Gitarrenverstärker berechnen

Neue Frage »

Schnappschildkröte Auf diesen Beitrag antworten »
Gitarrenverstärker berechnen
Ich habe in meiner Physikvorlesung eine seltsame Übungsaufgabe erhalten. Nach dem Motto ein Zug fährt mit 100 km/h Richtung Norden. Wie warm ist es in der Bahnhofskneipe? verwirrt

So:

Ein Gitarrenverstärker der Marke Cubic Oscillations erzeuge aus dem Eingangssignal das Ausgangssignal mit . Soweit klar. Aber nun: Wie ändert sich durch die Verstärkung der Klang? Formulieren Sie die Antwort mathematisch. unglücklich
HAL 9000 Auf diesen Beitrag antworten »

Mach doch eine Frequenzanalyse (d.h. Fourierzerlegung) des entstehenden Ausgangssignals .

Tipp: Laut Additionstheoremen ist .
Schnappschildkröte Auf diesen Beitrag antworten »

D.h. klingt tatsächlich anders als ? Irgendwie kann ich mir das nicht vorstellen. Aber stimmt, die Fourierzerlegung hatten wir gerade nochmal wiederholt. Allerdings immer mit Integralen.

Mit deiner Formel komme ich auf

. Also kommt im Vergleich zum Ausgangssignal noch ein schwächerer Ton mit der dreifachen Frequenz hinzu? Aber wieso passiert das? unglücklich Ist das dann schon die richtige Fourierzerlegung? Ein Freund hat mir vorhin erzählt, dass er ewig an den Integralen gerechnet hat.
HAL 9000 Auf diesen Beitrag antworten »

Zitat:
Original von Schnappschildkröte
Ist das dann schon die richtige Fourierzerlegung? Ein Freund hat mir vorhin erzählt, dass er ewig an den Integralen gerechnet hat.

Es ist egal, wie lange man daran herumrechnet - entscheidend ist, dass die Struktur stimmt (egal welche Abkürzung man nimmt). Augenzwinkern

Zitat:
Original von Schnappschildkröte
Also kommt im Vergleich zum Ausgangssignal noch ein schwächerer Ton mit der dreifachen Frequenz hinzu?

Nennt man "Oberwelle" bzw. akustisch auch "Oberton".
Schnappschildkröte Auf diesen Beitrag antworten »

Na dann vielen Dank schon einmal. Freude Freude Über das Ergebnis (warum die Oberwelle entsteht) muss ich wohl noch einmal ein wenig nachdenken. verwirrt
mYthos Auf diesen Beitrag antworten »

In der Übertragungstechnik entstehen Oberwellen durch nicht lineare Kennlinien.

mY+
 
 
Schnappschildkröte Auf diesen Beitrag antworten »

Danke. smile Ist das dann reine Mathematik, oder gibt es dafür eine anschauliche Erklärung? Dass die Sinusschwingung irgendwie verzerrt wird, ist mir schon klar, aber die physikalische Herkunft der Obertöne nicht.
Steffen Bühler Auf diesen Beitrag antworten »

Anschaulich, nun ja. Nach Fourier lässt sich halt jede periodische Funktion in einzelne Sinusschwingungen zerlegen. Wenn also ein reiner Sinus von einem Verstärker irgendwie verfälscht wird (zum Beispiel durch Clipping, weil er "oben an die Betriebsspannung anstößt"), aber periodisch bleibt, heißt das zwangsläufig, dass höhere Harmonische dazukommen. Beim genannten Beispiel kommen die dreifache, die fünffache etc. Frequenz hinzu:



Viele Grüße
Steffen
Schnappschildkröte Auf diesen Beitrag antworten »

Ok, danke. smile Wo kommt dieses Clipping denn z.B. vor?
Steffen Bühler Auf diesen Beitrag antworten »

Bei jeder Übersteuerung eines Verstärkers oder auch Lautsprechers. Du gibst 1 Volt Sinusamplitude rein, stellst Verstärkung 30 ein, dann will der Verstärker 30 Volt Sinusamplitude ausgeben. Wenn seine Betriebsspannung aber nur 20 Volt ist, geht der Sinus bis dahin hoch und bleibt dann da, bis das verstärkte Signal wieder unter 20 Volt sinkt.

Bei Transistorverstärkern ist dieses Abschneiden sehr scharf, daher entstehen auch weitaus mehr Harmonische als beim Röhrenverstärker, der dann einen weitaus wärmeren Klang produziert, weil die Kanten sehr abgerundet werden.

Oder die Endstufe schafft zwar einen sauberen Sinus, aber der Lautsprecher kann nicht soweit auslenken und bleibt dann halt am Anschlag. So ist schon manche teure Schwingspule gestorben.

In Deiner Aufgabe wird der Sinus allerdings anders verzerrt:



Das ist dann kein Clipping, sondern kleine Spannungen werden weniger verstärkt als große. Der Sinus wird sozusagen etwas zum Dreieck. Auch dann kommen ungeradzahlige Harmonische dazu, aber mit weitaus weniger Amplitude.
Schnappschildkröte Auf diesen Beitrag antworten »

Hi,

also, das klingt ja alles ziemlich spannend. smile Kann man das irgendwo (am besten gesammelt) nachlesen? Wie der Transistorverstärker funktioniert, habe ich glaube ich im Praktikum verstanden. Beim Röhrenverstärker weiß ich nur, dass es fast das gleiche Prinzip ist (Beeinflussung des Stromes in der Vakuumröhre durch die angelegte Spannung, woraus dann ein Widerstand nach dem ohmschen Gesetz eine Spannung macht). Aber warum das eine jetzt wärmer klingen soll als das andere ...? Irgendwie kann ich mir das alles schwer vorstellen. verwirrt
Steffen Bühler Auf diesen Beitrag antworten »

Grundsätzlich liegen die Unterschiede in der Kennlinie. In diesem Beispiel war die kubisch, was bei Transistoren typisch ist. Röhren haben eher quadratische Kennlinien, wodurch geradzahlige Harmonische entstehen. Und das gibt den wärmeren Klang, so wie eine Klarinette wärmer klingt als eine Trompete. Oder Clapton weicher als Blackmore.

Ein kurzer Überblick findet sich hier. Verstärkertechnik füllt natürlich Bücher, Vorlesungen bzw. ganze Leben.
Schnappschildkröte Auf diesen Beitrag antworten »

Vielen Dank,

werde mal schauen, ob unsere Bibliothek auch Bücher über Verstärkertechnik hat. smile
Neue Frage »
Antworten »



Verwandte Themen

Die Beliebtesten »
Die Größten »
Die Neuesten »