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Eingangswiderstand

Der Eingangswiderstand , auch Außenwiderstand, Abschlusswiderstand oder Bürdenwiderstand, ist eine Eigenschaft von Eingängen elektrischer Geräte. Er belastet das Gerät, das an diesen Eingang eine Spannung anlegt.

Innen- und Außenwiderstand eines elektrischen Geräts

Das speisende Gerät hat einen Quellwiderstand (Quellimpedanz) , der üblicherweise bei Spannungsanpassung viel kleiner als der Eingangswiderstand des gespeisten Gerätes ist: .

Für Gleichspannungen, besonders aber für Wechsel- und Signalspannungen und hier insbesondere bei Hochfrequenz gilt bei Leistungsanpassung, dass Ausgangswiderstand und Eingangswiderstand den gleichen Wert haben – Impedanzanpassung: .

Mit Abschlusswiderstand (auch Ersatzlast, Dummy-load oder kurz Abschluss genannt) wird auch die technische Ausführung (meistens in Form eines Steckers) eines hochfrequenz-tauglichen Widerstands bezeichnet, der z. B. für Messzwecke oder zur Vermeidung von Reflexionen als Last an eine Signalquelle oder Leitung angeschlossen wird. Für den Test von Sendern werden Abschlusswiderstände mit entsprechend hoher Leistung benötigt („künstliche Antennen“). Solche Abschlusswiderstände müssen besonders induktionsarm aufgebaut sein, daher kommen nur ungewendelte Schichtwiderstände oder Massewiderstände zum Einsatz.

Die Impedanzen: hier Ra-Betrachtung

Beispiele

  • Ein Oszilloskop hat üblicherweise den Eingangswiderstand 1 MΩ, um den Messpunkt (<< 1 MΩ) nur wenig zu belasten. Durch Vorschalten eines Tastkopfes kann dieser Eingangswiderstand auf 10 MΩ oder mehr erhöht werden; gleichzeitig wird damit der Einfluss der Messleitung reduziert.
  • Spannungsmesser und Multimeter besitzen aus dem gleichen Grund möglichst hohe Eingangswiderstände; letztere besitzen meist einen Eingangswiderstand von 10 MΩ.
  • Wird einem hochfrequenztechnischen Gerät ein Signal per Kabel (z. B. LAN, Funksender und -empfänger) zugeführt, muss dieses einen zur Kabelimpedanz passenden Eingangswiderstand (oft 50 Ω) besitzen, um Impulsreflexionen zu vermeiden (siehe angepasste Leitung). Den Eingangswiderstand von Antennen bezeichnet man als Fußpunktwiderstand.
  • Eingangswiderstände sind immer „passiv“, während Ausgangswiderstände überwiegend „aktiv“ sind, wie man hier in der Abbildung deutlich erkennt. Einen passiven Eingang kann man nicht „kurzschließen“; kurzgeschlossene Quellen dienen lediglich als Modell. Der Innenwiderstand Ri, Ausgangswiderstand oder Quellwiderstand kann auch passiv sein, beispielsweise bei Dämpfungs- und Impedanzanpassungsgliedern.
  • Oft wird der Last-, Außen- bzw. Eingangswiderstand mit und der Quell-, Innen- bzw. Ausgangswiderstand mit bezeichnet, woraus sich immer Missverständnisse ergeben, weil Außenwiderstand (Last) nicht Ausgangswiderstand (Quelle) sein kann. Die Bezeichnungen und sind zu vermeiden, weil nur der Außen-, Last- bzw. Eingangswiderstand sein kann.
  • Bei Tonregieanlagen nach IRT-Pflichtenheft 3/5 (1989) hat (Eingangsscheinwiderstand) von Normalpegeleingängen innerhalb des gesamten Frequenzbereichs (40 Hz bis 15 kHz) größer als 5 kΩ zu sein. Bei Mikrofonverstärker-Eingängen soll (Eingangsimpedanz) größer als 1 kΩ sein. Die Abweichungen sollen im gesamten Frequenzbereich unter 20 % bleiben.
  • Ein Endverstärker sollte eine möglichst geringe Quellimpedanz (< 0,1 Ω) besitzen, um den Lautsprecher mit einer Nenn-Lastimpedanz von z. B. 4 oder 8 Ω möglichst gut zu bedämpfen; siehe Dämpfungsfaktor.

Bei Wechselstrom ist der Eingangswiderstand häufig ein komplexer Widerstand, der auch induktive und kapazitive Anteile enthält. Komplexe Widerstände nennt man Impedanz.

