Selbstgemacht: Sinusleistung eines Verstärkers per Oszilloskop berechnen

Hallo,

was hast du denn als "Last" benutzt?

Da hab ich doch auch noch etwas Senf dazuzugeben ;-)

was ich nicht verstehe, dass bei 4 Ohm und bei 8 Ohm Last die Endstufe bei der gleichen Ausgangsspannung clipped. Normalerweise bricht die Versorgungsspannung bei der 4 Ohm Last stärker zusammen als bei der 8 Ohm Last. Daher clipped die Endstufe bei 4 Ohm eher als bei 8 Ohm.

Vielleicht kann dazu noch jemand etwas schreiben.

Klar ist, daß eine 4 Ohm Last mehr Strom zieht als eine 8 Ohm Last. Die Versorgungsspannung wird also bei ersterer mehr als bei letzterer zusammenbrechen. Um wieviel hängt vom Innenwiderstand der Stromversorgung ab. Wenn also ein Verstärker bei beiden Lasten gleich clippt, dann ist der Innenwiderstand der Stromversorgung offenbar sehr klein. Das kann z.B. daran liegen daß sie stabilisiert wird.

Ein anderer Grund könnte sein, daß die Begrenzung woanders als in der Ausgangsschaltung liegt, aber das ist weniger wahrscheinlich.

Über die Gründe hat ein Doktorand von der Universität von Bisho in einer etwa 200 seitigen Abhandlung geschrieben (die bis vor 3 Wochen im Internet veröffentlicht war). Es war ein Ergebnis einer umfangreichen Untersuchung. Mit einem DSP mit nachgeschalteten 64 Bit A/D-Wandler, der eine Samplefrequenz von 1 MHz hatte, wurde das Verhalten von Transistorverstärkern und Röhrenverstärkern simuliert.

Es wäre mal interessant, diesen Text im Original zu lesen. Das was Du darüber schreibst, Uwe, kann nicht sein. Einen A/D-Wandler mit 64 Bit und 1MHz gibt's nicht und wird's zu unseren Lebzeiten nicht geben. Es nutzt auch nichts, dem DSP einen A/D-Wandler nachzuschalten, weil der DSP einen digitalen Ausgang hat. Entweder man nimmt einen D/A-Wandler nach dem DSP oder einen A/D-Wandler vor dem DSP.

Mit dem DSP kann man natürlich allerlei simulieren, aber wie wird das Ergebnis verglichen? Hat der Mensch Hörvergleiche angestellt? Nach Deiner Erklärung scheint das so. Wenn ja, dann hat er das Signal über einen Verstärker an einen Lautsprecher gegeben und es in einem Abhörraum wiedergegeben. Da kommen also jede Menge Faktoren hinein, die mit der Simulation nichts zu tun haben. Verstärker, Lautsprecher, Raum und Hörer. Wie wurden diese Einflüsse ausgeschaltet? Sorry, aber solange das nicht klar ist ist die Untersuchung wertlos, auch wenn sie von einem Doktorand erstellt wurde und 200 Seiten lang ist. Es ist zu einfach, mit Versuchsanordnungen daherzukommen, die anscheinend genau das beweisen was man schon von Anfang an vorausgesetzt hat.

Auch die Tatsache daß Röhrenverstärker zu den verwendeten Lautsprechern passen müssen ist schon lange bekannt. Ebenso daß Lautsprecher nichtlinear sind. Es braucht auch keinen Doktortitel, um zu erkennen, daß man zu guten Ergebnissen kommt, wenn sich die Nichtlinearitäten von Lautsprecher und Verstärker gegenseitig aufheben.

Also wenn nicht mehr in dem Werk drinsteht als das was Du zusammengefaßt hast, dann ist es nur ein Neuaufguß von Erkenntnissen, die man schon vor Jahrzehnten gewonnen hat.

Hallo pelmazo,

auweia, da habe ich was angerichtet.

Nach einem Beitrag von mir wurde hier rumgefrotzelt mit "Besitzer von Röhrenentstufen werden mir einen Vogel" zeigen, "psst Fachbereich" usw.. Ja und da hab ich mir mal gedacht, da mach mal den Spaß mit und erstelle einen erdachten Fachbeitrag über Röhrenendstufen.

Ein bisschen übertrieben sollte er schon sein (Doktorand in Bisho, dass in Afrika liegt, Abhandlung mit 200 Seiten und eben der 64Bit-A/D-Wandler mit 1 MHz Abtastfrequenz). Ach ja, da hast Du natürlich recht, es muss D/A-Wandler heißen.

Aber ganz abwegig sollte er nun auch nicht sein, also mussten ein paar Theorien her, die möglich wären. Die erste mit dem Klirren, war ja ganz gut, aber stimmt ja teilweise auch. Da fiel mir die Idee mit den nichtlinearen Kennlinien ein, die sich gegenseitig aufheben. Davon hatte ich noch nie etwas gehört, aber theoretisch denkbar. Allerdings war ich doch etwas platt, als Du geschrieben hast, dass dieser Effekt schon längst bekannt ist, und ich mit der erdachten Theorie nicht mal falsch lag.

Den Beitrag habe ich mit einigen mit den Augen zwinkernden Smilies bestückt und dann abgeschickt.

Also bitte nicht böse sein und ein ganz großes Sorry von mir.

Uwe

P.S. Alle anderen Beiträge von mir sind ernst gemeint.

Da fiel mir die Idee mit den nichtlinearen Kennlinien ein, die sich gegenseitig aufheben. Davon hatte ich noch nie etwas gehört, aber theoretisch denkbar. Allerdings war ich doch etwas platt, als Du geschrieben hast, dass dieser Effekt schon längst bekannt ist, und ich mit der erdachten Theorie nicht mal falsch lag.

Man hat schon (Transistor-)Verstärker für Aktivboxen gebaut die absichtlich nichtlinear waren, um die Eigenschaften des Lautsprechers zu kompensieren. In den heutigen DSP-Zeiten kann man das per Software machen, sogar auf eine Weise daß sich das System selber einmißt.

Es gibt beispielsweise inzwischen Systeme zur Wellenfeldsynthese. Man verwendet hier eine größere Zahl von kleineren Lautsprechern, die so angesteuert werden, daß ihre Gesamtheit ein Wellenfeld erzeugt, das ziemlich nahe an dem Wellenfeld liegt, das von der originalen Schallquelle erzeugt wurde. Der Effekt ist der, daß es nicht nur eine richtige Hörposition gibt, wie normalerweise bei Stereo oder Surround, sondern man kann buchstäblich im Raum um die Schallquelle herumgehen und es hört sich richtig an. Zum Beispiel kann man eine Sängerin in den Raum stellen und Du kannst drumrum gehen und hast immer den korrekten Richtungseindruck.

Die Lautsprechersysteme, die ich dabei gehört habe, waren auf flache Platten geklebte dynamische Treiber. Ohne Korrektur hätten die eine fürchterliche Klangcharakteristik gehabt, aber nach der Einmessung hat das das Synthesesystem alles kompensiert, und es hat sich alles natürlich angehört.

Aber kein Grund zur Entschuldigung, es war 'ne gute Satire, sogar ich bin drauf reingefallen, also würde die Entschuldigung eher mir zustehen

Hallo pelmazo,

das hört sich ja so phantastisch an, dass ich mir jetzt aber nicht ganz sicher bin, ob Du jetzt flunkerst.



Hallo DeLTaR,

da ich jetzt weis, wie das Klirrprodukt aussieht, ist mir noch eingefallen, wie man den Klirrfaktor auch berechnen und im Endeffekt auch mit einem einfacheren Messaufbau messen kann.



Bei dem Klirrprodukt handelt es sich um die abgeschnittene Spitze des Sinussignals, also einer bekannten Kurvenform, die sich mathematisch beschreiben lässt. Die Formel hierzu entnimmst Du z.B. dem Link aus meinem vorletzten Beitrag.



Ups. Formel ist ein bissel groß geworden.
Leider ist es ein Intergral, dass man erst auflösen muss. Leider kann ich Dir so auch nicht sagen wie das geht, denn es ist schon sehr lange her, dass ich mit Integralen gearbeitet habe. Ich müsste mich erst ein Weilchen damit beschäftigen. Aber es gibt Formelsammlungen, aus denen Du die Lösung entnehmen kannst. Du gehst doch noch zur Schule? Dann frage doch mal Deinen Lehrer. Eigentlich ist das doch eine schöne Anwendung, wo man die Integralrechnung mal praktisch nutzen kann.

Aber auch schon am Integral kann man sehen, welche Werte man für die Berechnung braucht. Erst mal t1 und t2 (bzw. den daraus resultierenden Phasenwinkeln), was den Zeitpunkt des Anfangs und des Endes der Sinuskappe entspricht. Bei den Zeiten davor und danach ist der Pegel ja 0, trägt also nicht zum Effektivwert bei. U(Dach) ist der Spitzenwert des gesamten ungekappten Sinussignals.

Diese Werte t1, t2 und U(Dach) kann man auch dem Oszillogramm des gesamten Signals entnehmen, so dass man sich, die Messung des Klirrproduktes sparen kann.

Also reicht es aus, ein normales Sinussignal in den Verstärker einzuspeisen und das Ausgangssignal mit dem Oszi messen. Man braucht dann nur die Breite der Abflachung messen, um den Klirrfaktor zu berechnen. Ein Problem ist aber noch, dass bei der Darstellung, bei der man den gesamten oder den halben Sinus auf dem Oszi sieht, sich dies schlecht ablesen lässt. Allerdings kannst Du die Abflachung des Sinussignals besser darstellen, indem Du abwechselnd den Trigger variiertst und die Ablenkungszeit verkleinerst.


Gruß

Uwe

Hallo Uwe,
hallo Scope,

was hast du denn als "Last" benutzt?

das habe ich vor lauter Bildern vergessen zu erwähnen. Die Wellenformen, die auf den Bildern zu sehen sind, sind nämlich nicht an einem Widerstand abgegriffen, sondern direkt am Verstärkerausgang, da sich die Widerstände bei der starken Belastung sehr stark erwärmt haben, sodass sie sogar kurz vorm Dampfen waren.
Das Oszilloskop hat einen Widerstand von 1 MegaOhm, da kommt also, wie bei einem Spannungsmesser halt so üblich, praktisch kein Strom durch, weshalb das Klirrprodukt auf jeden Fall nicht auf den Verstärker bei normaler Lautsprecherlast aussagekräftig ist. Das Prinzip der Klirrfaktormessung müsste sich aber deswegen ja trotzdem gleich bleiben. Wenn das mal mit der Berechnung geklappt hat, messe ich den selbstverständlich noch unter Last. Problem ist halt nur, dass ich dem Widerstand kaum länger als 10 Sekunden Volllast geben kann, ohne dass mir das Ding abraucht. Aber das liefere ich selbstverständlich noch nach.

