Impedanz groß / klein?

[Mastergitaizer]

Hallo,
ich brauche eure Hilfe in Sachen Impedanzen von Gitarre und Verstärker. Ich schreibe eine Facharbeit darüber und einen Punkt verstehe ich nicht:

Wenn die Eingangsimpedanz Z(e) eines Verstärkers groß ist ( Z(e) > 1MOhm ) und die Ausgangsimpeddanz Z(a) einer Gitarre relativ gering ist, also Z(a) gegen Null geht, umso weniger Spannungsverlust habe ich zwischen Amp und Gitarre, sehe ich das richtig?

Z.B.: U(a) = 1V; Z(e) = 500 kOhm und einmal 1MOhm; Z(a) = 100kOhm

U(e) = Z(e) / [Z(e) + Z(a)] * U(a) = 500kOhm / 600kOhm * 1V = 0.83V

U(e) = Z(e) / [Z(e) + Z(a)] * U(a) = 1000kOhm / 1100kOhm * 1V = 0.91V

Es kommen also einmal nur 0.83V an und einmal 0,91V an Amp an. Soweit so gut, solange das oben genannte richtig ist, Zahlwerte sind nur als Beispiel gedacht.

Doch nun das Problem: Warum ist es "besser" bei der Gitarre ein Potentiometer mit 500kOhm einzubauen anstelle von 250kOhm? Eigentlich ist es doch so, dass durch die Spannungsteilung das Signal einmal auf die Masse und einmal auf den Ausgang gelegt wird. Also für einen kleinen Widerstand geht mehr Spannung auf die Masse als für einen großen, eigentlich unabhängig vom Gesamtwiderstand des Poti, oder etwa nicht??? Doch warum wird durch ein großes Poti die Frequenzüberhöhung mehr gesteigert als bei einem kleinen???

Hoffe ihr könnt mir da weiterhelfen!
Ciao,
Mastergitaizer

 

[raphrav]

vllt hilft das: ein poti wird immer so geschaltet, dass der gesamtwiderstand des potis (pin1-pin3) den pickup auf masse leitet - je höher der widerstand, desto geringer ist generell die ableitung auf masse (unabhängig von der potistellung) und desto höher sind die grundverluste, was eben gerade bei passiven lösungen in kombination mit der kapazität des kabels höhen klaut.

 

[Eile]

Deine Gleichungen beziehen sich bei der Ausgangsimpedanz auf einen in Reihe liegenden Widerstand. Die "voll aufgedrehten" Potis stellen einen Widerstand Parallel zur Quelle dar.
Also vereinfacht Ue/Ua= 1/[1+ZQ(1/ZPoti+1/Ze)] ZQ ist hier der Innenwiderstand der Quelle.

Wenn die Eingangsimpedanz Z(e) eines Verstärkers groß ist ( Z(e) > 1MOhm ) und die Ausgangsimpedanz Z(a) einer Gitarre relativ gering ist, also Z(a) gegen Null geht, umso weniger Spannungsverlust habe ich zwischen Amp und Gitarre, sehe ich das richtig?

Die Ausgangsimpedanz einer Gitarre ist alles andere als nahe der Null. Die Ausgangsimpedanz beschreibt, wie sich die Spannung am Ausgang unter Belastung ändert.
Je höher die Ausgangsimpedanz, desto stärker Bricht die Spannung am Ausgang zusammen, wenn dieser Belastet wird. Ist die Ausgangsimpedanz 0, so bleibt die Spannung am Ausgang konstant und ist unabhängig von der Belastung (selbst beim Kurzschluss).
Der Verstärker hat eine hohe Eingangsimpedanz, damit die Quelle nicht stark belastet wird und nur einen geringen Strom liefern muss, sodass die Spannung nicht zusammenbricht.

 

[Mastergitaizer]

Ok, damit ich das richtig sehe:
Die Masse habe ich mir als eine Art bodenlosen Topf vorgestellt, ähnlich einer Art Erdung. Und wenn ich ein Signal oder eine Spannung auf die Masse leite, dann steht sie mir als Signal für meinen Verstärker nicht zur Verfügung. Sehe ich das so richtig?

