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Clipping - Die Aufklaerung
Moin moin,
ich weiss wir hatten das Thema in letzter Zeit oefters mal, aber so wirklich geklaert haben wir es irgendwie nie. (*zwinker*@Hustbaer)
Ich hab nochmal etwas gegoogelt und bin dabei etwas schlauer geworden, und denke somit, dass ich den Mythos endlich aufklaeren kann.
Also Clipping (eng. abschneiden) entsteht, wenn man einen Verstaerker ueber seine Maximalleistung belastet, sprich man gibt ein Eingangssignal hinein, dass dann soweit verstaerkt werden soll, dass es die maximale Spannung der Endstufe ueberschreiten wuerde. Da das nicht moeglich ist wird das Signal oben "abgeschnitten".
So passiert es, dass fuer eine kurze Zeit eine Gleichspannung endsteht.
Dieser Zustand ist besonders gefaerlich fuer Lautsprecher, weil in diesem moment die Membran und die Schwingspule, nicht mehr schwingt, sonder mit voller Kraft in den Lautsprecher hinein oder hinausgedrueckt wird und somit mechanisch stark belastet wird.
Gleichzeitig kann der Lausprecher die Leistung nicht mehr als Musik abgeben, sondern muss alles in Waerme umwandeln, wodurch sich die Spule aufhitzt. Dieses wird noch verstaerkt dadurch, dass sie nicht mehr so gekuehlt wird, weil sie ja stillsteht und sich nicht mehr bewegt.
Weiterhin kommt zu dem ganzen auch noch hinzu, dass die meisten Endstufen in diesem Zustand anfangen zu schwingen und dabei noch zusaetzliche hochfrequente Signale "zugemischt" werden, die beim Eingangssignal garnicht vorhanden waren. Dieses belastet die Hochtoener sehr stark.
Somit laesst sich auch das Phaenomen erklaeren, dass bei vielen Leuten hier in letzter Zeit der Hochtoenerschutz in den Frequenzweichen aktiv werden, wenn sie ihre Anlage voll aufdrehen! (*zwinker*@Hustbaer)
Also Fazit aus dem ganzen, man kann mit einem leistungsschwachen Verstaerker, den man an seine grenzen belastet, auch Lautsprecher zerstoeren, die eigentlich viel mehr Leistung abkoennen, als der Verstaerker leisten kann. Deshalb reisst niemals eure Verstaerker voll auf!!!
Quellen:
http://home.fhtw-berlin.de/.../lautsp2.htm#11.%20Clipping
http://www.schoengehoert.com/lexikon/lex_1012.htm
http://www.westgermany.de/pa-technik/lexikon/lexikon_c.htm
http://www.knut-weber.de/deutsch/audio/lautsprecher.html
Vor allem der letzte Link beschreibt das ganze sehr ausfuehrlich.
Ich hoffe das war jetzt einigermassen verstaendlich fuer alle.
Sollte ich noch was wichtiges vergessen haben, am besten mit Quellenangabe posten.
Ansonsten Verbesserungsvorschlaege, die es verstaendlicher machen sind auch gerne willkommen. Evtl laesst sich das ja so schon gleich in die FAQ uebernehmen, oder?
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15 Antworten
Re: Clipping - Die Aufklaerung
Tja, viele Leute die meinen ihr Wissen im Internet zu veroeffentlichen sind anscheinend auch nicht schlauer als wir hier im Forum.
Eigentlich hatten wir das schon, aber da es ein Dauerbrenner ist, koennen wir ja mal weitermachen, vielleicht kommen wir ja irgendwann in ferner Zukunft auf einen gruenen Zweig...
Zitat:
Original geschrieben von Svelix
Also Clipping (eng. abschneiden) entsteht, wenn man einen Verstaerker ueber seine Maximalleistung belastet, sprich man gibt ein Eingangssignal hinein, dass dann soweit verstaerkt werden soll, dass es die maximale Spannung der Endstufe ueberschreiten wuerde. Da das nicht moeglich ist wird das Signal oben "abgeschnitten".
OK, ich glaube soweit sind wir uns aaaaalle einig ;)
Zitat:
So passiert es, dass fuer eine kurze Zeit eine Gleichspannung endsteht.
Dieser Zustand ist besonders gefaerlich fuer Lautsprecher, weil in diesem moment die Membran und die Schwingspule, nicht mehr schwingt, sonder mit voller Kraft in den Lautsprecher hinein oder hinausgedrueckt wird und somit mechanisch stark belastet wird.