Uwe:



Ja, mit der Formel berechnet man den Mittelwert in einem bestimmten Zeitintervall. Und deswegen spielt die Grundwelle trotzdem eine Rolle, denn je länger die Grundwelle in einem Zeitintervall zu sehen ist (0), desto kleiner müsste ja der Mittel(=Effektiv)-Wert werden. Das Integral auflösen könnte ich zwar, aber ich glaube ich schnappe mir lieber ein Intervall und zerlege das in n gleiche Abschnitte, bilde die Unter- und Obersumme, teile durch 2, und teile diesen Wert dann durch's Zeitintervall, dann müsste ich guter Näherung auf den Mittelwert kommen.
Allerdings, kommt mir gerade noch was: Diesen Mittelwert kann ich dann natürlich auch nicht mehr ohne weiteres in den durch Ueff=Umax/Wurzel2 errechneten Effektivwert der Spannung teilen, weil das Signal ja, wenn es solch ein Klirrprodukt zeigt, wie unten auf dem Bild zu sehen ist, schon ein großes Dach auf der Spitze hat, der Effektivwert dementsprechend höher ist.
Mit den Formeln zu arbeiten, wie sie im Hameg-Handbuch stehen, funktioniert denke ich nur für mathematisch definierbare Funktionen, will man aber den Klirrfaktor messen, impliziert das ja schon, dass die erzeugten Kurven nichts mehr mit mathematisch definierbaren Kurvenfunktionen zu tun hat.

Okay, heute muss ich erstmal das Oszi wieder abgeben, aber am Wochenende hab ich sie nochmal denke ich, dann zeichne ich mal so eine Kurve auf Papier ab und probier mal, ob dann bei der Berechnung was anständiges dabei rauskommt.

Danke für deine Mühe!

Schönen Abend
Alex

Nach einem Beitrag von mir wurde hier rumgefrotzelt mit "Besitzer von Röhrenentstufen werden mir einen Vogel" zeigen, "psst Fachbereich" usw.. Ja und da hab ich mir mal gedacht, da mach mal den Spaß mit und erstelle einen erdachten Fachbeitrag über Röhrenendstufen.

Und ich Dödel wollte mit

"psst Fachbereich"

für gegenseitige Achtung sorgen. Wie man es macht, ist es eben verkehrt.

DeLTaR schrieb:

Mit den Formeln zu arbeiten, wie sie im Hameg-Handbuch stehen, funktioniert denke ich nur für mathematisch definierbare Funktionen, will man aber den Klirrfaktor messen, impliziert das ja schon, dass die erzeugten Kurven nichts mehr mit mathematisch definierbaren Kurvenfunktionen zu tun hat.

Hallo Alex,

da hast Du sicher recht, meist ist die Kurvenform des Klirrprodukt unbekannt. Bei dem gekappten Sinus sieht es aber anderes aus, denn hier ist die Kurvenform ja bekannt. Ich finde es nur interessant, dass man alleine aus der Breite der Abflachung den Klirrfaktor recht einfach errechnen kann. Aber eigentlich ist es ja logisch und ich hätte mit ein bissel mehr Nachdenken auch früher darauf kommen können.

Aber es geht hier ja auch darum, dass Messverfahren auszuprobieren, insofern hat man ja eine unbekannte Kurvenform des Klirrproduktes.

Es freut mich auch, dass das Messverfahren bisher recht gut funktioniert, denn alles was bisher ich hier geschrieben habe, habe ich selbst noch nicht ausprobiert.

Es ist auch interessant wie sich so ein Messverfahren, durch die Beiträge von uns langsam weiter entwickelt.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

Es freut mich auch, dass das Messverfahren bisher recht gut funktioniert, denn alles was bisher ich hier geschrieben habe, habe ich selbst noch nicht ausprobiert. Es ist auch interessant wie sich so ein Messverfahren, durch die Beiträge von uns langsam weiter entwickelt.

jupp muss ich auch mal sagen, so logisch sich dein Verfahren von Anfang an angehört hat, umso weniger habe ich dran geglaubt, dass man damit trotzdem als Ottonormalanwender was rausbekommt. Obwohl das ja erst noch die Berechnungen zeigen werden. Aber ich bin sehr zuversichtlich. Habe mir heute wieder die Oszis mit nach Hause genommen und werd mich morgen dann mal drüber machen. Auch das Datenblatt für meinen Verstärker habe ich mir mal besorgt, in dem es heißt: 55W DIN-Sinus pro Kanal. Da bin ich mal gespannt!

da hast Du sicher recht, meist ist die Kurvenform des Klirrprodukt unbekannt. Bei dem gekappten Sinus sieht es aber anderes aus, denn hier ist die Kurvenform ja bekannt. Ich finde es nur interessant, dass man alleine aus der Breite der Abflachung den Klirrfaktor recht einfach errechnen kann. Aber eigentlich ist es ja logisch und ich hätte mit ein bissel mehr Nachdenken auch früher darauf kommen können.

Aber wie soll das funktionieren, allein mit der Breite der Abflachung? Ich denke schon, dass man sich da ein bestimmtes Intervall rausgreifen muss, und in diesem ganzen Intervall den Mittelwert bestimmen muss, und diesen dann ins Verhältnis setzen muss zum Mittelwert des selben Intervalls des linken Kanals. Denn der linke Kanal ist ja ein ständig fortlaufender Sinus, während der Klirrfaktor zwischendrin auch mal eine "Pause" macht und erst nach ein paar ms wieder Verzerrungen auf dem Oszi abzulesen sind.
Wenn man das ganze wirklich mathematisch abhandeln wollte, müsste das Klirrprodukt eben auch durch eine gleichermaßen fortlaufende, stetige Funktion beschreiben lassen. Beim Klirrprodukt lässt sich aber höchstens immer ein ganz kurzer Abschnitt mit einem Sinus beschreiben, meistens nichtmal über eine gesamte Periodendauer, sodass ich bezweifle, ob das so einfach klappt. Aber ich probiers mal. Die Lösung, den Mittelwert über ein Intervall zu bilden, müsste aber auf jeden Fall klappen, sodass ich schon gespannt bin, ob tatsächlich dann am Ende was vernünftiges rauskommt.

Ich poste dann morgen/übermorgen die Ergebnisse!


Viele Grüße
Alex

Die Auswertung einer Messung ist jetzt soweit fertig, ich scan sie morgen ein und stell sie online.

Schöne Grüße
Alex

DeLTaR schrieb:

Die Auswertung einer Messung ist jetzt soweit fertig, ich scan sie morgen ein und stell sie online.

Hallo Alex,

Lange nichts mehr von Dir gehört. Ich will ja nicht drängeln, aber ich bin neugierig auf die Auswertung.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

keine Angst, ich habe den Thread nicht vergessen. Die Auswertung ist auch schon lange fertig, aber schon nach 9 Monaten hat mein 512MB RAM-Modul von MDT den Geist aufgegeben und wartet bis heute auf seine Reparatur. Kleine Anmerkung: Kauft niemals bei Norsk-IT ich hätte auf die Ratschläge hören sollen.

Ich habe heute meinen alten 166er wieder ausgegraben, um wenigstens nicht ganz ohne Rechner dazusitzen. Die Auswertung ist wie gesagt fertig, aber ich kann hier nichts einscannen, weil die Kiste hier noch nichtmal nen USB-Port hat.

Ich muss euch deswegen solange vertrösten, bis ich mein Ram-Modul wieder hab, dann scan ich das Ergebnis jedoch unverzüglich ein. Nur soviel: Es hat relativ gut funktioniert, ich habe sogar die genaue Methode mit dem Effektivwert über Integrale genommen, nicht die ungenaue mit Streifenmethode.

Viele Grüße
Alex

Hallo Alex,

na, hoffentlich läuft Dein PC bald wieder.

Ich muss euch deswegen solange vertrösten, bis ich mein Ram-Modul wieder hab, dann scan ich das Ergebnis jedoch unverzüglich ein. Nur soviel: Es hat relativ gut funktioniert, ich habe sogar die genaue Methode mit dem Effektivwert über Integrale genommen, nicht die ungenaue mit Streifenmethode.

Kein Problem, ich werden warten, es läuft uns ja nichts weg. Das es gut funktioniert und mit er Berechnung über Integrale hört sich ja schon mal sehr interessant an.

Gruß

Uwe

Hallo allerseits,

mein PC läuft wieder, zwar mit Einschränkung, aber zum scannen hats gereicht.
Dafür habe ich die ganze Auswertung nochmal komplett neu geschrieben, ich hoffe, halbwegs verständlich und nachvollziehbar.
Allerdings gehört einige Arbeit dazu, sich da reinzufinden, das sage ich gleich dazu. Wenn es Fragen dazu gibt, einfach posten. Sorry nochmals für die Verspätung.
Wer Rechtschreibfehler findet, darf sie behalten, und für meine Schrift kann ich leider nichts.

Zunächst, Uwe, das folgende Blatt ist im Prinzip nur für dich, es beschäftigt sich damit, wie man von einer Sinusförmigen Wechselspannung den Effektivwert bestimmt. Es ist nicht leicht zu schlucken, wenn du es nicht selbst noch irgendwo im Hinterkopf hast, und du dich nicht selbst daran erinnerst. Aber selbst wenn, dass
Ueff = Umax / Wurzel(2) gilt, ist ja allgemein bekannt, und mehr steht auf dem folgenden Blatt auch nicht.

http://abi2005-mgl.de/deltar/klirr/klirrbestimmung1.jpg


Wer nur Bahnhof versteht, keine Panik, denn die Erkenntnis ist ja lange bekannt.
Okay, nun geht es eigentlich erst zur Sache. Wer den Thread mitverfolgt hat, der hat noch das Bild des Oszilloskops im Kopf, das das Klirrprodukt angezeigt hat:

Wie gesagt, das ist das Klirrprodukt.

Der Verstärker clippte bei diesem Klirrprodukt bereits stark:

(Nur die Kurve beachten, die ein Dach auf den Spitzen hat!


