Eine der grundlegenden Entscheidungen, die professionelle Tontechniker bei der Wahl der Endstufe zu treffen haben, ist die Frage, ob ein Lautsprechersystem mit hoher oder niedriger Impedanz zum Einsatz kommen soll. Wenngleich diesem Aspekt nicht immer die ihm gebührende Aufmerksamkeit geschenkt wird, handelt es sich dabei doch um eine der Schlüsselfragen, die im Sinne der Auswahl der Bauart sowie der richtigen Anzahl der Endstufen bzw. Leistungsverstärker zu treffen sind.

Die Impedanz ist eine komplizierte Angelegenheit und setzt einiges an Hintergrundwissen voraus. Wir wollen uns an dieser Stelle mit einer vereinfachten Erklärung begnügen. Das Ohmsche Gesetz ist ein grundlegendes Prinzip der Elektronik und beschriebt das Verhältnis zwischen elektrischer Spannung, Stromstärke und elektrischem Widerstand. Spannung entspricht elektrischem Druck, die Stromstärke dem Fluss und der Widerstand ist das, was sich dem Fluss entgegenstellt. Widerstand und Impedanz sind ähnlich, allerdings bezieht sich der Widerstand meist auf Gleichspannung (DC), die Impedanz sich hingegen auf Wechselspannung (AC). Die genauen Unterschiede möchten wir an dieser Stelle der Einfachheit halber nicht näher beleuchten.

Um sich die Zusammenhänge leichter zu verbildlichen, kann man sich die Stromversorgung als einen Damm vorstellen. Die Spannung entspricht dem Druck des Wassers, das vom Damm wegfließt, die Stromstärke der Wassermenge (dem Volumen) und der Widerstand ist wie ein Ventil, das den Wasserdurchfluss reguliert. Durch das Schließen des Ventils – also die Erhöhung der Impedanz – wird zwar die Menge an Wasser verringert, die hindurchfließt, der Wasserdruck bleibt jedoch gleich. Nach dieser grundlegenden Erläuterung können wir uns nun mit den Verbindungen von hochohmigen (hohe Impedanz) und niederohmigen (geringe Impedanz) Lautsprechersysteme auseinandersetzen.

Bei Verbindungen mit hoher Impedanz wird das verwendete Lautsprechersystem durch einen Trafo bzw. Impedanzwandler ergänzt, der die Impedanz auf mehrere hundert oder tausend Ohm anhebt. Dadurch können die Lautsprecher mit einer sehr viel geringeren Stromstärke genutzt werden, als es bei einem System mit geringer Impedanz der Fall ist. Andersherum wird dadurch ermöglicht, eine größere Anzahl an Lautsprechern pro Endstufe anzuschließen. Lautsprecherverbindungen mit hoher Impedanz arbeiten mit einer bestimmten Maximalspannung (meist 70 oder 100 Volt), weshalb sie zuweilen auch als Constant-Voltage-Lautsprechersysteme bezeichnet werden (wobei die Bezeichnung „constant voltage“ in diesem Zusammenhang ein wenig irreführend ist: Die tatsächliche Ausgangsspannung schwankt je nach Eingangssignal).

(Schaubild: Lautsprecherverbindung mit hoher Impedanz)

Achten Sie darauf, eine Endstufe zu verwenden, die speziell für Verbindungen mit hoher Impedanz ausgelegt wurde (70 oder 100 Volt) und die außerdem in der der Lage ist, mehr Leistung zur Verfügung zu stellen als die Summe der Leistungsaufnahme sämtlicher verwendeter Lautsprecher mit einem Trafo bzw. Impedanzwandler.

Achten Sie darauf, eine Endstufe zu verwenden, die mit der Impedanz des Lautsprechersystems umgehen kann. Passen Leistungsverstärker und Lautsprecher nicht zusammen, können Sie die Reserven der Endstufe nicht voll ausreizen. Zudem muss sie in der Lage sein, die maximale Nenneingangsleistung (PGM) der Lautsprecher zur Verfügung zu stellen. Nur so ist sichergestellt, dass Sie die maximale Ausgangsleistung der Endstufe verzerrungsfrei abrufen können. Eine zu schwache Endstufe kann nicht nur für einen verzerrten Klang sorgen, sondern auch das Lautsprechersystem beschädigen.

