Das meint Wiki zur Übersteuerung, auch die Links beachten.
http://de.wikipedia.org/wiki/%C3%9C.....ng%29

DL2JAS

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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

Eine nichtlineare Verzerrung entsteht immer dann, wenn einem Ton ein Signalanteil beigemischt wird, der vorher nicht vorhanden war.

In deinem Beispiel mit der Phasenverschiebung durch den Kondensator passiert folgendes:
Eine Addition von 2 phasenverschobenen Wellen gleicher Frequenz führt immer wieder zu einer Sinuskurve anderer Amplitude aber gleicher (!) Frequenz. -> keine hörbare Verzerrung, sondern nur eine Lautstärkeänderung.

Wenn du eine echte Verzerrung willst brauchst du neue Anteile anderer Frequenz.

Wenn z.B. ein Verstärker übersteuert wird, so werden die "rundungen" des Sinus abgeschnitten und je höher die Verstärkung wird immer mehr zum Rechteck. Google mal nach "Fourier-Analyse". Dabei sollte dir dann klar werden, dass ein Rechteck sehr viele Oberschwingungen hat -> nichtlineare Verzerrungen.

Weitere (oft ungewollte) Quellen nichtlinearer Verzerrungen sind z.B. das Quantisierungsrauschen bei der Analog-Digital-Wandlung oder hörbare Artefakte bei Kompressoren oder ähnlichen Audio-Effektgeräten.

Ich gehe (wie DL2JAS schon schrieb) davon aus, dass die von dir gezeigte Schaltung nichts anderes ist als ein übersteuernder Verstärker.


Um bei deiner Facharbeit weiter zu kommen empfehle ich dir folgende Begriffsdefinitionen anzusehen:

-Ton, Klang, Geräusch
-Lineare Verzerrung
-Nichtlineare Verzerrung
-Fourier Analyse
-Obertöne
-Transistorverstärker
-Grenzbereiche von Audio-Systemen, Nichtlinearitäten

Bedenke bitte, dass es bei einer Facharbeit nicht um das Neu-Schaffen eines Inhaltes geht, sondern um den Nachweis der wissenschaftlichen Arbeitsweise!
Deshalb immer Passende Quellenangaben suchen. Wikipedia ist hier nicht gerne gesehen, wegen der schlechten Nachprüfbarkeit und reproduzierbarkeit in einigen Jahren. Solltest du diese Fachbegriffsdefinitionen in deine Arbeit aufnehmen wollen, so empfehle ich dir, diese aus passender Fachliteratur (Bücher!) zum Thema Akustik zu entnehmen.

Das ist wirklich das Wichtigste an so einer Arbeit, ein Mitschüler hat als ich damals Facharbeit hatte eine Tolle arbeit abgeliefert, aber dafür eine 4 kassiert, weil er neue Inhalte geschaffen hat, das jedoch nicht gefordert war. Und immer alles frühzeitig mit dem Lehrer mehrfach absprechen, bevor man sich in die falsche Richtung verrennt. Der Lehrer ist da um einem zu helfen! Wann ist abgabe? 20. Februar?

[ Diese Nachricht wurde geändert von: QuirinO am 14 Feb 2011 19:53 ]

Hallo,
ein übersteuerter Verstärker als Verzerrer wird IMHO aber "Overdrive" genannt.
Beim Fuzz wird der Sinus durch Dioden "abgeschnitten". Je nach Diodentyp klingt das dann auch unterschiedlich.

Grüße
Simon

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Simon
IW3BWH

Vielen Dank für die wirklich schnellen Antworten!
Das hat mir schon mal viel weitergeholfen;)
Kann ich mir die Übersteuerung dann so vorstellen?:
Das sehr schwache Gitarrensignal wird vom ersten Transistor verstärkt und auf den zweiten Transistor gegeben. Auf Grund der Kennlinie des Transistors werden im nichtlinearen Teil der Kennlinie die Spitzen des Eingansignals nicht mehr (oder nur sehr schwach)verstärkt, wodurch die (verstärkte) Spannung in deisem Bereich mehr oder weniger konstant wird und so das Rechteck entsteht. Das würde aber dann vorraussetzen, dass das Signal, das auf den zweiten Transistor gegeben wird, auch wirklich Spitzenwerte hat, die ausserhalb des linearen Bereich der Kennlinie des zweiten Transistors liegen. Kann man das so erklären??;)
Und wenn ja, stellt sich mir auch noch die Frage, wie es sich erklären lässt, das ganz neue Frequenzanteile dabei dem Signal zugefügt werden. Ich habe mich bereits ein wenig mit der Fourieranalyse beschäftigt und weiß, dass ein Rechtecksignal als Summe verschiedner Obertöne einer Grundfrequenz aufgefasst werden kann. Doch frage ich mich trotzdem wie genau oder besser wo(durch) diese neuen Frequenzanteile entstehen...