Diese beiden Kurven habe ich nun vom Oszilloskop maßstabsgetreu auf Papier und Folie übertragen; Die orangene Kurve ist dabei die Klirrkurve, die blaue die clippende Verstärkerkurve. Sorry, aber besser ließ es sich nicht machen. Die Folie mit der Klirrkurve ist exakt passend über die Verstärkerkurve gelegt, sodass man Verstärkerkurve (blau) und Klirrkurve (orange) in einem Diagramm ablesen kann. Es handelt sich dabei um ein t-U-Diagramm, also nach rechts die Zeit (ganz links: 0ms, ganz rechts: 2ms), und nach oben/unten die Spannung (von +30V bis -30V).
http://abi2005-mgl.de/deltar/klirr/klirrbestimmung2.jpg

Wie man erkennen kann, ist in jedem Bereich eines (angenäherten) Trapezes genau eine gekappte Sinusspitze der Klirrkurve zu erkennen. Die Idee ist es deshalb, die Effektivspannung sowohl der Klirrkurve als auch der Verstärkerkurve in einem solchen Bereich (Intervallbreite ist je 0,5ms) zu berechnen, und diese dann zueinander ins Verhältnis zu setzen, dann hat man den Klirrfaktor schon bestimmt.

Ich betrachte das Intervall, das im Diagramm von 1,33ms bis 1,83ms geht. Die Berechnung der Effektivspannung in diesem Bereich geschieht über die Wärmeleistung. Die Rechnung ist mit Erläuterungen auf diesem Blatt aufgeführt, das man sich unter Umständen 2-3mal durchlesen muss, um es zu verstehen. Ansonsten posten.

http://abi2005-mgl.de/deltar/klirr/klirrbestimmung3.jpg

Bei dieser Verstärkerkurve ließ sich also ein Klirrfaktor von ungefähr 14% per Oszilloskop berechnen.

Besonders herzlichen Dank nochmal an Uwe, der sich diese Methode überlegt und entwickelt hat.

Und nun posten, posten, posten!


Beste Grüße
Alex

Bist Du Mathematikstudent? (Leistungskursmatheschüler?)

Also: Fleißig , fleißig Deine Überlegungen.

Ich habe aber aus mehreren Gründen keine Lust sie nachzuvollziehen.
1.) Es geht einfacher
Du hängst an den Eingang deines Oszis, wo du den Klirr drauf hast ein True-RMS Multimeter (entpricht der Wärmeleistung aneinen Widerstand)und läßt dir die Klirrspannung als Zahl einfach digital anzeigen. Diese dividierst Du durch die zuvor mit demselben Gerät gemessene Ausgangsspannung des Verstärkers (x 100%)und schon hast du den Klirrfaktor.

2.) Du hast einen prinzipiellen Fehler in Deinen Überlegungen drin. Du gehst mit deiner Formel von einer Oberwelle aus. Jeder normaler Verstärker klirrt aber mit der (also mehreren gleichzeitig!!) 1.;2.;3.;4.;5.;... Oberwelle (Je nach Verstärkertyp sind die unharmonischen Oberwellen[1.3.5..) oder die harmonischen[2.4.6.] stärker vertreten.)
Du kannst aus dem Oszibild aber schlecht die einzelnen Oberwellen auslesen, oder Du must wieder jede einzeln herausfiltern und berechnen und (quadratisch)aufaddieren.
(Geht auch, macht nur Aufwand.)

Und wofür das alles, wenn es ein True-RMS-Multimeter auch tut ? Eine schöne mathematische Übung zum Abi, aber nicht besonders zweckmäßig oder gibt es Argumente die ich übersehen habe?

Zitat von dir:
Wie man erkennen kann, ist in jedem Bereich eines (angenäherten) Trapezes genau eine gekappte Sinusspitze der Klirrkurve zu erkennen.

Das stimmt nur grob angenähert und eben nicht genau. Was ist mit den Nasen links? Warum ist der Mittenstrich zwischen den Kappen nicht gerade?

Wie gesagt schöne saubere Arbeit von Dir (außer aus grobangenähert - genau zu machen), aber für die Praxis so nicht besonders zu gebrauchen.
Sei nicht allzudoll über meine Kritik enttäuscht, ich weiß wir Elektroniker brauchen manchmal schon verdammt gute Mathematiker (Ich wünschte, manchmal ich könnte es noch besser). Nur muß man wissen, wann es angebracht ist und wann nicht.
Aber mache trotzdem Mathe weiter, es gibt auch Stellen wo Mathemathik richtig weiter bringt und eines Tages bist Du an diesen Stellen.

Hallo Ultraschall,

Du hängst an den Eingang deines Oszis, wo du den Klirr drauf hast ein True-RMS Multimeter (entpricht der Wärmeleistung aneinen Widerstand)und läßt dir die Klirrspannung als Zahl einfach digital anzeigen. Diese dividierst Du durch die zuvor mit demselben Gerät gemessene Ausgangsspannung des Verstärkers (x 100%)und schon hast du den Klirrfaktor.

Klar. Das ist die einfachere Möglichkeit. Das Topic dieses Threads ist aber auch nicht "Sinusleistung eines Verstärkers messen", sondern "...per Oszilloskop berechnen". Und zwar darum, weil ich nur Oszis habe und kein True-RMS-Multimeter. Ist das dann das gleiche wie eine Klirrfaktormessbrücken? Damit wäre es dann ja noch einfacher, anschließen, und das Ding zeigt den Klirrfaktor an. Aber es geht ja um die Überlegungen, die dahinter stecken.

Eigentlich ist das ganze mit dem Klirrfaktor nur ein Nebenprodukt gewesen, denn eigentlich hatte mich nur interessiert, wie ich per Oszi die Sinusleistung bestimme. Das ist auch längst abgeklärt. Jedoch hat Uwe, seinerseits meiner Einschätzung nach mindestens E-Technik-Student (ich weiß es allerdings nicht), sich dann ein Verfahren überlegt, oder ein Verfahren angegeben (ich weiß nicht, ob es davor bekannt war oder nicht), mit dem man mit diesem immensen Aufwand auch mit Oszis den Klirr bestimmen kann. Wie sich dieser Gedankengang aufbaut, hat ein bisschen gedauert, weshalb es schwer ist, jetzt in einem Satz zusammenzufassen, ist aber nachzulesen auf den ersten Seiten.

Gemäß diesem Verfahren (linken Kanal übersteuern, rechten Kanal nicht, mit unterschiedlichen Spannungsteilern beide Kanäle (verzerrter und sauberer) voneinander subtrahieren, übrig bleibt das Klirrprodukt - ganz kurz gesagt), habe ich nun den Versuch und die Auswertung durchgeführt.
Ich bin derzeit noch Mathe und Physik LKler, meine Begeisterung gehört jedoch der Elektrotechnik. Ich kann nicht beurteilen, ob die Überlegung mit dem bestimmen des Klirrs ansich von Grund auf falsch ist, und auch nicht, ob meine Rechnung stimmt. Und wenn jemand Widersprüche findet, ist das auch gut, man kann ja nur dazulernen. Von daher bin ich keinesfalls böse über deine Kritik.

Dass dieses Verfahren, (wenn es überhaupt von sich aus so funktionieren müsste), nicht so genau ist, wie ein (möglicherweise geeichtes) Klirrmessgerät, versteht sich alleine schon wegen der Ablese/Abzeichnungsungenauigkeiten vom Oszi von selbst. Aber eben auf Grund dieser Ungenauigkeiten denke ich, dass eine Näherung als Trapez durchaus zulässig ist (die Original-Spannungsverläufe am Oszi habe ich ja abfotografiert, schon da ist fast nichts mehr vom Sinus-Abfall mehr zu erkennen, sondern es schaut eher aus wie ein linearer Abfall).

Aber dass man dieses Verfahren selbst wenn man sehr genau arbeitet nur im Messfehlertoleranzbereich von etwa 5% betreiben kann, versteht sich ja von selbst. Trotzdem ist es für mich befriedigend, zu sehen, dass sich der Aufwand gelohnt haben könnte, und selbst wenn das ganze von Grund auf falsch war, ist man danach wieder um eine Erkenntnis reicher.

Nun verstehe ich noch nicht, was du mit diesem Satz meinst:

.) Du hast einen prinzipiellen Fehler in Deinen Überlegungen drin. Du gehst mit deiner Formel von einer Oberwelle aus. Jeder normaler Verstärker klirrt aber mit der (also mehreren gleichzeitig!!) 1.;2.;3.;4.;5.;... Oberwelle (Je nach Verstärkertyp sind die unharmonischen Oberwellen[1.3.5..) oder die harmonischen[2.4.6.] stärker vertreten.) Du kannst aus dem Oszibild aber schlecht die einzelnen Oberwellen auslesen, oder Du must wieder jede einzeln herausfiltern und berechnen und (quadratisch)aufaddieren. (Geht auch, macht nur Aufwand.)

Denn die Klirrkurve zeigt ja nicht nicht eine Oberwelle des Verstärkers, sondern eben das ganze Klirrprodukt.


Schönen Gruß
Alex

@DeLTaR
Hallo Alex,

deinen Beitrag habe ich mit Interesse durchgelesen. Zu einigen Punkten habe ich auch noch was zu sagen, nur muss ich mir darüber noch ein paar Gedanken machen. Da ich aber morgen verreise und wahrscheinlich erst Dienstag im Laufe der Nacht wieder komme, kann ich Dir leider momentan keine konkrete Antwort geben. Aber dies wird nachgeholt.

DeLTaR schrieb:

Jedoch hat Uwe, seinerseits meiner Einschätzung nach mindestens E-Technik-Student (ich weiß es allerdings nicht), sich dann ein Verfahren überlegt, oder ein Verfahren angegeben (ich weiß nicht, ob es davor bekannt war oder nicht), mit dem man mit diesem immensen Aufwand auch mit Oszis den Klirr bestimmen kann.

Ja, ich habe mal E-Technik studiert.
Klar kann es sein, dass es das Verfahren schon vorher gab, aber mir war es nicht bekannt.


@Ultraschall
Hallo Ultraschall,

natürlich geht es auch einfacher, wenn man die entsprechenden Messmöglichkeiten hat (ich würde mir auch den Audioanalysator aus der Firma leihen). Nur ist es doch so, dass diese Geräte, damit meine ich auch NF-Voltmeter, die den echten Effektivwert messen, nicht jedem zur Verfügung stehen. Aus dieser Überlegung ist dieses Messverfahren Schritt für Schritt entstanden.

Zugegen inzwischen etwas aufwendig. Ich denke auch, dass es nicht nur darum geht ein Verfahren zu entwickeln, dass man häufiger anwenden kann, sondern auch um die Neugier, was man mit einfachen Mitteln so alles messen kann. Z.B. hat diese Neugier es mir auch früher ermöglicht die Geschwindigkeit meines Tapedecks mit sehr hoher Genauigkeit mit Hilfe einer LED und einem Plattenspieler abzugleichen. Auch heute kommt es noch vor, dass bei neuen Messaufgaben nicht immer alle Messmittel zur Verfügung stehen. Durch das damals ermittelte Improvisationstalent, kann ich dann trotzdem fast immer die Messungen durchführen.

