Selbstgemacht: Sinusleistung eines Verstärkers per Oszilloskop berechnen

Hallo,

an den ursprünglichen Spitzen der Sinuskurve Geradenstücke entstehen.

in diesem Fall wird die Messung bei voraussichtlich 3 bis 10% THD gemacht und ist nicht mehr besonders "praxisgerecht".

Wenn man keine entsprechenden Messmöglichkeiten hat, dann darf sich während der Messung die Kurvenform auf gar keinen Fall (schon) optisch sichtbar verformen.

Im Idealfall ist eine Leistungsangabe zusammen mit einer bestimmten Frequenz (oder einem F-Bereich), und einer Angabe der dabei entstehenden Verzerrungen angegeben.

Du kannst dich mal da umschauen http://www.bruelkjaer.de/

georgy

DeLTaR schrieb:

Anschließend berechnet man sich über Ueff = Umax/Wurzel(2) die Effektivspannung der Sinus-Maximal-Spannung.

Hallo DeLTaR,

Umax ist die Spannung die Spitzenspannung einer Halbwelle, so hast Du es doch gemeint? Mit dem Oszi ist es einfacher die Spitzen-Spitzen-Spannung Uss abzulesen (Spannung zwischen unterer und oberer Spitze). Dann errchnet sich die Effektivspannung:

Ueff = Uss / (2 x Wurzel(2))

DeLTaR schrieb:

Die Maximalspannung ist dann erreicht, wenn auf dem Oszilloskop der Clipping-Effekt zu beobachten ist

Eigentlich wird die Sinusleistung nach DIN bei einem Klirrfaktor von 1% gemessen. Wenn Du die Lautstärke aufdrehst, bis der Clipping auftritt, misst Du eine etwas zu hohe Leistung.

DeLTaR schrieb:

- Wie funktioniert ein Schutzschaltkreis, der den Verstärker bei zu niedrigen Impedanzen abschaltet? Ich dachte zunächst, das sei einfach eine Sicherung gegen zu hohe Ströme, aber wieso schaltet der Verstärker dann auch bei minimalster Lautstärke an einem z.B. 2 oder 1 Ohm Widerstand ab?

Der Strom, bei der die Schutzschaltung anspricht, ist bei manchen Verstärkern abhängig von der Ausgangsspannung. Das wird gemacht, weil im Verstärker bei geringer Ausgangsspannung mehr Leistung verbraten wird, als bei hoher Ausgangsspannung. Wenn die Schutzschaltung immer bei dem gleichen Strom ansprechen würde, müsst die Endstufe für höhere Leistung ausgelegt sein, damit sie auch einen Kurzschluss überlebt.

Ist die Schutzschaltung eine Strombegrenzung und abhängig von der Ausgangsspannung, so kann die Schaltung negative Auswirkungen auf das Dämpfungsverhalten des Verstärkers haben. Daher habe ich bei meinen alten Saba 9240 die Schaltung so umgebaut, dass die Strombegrenzung unabhängig von der Ausgangspannung ist. Die Endstufe und der Kühlkörper ist bei dem Gerät so großzügig ausgelegt, dass das selbst bei einem Kurzschluss kein Problem ist, solange der Kurzschluss nicht auf Dauer anliegt.

Gruß

Uwe

Hallo,

vielen Dank für eure schnellen Antworten.

Umax ist die Spannung die Spitzenspannung einer Halbwelle, so hast Du es doch gemeint?

Genau. Spitze-Spitze-Messung wäre dann im Prinzip das gleiche (durch 2 dividiert).

Interessant die Sache mit dem Klirrfaktor. Habe gerade bisschen darüber gelesen.

Auf http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0301031.htm steht:

Der Klirrfaktor ist das Maß für die nichtlinearen Verzerrungen durch/in einen Vierpol(z.B. Verstärker, Mikrofon, Tonbandgerät). Der Klirrfaktor ist frequenzabhängig und gibt den Oberwellenanteil in % eines Signals an. Je kleiner der Klirrfaktor ist, desto besser das Signal.

Weiterhin habe ich gelesen (http://www.amplifier.cd/Tutorial/Klirrfaktor/Klirrfaktor.htm), dass man, um den Klirrfaktor zu bestimmen, die Oberwellen in ihre spektralen Bestandteile zerlegen muss, das würde nur mit einem Spectrum Analyzer gehen.

Zusammengefasst kann man also nur sagen, dass man mit den mir zur Verfügung stehenden Gerätschaften (Sinusgenerator,Verstärker,Widerstand,Oszilloskop) nur bestimmen kann, bei welcher Ueff bzw. P der Verstärker beginnt zu clippen; Über den Klirrfaktor kann man keine Aussagen machen, oder? Ich sehe jedenfalls auf dem Oszi kein Bild, das dem hier ähnelt: (gefunden ebenfalls auf http://www.amplifier.cd/Tutorial/Klirrfaktor/Klirrfaktor.htm)


Viele Grüße
DeLTaR

DeLTaR schrieb:

In meinen Versuchen mit einem Kenwood KR-A4060 ergab sich eine Umax von 35V bzw. 24,75Veff - sowohl an einem 4Ohm, als auch an einem 8Ohm Widerstand.

Hallo DeLTaR,

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.

Um den Klirrfaktor zu bestimmen, braucht man nicht unbedingt einen Spektrumanalysator oder eine Klirrfaktormessbrücke. Mit viel Aufwand kannst Du versuchen den ungefähren Klirrfaktor mit dem Oszi zu ermitteln. Wenn Du den Klirrfaktor des rechten Kanals ermitteln willst, gibst Du das 1 kHz Audiosignal in den rechten Eingang des Verstärkers. In den linken Kanal legst Du ein invertiertes Signal mit dem halben Pegel an. An den Lautsprecherausgänge schaltest Du eine Widerstandsmatrix, die die beiden Signale von den Kanälen wieder zusammenführt. Die Matrix muss so ausgelegt werden, dass das Signal des rechten Kanals halbiert wird. Am Ende der Matrix schließt Du Deinen Oszi an. Durch diese Trickschaltung subtrahieren sich die Signale des rechten und linken Kanals. Wenn es nicht ganz hinkommt, kannst Du das Signal mit dem Balanceregler auf Minimum abgleichen. Wegen des geringeren Pegels ist das Signal des linken Kanals ein reiner Sinus. Drehst Du jetzt die Lautstärke höher, fängt der rechte Kanal an zu verzerren, der linke Kanal bleibt sauber. Durch die Widerstandsmatrix wird vom Signals des rechten Kanals der saubere Sinus des linken Kanals abgezogen. Die Differenz, die übrig bleibt und der Oszi anzeigt, ist das Klirrprodukt. Entferne das linke Eingangssignal und setzte das Signal, welches Du jetzt mit dem Oszi misst, ins Verhältnis mit dem Klirrprodukt, das Du zuvor gemessen hast. Jetzt hast Du den Klirrfaktor ermittelt.

