[Stone]

Hallo

Eigentlich eine Anfängerfrage, aber je mehr ich nachschlage und -lese, umso mehr bekomme ich "mixed" up ... es geht um gradzahlige und ungradzahlige Harmonische, die, dem Sound "beigemischt" entsprechend färben, und deren Erzeugung / Entstehung.

Während ich jetzt so lese, bekomme ich den Eindruck, dass ein scharfes Kappen der positiven, wie auch negativen Halbwelle immer odd order harmonics erzeugt, zuvor war ich der Meinung, dass scharfes Kappen (square wave) der positiven Halbwelle even order erzeugt, der negativen entsprechend odd order.

Kann mich mal jemand wieder auf 's Pferd heben?

Gruß, Stone

EDIT: ein Beispiel ... ich habe ein Signal, bei dem die positive Halbwelle "gekappt" wird, die negative Halbwelle entspricht a) einem Sinus b) einem gestauchten Sinus - die Halbwellen haben ihren Durchgang bei 0 Volt (also jede würde in der Theorie bei z.B 360 Volt peaken, die positive wird aber bei 180 geschnitten); welche Anteile habe ich?

[es345 (†)]

Hi,

Wenn Du beginnst, ein Sinus Signal einseitig zu begrenzen(egal, ob es die postive oder negative Halbwelle ist), bekommst Du im Spektrum geradezahlige (even) der Grundwelle dazu:

1*F = Grundwelle
2*F = 1. Oktave
4*F = 2. Oktave usw.

Der Ton klingt voller, klingt aber hörbar harmonisch.

Je schärfer die Begrenzung, desto schneller treten die zusätzlichen Obertöne auf. Dies ist vereinfacht der Unterschied zwischen Röhre- und Transistorverhalten in der Übersteuerung. Die Röhre begrenzt "weich".

Wenn Du symmetrisch begrenzt, bekommst Du ungeradzahlige (odd) der Grundwelle dazu

1*F = Grundwelle
3*F = Quint-Oktave (wenn ich mich recht erinnere)
5*F = ?? (muss ich nachschlagen)

In Endeffekt werden die hier entstehenden Obertöne mit zunehmender höheren Order als unharmonisch empfunden , daher empfiehlt sich auch hier smooth clipping bzw ein nachgeschalteter Tiefpass, der die Größe dieser Anteile begrenzt. Der Gitarrenlautsprecher tut sein Übriges, da er ab 5-6 Khz langsam dicht macht.

Gruß Hans- Georg

[Stone]

Hallo Hans-Georg

Super

Vielen Dank - das ist mal eine einfache, grundlegende Erklärung, die mich nicht mehr "was ist nun aber wenn" oder "wie meint der Autor das" grübeln läßt.

Gruß, Stone

[es345 (†)]

Hi Stone,

nichts zu danken, mach ich gern.

Ich hab im Nachgang heute nachmittag zur Veranschaulichung ein bißchen ge "excel" t und das ganze mal für eine einzelne quadratische Kennline(1)  und zwei hintereinandergeschaltete  quadratische Kennlinien(2) durchgespielt, also eine simplifizierte 2stufige Schaltung in leichter Übersteuerung. Das Eingangssignal ist ein einfacher Sinus. Bei (2) wird das Ausgangssignal der 1. Kennline verkleinert, sodaß bei der 2.Kennlinie ein ähnlicher Bereich angesprochen wird.

Im Excel sind die gelb hinterlegten Felder die relevanten für die Ergebnisse der Frequenzanalyse. Man sieht deutlich den Unterschied zwischen asymmetrischen Clipping (1) und weitestgehend symmetrischem Clipping (2)
In (2) ist der Anteil der Oktave ("even") fast nicht vorhanden.

Achtung: ich hab die in Excel vorhandene FFT verwendet. Die rechnet nur, wenn man sie auffordert
"Extras>AnalyseFunktionen>Fourieranalyse".
Bitte nicht die Position der Ausgangsdaten im Excel verändern, sie ist bewußt in beiden Blättern gleich, da die Analyse die Daten bei allen Blättern auf derselben Stelle erwartet...

Gruß Hans- Georg

[Stone]

Hallo Hans-Georg

Das schaue ich mir morgen mal in aller Ruhe an - da ich bzgl Excel eh nur Grundkenntnisse besitze, kann ich wahrscheinlich auch nichts zerstören; in der Simulation mit LTSpice bin ich heute allerdings darauf gestoßen, dass LTSpice sich behaarlich weigert (bei mir) auch die negative Halbwelle zu kappen - stattdessen wird mir der Sinus bis -1kV angezeigt ... entweder liegt da ein Fehler im Modell vor und ich mache einen Fehler im Plan.