Ein- und Ausgangswiderstände müssen nicht zwingend durch reale Widerstände repräsentiert werden, sondern können sich aus dem Verhalten (Impedanz) einer komplexen aktiven oder passiven Schaltung ergeben.

Bei Operationsverstärker-Ausgängen wird der Abschlusswiderstand oft durch einen passiven Widerstand festgelegt – der Operationsverstärker selbst hat meist einen zu geringen Quellwiderstand beziehungsweise darf nicht zu stark belastet werden, um wie berechnet zu funktionieren.

Den Wert für einen Lastwiderstand Ra sollte man nicht mit einem Ohmmeter messen, sondern nur indirekt bestimmen.

Die Impedanzen und ihre unterschiedlichen Namen Bearbeiten

Innenwiderstand Außenwiderstand
Quellwiderstand Lastwiderstand
Ausgangswiderstand Eingangswiderstand
– Abschlusswiderstand
– Bürdenwiderstand

Literatur Bearbeiten

  • Ulrich Freyer: Nachrichten-Übertragungstechnik. Grundlagen, Komponenten, Verfahren und Systeme der Telekommunikationstechnik. 1. Auflage. Carl Hanser Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41462-4.
  • Hans Fricke, Kurt Lamberts, Ernst Patzelt: Grundlagen der elektrischen Nachrichtenübertragung. B. G. Teubner Verlag, Stuttgart 1979, ISBN 3-322-94046-2.
  • Thomas Mühl: Einführung in die elektrische Messtechnik. Grundlagen – Messverfahren – Geräte. Springer Fachmedien, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-8348-0899-8.
  • Hans Fricke, Paul Vaske: Elektrische Netzwerke. Grundlagen der Elektrotechnik. Springer Fachmedien, Wiesbaden 1982, ISBN 3-663-01154-2.
  • Hans Jörg Friedrich: Tontechnik für Mediengestalter. Töne hören – Technik verstehen – Medien gestalten. Springer Verlag, Berlin / Heidelberg 2008, ISBN 978-3-540-71869-7.
  • Joachim Goerth: Bauelemente und Grundschaltungen. B. G. Teubner Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-519-06258-5.
  • Rainer Felderhoff: Elektrische und elektronische Messtechnik. Grundlagen – Verfahren – Geräte und Systeme. 8. Auflage. Carl Hanser Verlag, München 2007, ISBN 978-3-446-40571-4.
  • Dietmar Benda: Elektronik ohne Ballast. Grundlagen der Elektronik leicht verständlich. Franzis Verlag, Poing 2008, ISBN 978-3-7723-5380-2.
  • Harald Schumny: Signalübertragung. 2., durchgesehene Auflage. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag, Braunschweig 1987, ISBN 3-528-14072-0.