So lange die nominelle Gesamteingangsleistung aller Lautsprecher nicht die Ausgangsleistung der Endstufe übersteigt, kann eine beliebige Anzahl an Lautsprechersystemen parallelgeschaltet werden. Bei einer Anlage mit hoher Impedanz hängt die Nenneingangsleistung von den verwendeten Lautsprecher-Trafos bzw. Impedanzwandlern ab. Leistet beispielsweise eine 2-Kanal-Endstufe pro Kanal 200 Watt und wird in Kombination mit Impedanzwandlern mit einer Eingangsleistung von 10 Watt betrieben, lassen sich pro Kanal 20 Lautsprechersysteme anschließen – da es zwei Kanäle gibt also insgesamt 40. Außerdem ermöglicht eine Anlage mit hoher Impedanz, Lautsprecher mit unterschiedlicher Nenneingangsleistung parallel zu betreiben.

Schaubild: So lange die Nenneingangsleistung des gesamten Lautsprechersystems geringer ist als die Nennausgangsleistung der Endstufe, kann eine beliebige Anzahl an Lautsprechern angeschlossen werden.

Zumeist wird nur ein Lautsprechersystem pro Verstärkerkanal angeschlossen. Die maximale Anzahl anschließbarer Systeme wird durch die Anzahl der Kanäle der Endstufe begrenzt.

Die Gesamtimpedanz mehrerer, parallelgeschalteter Lautsprechersysteme mit derselben Einzelimpedanz wird berechnet, indem die Impedanz eines einzelnen Lautsprechersystems durch die Anzahl der insgesamt verwendeten Systeme geteilt wird. Dementsprechend können also zwei 8-Ohm-Lautsprechersysteme in Parallelschaltung an einer 4-Ohm-Endstufe angeschlossen werden, da ihre Gesamtimpedanz 4 Ohm beträgt (8 Ohm ÷ 2 Lautsprechersysteme = 4 Ohm).

(Schaubild: Parallelschaltung)

Eine zweite Methode ist die Reihenschaltung. In diesem Fall entspricht die Gesamtimpedanz ganz einfach der Summe der Impedanzen der angeschlossenen Lautsprechersysteme. Sobald jedoch ein einziges Lautsprechersystem ausfällt, wirkt sich das auch auf das zweite System aus, wie das Diagramm zur Reihenschaltung zeigt. Aufgrund der Einschränkungen bei Verbindungen mit niedriger Impedanz ist folglich die Alternative mit hoher Impedanz die beste Wahl, wenn es um den Aufbau eines Systems mit vielen Lautsprechern geht.

(Schaubild: Reihenschaltung)

Die Kabel, die elektrische Signale übertragen, haben einen Widerstand. Bei kurzen Kabeln ist dieser gering genug, als dass er getrost ignoriert werden kann. Nimmt die Übertragungsentfernung jedoch zu und werden die Kabelwege somit länger, nimmt auch der Widerstand zu und kann die Übertragung verschlechtern oder für einen Signalverlust sorgen. Die Folgen machen sich unter anderem durch eine schlechte Klangqualität oder geringere Ausgangslautstärke bemerkbar. Im weiteren Verlauf möchten wir kurz auf die Vorzüge und Nachteile von Verbindungen mit niedriger und hoher Impedanz in Bezug auf die Signalübertragung über weite Entfernungen eingehen.

Erreicht der Widerstand eines langen Kabels an einem System mit hoher Impedanz 8 Ohm, ist das im Vergleich zur Impedanz des Lautsprecher-Trafos bzw. Impedanzwandlers mit 1.000 Ohm (1 Kilo-Ohm) sehr wenig. Deshalb wird der Übertragungsverlust auch so gering ausfallen, dass es zu keiner hörbaren Verschlechterung des Audiosignals kommt.

Bei kurzen Kabelwegen ist der Kabelwiderstand unwesentlich und Verbindungen mit niedriger Impedanz ermöglichen eine direkte Anbindung der Endstufe an das Lautsprechersystem ohne den Umweg über einen zusätzlichen Trafo bzw. Impedanzwandler. Somit kann das volle Leistungspotenzial des Verstärkers und der Lautsprecher abgerufen werden, gleichzeitig ist die Klangqualität besser als bei einem Aufbau mit hoher Impedanz. Da in der Regel nur ein Lautsprechersystem pro Verstärkerkanal verwendet wird, besteht bei Bedarf die Möglichkeit, verschiedene Audiosignale an unterschiedliche Lautsprechersysteme (bzw. Zonen) zu senden.