Außerdem ist mir inzwischen klar geworden, dass es bei einem abgekappten Sinus gar nicht nötig ist, das Differenzsignal zu ermitteln, um den Klirrfaktor zu bestimmen. Vielmehr reicht für die Ermittlung aus, die Breite der Abflachung zu ermitteln. Diesen Wert in eine Formel eingetippt und schon hat man den Klirrfaktor. Also kann aus so umfangreichen Überlegung und Messungen am Ende doch ein sehr einfaches Messverfahren entstehen, für das man nur einfache Messmittel benötigt.

ultraschall schrieb:

2.) Du hast einen prinzipiellen Fehler in Deinen Überlegungen drin. Du gehst mit deiner Formel von einer Oberwelle aus. Jeder normaler Verstärker klirrt aber mit der (also mehreren gleichzeitig!!) 1.;2.;3.;4.;5.;... Oberwelle (Je nach Verstärkertyp sind die unharmonischen Oberwellen[1.3.5..) oder die harmonischen[2.4.6.] stärker vertreten.) Du kannst aus dem Oszibild aber schlecht die einzelnen Oberwellen auslesen, oder Du must wieder jede einzeln herausfiltern und berechnen und (quadratisch)aufaddieren.

Das wäre die Ermittlung des Klirrfaktors mit Hilfe der Oberwellen im Frequenzbereich. Zur Messung benötigt man dann einen Spektrumanalysator.

Was hier aber betrachtet wird, ist die Messung im Zeitbereich, bei der zur Messung ein Oszi verwendet wird. Wenn Du dass Differenzsignal auf einen Spektrumanalysator geben würdest, würdest Du sehen, dass alle Oberwellen vorhanden sind.

Gruß

Uwe

Ich wollte gar nicht allzu doll meckern, sondern Denkanregungen geben und die Disskussion in eine etwas andere Richtung beleben.
(Was mir gelungen ist.)

Auch ich habe leider nur eingeschränkte Meßmittel und muß mir ähnlich wie Ihr mit gewissen Kompromißen, selbst gebauten Generatoren mit niedrigen Klirrfaktor (Lampen[=Kaltleiter] zur Amplitudenstabilisirung sind da unübertroffen) und Filtern zur Ermittlung des Klirrfaktors behelfen. Ich filtere mein 1 Khz Ursprungs-Signal heraus, übrig bleiben mir die Oberwellen und die verstärke und messe ich dann.

Leider, leider - ich hätte auch gern einen Spektrumsanalysator! Ein True-RMS Multimeter konnte ich mir wenigstens leihen.

Aber der von euch angenommene Fall der Verstärkerübersteuerung ist doch eigentlich auch nicht der Fall, der den Schaltungsentwickler interessiert. Interessant ist doch der Klirfaktor bei geringer Aussteuerung (dort haben Verstärker Schwierigkeiten - Stichwort Übernahmeverzerrungen) und der kurz vor Abkappung der Sinuswelle. Das noch mal als Denkanstoß. Aber als Denkübung ist Deine Arbeit trotzdem sehr schön.

Hallo,

Leider, leider - ich hätte auch gern einen Spektrumsanalysator! Ein True-RMS Multimeter konnte ich mir wenigstens leihen.

Der letzte HP3580 ging auf Ebay für knapp 400.- € weg.

Student? Schüler? Wenn man Audiogeräte auf so hohem Niveau bauen oder reparieren möchte, dann geht das imo nicht völlig "um sonst"
Die Ohren helfen da während der Bau- oder Reparaturphase nicht weiter.

Achso...Komme grade von meinem Messgeräte-Fritzen. Er hat u.A. noch einen "Sound Technology 1500A" (Tape)Audioanalyzer mit FFT Funktion, und eine analoge ST Klirrfaktormessbrücke rumliegen, die ich mir zurücklegen liess. Falls jemand daran Interesse hat, kann er sich ja mal per PM melden...

Hallo Ultraschall,

Aber der von euch angenommene Fall der Verstärkerübersteuerung ist doch eigentlich auch nicht der Fall, der den Schaltungsentwickler interessiert. Interessant ist doch der Klirfaktor bei geringer Aussteuerung (dort haben Verstärker Schwierigkeiten - Stichwort Übernahmeverzerrungen) und der kurz vor Abkappung der Sinuswelle.

Ja, sicherlich taugt das Verfahren nicht zur Bestimmung des Klirrs im 0,..% Bereich. Aber Endstufen z.B. werden oftmals bei 1% / 3% / manchmal sogar bei 10% Klirr bei 1kHz gemessen, und dafür würde das Verfahren schon taugen.


Hallo scope,
stimmt, für mich als Schüler in der Tat nicht bezahlbar...


Hallo Uwe,

Vielmehr reicht für die Ermittlung aus, die Breite der Abflachung zu ermitteln. Diesen Wert in eine Formel eingetippt und schon hat man den Klirrfaktor.

Ich habe mir jetzt die ganze Geschichte nochmal angeschaut, und ich glaube ich weiß jetzt was du meinst.
Wie dem Oszillogramm von
http://abi2005-mgl.de/deltar/klirr/klirrbestimmung2.jpg
zu entnehmen ist, tritt eine Klirrspannung ja wirklich nur genau in dem Zeitintervall auf, an dem der Verstärker clippt (im Oszillogramm z.B. von t1=1,43ms bis t2=1,63ms). Je länger vom Zeitintervall her der Verstärker clippt, desto "ausgeprägter", desto größer (von der maximalen Amplitude) ist die Kurve des Klirrprodukts. So war das gemeint, oder?

Jetzt wäre dann nur noch die Frage zu klären, wie die Umax des Klirrprodukts im mathematischen Sinne wächst, dann könnte man tatsächlich aus der Dauer des Clippings (=Breite der Abflachung) direkt die Klirr"spannung" bestimmen, und diese ins Verhältnis zu Umax,verstärker setzen.

Die Frage ist, ob man sich einen mathematischen Zusammenhang deduktiv herleiten kann, oder ob da eher Messreihen herhalten müssen, um sich induktiv eine Beziehung zu errechnen.

Viele Grüße
Alex

DeLTaR schrieb:

Wie man erkennen kann, ist in jedem Bereich eines (angenäherten) Trapezes genau eine gekappte Sinusspitze der Klirrkurve zu erkennen. Die Idee ist es deshalb, die Effektivspannung sowohl der Klirrkurve als auch der Verstärkerkurve in einem solchen Bereich (Intervallbreite ist je 0,5ms) zu berechnen, und diese dann zueinander ins Verhältnis zu setzen, dann hat man den Klirrfaktor schon bestimmt.

Hallo Alex,

so, jetzt habe ich Zeit gefunden Dir zu antworten. Vom Prinzip sieht das ja schon ganz gut aus. Entschuldige, aber ich denke da sind noch zwei Korrekturen notwendig.

Bei der Berechnung des Effektivwertes setzt man eine Periode also 2ms als Zeitintervall ein. Weil sich das Signal aber nach einer halben Periode mit umgegehrter Reihenfolge wiederholt, kann man die Berechnung auch für eine halbe Periode ausführen. Du musst also als Zeitintervall 1ms annehmen:

Bei dieser Berechnung gehst Du davon aus, dass das Kuppe des Klirrproduktes etwa einer Halbwelle eines Sinussignals entspricht. Für die ungefähre Berechnung ist diese Näherung vollkommend ausreichend.


Auch hier musst Du 1ms als Zeitintervall wählen. Weil der Effektivwert des gekappten Sinus-Signals fast dem Effektivwert des gesamten Sinussignals entspricht, würde ich einfach das gesamte Signal zur Berechnung heranziehen. Den Spitzenwert erhältst Du, indem Du einfach den Sinus des rechten Oszi-Kanal mit der Einstellung des linken Kanals abließt. Us = 38 V. Daraus ergibt sich für den Effektivwert Ueff = Us x SQR(2) = 26,9V und somit ein Klirrfaktor von 8,8% (K = 2,37 / 26,9 x 100%)

scope schrieb:

Student? Schüler? Wenn man Audiogeräte auf so hohem Niveau bauen oder reparieren möchte, dann geht das imo nicht völlig "um sonst" Die Ohren helfen da während der Bau- oder Reparaturphase nicht weiter.

Das stimmt natürlich. Auch kann man mit diesem Verfahren keine Klirrfaktoren messen, die wesentlich kleiner als 1% sind. Dies währe aber bei einer Verstärkerentwicklung notwendig. Aber ich finde diese Diskussion trotzdem interessant, denn es hilft einem sicherlich auch bei anderen Messungen weiter. Einige mögliche Messungen fallen mir da sogar schon ein:

1. Überprüfung des Zusammenspiel zwischen Verstärker und Lautsprecher.
Es soll ja vorkommen, dass ein Verstärker und einen Lautsprecher zusammen nicht harmonieren. Wenn dies der Fall ist, entspricht das Signal am Ausgang des Verstärkers nicht mehr dem des Eingangs. Dies kann man aber schlecht mit einem Sinus überprüfen. Es wird ein Impuls oder sogar ein Musiksignal benötigt. Die üblich vorhandenen Messgeräte helfen hier nicht weiter. Das hier diskutierte Verfahren funktioniert trotzdem, weil das verwendete Signal keine Rolle spielt.

2. Überprüfung des Klirrfaktors bei verschiedenen Frequenzen
Mit vielen Klirrfaktormessgeräten lässt sich der Klirrfaktor nur bei 1kHz bestimmen. Ist kein Spektrumanalysator vorhanden, ist die Messung bei anderen Frequenzen nur schwer möglich. Aber mit der Idee der Signaldifferenzbildung lässt sich eine Schaltung entwickeln, mit der sich die Differenzprodukte bei verschiedenen Frequenzen vergleichen lassen. Somit lässt sich recht einfach feststellen, ob sich der Klirrfaktor bei anderen Frequenzen zu dem bei 1kHz unterscheidet.

3. Analyse des Klirrproduktes
Mit einem Klirrfaktormessgerät kann man ja nur den Zahlenwert ermitteln. Man hat keine Aussage über die Ursache. Diese kann man mit der Differenzbildung aber ermitteln, da das Klirrprodukt grafisch darstellt wird. An der Form kann man abschätzen, welche Oberwellen beteiligt sind. Daran, wo das Klirrprodukt am Sinus auftritt, kann man sehen, was die Ursache ist. Tritt z.B. das Klirrprodukt, an den Nulldurchgängen des Sinussignals auf, handelt es sich um Übernahmeverzerrungen der Gegentakttransistoren.

