Projekt zur Demonstration des Klirrfaktors eines Verstärkers

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der_flori
Neuling

#1 erstellt: 11. Nov 2015, 15:02

Hallo zusammen,

ich hoffe ihr könnt mir weiterhelfen, mich unterstützen oder einfach wertvolle Tipps geben

Bisher war ich in diesem tollen Forum immer nur auf der Suche nach Selbstbauanleitungen für Lautsprecher.
Jetzt einmal ein ganz anderes Thema:

Ich studiere aktuell im Master Technische Informatik / Elektrotechnik und ich werde ein Projekt durchführen zum Thema "Klirrfaktor und Kennlinien".

Ziel ist es, ein Messprogramm für den Klirrfaktor, ein Eingangssignals, bspw. ein Sinus mit 1000Hz, einen Verstärker und einen Lautsprecher zur Ausgabe zu entwickeln. Dieser Aufbau soll zur Demonstration und Bestimmung des Klirrfaktors und der Kennlinie des Verstärkers benutzt werden. Insbesondere soll die Möglichkeit bestehen, die Kennlinie bzw. den Klirrfaktor des Verstärkers varieren zu können und die Auswirkungen eines "guten" (nicht wahrnehmbaren) und "schlechten" (deutlich hörbar bis maximale Verzerrung) Klirrfaktors hörbar zu machen. Dies dient pädagogischen Zwecken in der Vorlesung.

Die Entwicklung des Messprogramms und der Schaltung werde ich (hoffentlich) weitestgehend alleine entwickeln können. Natürlich freue ich mich auch hier über Tipps oder Verweise auf das Thema Messung des Klirrfaktors.

Unterstützung bzw. einfache Tipps suche ich zum Aufbau / Entwicklung des "speziellen" Verstärkers zur Variierung des Klirrfaktors.

Ich dachte hier an zwei mögliche Ansätze:

1. Einsatz eines handelsüblichen Verstärkers und Verwendung eines Gitarreneffektgerät (Overdrive, Distortion o.ä. Effekte), welches ja nichts anderes ursprünglich machte, als den Klang eines übersteuerten Verstärkers bzw. außerhalb des Arbeitspunktes zu simulieren.

2. Selbstbau eines Effektgerätes zur Veränderung des Klirrfaktor bzw. nichtlineare Verstärkung.

3. Selbstbau eines einfachen Verstärkers mit verschiedenen Schaltungen bzw. Doppelung einiger Bauteile, einmal in guter und einmal in sehr sehr schlechter Qualität bzw. zusätzliche Schaltungen, um den Klirrfaktor zu verschlechtern bzw. eine nichtlineare Kennlinie zu erhalten.

Meine Frage an die Experten unter euch:

- Ist Variante 1 bzw. 2 überhaupt machbar? Erzeugen diese Effektgeräte wirklich einen messbaren Klirrfaktor bzw. verstärken nichtlinear? Ich würde mit der fertigen Schaltung einfach mal verschiedene Geräte beim Fachhandel durchmessen gehen.
- Wie könnte bei 3 eine solche Schaltung in einem Selbstbauverstärker aussehen? Welche Bauteile wären zu empfehlen bzw. mit welcher Schaltung erreiche ich eine Verschlechterung des Verhaltens?

Dies sind zurzeit nur meine Vorüberlegungen, bitte entschuldigt die öberflächliche Beschreibung. Details können leider erst zu einem späteren Zeitpunkt von mir gegeben werden. Als Tools stehen LabVIEW und eine NI myDAQ Messkarte zur Verfügung.

Das Budget für alle notwendigen Anschaffungen und Bauteile sollte 200€ nicht überschreiten...

Vielen Dank für die Mühe. Ich freue mich schon auf die Diskussion. Bitte nicht falsch verstehen, ich suche keine fertigen Lösungen (Thema selbstständige Arbeit / Plagiat), nur Tipps und Vorschläge.