In einer wie im Schaubild dargestellten Situation, in der ein langes Kabel mit einem Widerstand von 8 Ohm benötigt wird, kann der Übertragungsverlust jedoch theoretisch dazu führen, dass die Ausgangslautstärke um die Hälfte verringert wird, da die Impedanz des Lautsprechersystems selbst nur 8 Ohm beträgt. Die Hälfte der Übertragungsleistung wird vom Kabel absorbiert, so dass nur die übrige Hälfte am Lautsprecher selbst zur Verfügung steht. Verbindungen mit niedriger Impedanz setzen also voraus, dass die Kabelwege entweder so kurz gehalten werden, dass der Kabelwiderstand keine Probleme bereiten kann, oder dass beispielsweise dickere Kabel verwendet werden, um eine weitere Strecke zu überbrücken.

(Schaubild: Lange Kabelwege können mit einem deutlichen Übertragungsverlust einhergehen)

Aufgrund der obenstehend beschriebenen Charakteristik kommen Anlagen mit hoher Impedanz häufig in Schulen, Einkaufzentren, Hotels, an Bahnhöfen und anderen Örtlichkeiten zum Einsatz, wo es insbesondere darauf ankommt, den Klang großflächig über eine Vielzahl von Lautsprechersystemen zu verteilen. Verbindungen mit geringer Impedanz haben demgegenüber den Vorteil, dass sie eine einfache Möglichkeit bieten, um Audiosignale an verschiedene Lautsprechersysteme bzw. Zonen zu senden und dabei durch die bessere Klangqualität überzeugen – zumindest, so lange die Kabelwege kurz genug bleiben. Daher wird dieser Herangehensweise oftmals der Vorzug gegeben, wenn es darum geht, eine Anlage zur Musikwiedergabe einzurichten – beispielsweise zum Abspielen von Hintergrundmusik in Büroumgebungen oder in Geschäften.

(Schaubild: Yamaha-Endstufen verfügen über die EEEngine (Energy Efficient Engine) sowie weitere Technologien, die für einen geringeren Stromverbrauch bei gleichzeitig hoher Klangqualität und Ausgangsleistung sorgen)

Steht erst einmal fest, wie viele Lautsprechersysteme und welche Bauformen zum Einsatz kommen sollen, sowie ob Verbindungen mit hoher oder geringer Impedanz die richtige Wahl sind, werden die benötigten Leistungswerte der Endstufe berechnet. Ist auch das geschehen, geht es weiter mit der Auswahl bestimmter Endstufen-Modelle.

Endstufen verwenden höhere Spannungen und Stromstärken als irgendeine andere Komponente in der Audio-Signalübertragungskette und haben einen erheblichen Einfluss auf die grundlegende Klangqualität. Obwohl sie ihre Arbeit weniger gut sichtbar als Mischpulte und Lautsprecher verrichten und ihnen oftmals lediglich eine Unterstützer-Rolle zugeschrieben wird, sind sie tatsächlich einer der Eckpfeiler jedes Sound-Systems und haben einen deutlichen Einfluss auf die Qualität der Sound-Wiedergabe. Aus diesem Grund sollten Sie auch darauf achten, ausschließlich hochwertige Endstufen einzusetzen.

Da die Geräte mit hohen Spannungen und Stromstärken arbeiten, sind hier noch weitere Parameter zu beachten als nur die Klangqualität und die Ausgangsleistung. Dazu gehört zum Beispiel der Stromverbrauch: Ein geringerer Stromverbrauch bedeutet nämlich auch, dass weniger Abwärme generiert wird, was den im Inneren eingesetzten Bauteilen eine längere Lebensdauer gewährt. Ein zusätzlicher Bonus ist die zumindest langfristig positive Auswirkung auf die Höhe der Stromrechnung.

Im nächsten Teil des Überblicks werden wir uns mit dem Mix und der Verarbeitung von Audio-Signalen beschäftigen. Im Vergleich zu Lautsprechern und Endstufen, deren grundlegende Funktionen als gesetzt gelten, sorgen die Digitaltechnologie und weitere Neuerungen beim Mischen und Sound-Processing für erstaunliche Fortschritte. Es gibt also noch einiges zu lernen!