Das sind nur so Ideen, die mir eingefallen sind, und natürlich noch nicht richtig durchdacht. Um die zu realisieren, wird wohl auch noch ein bisschen Schaltungsaufwand nötig sein. Für jemanden der Verstärkerschaltungen entwickelt, sollte dies aber möglich sein.

DeLTaR schrieb:

Je länger vom Zeitintervall her der Verstärker clippt, desto "ausgeprägter", desto größer (von der maximalen Amplitude) ist die Kurve des Klirrprodukts. So war das gemeint, oder?

Ja, so ist es gemeint!

DeLTaR schrieb:

Jetzt wäre dann nur noch die Frage zu klären, wie die Umax des Klirrprodukts im mathematischen Sinne wächst, dann könnte man tatsächlich aus der Dauer des Clippings (=Breite der Abflachung) direkt die Klirr"spannung" bestimmen, und diese ins Verhältnis zu Umax,verstärker setzen. Die Frage ist, ob man sich einen mathematischen Zusammenhang deduktiv herleiten kann, oder ob da eher Messreihen herhalten müssen, um sich induktiv eine Beziehung zu errechnen.

Das lässt sich mathematisch herleiten. Den prinzipiellen Weg schreibe/zeichne ich mal auf, allerdings nicht mehr heute, weil es doch schon recht spät ist.


Gruß

Uwe

Hallo,

Mit einem Klirrfaktormessgerät kann man ja nur den Zahlenwert ermitteln. Man hat keine Aussage über die Ursache. Diese kann man mit der Differenzbildung aber ermitteln, da das Klirrprodukt grafisch darstellt wird.

Die Summe der Oberwellen & Störanteile werden (teils verstärkt) eigentlichvon JEDEM Klirrfaktormessgerät vorne über eine Buchse ausgegeben. Dort muss man dann aber wiederum ein Oszilloskop anschliessen. In diesem Fall kann man aber auch noch geringste Störspannungen "optisch" unter die Lupe nehmen.

Mit vielen Klirrfaktormessgeräten lässt sich der Klirrfaktor nur bei 1kHz bestimmen

Da fällt mir spontan eigentlich nur der damalige Bausatz von ELV ein.
Alle anderen (mir bekannten) haben mehrere Frequenzen, oder sind weitgehend durchstimmbar.

Das soll keine Kritik an der Methode darstellen, sondern nur die (meine) Erfahrung mit diversen Messgeräten schildern.

Selbst die bezahlbaren Gebraucht Messgeräte sind für Messungen an wirklich hochwertigen Hifi-Geräten kaum noch sinnvoll zu gebrauchen. Ich habe meine "Sammlung" auch vorwiegend nur aus Sammelleidenschaft zusammengetragen.

Interessant wird es (auch für kleine Werkstätten) erst mit einem Gebrauchtsystem von "Audio-Precision" wie z.B. dem nicht mehr hergestellten "System Two". Damit kann man auch heute noch in Bereichen messen, die sich durchaus sehen lassen können. Und das für unter 4000.- €
Vor 4 Wochen war ein Gerät auf Ebay. Es brachte 2800.- €. Ein Schnäppchen (wenn man sowas sucht)

Ich konnte mich getrost zurückhalten

Hallo Alex,

wie versprochen die prinzipielle Darstellung, wie man mit Hilfe der abgeschnittenen Sinuskurve den Effektivwert des Klirrproduktes ermitteln kann.







Wie Du siehst, landet man wieder bei Integralen, die man lösen muss. Ich habe dies noch nicht durchgeführt.

Gruß

Uwe

-scope- schrieb:

Die Summe der Oberwellen & Störanteile werden (teils verstärkt) eigentlichvon JEDEM Klirrfaktormessgerät vorne über eine Buchse ausgegeben. Dort muss man dann aber wiederum ein Oszilloskop anschliessen. In diesem Fall kann man aber auch noch geringste Störspannungen "optisch" unter die Lupe nehmen.

Hallo scope,

da gibt es aber ein Problem. Zur Herausfilterung der Grundwelle wird ein schmalbandiges Filter benötigt. Wenn dies analog ist, entstehen Phasenverschiebungen bei den übrig bleibenden Frequenzkomponenten, die je nach Frequenz unterschiedlich sein können. Daraus resultiert, dass das Signal nicht mehr der tatsächlichen Form entspricht. Außerdem resultiert aus der Phasenverschiebung auch eine Zeitverschiebung, so dass nicht mehr festgestellt werden kann, an welcher Stelle der Sinuskurve das Klirrprodukt auftritt. Diese Einschränkungen erschweren zu mindestens die Analyse, was die Ursache des Klirrproduktes ist. Diese Einschränkung gibt es nicht, wenn man das Klirrprodukt über die Signal-Differenzbildung darstellt.

-scope- schrieb:

Mit vielen Klirrfaktormessgeräten lässt sich der Klirrfaktor nur bei 1kHz bestimmen Da fällt mir spontan eigentlich nur der damalige Bausatz von ELV ein. Alle anderen (mir bekannten) haben mehrere Frequenzen, oder sind weitgehend durchstimmbar. Das soll keine Kritik an der Methode darstellen, sondern nur die (meine) Erfahrung mit diversen Messgeräten schildern.

Da hast Du wohl mehr Erfahrung als ich, ich habe noch nicht mit viel Klirrfaktormessgeräten gemessen.

Auf jeden Fall finde ich es interessant, dass man mit dem Verfahren das Zusammenspiel zwischen Verstärker und Lautsprecher untersuchen kann, weil beliebige Signale als Quelle möglich sind.

-scope- schrieb:

Selbst die bezahlbaren Gebraucht Messgeräte sind für Messungen an wirklich hochwertigen Hifi-Geräten kaum noch sinnvoll zu gebrauchen. Ich habe meine "Sammlung" auch vorwiegend nur aus Sammelleidenschaft zusammengetragen. Interessant wird es (auch für kleine Werkstätten) erst mit einem Gebrauchtsystem von "Audio-Precision" wie z.B. dem nicht mehr hergestellten "System Two". Damit kann man auch heute noch in Bereichen messen, die sich durchaus sehen lassen können. Und das für unter 4000.- € Vor 4 Wochen war ein Gerät auf Ebay. Es brachte 2800.- €. Ein Schnäppchen (wenn man sowas sucht)

Also hier prallen wohl Welten aufeinander. Einmal die Leute, die noch nicht viele Verstärker gebaut haben oder erst damit beginnen. Zum Anderen die Leute wie Du, die schon mehrere Verstärker und auch sehr hochwertige gebaut haben und somit auch die entsprechenden Messgeräte benötigen.

Für Leute die mit dem Verstärkerbau anfangen oder noch nicht viele gebaut haben, ist es doch wohl etwas übertrieben für ein Klirrfaktormessgerät über 2800 Euro auszugeben. Diese Leute könnten doch mangels Erfahrungen noch keine so hochwertigen Verstärker bauen, zu dessen Bewertung so hochwertige Messgeräte benötigt werden.

Gruß

Uwe

Hallo,

Also hier prallen wohl Welten aufeinander. Einmal die Leute, die noch nicht viele Verstärker gebaut haben oder erst damit beginnen. Zum Anderen die Leute wie Du, die schon mehrere Verstärker und auch sehr hochwertige gebaut haben und somit auch die entsprechenden Messgeräte benötigen.

So weit hergeholt ist die "Dramatisierung" meinerseits garnicht.
Wenn man eine Endstufe nach einem 25 Jahre alten Schaltungsprinzip aufbaut, dann werden die Verzerrungen usw. sicherlich bei 0,5 oder 1 Watt
im Bereich von 0,1 %- 0,2% liegen, sofern man sauber aufgebaut und abgeglichen hat.

Aber selbst diese verhältnismässig "riesigen" Verzerrungen
sind mit der "optischen" Oszilloskopmethode längst nicht mehr zu erfassen.
Wenn die Sinusspitzen bereits abgeschnitten werden, und es zu Verzerrungen von über 1% kömmt, dann sprechen wir nicht mehr von "Hifi".

Für Leute die mit dem Verstärkerbau anfangen oder noch nicht viele gebaut haben, ist es doch wohl etwas übertrieben für ein Klirrfaktormessgerät über 2800 Euro auszugeben.

Natürlich nicht. Ich wollte dieses "tolle" Gerät nur mal erwähnen, weil ich in der Tat Spass an so einem "Ding" hätte. Man darf doch mal träumen......
Ich würde es z.B. nicht oft genug nutzen, um es für mich als halbwegs "rentabel" einzustufen.

da gibt es aber ein Problem. Zur Herausfilterung der Grundwelle wird ein schmalbandiges Filter benötigt. Wenn dies analog ist, entstehen Phasenverschiebungen bei den übrig bleibenden Frequenzkomponenten, die je nach Frequenz unterschiedlich sein können. Daraus resultiert, dass das Signal nicht mehr der tatsächlichen Form entspricht. Außerdem resultiert aus der Phasenverschiebung auch eine Zeitverschiebung, so dass nicht mehr festgestellt werden kann, an welcher Stelle der Sinuskurve das Klirrprodukt auftritt. Diese Einschränkungen erschweren zu mindestens die Analyse, was die Ursache des Klirrproduktes ist. Diese Einschränkung gibt es nicht, wenn man das Klirrprodukt über die Signal-Differenzbildung darstellt.

Das mag sein. Derartige Untersuchungen "im Detail" kann ich auch nicht vorweisen.
Allerdings werden z.B. "abgekappte" Sinusspitzen in der Tat
phasen & "formgenau" über den besagten Ausgang ausgegeben.

Aber das sind Grössenordnungen...oh Mann
Klirranteile , die im Bereich von 0,02% (oder weit darunter) liegen ( Rauschen usw) sind eigentlich kaum noch genau zuzuordnen...Zumindest ist das ohne die (analogen)Kerbfilter erst garnicht möglich.

Ich muss nochmal ein Beispiel nennen: Nehme ich einen ganz einfachen Denon Mittelklasse- Endverstärker "POA 4400A" und beschicke ihn mit einem 1KHz "Reinstsinus" (0,0001% THD) , klemme an den Ausgang 8 Ohm, regle auf etwa 1 Watt Ausgangsleistung , dann messe ich am Ausgang 0,003 % THD.
Danach stelle ich auf 50 % Volllast und messe: 0,004%
(Werksangabe liget hier sogar bei nur 0,002%)
THD+N (also die bei dieser Leistung mittlerweile "starke"
Restwelligkeit des NT inbegriffen) ist dann deutlich höher.