Gruß Flori

Hmeck
Inventar

#2 erstellt: 11. Nov 2015, 17:47

Hi,
einen definierten Klirr würde ich nicht per Hardware, sondern mit Effekt-Plugins in einem Soundeditor erstellen.
Für Audacity z.B. gibt es da kaum etwas, was es nicht gibt.
Gegebenenfalls kann man diese Plugins testen / kalibrieren, indem man sich selber verklirrte Signale zusammenmischt.

Grüße, Hmeck

der_flori
Neuling

#3 erstellt: 11. Nov 2015, 17:52

Danke dir Hmeck,

das klingt gut, um später einen Vergleich zu haben.
Leider ist die Anforderung explizit eine Hardwarelösung, welche auch noch portabel sein muss zur Demonstration in der VL (kleiner Koffer etc.).
Softwarebasiert wird lediglich das Messprogramm geschrieben und das Eingangssignal erzeugt (ohne Klirr).
Ausgabe am besten über einen kleinen Lautsprecher, Cinch oder Klinke.
Grüße

detegg
Inventar

#4 erstellt: 11. Nov 2015, 20:28

Moin Flori,

... dunnemals, ähnliches Studium, Schwerpunkt Messtechnik - lang ist es her

Was soll der Lautsprecher im Projekt "bewirken"?

Detlef

der_flori
Neuling

#5 erstellt: 12. Nov 2015, 21:00

Hallo,

nochmal zusammengefasst, ich suche eigentlich momentan nur einen Ansatz / Vorschlag wie ich einen Verstärker mit veränderbarer Kennlinie bzw. Einstellung des Klirr basteln kann zu Demonstrationszwecken der Auswirkungen. (mindestens Gut / Schlecht, besser kontinuierlich)

Alle Klarheiten beseitigt?

Amperlite
Inventar

#6 erstellt: 29. Jan 2016, 22:02

Sowas kann man in einem weiten Spektrum in verschiedensten Ausprägungen machen.

Das absolut einfachste und billigste was mir aus dem Stegreif einfällt ist, bei einer einfachen Transistorstufe die Versorgungsspannung zu verändern.
Du verringerst sie so lange, bis du in Sättigung kommst. Gibt schöne nichtlineare Verzerrungen, problemlos messbar.

[Beitrag von Amperlite am 29. Jan 2016, 22:04 bearbeitet]

jonath
Inventar

#7 erstellt: 29. Jan 2016, 23:06

der_flori (Beitrag #1) schrieb:

Dies sind zurzeit nur meine Vorüberlegungen, bitte entschuldigt die öberflächliche Beschreibung. Details können leider erst zu einem späteren Zeitpunkt von mir gegeben werden. Als Tools stehen LabVIEW und eine NI myDAQ Messkarte zur Verfügung.

Damit ist doch die halbe Laube schon fertig.

http://zone.ni.com/r...ic_distort_analyzer/

Sowas hat man in ein paar Minuten mit LabView zusammengeklickt. Kann man natürlich auch mit NumPy, Matlab und sonst was machen.

Diese "Demonstration" würde ich auf in Software beschränken, gibt genug Konsolentools oder auch matlab/octave/scilab/numpy mit denen man derartige Systeme ohne jegliche Hardware sofort ändern und anwenden kann. Zack, Audiodatei einmal so abspielen, dann durch den Filter, nochmal abspielen. Lektion erledigt. Dafür 10-20 Minuten Hardware aufbauen, insbesondere Messkarten? Ich weiß ja nicht.

Soll es dennoch Hardware sein: Such dir einfach 2-3 billige Verstärker von Chinesen raus, fertig.

PS: Deinen Klirr kannst du ganz einfach über den Eingangspegel/Ausgangspegel deines Verstärkers steuern. Sobald du hier Richtung Versorgungsspannung kommst bekommst du ordentlich Klirr. Genaueres siehe Datasheets.