Buizenversterkers
Intermodulatievervorming, clipping en harmonischen
 

Alles wat je moet weten over intermodulatievervorming, clipping, harmonischen,...
-

-

Intermodulatievervorming

De intermodulatievervorming wordt veroorzaakt door de niet-lineaire overdrachtsfunktie van de buizen. Daardoor wordt een signaal van een bepaalde frekwentie gemoduleerd door het signaal van een andere frekwentie en ontstaan er ongewenste mengprodukten.

Een vervorming die altijd aanwezig is bij buisversterkers is de intermodulatievervorming (meer aanwezig bij triodes die vaak een minder vlak verloop hebben). De versterkerbuis zal bijvoorbeeld sterker versterken bij positieve signalen en minder versterken bij negatieve signalen. Daardoor ontstaan er even harmonischen, die de klank wel kleuren, maar niet zo storend zijn als andere vervormingen.

In single ended versterkers polariseert men soms de stuurtrap zodanig dat die een vervorming veroorzaakt die de vervorming van de eindtrap tegenwerkt. Gebruikt men een symmetrische push pull versterker, dan worden de even harmonischen onderdrukt.

Van zodra er twee frekwenties samen versterkt moeten worden kunnen er mengprodukten ontstaan. Nemen we een audiosignaal van bijvoorbeeld 200Hz, zodanig sterk dat de eindtrappen op 75% van hun maximaal vermogen werken (een dummy load gebruiken als belasting!). We voegen een extra signaal toe van bijvoorbeeld 4000Hz met een amplitude van 10% van het uitgangssignaal. De versterker is dus zwaar belast, maar werkt niet op zijn limieten.

Als het signaal van 200Hz positief is, dan is de versterking hoger, waardoor ook het signaal van 4000Hz sterker aanwezig is. Is het signaal van 200Hz negatief, dan is de versterking lager, en komt ook het 4000Hz signaal zwakker door. We hebben dus een modulatie van het ene signaal door het andere. De versterking van het 4000Hz signaal wordt gemoduleerd door het 200Hz signaal (en ook omgekeerd, maar dit is niet hoorbaar).

Dit is een kenmerk die bij bepaalde radiobuizen gezocht wordt (mengbuizen), maar voor hifitoepassingen eigenlijk vermeden moet worden, het maakt het geluid slecht gedefinieerd op hoog vermogen. In een orkest die fff speelt hoor je niet meer het verschil tussen een blokfluit en een viool.

Harmonischen

De intermodulatievervorming is meer hoorbaar dan een gewone vervorming door even harmonischen. Versterkers met een hoge IM vervorming worden bijvoorbeeld gebruikt in gitaarversterkers waarbij de vervorming een vollere klank geeft (meer mengprodukten). Het is alsof er meerdere gitaren simultaan aan het spelen zijn. Probeert men dezelfde vervorming te realiseren met een normale transistorversterker, dan zal het afschuwelijk klinken.

Een volgende figuur toont de vervorming aan door een signaal van tweede en achtste harmonische. Voor zover de achtste harmonische nog binnen het audiospectrum ligt is de vervorming sterker hoorbaar bij een hogere harmonische (bij eenzelfde amplitude), maar in de praktijk worden de hogere harmonischen zwakker en zwakker.

Even harmonischen zijn aanwezig in buizenversterkers van zodra die op hoog vermogen werken. Zoals de intermodulatievervorming worden de harmonischen veroorzaakt door de niet-lineaire werking van de buizen.

Clipping

Als een versterker gaat clippen ontstaan er andere vervormingen (we tonen als voorbeeld het clippen van een transistorversterker). We hebben hier opnieuw de frekwentie die we willen weergeven (groen), het uitgangssignaal (geel) en het verschil tussen wat men wenst en wat men krijgt (de fout in het rood). De fout is hoofdzakelijk een som van oneven harmonischen.

Een versterker die clipt geeft een zeer onaangenaam geluid. De versterker gaat clippen bij laagfrekwente signalen (waarvan de amplitude sterker is). De laagfrekwente signalen die de clipping veroorzaken (bijvoorbeeld 110Hz) zijn minder hoorbaar, maar de harmonischen zitten in het midden van het gebied waar onze oren het meest gevoelig zijn (330Hz, 550Hz, 770Hz,...), waardoor die meer storen, al is hun amplitude veel lager dan die van de grondtoon.

En we gaan verder met de stopweerstanden en cathodecondensatoren

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's