Audio buizenversterkers: intermodulatievervorming, clipping, harmonischen

Intermodulatievervorming, clipping en harmonischen

[Sitemap buizenversterkers]

Servers » TechTalk » Historisch perspectief » Audio » Buizenversterkers » Tips en trucs » Vervorming

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

De vervormingen die hier besproken worden ontstaan door de niet-lineaire werking van de versterker. Het was vroeger de gewoonte het vermogen van een versterker aan te geven bij een vervorming van 10% (wat hoog is), maar vervormingscijfers van minder dan 0.1% zijn nutteloos: een luidspreker produceert meer vermogen. Een richtwaarde van 0.1% is OK.

Harmonischen: Door de niet-lineaire werking van de versterker ontstaan er bijproducten. Als er een sinus weergegeven moet worden, ontstaan er extra frekwenties op het dubbele, het drievoudige, enz. van de grondtoon. Deze harmonische frekwenties kleuren de grondtoon.
Intermodulatievervorming: Intermodulatievervorming ontstaat als er twee frekwenties door een niet-lineaire versterker gestuurd worden. De hoge toon wordt gemoduleerd door de lage toon.
Hoe meet ik de vervorming?: Er bestaan verschillende methodes om de vervorming te meten. Er bestaan apparaten die daarvoor speciaal ontworpen zijn, maar het zijn dure toestellen als je die enkel daarvoor kan gebruiken. Een moderne skoop met een FFT module is een handig hulpmiddel.
Lineaire vervorming: Dit is een vervorming die het signaal zelf niet vervormd, maar de volledige amplitude van het signaal. Bepaalde frekwentiebanden worden meer versterkt dan andere, waardoor men een onnatuurlijke klank bekomt.

Clipping

Als een versterker gaat clippen ontstaan er veel vervormingen (links tonen we als voorbeeld het clippen van een transistorversterker). We hebben 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 die hoog in frekwentie oplopen, wat de clipping onaangenaam maakt.

Bij clipping gaat de versterker begrenzen 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, zelf al is hun amplitude veel lager dan die van de grondtoon.

Transistorversterkers hebben een zeer sterke tegenkoppeling, waardoor het clippen vrij plots gebeurt en een onverwachte, onaangename bijklank geven. Buizenversterkers beginnen geleidelijk te vervormen als de limiet van de versterker bereikt is. Dit wordt als minder storend ervaren.

Het oscilloscoopsignaal rechts heeft in het blauw het ingangssignaal en in het geel het uitgangssignaal (belastingsweerstand 6Ω). De versterker gebruikt ECL805 als eindtrappen. Het signaal bestaat uit een laagfrekwent signaal op 100Hz en een tweede signaal op 2kHz. We zien dat het laagfrekwent signaal ervoor zorgt dat er clipping ontstaat op het ogenblik dat de maximale uitsturing bereikt wordt (de versterker is voorzien voor een RMS continu vermogen van 13 à 14W). Om een dergelijke vervorming te vermijden kan men een bi-ampli versterker bouwen.

Vervorming in een single ended eindtrap

De vervorming die door een single ended eindtrap veroorzaakt wordt (enkel de even harmonischen) kan verminderd worden door een tegengestelde vervorming in de voortrap. Dit kan men bijvoorbeeld bereiken door de polarisatie van de voortrap zodanig in te stellen dat de anodespanning laag is. Een push pull eindtrap beperkt automatisch de even harmonischen. De uitleg is te vinden in de data sheet van de 6L6. Een betere manier om de vervorming te verminderen (even en oneven harmonischen) is om een tegenkoppeling te gebruiken, maar daardoor wordt de versterking lager en heeft men meestal een extra versterkertrap nodig.

En we gaan verder met de stopweerstanden en cathodecondensatoren

Publicités - Reklame