Danke & Gruß, Stone

[SvR]

Salü,

in der Simulation mit LTSpice bin ich heute allerdings darauf gestoßen, dass LTSpice sich behaarlich weigert (bei mir) auch die negative Halbwelle zu kappen - stattdessen wird mir der Sinus bis -1kV angezeigt ...

Das hab ich bei LT-Spice schon öfters beobachtet, dass auf einmal Spannungen im kV und Ströme im kA-Bereich angezeigt werden, wenn man die Röhren stark übersteuert. Da scheinen die Modelle ne Schwäche zuhaben.
mfg sven

[Hardcorebastler]

Hi,
theoretisch alles schön und gut, was aber beim Zusammenspiel zwischen Treiberröhre, Endröhre und Ausgangstrafo herauskommt, steht auf einem anderem Blatt.
Das Ganze ist überprüfbar z.B. mit einer Soundkarte und einem Analayzer, gibt es als Shareware.
Zudem ändert sich beim PP-Amp über den Frequenzbereich die Zusammensetzung der Harmonischen, beim SE HiFi Amp ist es gleichmäßiger, das Ganze ist auch noch abhängig von der Ausgangsleistung

Gruß, Jörg

[Stone]

Hallo Jörg

Ich benutze - wie schon so oft geschrieben - LTSpice in der Hauptsache, um mir den Frequenzgang anzuschauen und zwar hinter den einzelnen Stufen; das gibt mir persönlich (im Vergleich zu bekannten Schaltungen) einen guten Anhaltspunkt.

Für mich ist es eine gute Hilfe, um nicht Stunde um Stunde zu experimentieren, da die Zeit mir eh extrem begrenzt ist. Es ist aber kein Ersatz, sodass ich meist recht nah dem Endergebnis lande und lediglich "tweake", wie man so schön sagt. 

Bei meiner Ausgangsfrage ging es mir darum, für mich etwas Licht ins Dunkel zu bringen, nachdem ich etwas verwirrt war hinsichtlich der vielen Aussagen; Ansätze, wie sie z.B von Hans-Georg kommen, finde ich unheimlich hilfreich und so hat auch jeder seine eigene Art und Weise zu lernen, arbeiten, gestalten usw.

Gruß, Stone

[don_sebbo]

hi leute,

hier ist eigentlich alles beschrieben:
http://www.freewebs.com/valvewizard1/Common_Gain_Stage.pdf

wie bereits erwähnt, stauchung der oberen halbwelle (fettes bias) erzeugt eher "even order harmonics", also vor allem 2er und 4er ordnung, was den sound warm und fett macht, stauchung der unteren halbwelle (kaltes bias) erzeugt "odd order harmonics", bevorzugt 3er und 5er ordnung, was dann eher einen schrilleren und schärferen charakter hat. beide effekte verstärken sich natürlich bei zunehmendem clipping und die ordnung der obertöne wird nach oben hin erweitert. symmetrisches clipping ist halt sowas wie best of both worlds und vor allem max. headroom, was man auch nicht vergessen sollte...

aber ich bin da ganz jörgs meinung, das ganze ist so komplex, dass man die ganzen simulationen vergessen sollte und eher sein ohr die drecksarbeit machen lässt ^^

gruß
sebbo

[Dieter]

Hallo sebbo,

das mit dem kalten und warmen bias mag ja richtig sein, das hat aber etwas mit der Art des Clippings zu tun und nicht damit, ob man die "obere" oder "untere" Halbwelle kappt. Wie Hans-Georg schon angesprochen hat, kann man das mit der Fourier-Analyse deutlich machen. Und zwar kann man ein beliebiges periodisches Signal als Überlagerung verschiedener harmonischer Signale (also sinus oder cosinus) betrachten. Auf Wikipedia sind da ein paar nette Bildchen zu: http://de.wikipedia.org/wiki/Fourieranalyse

Grüße
Sebastian

[SvR]

Salü,

Und zwar kann man ein beliebiges periodisches Signal als Überlagerung verschiedener harmonischer Signale (also sinus oder cosinus) betrachten. Auf Wikipedia sind da ein paar nette Bildchen zu: http://de.wikipedia.org/wiki/Fourieranalyse

