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Klirrfaktor und seine Tücken, theoretische Fragen!

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Sincinaty
Ist häufiger hier

#1 erstellt: 13. Nov 2009, 13:11

So ich bin hier gerade an einer kleinen wissenschaftlichen Arbeit dran und suche nun ein wenig den Austausch von Informationen

Also es geht um den Klirrfaktor und letztendlich um die Frage wie ausschlaggebend ein gemessener Wert für die Klangqualität ist.

Was ich bis jetzt heraus gefunden habe:

Also der Klirrfaktor ist rein rechnerisch der Gehalt der Oberwellen zum Gesamtsignal. (ausgehend davon, dass ein Signal verzerrt wurde und deswegen neue Harmonische hinzugekommen sind.)

So, die klassische Klirrfaktor Messung wird aber soweit ich das gesehen habe bei einem monofrequenten 1 kHz Signal gemessen. Also 1 kHz auf den verstärker und aufdrehen bis zur Verzerrung des Verstärkers. Ergebnis sind neue Frequenzen bei 2 kHz, 3 kHz usw. So ich hab mir das auch mal angehört. Joah, ist zwar verzerrt aber aufgrund der Oktavsprünge noch harmonisch. Also es enstehen keine Dissonanten. Musik oder überhaupt jedes akustische Signal was man sich anhört ist aber nicht monofrequent.

Interessant wird das ganze ja erst wenn wir 2 Sinussignale auf den Eingang geben.

Bringen wir den Verstärker JETZT bis zur Verzerrung, so enstehen nicht nur die Obewellen der beiden Frequenzen, sondern auch "Intermodulationsverzerrungen" also grob gesagt, es entstehen neue Frequenzen aus den Mischprodukten (FM, AM, Differenzton) der Eingangssignale. Diese sind jetzt nicht mehr harmonisch und werden schief empfunden.

Nun was ich noch nicht so ganz verstanden habe.
Sagt mir die reine Klirrfaktormessung etwas darüber aus, wie die Verzerrung von mehrere Eingangssignale aussehen wird? Also kann ich von der Klirrfaktormessung auf die Intermodulationsverzerrung schließen?

Hängt das irgendwie damit zusammen WAS für eine nicht lineare Kennlinie der Verstärker hat?

Vielleicht hat jemand noch ein paar Informationen, so dass ich das ganze noch ein klein bisschen besser verstehen kann.

Danke schon mal

On
Hat sich gelöscht

#2 erstellt: 13. Nov 2009, 17:55

Hallo Sincinaty,

Der Klirrfaktor ist das Verhältnis der Summe der Oberwellen zum Gesamtsignal in %. Die Oberwellen entstehen durch eine nichtlineare Übertragungskennlinie. Das bedeutet, daß die Verstärkung über die Amplitude nicht mehr linear ist. Dadurch kommt es zur Mischung = Amplitudenmodulation = Multiplikation der beteiligten Frequenzen. Besorg Dir am besten einen Funktionsplotter und probier es aus.
Zur Mischung zweier Frequenzen kommt es spätestens im Ohr

Grüße
On

pelmazo
Hat sich gelöscht

#3 erstellt: 14. Nov 2009, 15:51

Sincinaty schrieb:

So, die klassische Klirrfaktor Messung wird aber soweit ich das gesehen habe bei einem monofrequenten 1 kHz Signal gemessen. Also 1 kHz auf den verstärker und aufdrehen bis zur Verzerrung des Verstärkers.

So würde ich das nicht sagen. Man muß ganz einfach angeben unter welchen Bedingungen man den KF gemessen hat. Also Frequenz und Amplitude. Genaugenommen muß auch noch die verwendete Last genannt werden.

Es ist durchaus praxisgerecht wenn man den Klirrfaktor unter verschiedenen Bedingungen mißt. Daraus macht man ggf. Diagramme. Also z.B. KF über die Frequenz, oder KF über die Amplitude (bzw. Leistung).

Joah, ist zwar verzerrt aber aufgrund der Oktavsprünge noch harmonisch. Also es enstehen keine Dissonanten.

Das Verhältnis zwischen den Obertönen ist nicht mehr so harmonisch. Am besten klingt daher die zweite Harmonische, die höheren Harmonischen sind schon nicht mehr so angenehm.

Sagt mir die reine Klirrfaktormessung etwas darüber aus, wie die Verzerrung von mehrere Eingangssignale aussehen wird? Also kann ich von der Klirrfaktormessung auf die Intermodulationsverzerrung schließen?

Nur auf eine sehr allgemeine Weise. Mehr Klirr hat typischerweise auch mehr Intermodulation zur Folge, aber es ist keine einfache Beziehung.

Hängt das irgendwie damit zusammen WAS für eine nicht lineare Kennlinie der Verstärker hat?

Ja. Intermodulation und Klirr können beide aus der Übertragungsfunktion mathematisch abgeleitet werden.

cr
Inventar

#4 erstellt: 15. Nov 2009, 01:05

Bei dieser Gelegenheit könnte man noch die Stereoplay-Klirrfaktor-Theorie diskutieren, mit der sie die Qualität der Verstärker bewerten wollen (man schaut sich die diversen Klirre k2, k3, k4, k5 ... an und aus ihrer Verteilung soll dann die Einstufung erfolgen). MM ist die Verteilung dieser Klirre aber völlig egal, solange sie allesamt im Bereich <0,1% (<-60dB) sind .

