Boxen und Clipping - Versuch einer Erklärung
Zuerst ein paar Fachbegriffe:
Scheitel-/Spitzenwert: maximale Amplitude einer Wechselspannung
Effektivwert: Gleichspannung, die die gleiche Leistung wie eine Wechselspannung verrichtet
Crest-/Scheitelfaktor: Verhältnis aus Scheitel- zu Effektivwert (bei einer sinusförmigen Spannung ist der Wurzel(2)=1,414... )
Nehmen wir einen Verstärker an, der 100W Sinus (nicht RMS!) an 8 Ohm liefert. Das bedeutet, er kann bei sinusfürmiger Ausgangsspannung einen Effektivwert von 28,3V erzeugen, das entspricht einem Spitzenwert von 40V.
Wenn der Verstärker maximal clippt erzeugt er am Ausgang statt einer Sinus- eine Rechteckspannung, die leider einen Crestfaktor von 1 hat, also Effektivwert=Spitzenwert. Der Verstärker liefert dann also an 8 Ohm die Leistung (40V)²/8 Ohm=200W.
Eine Box, die 150W aushält, wäre nach einiger Zeit Brei. Da geht nichts drumrum. Hält die Box aber eben diese 200W aus dann ist das kein Problem.
Aber was genau geht in der Realität an der Box kaputt? Der Hochtöner? Der Mitteltöner? Der Tieftöner?
Zuerst müssen wir einen Blick auf die Leistungsverteilung bei normaler Musik werfen. Die entspricht nämlich - gemittel - ungefähr rosa Rauschen. Die Leistungsdichte von rosa Rauschen fällt pro Oktave um 3dB ab, das bedeutet, dass bei tiefen Tönen die höchste Amplitude vorliegt. Deswegen wird exzessives Clipping eher eine Rechtspannung mit einer tiefen Frequenz als mit einer hohen erzeugen (in der Realität um die 100Hz).
Wegen der Amplitudenverteilung der einzelnen Spektralanteile (>50% bei der Grundwelle, immer weniger beim 3-, 5-, 7-, usw.- fachen, genaue Werte müsste ich jetzt nochmal nachschlagen, sowas merk ich nicht, bin aber zu faul) verteilt sich die Leistung also auf wenige Frequenzen, nennenswertes gibt es nur bis knapp 500Hz. Das heißt, das meiste bekommt der Tieftöner ab. Wenn einer abraucht, dann der.
Der Hochtöner bekommt also kaum (praktisch gar nichts) Leistung ab, muss sich aber mit etwas anderem rumquälen. Denn er bekommt immer einen kurzen Impuls mit voller Ausgangsspannung ab, der Rest der Rechteckschwingung wird zuverlässig vom Hochpasskondensator abgeblockt. Dieser Impuls enthält kaum Leistung, und obwohl der HT ganz kurz einige Volt verkraften muss, juckt ihn das nicht, weder elektrisch noch mechanisch, weil selber viel zu träge.
Der Mitteltöner ist fein raus: er bekommt weder viel Leistung ab noch muss er sich mit kurzen Spannungsspitzen rumärgern.
Das ganze gilt natürlich nur bei vernünftig konstruierten Boxen. Leider sind heutzutage jede Menge kruder Dinger unterwegs, wo der Mitteltöner bis unter 200Hz mitspielen muss und/oder die Weiche nur aus 6dB-Filtern besteht. Dann kann es durchaus schonmal vorkommen, das etwas unerwartetes passiert.
@kisser: in "HiFi"-Verstärkern sind Anti-Clipping-Schaltungen glaube ich immer noch nicht überlich. Kost ja auch Geld
Kann sich aber auch inzwischen geändert haben.
In PA-Verstärkern sind die üblich. Da die ansonsten auch nicht schlechter sind, sollte man die vorziehen, wenn möglich.
Wolfgang schrieb:
Aber wer quält seine Boxen schon die ganze Zeit mit irgendwelchen Sinustönen?
Ich. Nur so kann man störende Geräusche (Kratzen, Luftströmung) zuverlässig zuordnen.
@Piezohochtöner: so schlecht sind die gar nicht. Nur immer miserabel eingesetzt und deswegen der schlechte Ruf.
Bändchenhochtöner sind viel schlimmer: geringer Wirkungsgrad, gering belastbar, hoher Klirr. Oder, wenn das Gegenteil erreicht wurde (also hoher Wirkungsgrad, hoch belastbar, niedriger Klirr), sind die so groß, dass die sehr früh bündeln und im Hochtonbereich kaum noch Schalleistung von sich geben. Das nennt sich dann in der HighEnd-Sprache "unaufdringlicher Klang".
Absolute Ausnahme: die Bändchen (NEO 3, NEO 8 und RD-Line) von Bohlender & Graebener, gibts bei
Proraum in Bad Oeynhausen.
@RMS vs. Sinus:
RMS wird mit rosa Rauschem gemessen (bzw. errechnet, da stellt sich doch keiner hin und misst die Dinger stundenlang
), Sinus eben mit einem einzelnen Sinuston.
Rosa Rauschen hat einen niedrigeren Crest-Faktor als ein Sinuston, deswegen ist der RMS-Wert in der Theorie höher als der des Sinus, aber nicht viel, und viel drauf geben würd ich eh nicht.
@BlindHai: welche T+A haste denn?
Gruß
Morgoth
