Kategorie: Frage der Woche

Wie entsteht Rauschen?

Patrick Schnabel

Fast jeder der sich mit Audio beschäftigt kennt das. Obwohl man eigentlich kein Signal überträgt ist da immer ein Rauschen zu hören oder zu sehen. Durch was entsteht dieses Rauschen?

Die richtige Antwort

Grundsätzlich, Rauschen sind Spannungen, die in elektronischen Bauelementen entstehen. Darunter fallen Widerständen, Transistoren, Röhren und auch normale Leitungen. Rauschspannungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus einer großen Anzahl sehr dicht beieinander liegenden Frequenzen bestehen, die von 0 Hz bis zu mehreren GHz reichen können.

In Widerständen entstehen Rauschspannungen durch einen unregelmäßigen, wärmeabhängigen Stromfluss innerhalb dessen Kristallstruktur. In Halbleitern ist es etwas komplizierter. Man spricht aber auch von Funkelrauschen, dessen Ursache in der plötzlichen Veränderung der Sperrschicht besteht.

Kann man den Prozessor einer Grafikkarte auch für andere Berechnungen verwenden?

Patrick Schnabel

Die Prozessoren auf Grafikkarten (GPU) haben eine vergleichbare Rechenleistung wie normale Prozessoren erreicht. Ist es möglich rechenintensive Aufgaben auf die Grafikkarte auszulagern?

Die richtige Antwort

Ja, das kann man mit der Framework Compute Unified Device Architecture (CUDA) machen. Moderne Grafikkarten eignen sich insbesondere für hoch parallelisierbare Aufgabe. Die Grafikprozessoren beherrscht aber nur Fließkommaberechnungen mit einfacher Genauigkeit. Deshalb eignen sie sich nicht für alle Anwendungen.

Warum brummen Netzteile?

Patrick Schnabel

Manche Netzteile geben ein sehr tiefes Brummen von sich. Woran liegt das und kann man es evt. vermindern?

Die richtige Antwort

Das Brummen kommt die Bauweise des Transformators. Durch das magnetische Wechselfeld schwingen der Eisenkern und die Drahtwicklungen. Manchmal besteht der Eisenkern auch aus Metallplatten die sich durch anfänglich kleine Schwingungen mit der Zeit voneinander lösen und noch ein viel lauteres Geräusch von sich geben.

Warum sind Kühlkörper und Kühlbleche meistens schwarz?

Patrick Schnabel

Kühlkörper und Kühlbleche gibt es in den unterschiedlichsten Ausführungen und Formen. Teilweise werden auch unterschiedliche Farben verwendet. Am häufigsten sind die Kühlkörper und Kühlbleche schwarz lackiert. Warum ist das so?

Die richtige Antwort

Schwarze Körper geben am meisten Wärmestrahlung ab. Sie nehmen auch am meisten Wärmestrahlung auf. Und genau diesen Effekt der sehr schnellen Wärmeaufnahme und -abfuhr macht man sich bei der Kühlung von Schaltkreisen, Transistoren, Spannungsreglern und Prozessoren zu Nutze.

Diese Erklärung ist stark vereinfacht. Man beachte die tiefergehenden Ausführen in den Kommentaren!

Warum knistern Hochspannungsleitungen?

Patrick Schnabel

Wenn im Winter eine hohe Luftfeuchtigkeit herrscht, dann kann man in der Nähe von Hochspannungsleitungen ein Knistern hören. Warum knistern die Hochspannungsleitungen?

Die richtige Antwort

Durch die hohe Luftfeuchtigkeit wird die Luft um die Hochspannungsleitungen leitfähiger. Für eine Funkenentladung reicht die Spannung jedoch nicht aus. Der Abstand zwischen den Leitungen ist einfach zu groß. Doch trotzdem finden kleine Korona-Entladungen statt, die als Knistern wahrnehmbar sind.

Warum leiten sauerstofffreie Kupferkabel besser?

Patrick Schnabel

Angeblich leiten sauerstofffreie Kupferkabel besser. HiFi-Freaks behaupten sogar eine bessere Signalqualität hören zu können. Was ist da dran?

Die richtige Antwort

Tatsächlich, die sehr teuren sauerstofffreien Kupferkabel haben einen klein wenig kleineren Innenwiderstand als normale Kupferkabel. Doch dieser hat keinen nennenswerten und schon gar keinen hörenswerten Einfluss auf die Signalqualität von Audio-Signalen.