Das gilt erstens nur fuer Frequenzen unterhalb der Resonanzfrequenz der Box (oberhalb gibt die Hoehe des Signales die Beschleunigung der Membran vor, bei Clipping bewegt sie sich hier also eher staerker).
Zweitens wuerde eine Sinusspannung gleicher Hoehe ebenfalls die Membran "mit voller Kraft in den Lautsprecher hinein oder hinausgedruecken", nur nicht so lange.
Zitat:
Gleichzeitig kann der Lausprecher die Leistung nicht mehr als Musik abgeben, sondern muss alles in Waerme umwandeln, wodurch sich die Spule aufhitzt.
Oha, wo hast du denn das gefunden??? Schnell wieder vergessen, ganz schnell!!!
Ein Lautsprecher (nicht PA) hat zum allergroeszten Teil einen Wirkungsgrad vun unter 1%. Ob diese 1% nun in Musik oder Waerme umgewandelt werden sind soooooooooooooooooooooo egal...
Zitat:
Dieses wird noch verstaerkt dadurch, dass sie nicht mehr so gekuehlt wird, weil sie ja stillsteht und sich nicht mehr bewegt.
Das geclippte Signal schwingt weiter mit seiner Frequenz vor sich hin, der Lautsprecher bewegt sich immernoch und das nicht zu knapp.
Bei 25Hz Rechteckspannung (also maximales Clipping) und einem unendlich schnellen Lautsprecher wuerde dieser genau 20ms in einer Extremposition verharren, bevor er wieder in die andere schwingt.
Nun ein bischen Physik:
Kupfer hat eine spezifische Waermekapazitaet von 386Joule pro Kg und Grad Celsius. Eine Schwingspule die laecherliche 1g wiegt haette also eine Waermekapazitaet von 0,386Joule pro Grad.
Bei einer Leistung von 1000W wuerde die Spule in 20ms 20Wattsekunden an Energie aufnehmen.
20Wattsekunden sind 20Joule (1J = 1Ws).
Die Spule wuerde sich also um 20 / 0,386 = 52 Grad erwaermen, bevor sie sich wieder bewegt. Und das nur angenommen sie gibt keine Waerme in der Zeit ab und nur ein Gewicht von 1g hat. (Werden in der Realitaet wohl recht was menr sein und auszerdem wird noch Waerme an den Schwingspulentraeger auf dem die Spule gewickelt ist abgegeben).
Selbst in meinem Extrembeispiel reicht es also nicht zum Durchbrennen.
Zitat:
Weiterhin kommt zu dem ganzen auch noch hinzu, dass die meisten Endstufen in diesem Zustand anfangen zu schwingen und dabei noch zusaetzliche hochfrequente Signale "zugemischt" werden, die beim Eingangssignal garnicht vorhanden waren. Dieses belastet die Hochtoener sehr stark.
Das habe ich an einer anderen Stelle auch schon mal gehoert, da wurde aber von Schwingen im einstelligen Hertz Bereich gesprochen. Habe aber nicht mehr dazu gefunden.
Zitat:
Somit laesst sich auch das Phaenomen erklaeren, dass bei vielen Leuten hier in letzter Zeit der Hochtoenerschutz in den Frequenzweichen aktiv werden, wenn sie ihre Anlage voll aufdrehen! (*zwinker*@Hustbaer)
Erstmal das, und 2.:
Der Anteil des Hochtones an der Gesamtleistung soll nicht so hoch sein. Darum finden sich in 200W System haeufig Hochtoener die nur einen Bruchteil dieser Leistung abkoennen.
Wenn man nun einen Verstaerker auf Vollast betreibt sind in den 100W vielleicht 10W enthalten die an den Hochtoener gehen (Das waere schon viel! http://www.silcom.com/~aludwig/EARS.htm#Soft_sounds_and_loud_sounds).
Faehrt man denn Verstaerker nun 6dB ins Clipping, wird der Bass geclippt (weswegen sich die Leistung im niederfrequenten Bereich nicht vervierfacht). Der Hochtonbereich aber wird kaum geclippt (nur dort wo der Bass ins Clipping geraet) und die Leistung dort geht auf das fast Vierfache hoch (und grillt den Hochtoener).
http://www.rane.com/note128.html
Zitat:
Also Fazit aus dem ganzen, man kann mit einem leistungsschwachen Verstaerker, den man an seine grenzen belastet, auch Lautsprecher zerstoeren, die eigentlich viel mehr Leistung abkoennen, als der Verstaerker leisten kann. Deshalb reisst niemals eure Verstaerker voll auf!!!