Ich will nichts madig machen, und halte das Verfahren für das Verstehen der Technik auch für hilfreich, aber es ist etwas "praxisfern"

Nur kaputte (Transistor)-Verstärker klirren mit 1%

PS: Die Frage, ob für einen "guten" Verstärker überhaupt derartige Minimierungen des THD (zumal noch bei bedingt aussagefähigen 1KHz only) ausschlaggebend, erstrebenswert...usw ist, sei völlig dahingestellt, denn DAS ist in der Tat ein "heisses Eisen"

-scope- schrieb:

Aber das sind Grössenordnungen...oh Mann

Hallo scope,

mit Hilfe der Signaldifferenzbildung lassen sich durchaus auch Klirrfaktoren deutlich unter 0,1% messen. Natürlich geht das nicht mit der ursprünglich diskutierten Schaltung, bei der man Werte nicht wesentlich unter 1% messen kann. Dies habe ich aber auch schon geschrieben und auch, dass für die Messung geringerer Werte eine andere Schaltung notwendig ist, bei der nur die Idee der Signal-Differenzbildung übernommen wird.

Natürlich ist es mit dem Verfahren der Signaldifferenzbildung sinnlos, funktionierende Verstärker zu vermessen, dessen Klirrfaktor erheblich unterhalb des messbaren Bereichs liegt. Aber ist ein Verstärker defekt so ist der Klirrfaktor durchaus im messbaren Bereich, so dass das Verfahren sehr wohl geeignet ist, um den Fehler zu suchen.

Ich will dies mal an einem Beispiel erläutern:
- Vermutung ein Kanal des Verstärkers funktioniert nicht richtig.
- Vorhandene Messgeräte: Oszi, Vielfachinstrument, CD-Player mit Test-Ton-CD und ein Netztrenntrafo (diese Geräte stehen mir momentan tatsächlich zur Verfügung, Klirrfaktormessgerät Spektrumanalysator usw. hingegen nicht)

Fehlersuche:
Ein Kanal des CD-Player wird an beide Eingangskanäle des Verstärkers angeschlossen. Der Oszi wird zwischen den linken und den rechten Lautsprecheranschlüssen angeschlossen, also zwischen den Plus-Anschlüssen der Kanälen. Die Stromversorgung des Oszis erfolgt über den Trenntrafo.

Jetzt wird ein 1kHz mit Hilfe der Test-CD eingespeist, das Differenzsignal, dass der Oszi anzeigt, wird mit dem Balanceregler auf Minimum abgeglichen. Anhand des Differenzsignals kann man abschätzen, ob Verzerrungen oberhalb 0,1% auftreten. Falls sie oberhalb sind, kann man anhand des Signals eine Fehleranalyse durchführen.

Auch den Frequenzgang bzw. die Phasenabweichung zwischen den Kanälen kann man untersuchen. Man braucht nur andere Frequenzen von der CD abspielen. Hat der eine Kanal hier eine Abweichung, macht sich dies durch eine deutliche Erhöhung des Differenzsignals bemerkbar.

Du siehst, mit diesen einfachen Mitteln lässt sich kurzfristig innerhalb einer Stunde überprüfen, ob ein Fehler des Verstärkers vorliegt. Wenn nichts festgestellt wird, kann man sich ja immer noch die Messgeräte besorgen, die benötigt werden, um genauere Messungen durchzuführen.

-scope- schrieb:

Ich will nichts madig machen, und halte das Verfahren für das Verstehen der Technik auch für hilfreich, aber es ist etwas "praxisfern"

Bei diesem Thread geht es tatsächlich im Wesentlichen um die Diskussion des Verfahrens. Aber aus solch einer Diskussion können doch Erkenntnisse gewonnen werden, die später mal sehr hilfreich sein können.

Dass das Verfahren, genauso wie im Anfang dieses Thread beschrieben wurde, in praktischen Messungen wenig Anwendung finden wird, hat sich doch längst im Laufe der Diskussion herausgestellt. Hier noch mal die Zusammenfassung:
- Klirrfaktor unterhalb 1% kaum messbar (Grund ist die Auflösung des Ozsis, da kein kleinerer Messbereich wählbar ist)
- Klirrfaktormessung zur Bestimmung der Leistungsmessung (ursprüngliche Messaufgabe) ist nicht notwendig.
- Für das Referenzkanal wird der zweite Kanal des Verstärkers benötigt, daher nur Messungen möglich, bei dem der eine Kanal erheblich höhere Verzerrungen produziert als der Referenzkanal.

Aber die Erkenntnisse, die aus die Diskussion des Verfahrens gewonnen werden, können doch später sehr wertvoll und bei ganz anderen Messungen mal sehr hilfreich sein. Beispiele habe ich ja schon genannt.

Ein weiteres Beispiel ist, wenn das vorhandene Klirrfaktormessgerät nicht so toll ist, so lässt sich der kleinste Messbereich noch nach unten erweitern.

Wo man diese Erkenntnisse tatsächlich mal anwenden wird, wird man doch erst merken, wenn man sie braucht.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

aber mit deiner Methode (die Effektivspannung des Klirrprodukts nur im Intervall, wenn er gerade übersteuert, ins Verhältnis setzen zur konstanten Spannung des Verstärkers während des Clippens (Rechteck), berechnest du ja praktisch, zu wieviel % der Verstärker klirrt, wenn er gerade klirrt, also wenn er gerade clippt, aber nicht, wieviel % das von der kompletten Schwingungsperiode ausmacht!
Also nicht dass ich nicht verstehe was du meinst, aber dann habe ich den Klirrfaktor wohl einfach falsch per Definition verstanden. Dann müsste ich meine Rechnung in der Weise anpassen, dass ich dann als Verstärkerspannung nicht die Effektivspannung, die aus der Fläche unter dem "Fast-Trapez" einer Halbperiode resultiert, nehme, sondern einfach Umax, sprich die Spannung, bei der das Dach ist. Oder?
Wobei ich dann nicht verstehe, warum du hier als Periode von 1,0ms - 2,0ms einsetzen willst:


However.

Jetzt verstehe ich. Du möchtest das Integral gelöst haben, damit du für jeden beliebigen Zeitabschnitt den Effektivwert des Sinus bestimmen kannst, da die SQRT(2)-Beziehung ja nur für komplette Sinusschwingungen gilt. Da mach ich mich mal drüber, das müsste hinzubekommen sein, wenn ich bisschen in den alten Ordnern krame. Genau. Dann liest man einfach vom Oszi den Zeitabschnitt ab von Beginn einer Sinusschwingung bis zum Zeitpunkt, an dem das Dach beginnt...setzt die Zeit in die Winkelfunktion ein, erhält daraus zusammen mit der Schwingungsdauer T den Winkel..usw.

Jetzt verstehe ich es auch, folgende Formel zu interpretieren:

Ich fragte mich bisher die ganze Zeit, woher das sin² und die Wurzel kommt. Aber ist ja eigentlich ganz klar:


Würde man den Sinus nicht quadrieren, würde der Integralwert von 0 bis T einfach nur "Null" ergeben, da das Integral von 0 bis T/2 positiv vom Betrag her ist, und von T/2 bis T negativ mit gleichem Betrag. Das Integral (=Fläche unter der Kurve unter Beachtung des Vorzeichens) ergäbe dann Null.
Quadriert man den Sinus, kommen nur positive Flächen, die sich dann korrekterweise, wie man es erwartet, aufaddieren. Zieht man daraus dann wieder die Wurzel, hat man das was man will.

Ich mach mich gerade mal ans Lösen des Integrals, denn die Stammfunktion von sin²x zu bestimmen ist nicht ganz einfach. Aber das krieg ich hin. Ich melde mich dann!

Viele Grüße
Alex

DeLTaR schrieb:

aber mit deiner Methode (die Effektivspannung des Klirrprodukts nur im Intervall, wenn er gerade übersteuert, ins Verhältnis setzen zur konstanten Spannung des Verstärkers während des Clippens (Rechteck), berechnest du ja praktisch, zu wieviel % der Verstärker klirrt, wenn er gerade klirrt, also wenn er gerade clippt, aber nicht, wieviel % das von der kompletten Schwingungsperiode ausmacht! Also nicht dass ich nicht verstehe was du meinst, aber dann habe ich den Klirrfaktor wohl einfach falsch per Definition verstanden. Dann müsste ich meine Rechnung in der Weise anpassen, dass ich dann als Verstärkerspannung nicht die Effektivspannung, die aus der Fläche unter dem "Fast-Trapez" einer Halbperiode resultiert, nehme, sondern einfach Umax, sprich die Spannung, bei der das Dach ist. Oder? Wobei ich dann nicht verstehe, warum du hier als Periode von 1,0ms - 2,0ms einsetzen willst:

Hallo Alex,

jetzt verstehe ich nicht ganz, was Du meinst, daher versuche ich es noch mal zu erklären. Zur Erläuterung habe ich Deine gemessene Kurve idealisiert dargestellt:


Der Klirrfaktor berechnet sich wie folgt:

K = Effektivwert Klirrprodukt / Effektivwert Gesamtsignal x 100%

Das Gesamtsignal ist der gekappte Sinus. Die Effektivwertberechnung erfolgt üblicherweise über eine Periode. Da sich das Signal aber schon jede halbe Periode bis auf die Polarität wiederholt, reicht es aus, wenn man für die Effektivwertberechnung die halbe Periode heranzieht, hier der Zeitbereich zwischen 1 – 2 ms.

Für das Gesamtsignal nimmt man als Annäherung einfach einen Sinus. Die Abflachung ändert den Effektivwert bloß marginal. Erst wenn der Klirrfaktor wesentlich größer als 10% ist, muss man das tatsächliche abgeflachte Signal nehmen.

Für das Klirrprodukt ist das nicht so einfach, weil es keine durchgehende Funktion ist. Daher muss der zu betrachtenden Bereich von 1 – 2 ms in drei Bereiche eingeteilt werden, die dann getrennt berechnet werden. Anschließend werden sie quadratisch addiert.

Effektivwert Klirrprodukt = Wurzel ((A^2 + B^2 + C^2) / (2ms – 1ms))

Für Bereich A und Bereich C ist der Effektivwert 0, so muss er nur noch für Bereich B berechnet werden. Bereich B läuft von t2 (1,43ms) bis t3(1,63ms).