Um Oberschwingungen sich deutlich/verständlich zu machen, braucht ein Gitarrist keine wikipedia
Der nimmt seine Gitarre und schlägt die hohe e-Saite an. Dann legt er den Finger über dem 12. Bundstäbchen mit leicht auf die Saite und schlägt sie wieder an -> jetzt hört er die 1. Harmonische
Die 2. Harmonische ist zum Beispiel beim 5. Bundstäbchen zu finden und die 3. Harmonische über dem 7. Bundstäbchen.
Das ganze kennt der Gitarrist als Flageolett

Woran erkennt ihr eigentlich in der FFT, ob die Ausprägung der Harmonischen einen guten oder schlechten Klang ergibt?
Simuliert ihr bekannte Schaltungen und vergleicht dann mit unbekannten?
mfg sven

[Dieter]

Es ging hier ursprünglich um die Beimischung von Obertönen zum Originalton, beim Flageolett ertönt nur die x-fache Frequenz der Saite. Für die Fourieranalyse braucht man auch kein Wikipedia, da gibt es aber so schöne Bilder, die das meiner Meinung nach recht gut verdeutlichen.

<klugscheiss>Die 2. Harmonische in deinem Beispiel wäre aber der 7. Bund und die 3. Harmonische der 5. Bund</klugscheiss>

So, jetzt werde ich wieder brav sein.

Verschneite Grüße
Sebastian

[SvR]

Salü,
Ich bezog mich auf deine Aussage:

Und zwar kann man ein beliebiges periodisches Signal als Überlagerung verschiedener harmonischer Signale (also sinus oder cosinus) betrachten.

An Hand des Flageolettons kann man sich genau diese Überlagerung deutlich machen. Spiel ich die Saite leer ertönt, neben der Grundschwingung sämtliche Obertöne der Saite. Leg ich den Finger im 12. Bund auf die Saite dämpfe ich die Grundschwingung. Die 1. Harmonische wird dann hörbar, da diese im 12. Bund einen Nulldurchgang hat.
Ich dachte, dass ein praktisches Beispiel, für manche anschaulicher ist als en Bild in wiki.

<klugscheiss>Die 2. Harmonische in deinem Beispiel wäre aber der 7. Bund und die 3. Harmonische der 5. Bund</klugscheiss>

Da hast du recht.
mfg sven

[Stone]

Hallo

Das Kapitel im "Valve wizard" habe ich auch gelesen - allerdings fand ich es so missverständlich, dass ich gefragt habe; es scheint ja auch - wenn sogar falsch - sehr undeutlich beschrieben zu sein.

Ich habe mir einfach gemerkt, dass symmetrische Stauchung "odd order" erzeugt / hinzufügt, asymmetrische Stauchung "even order".

In der Simulation mit LTSpice sieht man das, meines Wissens nach, nicht - lediglich den Frequenzgang von Schaltungen kann man verfolgen, indem man die Originalschaltung nimmt, dann z.B hinter jeder Stufe abgreift und sich anschaut, wie der Frequenzgang ist und z.B eine Sinuswelle aussieht (die Sinuswelle müsste man dann aber mit unterschiedlichen Frequenzen simulieren).

Ich persönlich schaue mir immer die Frequenzgänge und die "Wellen" dann bei 100Hz, 400Hz und 1kHz an.

Gruß, Stone

[Han die Blume]

Das Kapitel im "Valve wizard" habe ich auch gelesen - allerdings fand ich es so missverständlich, dass ich gefragt habe; es scheint ja auch - wenn sogar falsch - sehr undeutlich beschrieben zu sein.

Ich habe mir einfach gemerkt, dass symmetrische Stauchung "odd order" erzeugt / hinzufügt, asymmetrische Stauchung "even order".

Der Zauberer schrub aber:

Grid current limiting:

"Because this effect is not instantaneous the clipped signal will
still have ‘rounded edges’ showing where the input impedance rapidly falls off,
introducing plenty of 2nd and 4th order harmonics, while the a ‘flat top’ to the clipped
wave indicates the introduction of some 3rd and 5th order harmonics, adding ‘bite’ to
the sound. Higher harmonics will also be present, with diminishing amplitude."



Cut off limiting:
"The valve exits cut-off just as gracefully
with gain rising again, so that mainly
2nd and 3rd harmonics are introduced,
with many higher harmonics
diminishing smoothly, as indicated by
the wave’s flat top."

Und dann hat er das alles nochmal in Abhängigkeit von der Eingangsimpedanz differenziert.
BIAS=Sound.

LG

Kai