Das kann man auch ohne Clipping, indem man den Lautsprecher durch zuviel Hub mechanisch zerstoert. Das geht sehr einfach in Bassreflexgehaeusen die die Auslenkung unter der Abstimmfrequenz nicht im Zaum halten.
Bei einem Shiva, der elektrisch ueber 600W vertraegt braucht man im Infraschallbereich laecherlige 25W um ihn ueberzubeanspruchen. (80L, 31Hz)
Also immer schoen Subsonicfilter bei BR. (Komischerweiser sind die Leute da nicht so uebervorsichtig wie bei Clipping, wo jeder sofort drauf hingewiesen wird)
Grusz
Danny
Doppelposting, sorry.
Warum kann man seine eigenen Beitraege nicht loeschen??
Re: Re: Clipping - Die Aufklaerung
Zitat:
Original geschrieben von Dazydee
Zweitens wuerde eine Sinusspannung gleicher Hoehe ebenfalls die Membran "mit voller Kraft in den Lautsprecher hinein oder hinausgedruecken", nur nicht so lange.
Ich denke genau das ist der Punkt, ohne Clipping wuerde ja nach der Haelfte der Zeit die Spannung wieder abfallen. Wobei natuerlich ein Verstaerker mit mehr Leistung auch ohne Clipping dieses hervorrufen kann, allerding wuerde man dann evtl garnicht so weit aufdrehen, weil ja dann die Lautstaerke auch ansteigen wuerde.
Zitat:
Oha, wo hast du denn das gefunden??? Schnell wieder vergessen, ganz schnell!!!
Ein Lautsprecher (nicht PA) hat zum allergroeszten Teil einen Wirkungsgrad vun unter 1%. Ob diese 1% nun in Musik oder Waerme umgewandelt werden sind soooooooooooooooooooooo egal...
Ok das mit dem Wirkungsgrad wusste ich net.
Zitat:
Bei 25Hz Rechteckspannung (also maximales Clipping) und einem unendlich schnellen Lautsprecher wuerde dieser genau 20ms in einer Extremposition verharren, bevor er wieder in die andere schwingt.
Nun ein bischen Physik:
[...]
Die Spule wuerde sich also um 20 / 0,386 = 52 Grad erwaermen, bevor sie sich wieder bewegt. Und das nur angenommen sie gibt keine Waerme in der Zeit ab und nur ein Gewicht von 1g hat. (Werden in der Realitaet wohl recht was menr sein und auszerdem wird noch Waerme an den Schwingspulentraeger auf dem die Spule gewickelt ist abgegeben).
Selbst in meinem Extrembeispiel reicht es also nicht zum Durchbrennen.
Klar wuerde das zum durchbrennen reichen, nicht beim der allerersten auftreten vom Clipping sondern erst wenn das etwas laenger anhaelt.
Um 52 Grad erwaermen heisst ja schliesslich, es kommt zu der schon verhandenen Temperatur nochmal 52 Grad hinzu, und wenn die Spule nun nicht schneller die Waerme wieder abgeben kann, als sie bei jeder einzelnen Schwinnung hinzukommt, wird sie immer waermer und kann irgendwann durchbrennen.
Zitat:
Das habe ich an einer anderen Stelle auch schon mal gehoert, da wurde aber von Schwingen im einstelligen Hertz Bereich gesprochen. Habe aber nicht mehr dazu gefunden.
siehe meine Quellen, da steht immer etwas von HF-Signalen.
Zitat:
[...]
Also immer schoen Subsonicfilter bei BR. (Komischerweiser sind die Leute da nicht so uebervorsichtig wie bei Clipping, wo jeder sofort drauf hingewiesen wird)
Von einem Subsonicfilter habe ich auch erst vor ein paar Tagen in diesem Forum zum ersten mal was gehoert. Vor Clipping wuerde ich schon in der Anleitung zu meinem LS-System gewarnt.
Aber zu dem Thema sollte man dann einen extra Thread aufmachen, sonst wird das hier wirklich zu viel.
Abschliessend moechte ich nochmal sagen, das Clipping mit Sicherheit gefaehrlicher fuer die Hochtoener ist, als fuer die Tieftoener, fals das bis jetzt nicht so ruebergekommen ist.