Ich hoffe, dass Dir somit klar ist, dass nur die Kuppe von 1,43 bis 1,63ms berechnet werden muss und damit das ganze Signal berücksichtigt wurde, weil die anderen Zeitbereiche A und C ja Null sind. Das ganze Klirrprodukt besteht ja aus den Bereichen A, B und C, also den Zeitbereich 1 – 2ms. Somit muss für die Gesamt-Effektivwertberechnung der gesamte Bereich A+B+C also von 1 – 2ms berücksichtig werden.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

aber das, was du gerade beschrieben hast, ist doch genau das, was ich in meiner Berechnung mit den 3 Blättern gemacht habe - nur, dass ich den Effektivwert nicht über die SQRT(1/T * Integral(û sinwt)²dt) berechnet habe, also nicht direkt über die Mittelwert-Formel per Integration, sondern über die Wärmearbeit, da ja die Fläche unter der Funktion über der Zeitachse zusammen mit U²/R die Wärmearbeit ergibt. Hat man die Fläche, kann man so auch den Ueff berechnen. Das ist ein anderer Weg, ich denke aber, genauso richtig. Für den Klirr habe ich doch genauso einfach aus der Fläche des gekappten Sinus zwischen 1,43 und 1,63 den Ueff in der gesamten Halbperiode berechnet. Ist doch exakt das was du auch gerade beschrieben hast, nur dass du halt den Effektivwert über den Mittelwert bestimmst, und ich über die Wärmearbeit.

Ich hoffe, dass Dir somit klar ist, dass nur die Kuppe von 1,43 bis 1,63ms berechnet werden muss und damit das ganze Signal berücksichtigt wurde, weil die anderen Zeitbereiche A und C ja Null sind. Das ganze Klirrprodukt besteht ja aus den Bereichen A, B und C, also den Zeitbereich 1 – 2ms. Somit muss für die Gesamt-Effektivwertberechnung der gesamte Bereich A+B+C also von 1 – 2ms berücksichtig werden.

Nun wirf nochmal einen Blick auf das Oszillogramm, das ich abgezeichnet habe:
http://abi2005-mgl.de/deltar/klirr/klirrbestimmung2.jpg
Da geht doch eine Halbperiode von 1,33-1,83ms, und nicht von 1-2ms. Oder? Deswegen war ich so verwirrt, warum du plötzlich mit 1-2ms rechnest, obwohl du den gleichen Weg gehst wie ich.
http://abi2005-mgl.de/deltar/klirr/klirrbestimmung3.jpg
Da habe ich bei der Klirrproduktkurve die Wärmearbeit von 1,43ms bis 1,63ms berechnet. Ich hätte auch die Wärmearbeit von 1,33 bis 1,83ms berechnen können, die wäre ja gleich, weil sie außerhalb von 1,43-1,63ms, wie auch in deiner Grafik, null ist.
Und ausgehend von dieser Wärmearbeit habe ich dann die Effektivspannung im Bereich von 1,33-1,83ms berechnet. Das ist genau das gleiche, wie bei dir auch. Aber nach meinem Oszillogramm geht eine Halbperiode eben 0,5ms, was auch insofern stimmen müsste, weil es ein 1kHz Signal war (=> T=1ms, T/2=0,5ms).


Jedenfalls hat auch die Auswertung des Integrals schon Formen angenommen, aber ich muss es nochmal in Reinform schreiben, weil sich da sonst keiner zurechtfindet.

Viele Grüße
Alex

Hallo Alex,

natürlich hast Du recht, die positive Periode geht von 1,33ms bis 1,83ms, Differenz 0,5ms, gesamte Periode 1ms, was einer Frequenz von 1kHz entspricht. Ich weiß auch nicht was ich damals abgelesen habe.

Somit ergibt sich als Effektivwert des Klirrproduktes Dein Wert von 3,35V


Bleibt noch der Unterschied mit der Effektivwertberechnung des Gesamtsignals, bei der Du als Spitzenwert für die Berechnung den Pegel der Abflachung genommen hast. Hier bin ich aber weiterhin der Meinung, dass man ein genaueres Ergebnis erhält, wenn man den Spitzenwert des eigentlichen Sinussignals verwendet. Um dies zu verdeutlichen, berechne ich mal den exakten Effektivwert des abgeflachten Sinussignals, das im Grunde aus dem idealen Sinus minus der abgeflachten Spitze besteht. Diese abgeflachte Spitze ist wiederum identisch mit dem Klirrprodukt. Daher:

Usin: Effektivwert des idealen Sinussignals = 38V / Wurzel 2 = 26,9V
Usig: Effektivwert des gekappten Sinussignals = gesuchte Größe
Uklirr: Effektivwert des Klirrproduktes = 3,35V

Usig = Wurzel (Usin^2 – Uklirr^2) = Wurzel (26,9V^2 – 3,35V^2) = 26,7V

Wie Du siehst, es ist ausreichend genau, wenn man einfach den Effektivwert des idealen Sinussignals verwendet. Der Fehler durch die abgekappte Spitze kann vernachlässigt werden, solange der Klirrfaktor nicht extrem hoch ist.

Für den Klirrfaktor ergibt sich somit:

K = Uklirr / Usin x 100% = 12,6%

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

alles klar, dann sind wir uns ja diesbezüglich einig.
Bezüglich der Sache mit der Effektivwertberechnung eines Sinus in einem beliebigen Zeitintervall frage ich morgen nochmal sicherheitshalber meinen Mathelehrer, damit ich hier auch sicher keinen Mist erzähle. Bis morgen,

Gruß Alex

Hallo Alex,

wenn Du die Effektivwertberechnung postest, kann es eine ganze Zeit dauern, bis ich antworten kann, weil ich morgen für einige Zeit wegfahre. Ich weiß nicht, ob ich in der Zeit Zugang zum Internet habe.

Auf jeden Fall wünsche ich Dir und allen, die hier mitlesen, frohe Festtage.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

ist gar kein Problem.
Werde das morgen trotzdem mal posten, und wenn du wieder da bist, können wir das ganze gar zu Ende bringen.

Wünsche dir ebenso besinnliche Feiertage!

Bis demnächst

Beste Grüße
Alex

Hallo allerseits,

und erstmal ein gutes neues Jahr.

Hier ist die heißersehnte Auswertung der fragwürdigen Effektivwertformel

Nach zahlreichen Versuchen und endlos falschen Ergebnissen bin ich jetzt auf den richtigen Zusammenhang gekommen.

Die fertige Formel und auch die Herleitung mag kompliziert erscheinen, aber ein mal schnell in ein Java-Applet getippt, kann man damit den Effektivwert jeder Sinusförmigen Wechselspannung zwischen zwei beliebigen Zeitpunkten, jeder beliebigen Frequenz und Amplitude berechnen.

Show ab:

http://abi2005-mgl.de/deltar/ueffseite1.gif

http://abi2005-mgl.de/deltar/ueffseite2.gif

http://abi2005-mgl.de/deltar/ueffseite3.gif

Evtl. ist der Server mit den Bildern heute für einige Stunden nicht erreichbar, bitte dann später nochmal versuchen.

Hier ist nochmal die Ueff-Formel in maschineller Schrift:
http://abi2005-mgl.de/deltar/ueffformel.gif

Ich hoffe, die Auswertung ist verständlich, wenn nicht, einfach nachfragen.


Viele Grüße
Alex

-------------

Edit: Es haben sich zwei kleine Fehler eingeschlichen:
- Seite 1: es fehlt im Integral das "dwt" (unwesentlich fürs Ergebnis)
- Seite 2: Delta T ist natürlich nicht 0,0004s sondern 0,0002s.

Ich werde die überarbeitete Version hochladen, wenn der Server wieder ok ist.

Gruß

Hallo,

man findet die Herleitung momentan hier:
http://files.hifi-forum.de/joebroesel/ueffseite1.gif

Die Formel nochmals in maschineller Form:


Vielen Dank an Joe Brösel für die Ausweichmöglichkeit während der Downtime des obigen Servers.

Gruß

Hallo Alex,

das sieht ja schon mal ganz gut aus. Jetzt müssen wir noch mit Hilfe dieser Formel den Klirrfaktor berechnen. Irgendwo habe ich in den vorhergehenden Postings erklärt, wie es gehen könnte. Ich werde mir das auch mal anschauen, ob sich tatsächlich der Klirrfaktor berechen läßt. Es kann aber noch einige Tage dauern.

Viele Grüße

Uwe

Hallo Uwe,

jupp, ich denke, das funktioniert auch so.
Ich hab jetzt die Formel noch ein bisschen weiter vereinfacht, dass man nicht erst Umwege über Omega gehen muss, ich hoff nur dass die meinen Server bald wieder ans laufen bekommen.
Um den Klirr mit Deiner Methode zu berechnen muss ich ja eigtl. nur die Folie mit dem Klirrprodukt auf das Dach aufsetzen, um dann Umax ablesen zu können. Das dann in die Ueff-Formel eingesetzt, und dann ist (Ueff-Umax,dach)/Ueff der Klirr.

Die Krönung wäre es natürlich, wenn jemand mit Klirrfaktormessbrücke (Scope?) diese mittlerweile ziemlich einfach gewordene "Klirrfaktor per Oszi"-Methode in der Praxis durch einen genauen Wert der Messbrücke bestätigen bzw. (hofftl. nicht) widerlegen könnte. Aber, Uwe, wenn sich deine Theorie in der Praxis bewahrheitet, dann bekommst du von mir deinen persönlichen Nobelpreis

Wenn du das liest, scope, und mal etwa 30 Minuten Zeit übrig hast (länger dauert es nicht), wäre es schön, wenn du dich kurz opfern könntest , ich erkläre dann die nötigen Schritte nochmal step by step, da doch mittlerweile wahrscheinlich ziemlich die Übersicht verloren gegangen ist?

Viele Grüße
Alex

Hi,
also ich würde mich bereiterklären, eine Klirrfaktormeßbrücke für die Messung zur Verfügung zu stellen. (Hameg HM 8027, http://www.hameg.de/de/produkte/modular/hm8027.php )

Hallo Joe,

super!
Also, benötigt werden:
- PC mit Verbindung zu einem
- Verstärker, der Clipping produzieren kann (also keine Softclipping-Funktion oder so hat)
- Zweikanal-Oszilloskop mit Möglichkeit zum Addieren beider Kanäle
- deine Klirrfaktormessbrücke

Wenn du das hast, könnten wir loslegen.

Viele Grüße
Alex

Hallo Alex, hallo Joe,

Alex, Deine Herleitung habe ich mir noch nicht genau angeschaut. Aber mit der Endformel habe ich mal versucht den Klirrfaktor einer abgekappten Sinuskurve zu berechnen.

DeLTar schrieb:

Die Krönung wäre es natürlich, wenn jemand mit Klirrfaktormessbrücke (Scope?) diese mittlerweile ziemlich einfach gewordene "Klirrfaktor per Oszi"-Methode in der Praxis durch einen genauen Wert der Messbrücke bestätigen bzw. (hofftl. nicht) widerlegen könnte.

