Clipping

Stell es dir mal ganz einfach vor, du hast eine Linie auf der deine Sinuswelle sich auf und ab bewegt, dann hast du das Leistungspotenzial deiner Endstufe dieses bildet sowohl über und unter deiner Linie auf der dein Sinus läuft eine Linie, dieses ist dann die Obere und untere Grenze, die die Leistungsfähigkeit deiner endstufe oben und unten eingrenzt. Bewegt sich nun die Sinuswelle innerhalb dieser Grenzen ist alles ok, sobald nun mehr Eingangssignal in die Endstufe gegeben wird, erhöht sich die Sinuswelle weil die Endstufe probiert dementsprechend die Leistung anzupassen. Stößt die Endstufe dadurch an ihre Leistungsgrenzen, d.h. die Sinuswelle stößt an die unter und obere Begrenzung ist das noch nicht so schlimm, wird nun aber nochmehr Leistung gefordert übersteigt die Sinuswelle deine untere und obere Grenzlinie und alles was ausserhalb der Linien ist, wird abgeschnitten, im Extremfall hast du dann keine Sinuskurve mehr sondern nur eine in rechtecken verlaufende Kurve was innerhalb kürzester Zeit deine Lautsprecher zerstört da dein Lautsprecher in der vorderen und hinteren Position des Magnetens für momentelang stehn bleibt und in der Zeit eine Dauerstrombelastung bekommt die dann die Spule durchfließt, diese sich dabei extrem erwärmt und die Isolierung der Spule verbrennt, danach hast du ganz einfach einen Kurzschluß der Spule und dein Lautsprecher ist tot. Sogennante Cliplimiter verhindern dieses indem sie das Eingangssignal in die Endstufe begrenzen sobald deine Sinuswelle, die du dir durchaus durch die Bewegung des Lautsprechers nach vorne und hinten vorstellen kannst, ihre Grenzen erreicht hat, so arbeitet die Endstufe genau bis zu ihrem Leistungsvermögen und dein Equipment wird ohne beschädigt zu werden am effizentesten ausgenutzt.

So, das war die Räumliches Vorstellungsvermögen Erklärung, jetzt wären die Elektroniker an der Reihe *grins*

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In meinem Lexikon fehlt das Wort unmöglich!</center>

<font size=-1>[ Diese Nachricht wurde geändert von: Kracky am 2002-10-08 22:20 ]</font>

Zitat

Wiso legen die Versorgungsgleichspannungen die Aussteuerungsgrenzen
fest?

Also wenn das Netzteil der Endstufe zb +-90V= macht, dann ist das die Versorgunsgleichspannung, mehr als diese +-90V= geht einfach nicht, weil der Trafo halt bestimmte anzahl Wicklungen hat die die Spannung festlegen. Wenn man jetzt übersteuert, dann verlangt man von der Endstufe eine zu hohe Ausgangsspannung ab, da dies das netzteil nicht schafft, werden die Spitzen des Signals einfach abgeschnitten. Musst du dir als Sinuskurve vorstellen die oben und unten 2 glecihspannungsgrenzen hat, worüberhinaus gecappt wird.

Zitat

Wiso diese Oberwellen und Gleichspannungsanteile

Warum Oberwellen hineingeraten kann ich dir nicht sagen. Aber Gleichspannungsanteil: Das ist der Bereich, wo die Sinuskurve die Grenze der Aussgangsspannung verlässt und beschnitten wird. Denn in diesem bereich kann sich ja nix mehr ändern, also ---> keine Wecheselspannung mehr wie ein Musiksignal. Wenn der Hochtöner dann mal kurz Gleichspannung bekommt, hmm :grin:, wird die spule zerstäubt. Ein Bass ist sehr viel unempfindlicher dagegen.

naja, doppelt hält besser, warst im toten winkel....