Das Ganze funktioniert aber nur, wenn beide Kanäle die gleiche Phasenverschiebung aufweisen, weil Du sonst die Grundwelle durch den Minimumabgleich nicht ausreichend reduzieren kannst. Außerdem lässt sich die Leistung bei 1% Klirrfaktor nur bei einem Kanal ermitteln, wenn der andere Kanal nicht voll belastet ist. In der Praxis ist es aber leider meist so, dass beide Kanäle gleichzeitig belastet werden, was zu einem höheren Zusammenbruch der Versorgungsspannung und somit zu einer geringen Ausgangsleistung je Kanal führt.

Gruß

Uwe

Hallo,

Je kleiner der Klirrfaktor ist, desto besser das Signal.

Erzählt sowas mal den begeisterten Besitzern von Röhrenendstufen oder einer Hiraga Le classé A Endstufe...Die zeigen dir einen Vogel!

pssst, Scope, wir sind im Fachbereich.

Hallo,

wir sind im Fachbereich

Achso...stimmt Dann kann ich die Waffen ja fallen lassen

Hallo scope, hallo georgy, hallo zucker

ja, eigentlich hat der folgende Beitrag nichts mit der in der Thread diskutierten Leistungsmessung und der dazu benötigen Bestimmungen des Klirrfaktors zu tun. Aber weil von scope angesprochen, hier ein "Fachbeitrag" , weshalb ein Röhrenverstärker besser als ein Transistorverstärker klingt.

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. Die Simulation war am Schluss so perfekt, dass zwischen den simulierten Verstärkern und der Simulationsanordnung kein Unterschied mehr zu hören war. Nach diesen Grundlagenutersuchungen konnten anschließend die Parameter der Simulationsanordnung variiert werden und so festgestellt werden, welche Parameter den Klang einer Transistor- oder Röhrenendstufe ausmachen. Die folgende Parameter waren die Wichtigsten:

1. Verzerrungen gerader und ungerader Ordnung
Bei Transistorverstärker ist ja für die untere Halbwelle der eine und für die obere Halbwelle der andere Transistor zuständig. Außer bei A-Verstärkern führt dies zu Übernahmeverzerrungen. Diese Verzerrungen sind ungerader Ordnung. Weil sie aber auch höherer Ordnung sind, kann das Ohr sie nicht mehr direkt der Grundwelle zuordnen. Das ist der Grund, weshalb sich der Klang härter anhört, obwohl die Verzerrungen sehr klein sind. Ein anderes Problem ist, dass bei vielen Verstärkern der Pegel der Verzerrungen unabhängig vom Ausgangspegel ist. Daher ist der Klirrfaktor bei kleinen Pegel erheblich höher als bei hohen Pegeln. Röhrenverstärker hingegen erzeugen im wesentlichen Verzerrungen gerader Ordnung. Des weiteren ist die Ordnung auch nicht so hoch, weshalb das Ohr sie noch zum Grundton zuordnen kann. Dies ist ein Grund für den weicheren Klang des Röhrenverstärkers.

2. Kompensation der Schwächen des Lautsprecher durch den Röhrenverstärkers
Der unter 1. beschriebene Effekt ist ja schon weitläufig bekannt. Er erklärt aber nicht, weshalb auch Transistor-A-Verstärker, die ja keine Übernahmeverzerrungen aufweisen, härter klingen als Röhrenverstärker. Zuerst konnte der Doktorand das Verhalten des Röhrenverstärker nicht nachbilden, egal welche Oberwellen er mit welchen Phasenverschiebungen er mit seiner Simulationsanordnung auch nachbildete. Daraufhin wurden umfangreiche Test mit verschiedenen Röhrenverstärkern und unterschiedlichen Lautsprechern durchgeführt. Es zeigt sich, dass nur gewissen Verstärker-Lautsprecherkombinationen optimal das gewünschte harmonische Klangbild erzeugten. Nun wurde mit der Simulationsanordnung von diesen Verstärker auch die nichtlineare Übertragungskennlinie nachgebildet. Jetzt endlich verhielt sich die Simulationsanordnung exakt wie der ursprüngliche Röhrenverstärker. Anschließend wurde der zu dem Verstärker passende Lautsprecher unter die Lupe genommen. Auch die Übertragungskennlinie wurde untersucht. Es zeigt sich, dass auch die des Lautsprechers nichtlinear ist und zwar fast genau entgegengesetzt zur Verstärkerkennlinie. Also wenn der Verstärker z.B. bei einem geringen Pegel eine etwas zu geringere Verstärkung aufweist, wird das durch den Lautsprecher kompensiert, indem die Membranauslenkung im Verhältnis etwas zu groß ist. Daher hat die Röhrenverstärker-Lautsprecherkompination ein erheblich linearere Übertragungskennlinie als die einzelnen Komponenten alleine. Also werden durch den Röhrenverstärker die Schwächen des Lautsprecher kompensiert, was zu dem ausgeglichenen Klangbild führt.



Gruß

Uwe

georgy schrieb:

Nett, ist dieses possierliche Tierchen etwa ein Zaunkönig!

Murray

Hallo Uwe,

vielen Dank für diesen ausführlichen Bericht. Ob es relevant ist, vermag ich für meinen Teil nicht zu bewerten. Es klingt aber schon einleuchtend.

Hallo DeLTaR, 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.

Dem kann ich nur beipflichten. Viele Versuche haben es so ergeben.
Die Ursache wird wohl in der Formel
Ucs = Ic x RL, also (Ub/2) x (RL / (Ri + RL))
zu suchen sein.
Es ist dabei auch unerheblich, ob die Gleichstromzuführung genau oder erheblich über dem geforderten liegt.
Eine Ursache dafür könnte die Zeit sein. Nach der Formel
u = umax x sin (klein Omega x t + klein Phi), bzw. auch der Zusammenhang der Phasenverschiebung zwischen I und U.
Wenn I, aufgrund eines sinkenden R größer wird, hat die Scheitelspannung schon ihren Höhepunkt hinter sich.

Vielleicht kann dazu noch jemand etwas schreiben.

In meinen Versuchen mit einem Kenwood KR-A4060 ergab sich eine Umax von 35V bzw. 24,75Veff - sowohl an einem 4Ohm, als auch an einem 8Ohm Widerstand. Bei 8 Ohm ergäbe das P=24,75²/8= 76,57W Bei 4 Ohm ergäbe das P=24,75²/4= 153,14W

Rein rechnerisch würde sich ergeben:
Eine Ub von ca 72V, also +31 und -31V. Die Restspannung an einem T hab ich jetz mal mit 1V angenommen.
Wenn die 72V als Ub Grundlage genommen werden, müßten bei 0,22R Emitterwiderständen und 8R Last in etwa 36V Ucs anstehen.
Bei 4R Last müßten ca. 33V Ucs anliegen.
Damit würde sich bei 8R eine Leistung von 81W und bei 4R eine Leistung von 136W ergeben.