Für die erste Berechnung ist dies nicht notwendig, denn wir haben alle Infos, die wir brauchen, denn ziemlich am Anfang des Threads hat scope von einer gekappten Sinuskurve den Klirrfaktor gemessen und sie auch mit dem Oszi dargestellt, siehe hier KLICK MICH

Zuerst muss die Breite der Abflachung bestimmt werden, hierzu habe ich den interessanten Bereich vergrößert:


Ich habe 1,3 kleine Striche abgelesen. Insgesamt sind es 25 für eine halbe Periode, die 0,5ms lang ist. Somit ergibt sich eine Breite für die Abflachung von. 26µs.

Mit diesem Wert lässt sich der Klirrfaktor ausrechnen. Wie das geht, habe ich im Prinzip in diesem Posting angedeutet: KLICK MICH

Leider kann ich es im Moment nicht genauer erklären, weil ich die Berechnung noch nicht sauber aufgeschrieben habe. Außerdem würde es mir jetzt zulange dauern, die Erklärung auszuarbeiten.

Allerdings habe ich die Berechnung in Excel eingeben, und die Diagramme stelle ich mal hier rein:





Aus dem Diagramm ergibt sich für die 26µs ein Klirrfaktor von 1,1%. Die Klirrfaktormessbrücke von scope zeigt 1,3% an.

Dafür, dass man die Breite der Abflachung recht schlecht bestimmen kann, ist es doch eine gute Übereinstimmung.

Weiteres nächste Woche, denn ich fahre morgen für einige Tag weg.


Viele Grüße

Uwe

Hallo Uwe,

na klar, eilt ja nicht. Wie es allein mit der Abflachung gehen soll, ist mir noch ein Rätsel.
Das hingegen

Mit diesem Wert lässt sich der Klirrfaktor ausrechnen. Wie das geht, habe ich im Prinzip in diesem Posting angedeutet: KLICK MICH

ist vollkommen einleuchtend, und das habe ich weiter verfolgt.

Dazu habe ich, zur Feier des Tages, dass der Server wieder steht, erstmal die Ueff-Formel nochmals ein bisschen vereinfacht, so dass man in sie jetzt direkt
- t1
- t2
- Umax
- f
eingeben kann, und sofort das richtige Ergebnis erhält:



Ebenso habe ich die Formel in ein mIRC Script implementiert, nur weiß ich nicht, ob hier alle mIRC haben - wer das Script will, soll sich melden.



Dennoch klingt dein Ergebnis ziemlich überzeugend.

Bis demnächst,
Gruß Alex

Hallo DeLTar, hallo Joe,

diese Diagramme habe ich versucht auf den gekappten Sinus anzuwenden, an dem wir schon mit der Differenzmethode den Klirrfaktor berechnet haben. Leider bin ich hier auf ein anderes Ergebnis gekommen, so dass ich jetzt nicht weiß, was denn nun stimmt.

Um nun festzustellen zu können, ob Theorie und Praxis übereinstimmen, brauchen wir jetzt doch ein paar Messergebnisse. Am Besten wäre es, wenn wir für paar unterschiedliche gekappten Sinuskurven die gemessenen Klirrfaktoren hätten. Die könnten wir dann mit den Werten, die man aus dem Diagramm entnehmen kann, vergleichen.

Daher wäre es toll von Euch, wenn Ihr noch ein paar Messungen durchführen könntet. Ist dies möglich?

Viele Grüße

Uwe

Hi,
am Wochenende habe ich keine Zeit, werde es aber am Montag abend versuchen.
Einen Sinus in einer WAV-Datei habe ich schon, mit 100% Aussteuerung, zum Kappen vergrößere ich den einfach um einen Faktor und verkleinere ihn dann wieder (damit die Gefahr der Übersteuerung vermieden wird).

Hallo Joe,

wenn das mit dem vergrößern/verkleinern gut klappt, kannst du das auch so machen. Bisher haben wir es so gemacht:

man gibt dem Verstärker ein Signal , das so aussieht:

http://abi2005-mgl.de/deltar/wave.GIF

Linker Kanal: Sinus 1000 Hz, 100% Pegel (Vollaussteuerung)
Rechter Kanal: Sinus 1000 Hz, 50% Pegel

Der linke Kanal fängt beim höherdrehen der Lautstärke am Verstärker bereits an zu clippen, der rechte jedoch noch nicht;
den Eingangsspannungsteiler des Kanals 1 (links) des Oszis stellst du zB auf 10 V/cm, während du den des Kanals 2 (rechts) des Oszis auf 5 V/cm stellst, sodass beide gleich groß erscheinen.
Hat nun der linke Kanal schon Dächer auf den Spitzen, sieht der rechte noch immer aus wie ein Sinus, und man kann dann in dem Maßstab ablesen, bei wieviel Volt der Kanal 1 jetzt eigentlich wäre, wenn er nicht clippen würde.
Davon ein Foto, zusammen mit der Klirrfaktorangabe, die das Klirrfaktormessgerät anzeigt, und das vielleicht von 3-4 unterschiedlich langen Dächern, das müsste eigentlich passen.

Das Signal von oben findest du auch hier:
http://abi2005-mgl.de/deltar/wave.mp3

Viele Grüße
Alex

Hi,
meine Klirrmessungen folgen.

Der Versuchsaufbau:



Mit Wavelab5 habe ich einen Sinuston von 1kHz erzeugt, in Vollaussteuerung, als 44,1 kHz WAV-Datei. Diesen habe ich links um 1 dB bzw. um 3 dB angehoben und dann wieder um den gleichen Betrag abgesenkt. Rechts blieb er unverändert. Dadurch habe ich im linken Kanal ein Clipping erzeugt.
Wavelab gibt die Daten weiter an die Soundkarte, eine DIGI3696 Hammerfall. Die habe ich per ADAT-Ausgang mit meinem Tascam FW-1884 verbunden, und dort per Monitor in Analog umgewandelt. Die analogen Signale habe ich sowohl in das Oszilloskop Telonic 9526A (von anno dazumal) als auch in die Hameg Klirrfaktormeßbrücke HM8027 gespeist. Weiterhin habe ich mit WAVELAB5 eine Spektralanalyse und eine FFT der beiden Kanäle gemacht, die sind auch zu sehen.
Das Oszilloskop ist eingestellt auf 0,5V/cm

Zuerst die Messung mit 1 dB 6,9% Klirr :







Dann mit Messung mit 3 dB 15,7% Klirr:








Was ich beim nächsten mal anders machen würde:
- eine tiefere Frequenz wählen
- mir ein anderes Oszilloskop beschaffen
- die Verdrahtung verbessern

Nachtrag: ein Rechteck hat ca. 20 % Klirr. Kann das sein, ich hätte mehr erwartet?

Hallo Joe,

vielen Dank für die Mühe, die du dir gemacht hast, die Fotos sind sehr gut gelungen. An die Methode des Übersteuerns direkt im Wavelab habe ich garnicht gedacht, da hätte ich den Verstärker ja garnicht so quälen zu brauchen.

Hier ist meine Auswertung des -3dB Oszillogramms:

http://abi2005-mgl.de/deltar/klirr/klirr_berechnung_joe.gif

Ich habe das Verfahren benutzt, wie es Uwe vor einigen Wochen vorgeschlagen hat:







Der Effektivwert der Sinuskurve mit Ums = 1V (Spannungsteiler: 0,5V/cm), f=1000Hz von 0,15-0,40ms ergibt sich nach


zu Ueff = 0,896V.
Das Rechteck ist bei Ums = 0,6V.

Klirrfaktor = (0,896V - 0,6V) / 0,896V = 33,0%.

Verglichen mit dem, was das Klirrfaktormessgerät von Joe anzeigt (15,7%), muss entweder ich etwas versemmelt haben, hmm...

Was bekommst du mit deiner "Breite der Abflachung"-Methode heraus, Uwe?

Viele Grüße
Alex

Hallo,

Nachtrag: ein Rechteck hat ca. 20 % Klirr. Kann das sein, ich hätte mehr erwartet?

Kommt darauf an, wie du die Messbrücke eingesetzt hast.

Es geht nämlich nicht, dass man ein Rechteck einspeist, die Hameg auf cal.100 eicht, und dann auf 100% oder 10% thd schaltet.

Man muss! einen Sinus nehmen, und damit auf cal.100 eichen.
Danach muss der Sinus (wie auch immer) derart "zusammengefaltet" werden, bis "quasi" eich Rechteck übrig bleibt.
Das ist in der Praxis allerdings kaum zu erreichen, da die
Anstiegszeiten dieses "Rechtecks" eher ein Trapez erahnen lassen (wie auf deinem Bild oben).

Sinus "zusammenfalten" ginge schon. Man müßte "nur" die Amplitude bei'm "falten" auf dem Effektivwert des "ehemaligen" Sinus halten.

Wenn ich eine Rechteck auf Klirr gemessen habe, kam ich mit meinen drei Brücken ( uralt HP, uralt National-Panasonic, nicht ganz so uralt Selbstbau ) auf einen Klirr von 33%. Das lässt mich vermuten, das der Klirr eines idealen Rechtecks mathematisch bei genau 33,3333 usw. % liegt.

Mathetechnisch bin ich allerdings völlig unterbelichtet, und kann meine Vermutung daher nicht erklären.

Hallo,

achso....Es soll also geklärt werden, wie gross der Oberwellenanteil des Rechtecks im Verhältnis zu seiner! "Grundwelle" ist, und nicht der Klirr eines "ursprünglichen" Sinus, der zum Rechteck wurde (wenn ich das jetzt richtig mitbekommen habe??)

Frage mich zwar "wozu" , aber ich hab´s grade 3 x nachgemessenm und 3 unterschiedliche Werte bekommen. Das liegt wahrscheinlich daran, dass die Messmethode der Geräte jeweils unterschiedlich ist, und mindestens eine (oder aber alle) meine Geräte mit der Ermittlung des Effektivwert des Rechtecksignals (also dem Bezugspunkt)nicht klarkommen.

Es ist ja auch ein völlig praxisfremder "Versuch"...

Hameg zeigt 44% (rein analoges Gerät)
HP339 Zeigt 47% (rein analog)
Re 201 zeigt 39% (teil-digitales Gerät, arbeitet mit DAC´s & DSP, sowie einem Analogrechner.


Bei Sinusähnlichen Signalformen sind die Geräte nur 1-2 % auseinander.

Screenshot eines 1 KHZ Rechteck, 2Vpp