Und @Dazydee hast du vielleicht noch ein paar mehr Quellen zu deinen Argumenten?
Ich hoffe wir schaffen es jetzt mal, dass wir wirklich alle auf einen Nenner kommen, auch im hinblick auf die FAQ.
Re: Re: Re: Clipping - Die Aufklaerung
Zitat:
Klar wuerde das zum durchbrennen reichen, nicht beim der allerersten auftreten vom Clipping sondern erst wenn das etwas laenger anhaelt.
Um 52 Grad erwaermen heisst ja schliesslich, es kommt zu der schon verhandenen Temperatur nochmal 52 Grad hinzu, und wenn die Spule nun nicht schneller die Waerme wieder abgeben kann, als sie bei jeder einzelnen Schwinnung hinzukommt, wird sie immer waermer und kann irgendwann durchbrennen.
Zitat:
Das gilt genauso fuer einen Lautsprecher im Nicht-Clipping.
Der Lautsprecher schaufelt im Clipping wie im Nicht-Clipping gut Luft. Warum sollte die Luft beim Clipping ploetzlich wenig aufnehmen bzw. leiten koennen?
Besonders wenn man in Betrachtung zieht, da das Musisignal einiger Musikarten Clipping recht aehnlich ist.
Der Bass bei Hardcore-Techno ist hauefig boese Uebersteuert, das heiszt er sieht der Rechteckspannung recht aehnlich.
Darf man mit dieser Musik den Lautsprecher nicht voll belasten, weil das Signal viel uebersteuerte Anteile enthaelt?
Besteht ein Unterschied, ob ich einen 100W Lautsprecher mit
- einem 50W Verstaerker der eine Sinusspannung im Clipping rausgibt oder mit einen 100W Verstaerker betriebe?
- der ohne Clipping eine Rechteckspannung rausgibt rausgibt betreibe?
Ich schau mich auch mal weiter um
Danny
@dazydee. klingt sehr einleuchtend was du sast, das mein ich ernst.
gegenfrage:
was deiner meinung nach bringt den dann den sub dazu das er nicht mehr läuft? denn das subwoofer mal daran verrecken steht ausser frage.
ausser einer spule sind an einem subwoofer recht wenig teile die kaputt gehen können. ausser halt die mechanischen, sicke, korb usw. und das einzige was ne spule halt machen kannist abbrauchen.
Zitat:
Der Bass bei Hardcore-Techno ist hauefig boese Uebersteuert, das heiszt er sieht der Rechteckspannung recht aehnlich.
Darf man mit dieser Musik den Lautsprecher nicht voll belasten, weil das Signal viel uebersteuerte Anteile enthaelt?
frag mal in einem pa-forum nach was veranstaltungsdienste von jungen hiphop djs halten, die mal eben nur weils sichs lustig anhörht bei voll aufgedrehter pa anfangen zu scratchen oder sich an ihren mixern bemühen... r.i.p. lieber bass
@Svelix:
wo ist hier aufklärung?
bis jetzt hat der thread hier - ausgenommen den grossteil der postings von Dazydee (-> danke hiermit!) - nur nochmehr verwirrung gestiftet.
(meine meinung!)
einiges von dem was du (beziehe mich hier auf dein kopf-posting) aus dem netz zusammengetragen hast ist einfach nur falsch bzw. hören-sagen wie's die meisten einfach weitererzählen.
*nix-zwinker*,
mfg.
--hustbaer
Hörensagen schön und gut. Oder auch nicht.
Aber WAS ist denn nun die Aufklärung des Ganzen?
Was ist Clipping jetzt genau und was ist das, was den Woofer zerstört bei weniger Leistung als er eigentlich vertragen kann?
Will jetzt hier nicht meckern, war bis jetzt auch einer der die Meinung, die unter "Hörensagen" fällt als richtig angesehen hat. Gut, wenn dem nicht mehr so ist. Aber wie ist es denn nun wirklich?
Weil ne Erklärung muß es ja geben, und wenn würd ich mal gern die richtige hören und denke mal einige andere auch....
Wieder genau so was wie die Meinung, dass große Membranfläche = träge bedeutet........
mfg
Frank
PS: Woher kommt denn z.B. das, dass die Schwingspule trotz nicht zu starker Belatung durch zuviel Leistung deutliche Spuren von "großem Stromfluß" zeigt, sprich dass sie schon ziemlich dunkel angelaufen ist und der Woofer auch im Betrieb merklich aufgeheizt wird?