Das Verhältnis von 136W / 81W = 1,67 erscheint mir zwar etwas gering, es kann aber auch an dem Verhältnis 8R zu 4R liegen.
Mit 8R Endstufen hab ich mich so noch nicht beschäftigt, meine Erkenntnisse liegen auf dem Verhältnis 4R zu 2R. Da liegt der Leistungsunterschiedsfaktor bei ca 1,88.
Möglicherweise hängt dieses aber wiederum mit oben angesprochenem Verhältnis zwischen U und I und dem Phasenversatz im Wechselstromkreis zusammen.

- Wie funktioniert ein Schutzschaltkreis, der den Verstärker bei zu niedrigen Impedanzen abschaltet? Ich dachte zunächst, das sei einfach eine Sicherung gegen zu hohe Ströme, aber wieso schaltet der Verstärker dann auch bei minimalster Lautstärke an einem z.B. 2 oder 1 Ohm Widerstand ab?

Wie Uwe schon schrieb, ist diese interne Schutzschaltung durch einen Spannungsteiler über den Emitterwiderständen angeschlossen, bzw., die Schutzschaltung entnimmt, die über dem Emitterwiderstand abfallenden Spannung als zu verarbeitende Größe.
Es ist aber auch möglich, eine SOAR-Schutzschaltung zu gestalten. Sie würde zwischen Kollektor und Emitter vergleichen und, daraus resultierend, die Basisauslenkung in ihrer Amplitude begrenzen.


Man muß aber auch ganz klar sagen, daß es nicht auf 100mA genau geht, dazu wird es einen OPV benötigen, der die Kippspannung genau einhält. Ein einzelner T ist zu ungenau, da er schon ab 500mV anfängt zu leiten. Ein weiteres Manko ist das von Uwe angesprochene verzerren des Signales. Das hier gezeigte Schaltbild funktioniret zwar, es gibt aber stark hörbare Verzerrungen.

Was den Klirr angeht - mir stehen dazu auch (noch) nicht die erforderlichen Messgeräte zur Verfügung. Man sollte dennoch unter der maximalen Aussteuerbarkeit bleiben, um eben den Klirrgrad im erträglichen Maße zu halten oder die Endstufe ein wenig überdimensionieren.
Ein anderes Problem ist der TIM, er hat mit dem Slew Rate zu tun und vor allem, mit der Überhöhung oder Übertreibung dieses Wertes. Eine zu schnell steigende Spannung kann auch "kleben bleiben" und dadurch Klirr erzeugen, speziell im oberen Freq.-Bereich, wo die Nuancen dann nicht mehr sauber verarbeitet werden.

viele Grüße, man ließt sich

Hallo Uwe, hallo zucker,

Um den Klirrfaktor zu bestimmen, braucht man nicht unbedingt einen Spektrumanalysator oder eine Klirrfaktormessbrücke. Mit viel Aufwand kannst Du versuchen den ungefähren Klirrfaktor mit dem Oszi zu ermitteln. Wenn Du den Klirrfaktor des rechten Kanals ermitteln willst, gibst Du das 1 kHz Audiosignal in den rechten Eingang des Verstärkers. In den linken Kanal legst Du ein invertiertes Signal mit dem halben Pegel an. An den Lautsprecherausgänge schaltest Du eine Widerstandsmatrix, die die beiden Signale von den Kanälen wieder zusammenführt. Die Matrix muss so ausgelegt werden, dass das Signal des rechten Kanals halbiert wird. Am Ende der Matrix schließt Du Deinen Oszi an. Durch diese Trickschaltung subtrahieren sich die Signale des rechten und linken Kanals. Wenn es nicht ganz hinkommt, kannst Du das Signal mit dem Balanceregler auf Minimum abgleichen. Wegen des geringeren Pegels ist das Signal des linken Kanals ein reiner Sinus. Drehst Du jetzt die Lautstärke höher, fängt der rechte Kanal an zu verzerren, der linke Kanal bleibt sauber. Durch die Widerstandsmatrix wird vom Signals des rechten Kanals der saubere Sinus des linken Kanals abgezogen. Die Differenz, die übrig bleibt und der Oszi anzeigt, ist das Klirrprodukt. Entferne das linke Eingangssignal und setzte das Signal, welches Du jetzt mit dem Oszi misst, ins Verhältnis mit dem Klirrprodukt, das Du zuvor gemessen hast. Jetzt hast Du den Klirrfaktor ermittelt.

Das verstehe ich. Aber könntest du das mit der Widerstandsmatrix erläutern? Welche Widerstände muss ich wie verschalten? Vielleicht hierzu ein Bild:
http://www.abi2005-mgl.de/deltar/klirrfaktor.GIF
Aufbau müsste stimmen? Wenn es deine Zeit zulässt, wäre es mir eine große Hilfe, wenn du die Widerstandsmatrix vielleicht ganz schnell per Paint oder so aufzeichnen könntest?

Zur Sache mit dem Zusammenbrechen der Spannung bei 4Ohm und 8Ohm - ich habe es eigentlich auch so erwartet wie ihr es sagt...aber der Verstärker fängt tatsächlich bei 4 und 8 Ohm bei der gleichen Ueff an zu clippen, werde das am Wochenende nochmal nachmessen, bis dahin steht mir das Oszi leider nicht mehr zur Verfügung.

Wenn das dann auch noch mit dem Klirrfaktor einigermaßen geklappt hat, werde ich ein kleines Tutorial aus den durch euch gewonnenen Erkenntnissen basteln.

Vielen Dank schonmal für eure Mühe!

Viele Grüße
DeLTaR

Hallo DeLTaR,

ne, eine schön gezeichnete Schaltung mit dem Computer (z.B. mit Paint)gibt’s nicht. Du musst Dich mit einer handgekritzelte Version zufrieden geben.

Handgekritzelte Schaltung

(Wenn die Grafik nicht angezeigt wird, liegt das wohl daran, dass Arcor wohl Problem hat. Also versucht es doch später noch mal)

Der rechte Teil ist die Widerstandsmatrix, die an den Lautsprecherausgängen angeschlossen wird.

R1 = 20 kOhm
R2 = 10 kOhm
R3 = 20 Ohm
R4 = 20 Ohm
R5 = 1 kOHm

Die Widerstandsmatrix funktioniert nur, wenn es sich bei der Endstufe um keine Brückenschaltung handelt. Die Lautsprecherausgänge müssen noch mit 4 oder 8 Ohm belastet werden. Diese Widerstände habe ich nicht eingezeichnet.

Du musst ja ein Eingangssignal des Verstärkers invertieren. Dies kannst Du mit der linken Schaltung tun.