Oberwellen "Sinuse" (vgl. Fourier) höherere Ordnung
vereinfacht gesagt
ein sinus braucht keine oberwellen da keine kanten
wenn die Stufe clippt dann wird der sinus hart abgeschnitten - das aht eher ähnlichkeit zum rechteck. dieser harte übergang benötigt sinusse höherer ordnung
das sind oberwellen
da die höherfrequent sind mag das der HF nciht so gerne :smile:

hintergrund jede wellenform kann aus merheren - unendlich vielen eigentlich sinuses untersch. frequenz zusammengesetzt werden für aprupte übergänge (rechteckähnlich) benötigt man hochfrequentze sinuse
die zusammenhänge genau zu erläutern würde zu weit führen merke dir einfach wenn ein Siganl harte knicke hat kommen höherfrequente frequenzanteile raus

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Wiso legen die Versorgungsgleichspannungen die Aussteuerungsgrenzen
fest?

Na, irgendwann ist halt Schicht - mehr als Versorgungsspannung geht nicht. Kann man nachvollziehen, denke ich. :wink:

Zitat

Wiso diese Oberwellen und Gleichspannungsanteile?

Das mit dem "Abschneiden" kann man sich bildlich wirklich so vorstellen. Male dir mal eine Sinus-Schwingung auf und zeichne ins obere Drittel eine waagerechte Linie ein. Das ist nun Dein neuer Signalverlauf. Stell dir nun vor, die Pappe von Deinem Lautsprecher müsste dieser Bewegung folgen! Kommt also gewissermaßen von unten angerauscht und wird dann in "Null Komma nix" abgebremst. Und anschließend in eben so kurzer Zeit wieder von 0 auf 100.
Zugegeben ziemlich pragmatisch, aber lässt verstehen, warum Clipping so gefährlich ist.

Jetzt wird's sachlicher:

Oberwellen bedeutet, dass das Signal Frequenzen bekommt, die ursprünglich nicht da sind. Diese Frequenzen sind Vielfache der Frequenz(en) des Eingangssignals.

Ein Franzose namens Fourier hat seiner Zeit herausgefunden, dass man sich jede periodische Signalform aus einer Anzahl einzelner Sinus-Schwingungen (eigentlich auch Cosinus, egal) zusammgestzt denken kann. Gibt es nun einen fast rechtwinkligen "Knick" im Signalverlauf, bedeutet das, dass zur Nachbildung dieses "Knicks" ein Signal mit einer sehr steilen Anstiegsflanke vonnöten ist. In der Praxis heißt das, sehr hohe Frequenzen. Und die sind dann u.U. gefährlich für den Lautsprecher.

Als Gleichspannung bezeichnet man eine Spanung, die über der Zeit ihren Wert nicht ändert. Also quasi die waagerechte Linie, die Du eben gezeichnet hast.
Der Begriff "Gleichspannungsanteil" ist hier allerdings nicht ganz korrekt, da die Gleichspannung ja nicht permanent vorhanden ist. So bezeichnet man eigentlich einen sogenanten Offset; was bedeutet, dass das ursprüngliche Signal um einen bestimmten Betrag auf der y-Achse verschoben wird.

... hm, hab dan wohl am längsten gebraucht. :sad:
Aber wenn Du jetzt nicht bescheid weißt...

Also dann dürften oberwellen aber erst enstehen wenns wirklich rechteck ähnlich abgeht, also in der praxis unter auf- und vorsicht eigentlich nicht zu erreichen. Wie empfindlich sind denn dann in der Praxisgesehen Hochtöner und Bässe? Wenn jetzt ein hochtöner ein leicht beim peak clippendes signal verarbeiten muss, hält er dem allemal stand, oder ist der sofort platt? wäre dann wieder ne sache von wegen wärmeleistung die die Spule verträgt gell? sagen wir mal so ein BMS4548,ab 1200Hz 45Wrms(glaub ich), geb ich ihm ein 90W Programmmaterial das leicht impulsmässig clippt, wedelt die VC mir dann mit dem weissen fähnchen? Andersherum, ein bass: Hat ja erheblich mehr Wärmeleistung dann, also man könnte ihn zb: 600Wrms Bass, an 1200W Wprg, fettes impulsmässiges clippen, also clipLed geht auch zwischendurch auch mal aus;-), auf dauer betreiben?

mfg Syrincs

Weils so schön ist!

