5.9 Ersatzschaltbilder
© M.Zollner 2002
5-111
.2
.3
.4
.5
.6
.7
.8
.9
1
1.5
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
25
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Frequency / kHz
Impedance / dB
PICKUP
IMPEDANCE:
ES335,
single coil
1 kOhm
10 kOhm
100 kOhm
1 MOhm
L
R
C
R
=
4420
Ω
L
=
1125 mH
C
=
43 pF
Messung:
––––––
Rechnung: -------
Abb. 5.9.26:
Betragsfrequenzgang der Tonabnehmerimpedanz. Schraubenspule ohne Metallteile. Messung und
Rechnung (Ersatzschaltbild) sind praktisch identisch. Der Tonabnehmer wurde mit 0/330/700/1030 pF belastet.
Der Gleichspannungswiderstand (Kupferwiderstand) ergibt sich laut Messung zu 4420 Ohm.
Die Wicklungsinduktivität bestimmt den Impedanzanstieg bei mittleren Frequenzen. Die
Grenzfrequenz, bei welcher der induktive Blindwiderstand dem ohmschen Kupferwiderstand
entspricht, ergibt sich zu
f
g
= 625 Hz. Unterhalb von
f
g
dominiert
R
, oberhalb dominiert
L
. Der
aufgewickelte Spulendraht zeigt aber nicht nur induktives Verhalten, sondern aufgrund der
nahe benachbarten Windungen auch kapazitives Verhalten (Wicklungskapazität). Induktivität
L
und Kapazität
C
ergeben ein Resonanzmaximum in der Impedanzkurve; es liegt bei der
Resonanzfrequenz
(
)
LC
f
π
2
1
≈
. Je größer die Kapazität, desto niedriger liegt die Reso-
nanzfrequenz. Für die Messung wurde der Tonabnehmer ohne und mit externen Zusatz-
kondensatoren belastet; hierdurch konnte die Resonanzfrequenz von 21 kHz (0 pF) über 7.7
kHz (330 pF), 5.5 kHz (700 pF) auf 4.6 kHz (1030 pF) abgesenkt werden. Die Resonanzver-
schiebung liefert zusätzliche Hinweise auf die Güte der Simulation. Wie man in Abb. 5.9.26
erkennt, stimmen Messung und Rechnung auf Strichstärke überein. Dies bedeutet, dass das
gezeigte Ersatzschaltbild
(ESB)
gut geeignet ist, das Impedanzverhalten der Tonabnehmer-
spule nachzubilden.
In der realen Tonabnehmerspule sind Widerstand, Induktivität und Kapazität natürlich nicht
auf einen Punkt konzentriert, sondern differentiell verteilt. Jedes kleine Drahtstückchen der
Länge
dl
beinhaltet einen Teilwiderstand
dR
, eine Teilinduktivität
dL
, und bildet mit allen
anderen Drahtstückchen Teilkapazitäten
dC
. Messung und Simulation (Rechnung) zeigen
aber, dass im Rahmen sinnvoller Messgenauigkeit die Nachbildung (Modellierung) der
Impedanz durch drei konzentrierte Elemente (
R
,
L
,
C
) völlig ausreicht. Ob hiermit allerdings
das Übertragungsverhalten des Tonabnehmers in gleich guter Weise beschrieben werden
kann, muss getrennt untersucht werden (siehe später).
Als nächstes soll die Schraubenspule mit dem
Block
, aber noch ohne Schrauben untersucht
werden. Hierzu wurde der Block in seiner normalen Position unter dem Spulenkörper mit
Klebeband befestigt. Das ferromagnetische Verhalten des Blocks verringert den magnetischen
Widerstand des Magnetkreises; Permeabilität und Induktivität werden hierdurch vergrößert.