Ub = 12 V
R1 = 22 kOhm
R2 = 10 kOhm
R3 = 1 kOhm
R4 = 470 Ohm
C1 = 16 µF
C2 = C3 = 470 µF
T1 = irgend ein NPN Kleinleistungstransistor, z.B.: BC 183 oder BC 107 (wenn’s die überhaupt noch gibt)

Am oberen Ausgang liegt das Signal für den Kanal an, bei dem Du den Klirrfaktor messen willst. Das Signal am unteren Ausgang ist gegenüber dem Signal am oberen Ausgang invertiert und hat etwa den halben Pegel. Den genauen Pegelabgleich kannst Du ja, wie in meinem ersten Beitrag beschrieben, mit dem Balanceregler durchführen. Lässt sich bei dem Abgleich die Grundwelle nicht ausreichend reduzieren, stimmt die Phasenlage zwischen den beiden Signalen nicht (sie muss 180 Grad betragen). Um das zu korrigieren, musst Du entweder C1 oder C2 solange verkleinern, bis die Phase passt. Weil sich dabei auch der Pegel ändert, musst Du wieder ein Minimumabgleich mit dem Balanceregler durchführen.

Wichtig:
Schließe erst die Betriebsspannung und den Generator an die Schaltung an und warte 1-2 Minuten bevor Du die Schaltung mit dem Verstärker verbindest. Nach der Messung trenne erst die Schaltung vom Verstärker, bevor Du die Spannungsversorgung und den Generator abklemmst.

Wenn Du kein Netzteil hast, das eine saubere 12 V Versorgungsspannung liefert, kannst Du auch Batterien oder Akkus verwenden.

Auch wichtig:
Ich habe die Schaltung nicht ausprobiert, kann also auch nicht garantieren das sie funktioniert oder dem Verstärker schadet. Also gehe bitte vorsichtig vor. Du kannst schrittweise vorgehen und zwischendurch mit Deinem Oszi die Signale kontrollieren. Dann müsste es eigentlich gut gehen.

Wenn Du öfters den Klirrfaktor messen willst, kann man das auch komfortabler gestalten, indem sowohl für die Eingangsschaltung als auch für die Widerstandsmatrix Schaltungen mit Operationsverstärkern verwendet werden. Mit denen lassen sich auch Phasenschieber aufbauen, so dass dies nicht mehr durch die Änderung der Kondensatoren erfolgen muss. Allerdings möchte ich solch eine Schaltung nicht theoretisch entwickeln ohne sie selber auszuprobieren. Wenn Du dies tun möchtest, wirst Du Dich selbst mit Operationsverstärkern, Phasenschiebern usw. auseinandersetzten müssen.

Viel Erfolg beim Basteln

Uwe

Hallo Uwe,

super, danke!
Den rechten Teil deiner Grafik habe ich gesucht, den linken brauche ich, denke ich, nicht, da ich die beiden Signale für links und rechts am PC mit Steinberg Wavelab erstelle (da gibt es einen Signalgenerator, bei dem man die Phase und Pegel des zu erzeugenden Sinus-Signals einstellen kann, damit müsste ich mir die linke Schaltung sparen können, oder?), und diese dann über die Soundkarte in den Verstärker schicke. Hätte ich dir vorher sagen sollen, statt Sinusgenerator hinzuschreiben. Sorry.
Jedenfalls nochmals herzlichen Dank für deine Mühe, wenn ich die Schaltung ausprobiert habe (vorraussichtl. am Wochenende), werde ich vom (hoffentlich) Erfolg bzw. Misserfolg berichten.

Viele Grüße
DeLTaR

Hallo,

was man vielleicht noch werähnen könnte, wäre der Umstand, dass die meisten herkömmlichen Generatoren selbst nicht grossartig unter 0,2% Klirranteile mitbringen.
Da ein "ordentlicher" Endverstärker es bei Nennleistung, sowie bei nur 1 Watt sicherlich unter 0.1 % bleibt, ist es oft nicht so ganz sicher, "wessen" klirr man da grade misst.

Hallo scope,

da hast du wohl recht, und da sehe ich auch ein kleines Problem, wenn man die Leistung bei nur 1% Klirr berechnen will. Allerdings, glaubt man den Angaben der Hersteller von Soundkarten, liegt der Klirrfaktor bei Soundkarten derzeit auch in etwa bei diesem Wert (0,1%), weshalb ich keinen Grund sehe, die Signale noch mit einem alten Sinusgenerator zu erzeugen.

Viele Grüße
DeLTaR

Hallo,

liegt der Klirrfaktor bei Soundkarten derzeit auch in etwa bei diesem Wert (0,1%), weshalb ich keinen Grund sehe, die Signale noch mit einem alten Sinusgenerator zu erzeugen.

Es gibt sogar Karten, die es auf <0,001 % bringen, aber die haben wohl die wenigsten Leute in ihrem Multimedia PC verbaut.
Leider weiss man ja ohne vorherige Messung des K an der Soundkarte auch garnicht, ob die eigene Karte nun 0,1 oder eben 0,5 % THD mitbringt. Man tappt im Dunkeln....

Ein alter, aber "guter" Sinusgenerator (TEK SG505) bringt es aber schonmal auf <0,0005 % bei 1 KHz....Und das ist für den Hobbybereich schon als "ziemlich gut" anzusehen.

Aber ...wie auch immer....Um die Messung "unverclippt" vorzunehmen (und darum ging es afair), reicht schon der Schirm des Oszilloskops sicherlich voll aus.

Hallo DeLTaR, hallo –scope-,

wenn der Klirrfaktor der Soundkarte zu hoch sein sollte, so ist dies kein Problem und die Messung kann trotzdem durchgeführt werden. Es darf dann allerdings nur ein Kanal der Soundkarte verwendet werden. Der andere Kanal für den Verstärker muss dann mit Hilfe eines Inverters erzeugt werden (linke Schaltung meiner Kritzelzeichnung). Der Klirrfaktor der Quelle spielt deshalb keine Rolle, weil ja die beiden Signale voneinander subtrahiert werden. Solange sie identisch sind, löschen sie sich gegenseitig aus. Es bleibt nur das Klirren übrig, dass der Verstärker zusätzlich erzeugt.

Klirrfaktoren wesentlich unterhalb von 1% zu messen, dürfte mit dieser Trickschaltung wohl schwierig werden, aber für die geplante Anwendung ist dies ja ausreichend.

@ DeLTaR
Ist der Oszi, den Du verwendest eventuell so ein Luxus-Teil, der zwei Kanäle hat, die sich dann im Oszi addieren oder subtrahieren lassen. In diesem Fall brauchst Du natürlich die Widerstandsmatrix nicht, denn Du kannst mit den Tastköpfen direkt an den Lautsprecherausgängen messen, den Rest macht dann der Oszi.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

Ist der Oszi, den Du verwendest eventuell so ein Luxus-Teil, der zwei Kanäle hat, die sich dann im Oszi addieren oder subtrahieren lassen. In diesem Fall brauchst Du natürlich die Widerstandsmatrix nicht, denn Du kannst mit den Tastköpfen direkt an den Lautsprecherausgängen messen, den Rest macht dann der Oszi.

wie geht das genau, so könnte ich es nämlich machen. Dazu hab ich aber keine Bilder und Anleitung gefunden.

viele Grüße

Hallo Uwe,

Ja, mir steht ein Zweikanal Oszi zur Verfügung, bei dem ich entweder jeden Kanal einzeln sehen kann, beide zugleich, oder sogar beide addiert.