Um die Frage nach der Netzteil-Ausgangsspannung und deren Bedeutung für die Maximalleistung des Amps zu verdeutlichen: Unter dir ist der Boden, über dir die Zimmerdecke..... durch beide kommst du nur mit in Verletzungen resultierender Gewalt. So ist es da auch. Wenn drastisch mehr Leistung gefordert wird, als bei der max. Spannung (= der Ausgangsspannung des Netzteils) möglich ist, ist das eine Art "Gewaltakt" und das Signal wird "verletzt".

Jede Signalform läßt sich in viele Sinus-Anteile zerlegen. Jedes noch so komplexe Signal läßt sich also auch durch Sinus-Funktionen beschreiben. Oberwellen entstehen natürlich nicht nur beim Clipping. Jedes Instrument erzeugt eine Oberwellenstruktur (das sind immer Mehrfache der Grundfrequenz). Würden Instrumente das nicht tun, würden sie alle wie ein simpler Sinus klingen und das wär was langweilig. :smile:

Das Problem bei den beim Clipping entstehenden Oberwellen ist, dass sie alle möglichen Ordnungen enthalten und nicht wie bei Instrumenten üblich, hauptsächlich gerade Ordnungen. Das klingt dann sehr unschön. Je stärker das Clipping ist, desto weniger bleibt das ursprüngliche Signal in seiner Form, und desto mehr und stärkere Oberwellen, die es vorher noch nicht gab, kommen dazu, was dazu führt, dass der Hochtöner wesentlich mehr Leistung als ihm zugedacht war bekommt. Hochtöner können bekanntlich wesentlich weniger Leistung wegstecken als Konus-LS (Dazu später mehr).

Die Gleichspannungssache ist hauptsächlich für die Woofer schädlich, da sie der Gleichspannung ungeschützt ausgesetzt sind (Kein passiver Hochpass = keine Kondesatoren in Reihe = kein Schutz vor Gleichspannung).
Die ruckartige Bewegungs-"Anforderung" ist aber nicht das Problem, sondern die Leistung, die ohne kühlende Bewegung umgesetzt werden muss. Bei Gleichspannung wird die gesammte Energie in Wärme gewandelt! Das führt zum thermischen Tod.

Das gilt gleichermaßen für Hochtontreiber im biamp-Betrieb, also auch ohne weitere Passiv-Hochpässe. Nur ist die Gleichspannung hier noch viel gravierender! Denn ein Konus-LS besitzt eine Effizienz von ca 3%, also 3% der Energie werden in Schall umgesetzt, die restlichen 97% in Wärme. Da sind drei weitere Prozent Wärme nicht sooo schlimm (nur dass sie bei Clipping auch schlechter abgeführt wird). Bei einem guten HT haben wir aber bis zu 30% Effizienz. Wenn dieser Glichstrom bekommt, setzt er auch alles in Wärme um, was in diesem Falle fast nochmal 50% mehr Wärme bedeutet! In diesem Fall ist man aber vor mehr Leistung durch Oberwellen von eigentlich für den Woofer gedachten Grundwellen sicher, weil die Trennung ja schon vor dem Amp stattfindet.

Für den weiteren Schutz empfehle ich auch für den Mehrwege-Aktiv-Betrieb Vorkondensatoren für die HTs (ca 10x kleinere Frequenz als die unterste Einsatzfrequenz, um Phasensauereien zu vermeiden). Auch wegen möglichen Endstufendefekten und Einschaltknacksern..... ausserdem könnte sich jemand bei Anschließen vertun....

Clipping für HTs läßt sich einfach vermeiden, indem man sehr großzügig mit der Amp-Leistung umgeht. Zum Beispiel habe ich an meinen 160W-program-Treibern eine 400W pro Kanal-Endstufe dran. Die kommt nichtmal in die Nähe des Clippings. Ausserdem sind gute Limiter drin.