@Hustbaer:
Es ging mir Haupsaechlich um die Erklaerung, dass duch Clipping verursacht HF-Signale am Ausgang endstehen, die dann die Hochtoener uebermaessig belasten, und auch den Hochtonschutz in der Frequenzweiche ausloesen. Das hast du ja immer abgestritten, doch der Test von LordH in diesem Thread und die Erklaerung von oben, sollte dieses nun entgueltig bewiesen haben und auch dich ueberzeugen, oder etwa immernoch nicht?
*dochzwinker*
Gruss Svelix
P.S.: Wenn nun irgendwas an dem Posting falsch sein soll, dann belege das bitte auch irgendwie! Ich hab ja schliesslich dazugeschrieben, woher ich meine Infos habe, wenn das nun falsche Quellen gewesen sein sollen, dann sag mir doch bitte mal wo es nun richtig steht!
nur jetzt frage ich mich, wieso geht ein Hochtöner durch HF kaputt? Ist doch dafür gebau, oder nicht?
War da nicht was mit Klirrfaktor und so?
Und was hat das mit der Zerstörung von tieftönern, besser bekannt als Subwoofern, durch Clipping zu tun? Wenn die keine HF abkönnen ud dadurch terminiert werden ok, auch sogar logisch. Aber warum denn genau? was passiert dabei?
Fragen über Fragen........ ;)
@Svelix:
ok, wenn du internet-seiten als "quellen" bezeichnen willst... dann lies dir diese "quelle" durch:
http://www.rane.com/note128.html
wenn du dann immernoch der selben meinung bist, dann haben wir einfach grundverschiedene vorstellungen von ursache und wirkung, und werden uns wohl nie einigen.
EDIT: die wichtige passage:
Zitat:
Now it is easy to see how the high frequency portion exceeds the 5 or 10 watts tweeter rating. Sure, clipping is producing extra harmonics but they never approach the levels of the amplified high frequency source signals.
mfg.
--hustbaer
Hmm, klingt irgendwie ueberzeugend. Vor allem der Teil mit der Fourier analyse. Allerdings laesst er noch eine Sache aussen vor, naehmlich die Geschichte das Endstufen, die im Clipping arbeiten duch schlechte Elektronik anfangen zu schwingen, und somit am Ausgang HF-Signale entstehen, die mit dem Eingangssignal direkt nichts zu tun hat. So wie es in 2 meiner Quellen steht. Ob dies nun wirklich so ist oder nicht kann ich nicht sagen. Aber es erklaert fuer mich rel einleuchtend, warum an der einen Endstufe der Hochtonschutz altiv wird, und an der anderen nicht.
Ich glaub ich werd mal versuchen mir nen Ossi auszuleihen und werd das dann mal bei mir ranhaengen.
P.S.: Hat jemand im Raum HH ne billige Endstufe, die er mir zwecks Feldversuch mal leihen wuerde? (so bis 50 Watt oder so)
@Svelix:
ja, thema schwingen.
ok.
allerdings ist eine endstufe die anfängt zu schwingen eine freuchheit und keine endstufe.
und zwar egal unter welchen bedingungen!
es gibt nen haufen schaltungen die zum schwingen neigen, vor allem die für klasse-a betrieb sehr beliebten stromgegengekoppelten emitter-schaltungen.
allerdings werden diese genau aus diesem grund in "guten" endstufen schon lange nichtmehr verwendet.
daher ist wieder für mich nicht der grund das clipping, sondern ne müll-endstufe.
solche endstufen können nämlich auch ganz ohne clipping zu schwingen anfangen, z.b. durch fiese weichen oder ähnliches.
mfg.
--hustbaer
@Kobold:
PS: Woher kommt denn z.B. das, dass die Schwingspule trotz nicht zu starker Belatung durch zuviel Leistung deutliche Spuren von "großem Stromfluß" zeigt, sprich dass sie schon ziemlich dunkel angelaufen ist und der Woofer auch im Betrieb merklich aufgeheizt wird?
wie soll sie sich denn merklich aufheizen, wenn nicht durch leistung die verbraten wird?
an der kühlung fehlts auf jeden fall nicht, die ist zwar geringer als ohne clipping mit der selben frequenz, aber nicht geringer als ohne clipping mit z.b. der doppelten frequenz...
mfg.
--hustbaer