Optimal, dann ist es ja überhaupt kein Problem mehr. Dann generiere ich mir einfach mittels Software ein invertiertes Signal (linke Schaltung fällt weg) und lass das Oszi die beiden Kanäle addieren (rechte Schaltung fällt weg).

@zucker, wenn du dich noch paar Tage geduldest, stell ich ein Tutorial online.

Mit besten Grüßen
DeLTaR

Hallo,

Klirrfaktoren wesentlich unterhalb von 1% zu messen, dürfte mit dieser Trickschaltung wohl schwierig werden, aber für die geplante Anwendung ist dies ja ausreichend

Ich kann euch nur empfehlen, die Mühen zu sparen, da man 1 %ige Verzerrungen durch Clipping wirklich ohne jede Zusätzliche Massnahme schon auf dem Oszilloskop "klar" erkennen kann. Man dreht halt bei einsetzender Verformung der Spitzen etwas zurück und hat alles was man in diesem Fall erreichen will.


Um Annäherungsweise!! den Gesamtklirrfaktor im "regulären Arbeitsbereich" eines Transistorverstärkers darzustellen (also Werte unter 0,1 %) sollte man eigentlich man anders vorgehen.
Die Analogen Messgeräte arbeiten mit steilen Kerbfiltern.
Ein ordentlicher Generator ist dann ebenfalls nötig.

Hallo scope,

in einem der ersten Antworten auf diesen Thread wurde mir gesagt, dass man, wenn man die Maximalspannung ohne eintretendes Clipping abliest, schon die Spannung bei etwa 5-10% Klirrfaktor abliest. Deswegen will ich versuchen, durch das Klirrprodukt, wie es Uwe beschrieben hat, annäherungsweise eine Lautstärke einzustellen, bei der der Klirrfaktor in etwa bei 1% liegt, denn 5-10% ist dann doch etwas zu viel. Bei dieser Lautstärke lese ich dann die Spannung ob und errechne daraus die Sinusleistung bei ungefähr 1% Klirr.

Viele Grüße
DeLTaR

Hallo,

Verstehe...ich werde heute abend ein paar Screenshots mit Clipping einstellen. 1% THD durh Clipping ist "klar" zu sehen, 3 - 10 % THD bilden regelrechte Flachdächer ...Danach kommt nur noch "Vergewaltigung.

Mach dir das Leben doch nicht so schwer .....

Hallo scope,

alles klar, bin gespannt.

Viele Grüße
DeLTaR

Hallo,

Folgenden "hoch komplexen" Aufbau habe ich grade vorgenommen:

Kleine Monoendstufe mit 8 Ohm (ohmscher) Last abgeschlossen, und mit 1 KHz (0,0002% THD) angesteuert bis sich dieses Oszillogramm (bei etwa 130 W) zeigte:
Das Dach sollte jeder erkennen können...oder?



Die Klirrfaktormessbrücke zeigt in diesem Moment:

Hallo Scope,

sind das jetz 1,27%? Ich dachte immer, bei so einer Abflachung wären das schon 10%.

Hallo,

sind das jetz 1,27%?

1,27% THD durch die gekappte Spitze

Das Spektrum eines stark! clippenden Verstärkers mit etwa 10% Oberwellenanteil sieht hingegen schon so aus:
Links (1. vert. Divisor) ist mit ca. 0dB die 1 KHz Grundwelle zu sehen.

leider verwackelt



Die Dächer sind in diesem Fall aber schon etwa 5 x so breit!

DeLTaR schrieb:

Ja, mir steht ein Zweikanal Oszi zur Verfügung, bei dem ich entweder jeden Kanal einzeln sehen kann, beide zugleich, oder sogar beide addiert. Optimal, dann ist es ja überhaupt kein Problem mehr. Dann generiere ich mir einfach mittels Software ein invertiertes Signal (linke Schaltung fällt weg) und lass das Oszi die beiden Kanäle addieren (rechte Schaltung fällt weg).

Hallo DeLTaR,

denke aber daran, dass das invertierte Signal etwa den halben Pegel haben sollte. Beim Oszi musst Du dann unterschiedliche Eingangsteilereinstellungen wählen. Sollte der Oszi die Stellungen der Teiler bei der Addition berücksichtigen, kannst Du es noch mit variablen Pegeleinstellung versuchen. Ansonsten musst Du wohl doch eine Spannungsteiler vor den einen Eingang schalten.


Hallo –scope-,

dann hat ja DeLTaR am Anfang schon ganz richtig gemessen. Da hast Du aber was angerichtet mit Deiner Bemerkung:

-scope- schrieb:

Hallo, an den ursprünglichen Spitzen der Sinuskurve Geradenstücke entstehen. in diesem Fall wird die Messung bei voraussichtlich 3 bis 10% THD gemacht und ist nicht mehr besonders "praxisgerecht". Wenn man keine entsprechenden Messmöglichkeiten hat, dann darf sich während der Messung die Kurvenform auf gar keinen Fall (schon) optisch sichtbar verformen.

Den damit hast Du ja die ganze Diskussion über das Messen des Klirrfaktors erst ausgelöst.

Gruß

Uwe

Hallo scope,

also heißt das, wir hätten den ganzen Aufstand nicht gehabt, wenn ich statt

-Wie misst man die SINUSLEISTUNG eines Verstärkers Man lässt den Verstärker eine Sinusförmige Wechselspannung verstärken, schließt an den verstärkten Ausgang z.B. einen 4Ohm Widerstand an, greift an diesem die abfallende Spannung ab und liest die Maximalspannung vom Oszilloskop ab - das wäre Umax. Die Maximalspannung ist dann erreicht, wenn auf dem Oszilloskop der Clipping-Effekt zu beobachten ist, sprich, auch mit steigender Lautstärke keine höhere Spannungsspitze abzulesen ist, also wenn an den ursprünglichen Spitzen der Sinuskurve Geradenstücke entstehen.

geschrieben hätte
"...also kurz bevor an den ursprünglichen Spitzen der Sinuskurve Geradenstücke entstehen".
Genau so habe ich gemessen, aber da habe ich mich dann wohl etwas unscharf ausgedrückt.