Viel größeren Einfluss auf die Signalqualität haben die Steckverbindungen an Verstärker und Lautsprecher. Besonders billige Kabelklemmen, die einen hohen Übergangswiderstand haben, können die Qualität von guten Lautsprecherkabeln zu nichte machen.

Warum sollen versilberte Audiokabel einen besseren Klang haben?

Patrick Schnabel

Silber leitet besser als Kupfer. Deshalb werden Audiokabel versilbert. Bringt das wirklich was?

Die richtige Antwort

Die bessere Leitfähigkeit von Silber macht sich nur bei Frequenzen im MHz-Bereich bemerkbar. Bei Audiosignalen, die sich im niederfrequenten Bereich befinden, weshalb man auch von NF-Signalen oder NF-Kabeln spricht, haben versilberte Leitungen keinen Vorteil.

Nur bei sehr hohen Frequenzen tritt der so genannte Skin-Effekt auf, der die Elektronen an die Außenseite des Leiters drückt. Nur dann macht es Sinn, die Oberfläche eines Leiters mit Silber zu überziehen. Bei besonders hohen Frequenzen spart man sich sogar den Innenteil eines Leiters, da dieser Bereich nicht mit Strom durchflossen wird und deshalb überflüssig ist. Man hat dann einen Hohlleiter, der wie ein Rohr aussieht.

Warum müssen Lautsprecherkabel besonders dick sein?

Patrick Schnabel

HiFi-Freaks sind der Meinung, dass Lautsprecherkabel besonders dick sein müssen. Warum soll das so sein?

Die richtige Antwort

Ein Lautspreicherkabel leitet die verstärkten Audiosignale von der Endstufe zu den Lautsprechern. Die übertragene Leistung ist nicht besonders hoch. Sie beträgt wenige Watt. Dafür reicht ein Kabel mit einem Querschnitt von 1 mal 0,75 mm bereits aus, um auch größere Leistungen ohne nennenswerte Verluste zu übertragen. Dicke Lautsprecherkabel mit mehreren Quadratmillimeter Durchmesser sind für die üblichen HiFi-Anlagen völlig überdimensioniert.

Die Ausnahme bilden Hochleistungsverstärker, die mehrere hundert Watt Ausgangsleistung haben. Hier braucht man selbstverständlich dicke Lautsprecherkabel.

Was bringt es, wenn Stecker von Audio-Kabel vergoldet sind?

Patrick Schnabel

HiFi-Fetischisten schwören auf Audio-Kabel, deren Stecker vergoldet sind. Angeblich soll damit der Übertragungswiderstand der Steckverbindung herabgesetzt werden. Stimmt das?

Was bringen vergoldete Stecker an Audio-Kabel?

Die richtige Antwort

Gold hat generell den Vorteil, dass es nicht korrodiert und deshalb immer für den besten Kontakt und geringen Übertragungswiderstand sorgt. Doch die Goldschicht der vergoldeten Stecker ist nur wenige Mikrometer dick. Außerdem ist Gold ein sehr weiches Material. Mehrmaliges Stecken und Entstecken schabt die Goldschicht ab. Dabei erhöht sich der Übertragungswiderstand der Steckverbindung wieder. Die Qualität der Verbindung geht verloren. Die Lebensdauer eines vergoldeten Steckers ist also nicht besonders hoch.

Können Kabeltrommeln brennen?

Patrick Schnabel

Angeblich soll man Kabeltrommeln immer nur komplett abgewickelt betreiben. Wenn nicht, dann soll die Gefahr bestehen, dass sie nach längerer Belastung in Flammen aufgeht. Was ist da dran?

Können Kabeltrommeln wirklich brennen?

Die richtige Antwort

Fließt ein Strom durch ein Kabel, dann sorgt der Innenwiderstand des Kabels für Verluste im Kabel. Das Kabel wirkt wie ein kleiner Widerstand, der sich erwärmt. Ist das Kabel abgerollt, dann wird Verlustwärme in die Umgebung abgegeben. Bei großer Belastung wird das Kabel höchstens handwarm. Bleibt das Kabel aufgerollt, dann kann die Verlustwärme nicht mehr in die Umgebung abgegeben werden. Im Gegenteil sie heizt das aufgerollte Kabel noch weiter auf. Die steigende Temperatur erhöht den Innenwiderstand des Kabels. Temperatur und Innenwiderstand schaukeln sich weiter auf. Dabei kann die Kabeltrommel sich so stark erhitzen, dass sie anfängt zu brennen.

Gute Kabeltrommeln haben immer einen temperaturabhängigen Schalter, der bei zu hoher Temperatur abschaltet. Dadurch ist die Kabeltrommel vor Schaden geschützt.