@Eile:
Was genau meist du mit "voll aufgedreht" ? Heißt das z.B. für einen Poti mit 500kOhm, dass mein Signal/Spannung vom PU zuerst diese 500kOhm durchlaufen muss um zum Verstärker zu kommen?
Das die Ausgangsimpedanz meiner Gitarre nicht Null sein kann ist mir klar, aber wie schon gesagt, WENN es so wäre, oder sagen wir sie eine Ausgangsimpedanz von nur 1Ohm, dann wäre der Spannungsverlust für meinen Amp sehr gering? Oder sehe ich das wieder falsch wegen Parallelschaltung? Weil irgendwie scheint es so für mich als könnte man beide Betrachtungsweisen (parallel/reihe) nie zusammen anwenden, immer nur getrennt. Doch wie und wann mache ich das???

Um das ganze mal zu verbildlichen: http://www.griffbrett.de/ siehe Technik => Potentiometer

Lautstärkeregelung: Wenn ich den Regler so stelle, dass er nach oben rechts schaut, dann ist der Widerstand zum Ausgang groß, also wird die Spannung auf die Masse geleitet und ist weg => Gitarre bleibt stumm
Dreht man den Regler nun nach Oben links, so ist es genau anders herum => volles Signal auf der Gitarre
Nur so betrachtet ist es doch egal wie groß der Poti von der Gitarre ist, oder? Solange logarithmisch sollte man zwischen einem 250kOhm und einem 500kOhm Poti keinen Unterschied feststellen dürfen, oder? Doch wie macht sich jetzt der Poti in der Parallelschaltung bemerkbar???

 

[Eile]

Also mit voll aufgedreht mein ich, dass das Signal "oben" am Poti abgegriffen wird, also quasi direkt an der Quelle.

Und wenn ich ein Signal oder eine Spannung auf die Masse leite, dann steht sie mir als Signal für meinen Verstärker nicht zur Verfügung. Sehe ich das so richtig?

Genau, das Signal wird kurzgeschlossen

Das die Ausgangsimpedanz meiner Gitarre nicht Null sein kann ist mir klar, aber wie schon gesagt, WENN es so wäre, oder sagen wir sie eine Ausgangsimpedanz von nur 1Ohm, dann wäre der Spannungsverlust für meinen Amp sehr gering? Oder sehe ich das wieder falsch wegen Parallelschaltung? Weil irgendwie scheint es so für mich als könnte man beide Betrachtungsweisen (parallel/reihe) nie zusammen anwenden, immer nur getrennt. Doch wie und wann mache ich das???

Der Spannungsverlust einsteht nicht am Amp, sondern am Ausgangswiderstand der Spannung. Je höher der entnommene Strom, desto mehr Spannung fällt an ihm ab.
Man kann parallele Widerstände durch einen Ersatzreihenwiderstand darstellen.
Formel: R=R1*R2/(R1+R2)

Lautstärkeregelung: Wenn ich den Regler so stelle, dass er nach oben rechts schaut, dann ist der Widerstand zum Ausgang groß, also wird die Spannung auf die Masse geleitet und ist weg => Gitarre bleibt stumm

Ja genau, die Quelle wird kurzgeschlossen.

Dreht man den Regler nun nach Oben links, so ist es genau anders herum => volles Signal auf der Gitarre
Nur so betrachtet ist es doch egal wie groß der Poti von der Gitarre ist, oder? Solange logarithmisch sollte man zwischen einem 250kOhm und einem 500kOhm Poti keinen Unterschied feststellen dürfen, oder? Doch wie macht sich jetzt der Poti in der Parallelschaltung bemerkbar???

Also das Poti liegt Parallel zum Eingang des Verstärkers (kabel kann man vernachlässigen)
Je kleiner der widerstand des Potis, desto kleiner ist der Reihenersatzwiderstand von Poti und AMP-Eingang. Das hat zur Folge, dass ein höherer Strom fließt bei gleicher Spannung. Da die quelle auch einen Innenwiderstand hat entsteht nun ein Spannungsteiler. Je größer der Widerstand des Potis, desto mehr Spannung fällt an dem Poti und damit am Eingang ab.