Wobei ich noch sagen muss, so ein Bild wie du, scope, auf dem Oszi hast bei 10% Klirr (mit Oberwellen) bekomme ich mit meinem Kenwood überhaupt nicht hin - selbst wenn ich noch so sehr aufdrehe! Das Dach wird zwar immer breiter, am Ende ähnelt es fast einem Rechteck, aber Oberwellen bekomme ich nie zu sehen. Also entweder ich hab nen seltsamen Verstärker (siehe auch 4 Ohm oder 8 Ohm - gleiches Umax), oder ich mach was falsch. Wobei ich nicht wüsste was man da großartig falsch machen kann.

Ich werde trotzdem, aus eigenem Interesse und für alle die es interessiert, die Möglichkeit von Uwe austesten, per Oszi ohne Klirrfaktormessbrücke den Klirrfaktor zu berechnen.

Uwe:
http://www.abi2005-mgl.de/deltar/sinus.jpg
Ich denke, wenn ich dem Verstärker diese Wave-Datei gebe, müsste es klappen, oder?

Viele Grüße
DeLTaR

DeLTaR schrieb:

Wobei ich noch sagen muss, so ein Bild wie du, scope, auf dem Oszi hast bei 10% Klirr (mit Oberwellen) bekomme ich mit meinem Kenwood überhaupt nicht hin - selbst wenn ich noch so sehr aufdrehe!

Hallo DeLTaR,

das liegt daran, dass das die Darstellung einer Messung mit einem Spektrumanalysator ist und nicht die eines Ozsis

Gruß

Uwe

Das würde das natürlich erklären.

Hallo Scope,

kannst Du eventuell ein paar Oszibilder machen, mit 0,5%, 1%, 3% und 5%?
Die könnte man hier einbinden. Ich kann sie auch dirket auf den Server laden.

Hallo,

Den damit hast Du ja die ganze Diskussion über das Messen des Klirrfaktors erst ausgelöst.

Ja...da war ich mit meinen 5 bis 10% entschieden! zu grosszügig.

Bei der Messung sollte man darauf achten, dass der Sinus wirklich noch sauber aussieht. Man dreht also bis zum gerade einsetzenden Clipping auf, und nimmt dann nochmal ein wenig Amplitude zurück.....Dann hat man bei einem "optisch sauberen Oszilloskopsinus" sicherlich unter 1% THD (zumindest nicht durch Clipping) erreicht.

...So etwa würde ich es zumindest machen.

@Zucker

Kann ich zwar machen, aber ich sehe ehrlichgesagt keinen so grossen Nutzen darin, da Clipping -in welcher grösse auch immer- unbedingt vermieden werden muss....

Wer will schon einen Verstärker, der 1, 3, 5%, oder auch noch mehr an (wirklich bösartigen) Verzerrungen produziert.??

Man könnte aber solche Bilder als Datenbank einlagern, dann kann jeder, der es mal braucht, nachsehen.

Hallo,

mir ist noch etwas zur Leistungsmessung eingefallen.

Wenn man die Leistung, wie von DeLTaR im ersten Beitrag beschrieben, misst, spielt es keine Rolle ob der Sinus gerade so, etwas mehr oder gerade gar nicht clipped. Die Endstufe kann eine maximale Spannung liefern, wird diese überschritten, wird die Spitze des Sinus abgeschnitten. Wird der Eingangspegel erhöht, wird der Sinus beim selben Pegel begrenzt. Bei dem von DeLTaR beschriebenen Verfahren, wir der Spitzenwert für die Messung herangezogen, also der Wert von der Null-Line bis zur Begrenzungslinie. Da dessen Höhe unabhängig davon ist, ob der Verstärker nun mehr, weniger stark oder gerade gar nicht begrenzt, ergibt sich immer der selbe Spitzenwert.

Anschließend hat DeLTaR den Effektivwert berechnet, wobei er die Formel für den Sinus herangezogen hat. Also wird bei den Berechnungen von einem Sinus kurz vor dem clippen ausgegangen. Also braucht man den für die Messung gar nicht einstellen.

Gruß

Uwe

Hallo,

was ich ebenfalls noch "empfehlen" würde, wäre die direkte Messung des Effektivwerts. Die meisten (oder zumindest viele )der digitalen Multimeter arbeiten auch bei 1KHz noch ziemlich genau. Zumindest genauer als man es aus den Divisoren "herauslesen" kann.
Das Oszilloskop wird weiterhin parallel betrieben um die Wellenform zu überwachen.

Hallo,

Die Endstufe kann eine maximale Spannung liefern, wird diese überschritten, wird die Spitze des Sinus abgeschnitten. Wird der Eingangspegel erhöht, wird der Sinus beim selben Pegel begrenzt.

das ist schon klar, nur nachdem er nach einer Schutzschaltung fragte, ist die Methode schon nicht verkehrt. Man kann ja durchaus eine Endstufe bauen, die für höhere Lesitungen ausgelegt ist, sie aber bei einem bestimmten Stromwert mittels SOAR-Schutzschaltung oder nur einfachem Strombegrenzer zügeln. Zur Kontrolle der Berechnung ist dann diese Messmethode angebracht.

Zucker schrieb:

das ist schon klar, nur nachdem er nach einer Schutzschaltung fragte, ist die Methode schon nicht verkehrt. Man kann ja durchaus eine Endstufe bauen, die für höhere Lesitungen ausgelegt ist, sie aber bei einem bestimmten Stromwert mittels SOAR-Schutzschaltung oder nur einfachem Strombegrenzer zügeln. Zur Kontrolle der Berechnung ist dann diese Messmethode angebracht.

Hallo zucker,

die Frage nach der Schutzschaltung war in einem anderen Zusammenhang, nämlich, über das Verhalten bei Anschluss mit einer zu geringen Lautsprecherimpedanz. Die Messung der Leistung sollte aber ja bei der korrekten Impedanz erfolgen. In diesem Fall darf die Schutzschaltung eigentlich gar nicht ansprechen, wenn der Verstärker leicht clipped.

Außerdem ist es für die Messung egal, ob bei richtiger Impedanz nun die Schutzschaltung begrenzt oder nicht mehr Ausgangsspannung möglich ist, denn bei der Leistungsmessung geht es ja nicht darum, welche Leistung könnte der Verstärker bringen, wenn man die Schutzschaltung außer Betrieb setzten würde.

Anders sieht es natürlich aus, wenn die Schutzschaltung ein anderes Verhalten hat, also den Sinus nicht oben abschneidet. In dem Fall kann man so natürlich nicht die Leistung messen. Dies sieht man an der Kurvenform auf dem Oszi.

Aber sicherlich darf man den Pegel nicht soweit aufdrehen, dass es fast einen Rechteck gibt. Aber wenn das Clippen einem Klirrfaktor von 1, 2, 3% oder gar nicht clipped, spielt für das Messergebnis kaum eine Rolle.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

die Frage nach der Schutzschaltung war in einem anderen Zusammenhang, nämlich, über das Verhalten bei Anschluss mit einer zu geringen Lautsprecherimpedanz. Die Messung der Leistung sollte aber ja bei der korrekten Impedanz erfolgen. In diesem Fall darf die Schutzschaltung eigentlich gar nicht ansprechen, wenn der Verstärker leicht clipped

Aha, dann haben wir wohl aneinander vorbeigeschrieben. Ich dachte, es ging um eben die Kontrolle der Ausgangsspannung bei halbem LastR, zur Einstellung der Schutzschaltung.

