (40Ohm).

    Gruß André
    Keine Emails mehr, nur PN. Emailfunktion ist deaktiviert.


  • Zitat

    Der Eine oder andere wird sich erinnern, dass ich in der "LP" mal ne Geschichte über den Abschluss von MC-Abtastern mit 47k gemacht und in dem Zusammenhang ein paar Simulationsschriebe veröffentlicht habe.


    Hallo zusammen,


    kann mir jemand sagen, in welcher "LP" dieser Artikel veröffentlicht wurde?


    Über die LP-Homepage kann ich es leider nicht herausfinden.


    Viele Grüße


    Christian

  • Hi Christian,
    der Artikel den Du wahrscheinlich suchst mit der Widerstandsanpassung von MC-Systemen ist in Ausgabe 02/07 erschienen.
    Der Abschluss von MC-Tonabnehmern mit 47k ist meines Erachtens unbedingt empfehlenswert (damit meine ich, man sollte es bei jedem MC-System zumindest ausprobiert haben, bei manchen ist das nämlich die Lösung, abhängig natürlich auch von der Phono-Schaltung, ich vermute das klappt nicht bei jeder phono-pre).
    Weiterhin gabs noch in 04/07ein Übertrager Spezial.
    Grüße,
    Daniel

  • Hallo Thomas,


    prima Link, kannte ich noch gar nicht.


    Dazu bestätigt er einige bisher diskutierte Punkte:


    • Die SAC-Aussagen zur Auswirkung der Anpassung auf den Frequenzgang und speziell auf die Einfügungsdämpfung (jetzt weiß ich wenigstens wie die "korrekte" Bezeichnung lautet) decken sich mit meinen Berechnungen.
    • Die Aussagen zur Auswirkung der Selbstinduktion und die daraus resultierenden mechanischen Rückstellkräfte bestätigen Uwe's Anmerkungen


    Beide zusammen müßten eigentlich das Thema vollständig beschreiben.


    Es sei denn, es gibt noch einen Effekt, den ich bisher nicht berücksichtigt habe...


    Viele Grüße


    Christian

  • Hallo,


    die mechanischen Eigenschaften eines Systems Tonarm/Tonabnehmer elektrisch darzustellen ist sehr schwierig, vielleicht gibt es deswegen keine vernünftigen Betrachtungen hierzu.


    Zu den vielen mechanischen Einflüssen auf die elektrischen Eigenschaften gehört sicher die Resonanz der Aufhängung und deren Bedämpfung, die Resonanz des Nadelträgers selbst, die Resonanzen im Tonarmrohr im mittleren und hohen Frequenzbereich. Nicht zu vergessen die Resonanzen im unteren Bereich durch Exzentritäten der Platte, Höhenschlag, Arm/Abtaster Resonanz, bei Subchassis noch deren Schwingfrequenz ...... puuh. Das gibt ein ziemlich komplexes Ersatzschaltbild. Mehr als nur ein L und ein R in Reihe.


    Ein Lautsprecher beispielsweise ist ja auch nicht nur eine Spule mit Widerstand. Da kommt das Gehäuse als Resonanzkreis dazu, ganz zu schweigen von Mehrwegelautsprechern oder speziellen Gehäusekonstruktionen.


    Ich befürchte da reicht unser Wissen nicht ganz aus ...... schade.


    Eigentlich sollten TA-Hersteller eine ideale Abschlußimpedanz nennen (und nicht so ein lapidares 100 .. 47kOhm). Von Dynavector weiß ich es und das paßt auch (30 Ohm für das XX-2).


    Viele Grüße


    Micha

    1: YBA Gala, YBA 1 vor/end/MC-module , McIntosh MR78, YBA CD2, Oracle Delphi 5 teilmod. Mk6/SME5/ZYX Airy 3 X/L/SB, Accuphase T103, Isoda HZ20D/HA08/HC05, 2: YBA Intégré, YBA CD Integré, Harbeth LS3/5a, PW: Loricraft PRC-3