 

[Mastergitaizer]

OK, das hat mir schon sehr weitergeholfen, ich will es nur noch mal in meinen eigenen Worten zusammenfassen:

Ich beziehe mich dabei zum einen auf das Schaltbild aus meiner Quelle und auf dein Schaltbild:

Also, Poti zeigt wieder nach oben rechts, also ist R Poti auf deinem Schaltplan klein gegen R Ein, Gitarre bleibt stumm.

Poti zeigt nach oben links, R Poti ist maximal und durch die Reihenschaltung ist dann auch R Ausgang von der Gitarre maximal, oder? Somit fließt nur ein kleiner Strom und es kann weniger Spannung am Eingang vom Amp abfallen.

Richtig?

 

[Eile]

Also ich hab jetzt nur den fall der maximalen Lautstärke betrachtet. Für alle anderen Fälle sieht das etwas anders aus.

Poti zeigt nach oben links, R Poti ist maximal und durch die Reihenschaltung ist dann auch R Ausgang von der Gitarre maximal, oder? Somit fließt nur ein kleiner Strom und es kann weniger Spannung am Eingang vom Amp abfallen.

Es fällt MEHR Spannung am Eingang des Amps ab und gerade das will man ja.

Also, Poti zeigt wieder nach oben rechts, also ist R Poti auf deinem Schaltplan klein gegen R Ein, Gitarre bleibt stumm.

Wenn es ganz rechts ist, dann ist das Signal der Quelle kurzgeschlossen. R Poti liegst nun in reihe zum Eingangswiderstand, was aber egal ist, solange der Schleifer auf masse liegt.
Dreht man das Poti nun leicht nach links so ist R-Poti2 VIEL KLEINER als R-Poti1+ R-Ein. ( R-Poti=R-Poti1+R-Poti2)
Vereinfacht kann man sagen, dass der kleinste Widerstand bei der Parallelschaltung dominiert, wenn er viel kleiner als alle anderen Parallelen Widerstände ist.

R-Poti2 ist nahe des "rechten Bereichs" des Potis relativ klein im vergleich zum Innenwiderstand der Quelle. Es fällt also nur ein kleiner Teil der Quellenspannung an R-Poti2 ab. Diese Spannung Teilt sich dann wieder an R-Poti1 und an R-Ein auf. Je weiter man das Poti nach links dreht, desto mehr Spannung fällt an R-Ein ab und desto Lauter wird es.

Das ist jetzt alles recht vereinfacht dargestellt

 

[Mastergitaizer]

Ok, also ich glaube so langsam habe ich das gerafft. Danke auch für die Zeichnungen. Nur eins noch:
Ein höherer Ohm-Wert am Poti hat deswegen Einfluss auf die Frequenzüberhöhung, weil so der Gesamtwiderstand, also Ausgangswiderstand Gitarre + Eingangswiderstand Amp (länger) größer ist, wenn man die Lautstärke an der Gitarre abdreht. Doch wo könnte man diesen Gesamtwiderstand in der Zeichnung anbringen? Oder wie muss man sich das vorstellen?

 

[Eile]

Um es mal vereinfacht zu sagen betrachte ich die Quelle mit ihrem Innenwiderstand als Ausgangsimpedanz.

Das Poti bildet mit R-Ein die Eingangsimpedanz des Verstärkers da R-Ein konstant ist steigt bei einem Poti mit höheren Widerstand auch die Eingangsimpedanz und somit sinkt die Belastung der Quelle. Die Spannungsüberhöhung bei Resonanz hat auch zur Folge, dass der Innenwiderstand bei Resonanz steigt.(genau genommen nimmt die güte bei Belastung ab)
Also je geringer die Eingangsimpedanz, desto kleiner wird die Spannungsüberhöhung.

Das war jetzt sehr vereinfacht, ausführlicher findest du das hier