Hallo,

Wenn man die Leistung, wie von DeLTaR im ersten Beitrag beschrieben, misst, spielt es keine Rolle ob der Sinus gerade so, etwas mehr oder gerade gar nicht clipped. Die Endstufe kann eine maximale Spannung liefern, wird diese überschritten, wird die Spitze des Sinus abgeschnitten. Wird der Eingangspegel erhöht, wird der Sinus beim selben Pegel begrenzt. Bei dem von DeLTaR beschriebenen Verfahren, wir der Spitzenwert für die Messung herangezogen, also der Wert von der Null-Line bis zur Begrenzungslinie. Da dessen Höhe unabhängig davon ist, ob der Verstärker nun mehr, weniger stark oder gerade gar nicht begrenzt, ergibt sich immer der selbe Spitzenwert.

Eben. Ich hatte das eigentlich schon an früherer Stelle in dieser Form gepostet, aber irgendwie ist der Beitrag nicht mehr da...naja, macht nix. Jedenfalls stimmt es: Egal, ob das Oszi schon fast ein Rechteck zeichnet oder nicht, ich benutze ja die Formel Ueff=Umax/Wurzel(2), welche einem sauberen Sinus einen Effektivwert zuordnet. Würde ich den Effektivwert der Fast-Rechteck-Spannung berechnen wollenm, könnte ich die Formel ja garnicht ansetzen, dann wäre der Effektivwert ja viel höher als beim sauberen Sinus. Und damit ergäbe sich dann eine viel höhere Leistung, die dann aber bei was-weiß-ich-wieviel % THD berechnet wäre.

Uwe: Ich weiß nicht, ob du den Beitrag weiter oben beachtet hast, da ich ihn einige Sekunden nach deinem gepostet habe - zum Thema linke Schaltung:
http://www.abi2005-mgl.de/deltar/sinus.jpg
Ich denke, wenn ich dem Verstärker diese Wave-Datei gebe, müsste es auch ohne die linke Schaltung gehen, oder? Zusammen mit einem Dualchannel Oszi, das dann beide addiert, könnte ich auch auf die rechte Schaltung verzichten. Korrekt?

Schönen Abend!
DeLTaR

DeLTaR schrieb:

Uwe: Ich weiß nicht, ob du den Beitrag weiter oben beachtet hast, da ich ihn einige Sekunden nach deinem gepostet habe - zum Thema linke Schaltung: http://www.abi2005-mgl.de/deltar/sinus.jpg Ich denke, wenn ich dem Verstärker diese Wave-Datei gebe, müsste es auch ohne die linke Schaltung gehen, oder? Zusammen mit einem Dualchannel Oszi, das dann beide addiert, könnte ich auch auf die rechte Schaltung verzichten. Korrekt?

Hallo DeLTaR,

müsste mit dieser Wave-Datei klappen. Wenn sich am Oszi die Grundwelle nicht ganz unterdrücken lässt, musst Du die Phasenlage zwischen den beiden Signalen leicht korrigieren.

Aber für die Leistungsmessung brauchst Du ja nicht den Klirrfaktor zu messen. Aber man kann die Klirrfaktormessung auch so gut gebrauchen.

Allerdings glaube ich nicht, dass Du mit diesem Verfahren einen Klirrfaktor, der wesentlich kleiner als 1% ist, messen kannst. Mich interessiert es aber schon, wo die untere Grenze ist. Ich warte gespannt auf Deine Ergebnisse.


Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

alles klar...dann hoff ich mal dass ich morgen mir nochmal die Oszis bekomme.

Schöne Grüße
DeLTaR

Hallo DeLTaR,

mir ist noch etwas eingefallen.

Bietet der Oszi auch die Möglichkeit, den Effektivwert zu messen? Dann könntest Du den Klirrfaktor genauer bestimmen.

Wenn er nicht den Effektivwert messen kannst, musst Du ja den Spitzenwert messen und anschließend den Effektivwert selbst bestimmen. Da die Kurvenform wohl kein Sinus sein wird, kannst Du dies natürlich nur abschätzten oder die Berechnung wird recht aufwendig. Also eine Effektivwertmessung, wie z.B. mein Oszi kann, wäre optimal.

Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

ich denke nicht, dass das das Oszi kann. Hätte höchstens noch einen Multimeter hier, der ziemlich genau arbeitet. Aber was nützt es mir, dann müsste ich ja das Klirrprodukt, das virtuell auf dem Oszi durch die Spannungsteilereinstellung entsteht, erst wieder aus dem Oszi rauskriegen.

Wobei, wenn ich vielleicht sogar auf dem rechten Kanal einen Sinus mit nur 25% Pegel statt 50% laufen lasse, und das ganze dann soweit aufdrehe, dass der rechte Kanal kurz vorm Clipping steht, müsste der linke Kanal theoretisch ja schon näherungsweise ein Rechteck sein. Vom langen, geraden "Dach" des linken Kanals ein reiner Sinus abgezogen müsste näherungsweise wieder einen Sinus ergeben, für den ich die Sinus-Effektivwert-Formel benutzen kann. Für das "Fast-Rechteck" des linken Kanals nehme ich dann als Effektivwert den Maximalwert. Und das ganze dann ins Verhältnis gesetzt, ergibt mit viel Glück den Klirrfaktor.?!

Und für genauere Messungen im unteren Bereich, wird mir schon was einfallen, wenn nicht, frag ich einfach nochmal!


Gruß Alex

DeLTaR schrieb:

Wobei, wenn ich vielleicht sogar auf dem rechten Kanal einen Sinus mit nur 25% Pegel statt 50% laufen lasse, und das ganze dann soweit aufdrehe, dass der rechte Kanal kurz vorm Clipping steht, müsste der linke Kanal theoretisch ja schon näherungsweise ein Rechteck sein. Vom langen, geraden "Dach" des linken Kanals ein reiner Sinus abgezogen müsste näherungsweise wieder einen Sinus ergeben, für den ich die Sinus-Effektivwert-Formel benutzen kann. Für das "Fast-Rechteck" des linken Kanals nehme ich dann als Effektivwert den Maximalwert. Und das ganze dann ins Verhältnis gesetzt, ergibt mit viel Glück den Klirrfaktor.?!

Hallo DeLTaR,

mit diesem Verfahren quälst Du aber den Verstärker ganz schön. Ich hätte Angst um das Teil. Wenn Du den Klirrfaktor eines Rechteckes messen willst, kannst Du den doch gleich mit Deiner Software erzeugen und die Signale mit dem Oszi direkt vom Computer abgreifen.