Weblinks Bearbeiten

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Veröffentlichungsdatum:
Der Eingangswiderstand R a displaystyle R mathrm a auch Aussenwiderstand Abschlusswiderstand oder Burdenwiderstand ist eine Eigenschaft von Eingangen elektrischer Gerate Er belastet das Gerat das an diesen Eingang eine Spannung anlegt Innen und Aussenwiderstand eines elektrischen GeratsDas speisende Gerat hat einen Quellwiderstand Quellimpedanz R i displaystyle R mathrm i der ublicherweise bei Spannungsanpassung viel kleiner als der Eingangswiderstand R a displaystyle R mathrm a des gespeisten Gerates ist R i R a displaystyle R mathrm i ll R mathrm a Fur Gleichspannungen besonders aber fur Wechsel und Signalspannungen und hier insbesondere bei Hochfrequenz gilt bei Leistungsanpassung dass Ausgangswiderstand und Eingangswiderstand den gleichen Wert haben Impedanzanpassung R i R a displaystyle R mathrm i R mathrm a Mit Abschlusswiderstand auch Ersatzlast Dummy load oder kurz Abschluss genannt wird auch die technische Ausfuhrung meistens in Form eines Steckers eines hochfrequenz tauglichen Widerstands bezeichnet der z B fur Messzwecke oder zur Vermeidung von Reflexionen als Last an eine Signalquelle oder Leitung angeschlossen wird Fur den Test von Sendern werden Abschlusswiderstande mit entsprechend hoher Leistung benotigt kunstliche Antennen Solche Abschlusswiderstande mussen besonders induktionsarm aufgebaut sein daher kommen nur ungewendelte Schichtwiderstande oder Massewiderstande zum Einsatz Die Impedanzen hier Ra BetrachtungBeispiele Ein Oszilloskop hat ublicherweise den Eingangswiderstand 1 MW um den Messpunkt lt lt 1 MW nur wenig zu belasten Durch Vorschalten eines Tastkopfes kann dieser Eingangswiderstand auf 10 MW oder mehr erhoht werden gleichzeitig wird damit der Einfluss der Messleitung reduziert Spannungsmesser und Multimeter besitzen aus dem gleichen Grund moglichst hohe Eingangswiderstande letztere besitzen meist einen Eingangswiderstand von 10 MW Wird einem hochfrequenztechnischen Gerat ein Signal per Kabel z B LAN Funksender und empfanger zugefuhrt muss dieses einen zur Kabelimpedanz passenden Eingangswiderstand oft 50 W besitzen um Impulsreflexionen zu vermeiden siehe angepasste Leitung Den Eingangswiderstand von Antennen bezeichnet man als Fusspunktwiderstand Eingangswiderstande sind immer passiv wahrend Ausgangswiderstande uberwiegend aktiv sind wie man hier in der Abbildung deutlich erkennt Einen passiven Eingang kann man nicht kurzschliessen kurzgeschlossene Quellen dienen lediglich als Modell Der Innenwiderstand Ri Ausgangswiderstand oder Quellwiderstand kann auch passiv sein beispielsweise bei Dampfungs und Impedanzanpassungsgliedern Oft wird der Last Aussen bzw Eingangswiderstand mit R e displaystyle R mathrm e und der Quell Innen bzw Ausgangswiderstand mit R a displaystyle R mathrm a bezeichnet woraus sich immer Missverstandnisse ergeben weil Aussenwiderstand Last nicht Ausgangswiderstand Quelle sein kann Die Bezeichnungen R e displaystyle R mathrm e und R a displaystyle R mathrm a sind zu vermeiden weil R a displaystyle R mathrm a nur der Aussen Last bzw Eingangswiderstand sein kann Bei Tonregieanlagen nach IRT Pflichtenheft 3 5 1989 hat R a displaystyle R mathrm a Eingangsscheinwiderstand von Normalpegeleingangen innerhalb des gesamten Frequenzbereichs 40 Hz bis 15 kHz grosser als 5 kW zu sein Bei Mikrofonverstarker Eingangen soll R a displaystyle R mathrm a Eingangsimpedanz grosser als 1 kW sein Die Abweichungen sollen im gesamten Frequenzbereich unter 20 bleiben Ein Endverstarker sollte eine moglichst geringe Quellimpedanz lt 0 1 W besitzen um den Lautsprecher mit einer Nenn Lastimpedanz von z B 4 oder 8 W moglichst gut zu bedampfen siehe Dampfungsfaktor Bei Wechselstrom ist der Eingangswiderstand haufig ein komplexer Widerstand der auch induktive und kapazitive Anteile enthalt Komplexe Widerstande nennt man Impedanz Ein und Ausgangswiderstande mussen nicht zwingend durch reale Widerstande reprasentiert werden sondern konnen sich aus dem Verhalten Impedanz einer komplexen aktiven oder passiven Schaltung ergeben Bei Operationsverstarker Ausgangen wird der Abschlusswiderstand oft durch einen passiven Widerstand festgelegt der Operationsverstarker selbst hat meist einen zu geringen Quellwiderstand beziehungsweise darf nicht zu stark belastet werden um wie berechnet zu funktionieren Den Wert fur einen Lastwiderstand Ra sollte man nicht mit einem Ohmmeter messen sondern nur indirekt bestimmen Die Impedanzen und ihre unterschiedlichen Namen BearbeitenR i displaystyle R mathrm i nbsp R a displaystyle R mathrm a nbsp Innenwiderstand AussenwiderstandQuellwiderstand LastwiderstandAusgangswiderstand Eingangswiderstand Abschlusswiderstand BurdenwiderstandLiteratur BearbeitenUlrich Freyer Nachrichten Ubertragungstechnik Grundlagen Komponenten Verfahren und Systeme der Telekommunikationstechnik 1 Auflage Carl Hanser Verlag Munchen 2009 ISBN 978 3 446 41462 4 Hans Fricke Kurt Lamberts Ernst Patzelt Grundlagen der elektrischen Nachrichtenubertragung B G Teubner Verlag Stuttgart 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