[Beitrag von cr am 15. Nov 2009, 01:05 bearbeitet]

oelsinus
Stammgast

#5 erstellt: 15. Nov 2009, 01:28

Sincinaty schrieb:

So ich bin hier gerade an einer kleinen wissenschaftlichen Arbeit dran und suche nun ein wenig den Austausch von Informationen

Also es geht um den Klirrfaktor und letztendlich um die Frage wie ausschlaggebend ein gemessener Wert für die Klangqualität ist.

...der Klirrfaktor wird, wie viele Messwerte, nach meiner Ansicht überbewertet. Kaum jemand hört unter 1%, verkaufen lassen sich Verstärker aber am besten wenn sie 0,000001% haben.
Meistens klingen die dann schlechter, weil das mit viel Gegenkopplung erreicht wird, die das Transientverhalten verschlechtert.

Alles was manchmal stört sind Uebernahmeverzzerungen bei kleinen Lautstärken bei B- Endstufen, wenn der Ruhestrom zu niedrig ist.

_ES_
Administrator

#6 erstellt: 15. Nov 2009, 02:05

cr schrieb:

Ja das hatte ich auch gelesen und kann darüber nur den kopf schütteln.

Nicht, weil sie damit völlig falsch liegen würden.

Mich ärgert es, daß sie sich alles mögliche einfallen lassen, um Klangunterschiede zu "rechtfertigen", aber mal gescheit einen BT machen und sich DANN einen Kopf zu machen, woran es liegen kann, wenn man dort Unterschiede gehört hatte...

So ist das nix, einfach nix..

pelmazo
Hat sich gelöscht

#7 erstellt: 15. Nov 2009, 13:54

oelsinus schrieb:

Alles was manchmal stört sind Uebernahmeverzzerungen bei kleinen Lautstärken bei B- Endstufen, wenn der Ruhestrom zu niedrig ist.

Die lassen sich mit Klirrmessungen aber auch einfach aufspüren. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, den Klirr nicht bloß bei Vollaussteuerung zu messen, sondern auch mit einem schwachen Signal. Übernahmeverzerrungen haben die Eigenart, schwache Signale prozentual mehr zu verzerren als starke, während andere Nichtlinearitäten oft genau andersrum wirken.

cr schrieb:

So sehe ich das auch. Die Verteilung des Klirrs auf die verschiedenen Obertöne mag eine Rolle spielen wenn der Klirr insgesamt so groß ist daß man ihn merken kann. Ist er unhörbar gering dann ist die Verteilung egal.

-scope-
Hat sich gelöscht

#8 erstellt: 15. Nov 2009, 14:38

Meistens klingen die dann schlechter, weil das mit viel Gegenkopplung erreicht wird, die das Transientverhalten verschlechtert.

Transiente Intermondulation ist an Verstärkern der letzten 15 Jahre auch in Verbindung mit perfekten Werten für den harmonischen Klirr nur noch sehr selten in relevanten Größen nachzuweisen.
Dazu kommt noch, dass man TIM an Endverstärkern erst bei sehr hoher Leistungsabgabe zu sehen bekommt. Gemessen wird nahe der Vollaussteuerung, wobei dann Werte von 0,2% bis "unmessbar" üblich sind

Deine Behauptung ist zumindest technisch nicht haltbar.

Alles was manchmal stört sind Uebernahmeverzzerungen bei kleinen Lautstärken bei B- Endstufen, wenn der Ruhestrom zu niedrig ist.

B- Endstufen gibt es im Hifibereich garnicht. Zumindest ist mir kein Gerät bekannt. Selbst AB Standardschaltungen aus Billigverstärkern erreichen -auch- bei kleinen Ausgangsleistungen immer hoch hervorragende Klirrdämpfung. Zumindest dann, wenn die Ruhestromregelung funktioniert.

[Beitrag von -scope- am 15. Nov 2009, 14:50 bearbeitet]

audiophilanthrop
Inventar

#9 erstellt: 16. Nov 2009, 19:24

Was bei der Messung des Klirrs immer zu beachten ist: Über das gesamte NF-Spektrum messen, nicht bloß bei 1 kHz. (Sinnvoll auch ein IMD-Sweep, gerade wenn noch irgendwo Bandbegrenzungen wirken.) Es gibt genug Verstärker, die bei höheren Frequenzen in der Open-Loop-Verstärkung so weit nachlassen, daß die (ohnehin kritischere) IMD in nicht mehr vernachlässigbare Größenordnungen wächst. Das scheint wohl das Geheimnis hinter "hart" klingenden Verstärkern mit "super präzisem Baß" zu sein, so jedenfalls die Meinung von Verstärkerentwickler

Bruno Putzeys.

Eine Übersicht von Verzerrungsmechanismen in herkömmlichen AB-Verstärkern findet man bei

Douglas Self.

Slew-Rate-Verzerrungen (TIM) sind eigentlich seit Ende der 70er kein Thema mehr. Kritisch waren diese bei Verstärkern mit Abgriff der Rückkopplung nach den Ausgangs-Koppelelkos (war ja gut gemeint, ging aber nach hinten los). Mit DC-gekoppelten Verstärkern hat sich das dann erledigt.