Wenn Du die Grundwelle von einem Rechteck abziehst, bleibt kein Sinus über, sondern ein Frequenzgemisch. Hat das Rechteck eine Frequenz von 1 KHz, erhältst Du ein Gemisch aus einem3 KHz Signal, einem 5 kHz Signal, einem 7 kHz Signal usw. Der Pegel des 5 KHz Signal ist das 0,6-fache des 3 kHz Signals. Schon daraus, dass das 5 kHz Signal nicht wesentlich kleiner ist als das 3 kHz Signal, kannst Du sehen, dass sich kein Sinus ergibt, auch nicht näherungsweise.


Gruß

Uwe

Hallo Uwe,

also, das Oszi habe ich nun samt Zubehör...Es ist ein Hamei3 20MHz Oscilloscope HM 203-6 und ein wahres Luxusteil.

Meinem Verstärker muss ich an dieser Stelle sowieso mal ein dickes Lob aussprechen, was der schon mitgemacht hat, haben so in der Form sicher nicht viele mitgemacht ohne den Dienst aufzugeben!

Also, die Versuchsergebnisse kommen im folgenden Post!

Das Oszilloskop

Wichtig sind im Prinzip nur die beiden unteren Drehregler mit den Roten Pfeilen in den Mitten, das sind die Spannungsteilungsschalter; Da mein Verstärker bei U=35Vmax beginnt zu clippen, ist dieser auf 10V/cm eingestellt. Ein Kästchen auf dem Oszi entspricht also 10V. Der Regler in der Mitte ist für die Feinjustierung nötig, mehr dazu später.
Außerdem wichtig sind sonst nur die drei Knöpfe ganz unten, positioniert zwischen den beiden Spannungsteilern, von links nach rechts: Switch Channel I/II - DUAL VIEW on/off - ADD on/off.
Benutzt werden nur der zweite und dritte Knopf; der zweite ist immer dann aktiviert, wenn ihr zwei Wellenformen auf den Bildern seht, der dritte immer dann, wenn eine (das Klirrprodukt).
Der linke Kanal des Oszilloskops ist verbunden mit dem linken Verstärkerausgang, der rechte Kanal mit dem rechten.

Der Verstärker wird im Folgenden folgendes Signal verstärken:

Linker Kanal: 100% Pegel, Sinus.
Rechter Kanal: 50% Pegel, Sinus + 180° Phase

Ergibt auf dem Oszi bei gleichen Spannungsteilern folgendes Bild:


Nun stelle ich den rechten Spannungsteiler von 10V/cm auf 5V/cm, sodass beide Signale auf dem Oszi gleich stark erscheinen. (das rechte Signal war das mit 50% Pegel!)


Addiert man diese beiden, erscheint folgendes Wellenbild:



Wieder zurück zur Dualchannel-Ansicht. Ich erhöhe nun die Leistung des Verstärkers so sehr, dass der linke Kanal (100% Pegel) anfängt zu clippen. Der rechte Kanal (50% Pegel) bleibt sauber. (Er erscheint natürlich größer auf dem Oszi, da der Spannungsteiler hier bei 5V/cm, nicht wie beim linken bei 10V/cm liegt).



Addiert man diese beiden Signale, erhält man als Klirrprodukt folgendes:


Jetzt meine Frage an Uwe: Theoretisch würde es jetzt so weitergehen:
- Man berechnet / nähert sich der Effektivspannung, die man auf diesem Bild sieht
- Man setzt diese Effektivspannung ins Verhältnis zu..? Zur Effektivspannung des linken Kanals?
Nur wird es wohl ein Problem, diese auch nur näherungsweise zu berechnen, da kann man wohl nur schätzen, oder?


Nachtrag: Meine Messungen beim ersten Post machte ich bei folgender Wellenform:

Also noch ohne Clipping.

Das Klirrprodukt sieht so aus:

Das müsste in Ordnung gehen, oder? @Zucker @scope

Das derbste, was ich dem Verstärker zumuten wollte, war dies hier:


Das Klirrprodukt hier sah so aus:

*grusel*

Der Verstärker war dabei auf 66% aufgedreht.




Nun denn, in diesem Sinne, freue mich auf eure Antworten!


Viele Grüße
Alex

Hallo DeLTaR,

Toll, das sieht ja schon mal ganz gut aus. Ich möchte aber noch etwas dazu sagen.


Das ist nicht das Klirrprodukt. Dies ist noch die Grundwelle, die sich wohl mit dem Balanceregler nicht weiter minimieren lässt. Wenn Du die Grundwelle weiter reduzieren möchtest, musst Du die Phase zwischen den Eingangssignalen geringfügig ändern. Dies geht doch sicherlich mit Deinem Programm.

DeLTaR schrieb:

Jetzt meine Frage an Uwe: Theoretisch würde es jetzt so weitergehen: - Man berechnet / nähert sich der Effektivspannung, die man auf diesem Bild sieht - Man setzt diese Effektivspannung ins Verhältnis zu..? Zur Effektivspannung des linken Kanals? Nur wird es wohl ein Problem, diese auch nur näherungsweise zu berechnen, da kann man wohl nur schätzen, oder?

Als grobe Näherung nimmst Du einfach die Spitzenspannung des Signals und setzt es ins Verhältnis mit der Spitzenspannung des Signals des linken Kanals.

Möchtest Du es genauer haben, musst Du von dem Differenzsignal den Effektivwert ermitteln. Hierzu zeichnest Du am Besten das Signal maßstabsgetreu ab. Dann ermittelst Du in gleichmäßigen Abständen die einzelnen Pegelwerte. Dies machst für eine Periode des Signals. Der Effektivwert berechnet sich dann:

Ueff = Wurzel (( U1^2 + U2^2 + ... + Un^2) / n)

Diesen Wert setzt Du dann wieder ins Verhältnis mit dem Effektivwert des Signals des linken Kanals.





Auch bei diesem Bild ist noch die Grundwelle zu stark zu sehen. Die kleinen Spitzen auf der Kurve sind das Klirrprodukt. Auch hier musst Du die Phase zwischen den beiden Eingangssignalen noch anpassen.

Außerdem siehst Du auch die Grenzen des Messverfahrens, weil das Klirrprodukt kaum zu sehen ist. Normalerweise würde man einfach den Eingangsspannungsteiler verstellen, um das Signal zu vergrößern. Dies geht natürlich nicht, weil es sich ja um das Differenzsignal handelt und an beiden Eingängen ein wesentlich höheres Signal anliegt. Leider habe ich an dieses Problem bei dem Vorschlag mit der Differenzsignalbildung mit dem Oszi nicht gedacht.

Wenn Du noch geringere Klirrprodukte messen möchtest, kommst Du wohl nicht um die Widerstandsmatrix herum. Mit der erfolgt die Differenzbildung ja vor dem Oszi, so dass Du den Oszi empfindlicher einstellen kannst und so auch kleinere Klirrprodukte gut darstellen kannst.


Gruß

Uwe