Meine vorerst letzte Frage bezieht sich dann noch mal auf den Kondensator bei dem Fuzzregler: wie kann ich durch den Kondensator (und den Widerstand) den Grad der Verzerrung einstellen??Nach meinem jetztigen Verständnis würde für den Grad der Verzerrung eine einfache einstellbare Rückkopplung reichen, aber warum braucht man dafür den Kondensator??

Sorry für den Wust an Fragen, aber ich möchte diese Schaltung recht genau verstehen (auch unabhängig von der Facharbeit).

@ QuirinO: Für meine Facharbeit habe ich bereits schon alle Punkte angeschaut (bis auf den letzten) und auch zum Teil schon eingebaut;)
Als Fachliteratur dient im Moment am ehesten "Klang" aus dem Spektrum der Wissenschaft...Abgabe der Arbeit ist am 19. März, ich habe also noc ein bisschen Zeit, möchte die Arbeit aber nicht weiter vor mir herschieben...
danke für eure Antworten!!!

Die hohen Frequenzanteile entstehen durch das "Abschneiden", weil knicke im Zeitverlauf eben nur durch sehr hohe Frequenzen dargestellt werden können...

Was zu dem Kondensator:
http://de.wikipedia.org/wiki/Emitterschaltung#Emitterschaltung

Schaue, wie man bei der Emitterschaltung die Verstärkung berechnet. C3 bei Wiki ist dieser Kondensator. Mit dem Poti kannst Du seine Wirksamkeit beeinflussen und so die Verstärkung einstellen. Je höher die Verstärkung, um so höher die gewünschte Verzerrung. Oder etwas anders ausgedrückt, aus dem Sinus wird immer mehr ein Rechteck mit zunehmender Übersteuerung.
Damit die ganze Sache etwas einfacher wird, tust Du so, als ob in der Schaltung zwei getrennte Verstärker in Emitterschaltung wären. Euer Physiklehrer wird die Schaltung vermutlich nicht sofort berechnen können, etwas trickreich.

Onkel Fourier ist für 12. Klasse schon sehr anspruchsvoller Stoff. Die mathematische Seite mit der Fourierreihenentwicklung musst Du nicht verstehen, ist Niveau Uni. Es reicht, wenn Du weißt, daß man eine Rechteckspannung aus diversen Sinusspannungen zusammensetzen kann. Aus einer Rechteckspannung kann man auch wieder genau diese Sinusspannungen herausfiltern. Du solltest zeigen können, daß die Anzahl der Oberwellen und deren Intensität zunimmt, je mehr die Spannung einem Rechteck gleicht. Wicki sollte da mit den Bildchen hilfreich sein.
http://de.wikipedia.org/wiki/Fourieranalyse

DL2JAS

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Zitat :

Und wenn ja, stellt sich mir auch noch die Frage, wie es sich erklären lässt, das ganz neue Frequenzanteile dabei dem Signal zugefügt werden.

Der Herr Fourier kann dir dabei nicht helfen, sondern eher die alten Griechen wie Pythagoras etc., die sich mit Kreis und Dreieck beschäftigt haben.
Die haben nämlich die trigonometrischen Funktionen wie Sinus, Tangens usw. "erfunden" und praktischerweise dazu gleich noch ein paar Additionstheoreme.

Ich weiß nicht, ob ihr das in der Schule schon hattet, aber falls ja, kannst du dir ja mal überlegen, was mit einem Signal das aus zwei sinusförmigen Schwingungen verschiedener Frequenz besteht, passiert, wenn man es mit einem nichtlinearen Bauteil, das eine Strom/spannungskennlinie der Form I= a*U + b*U² + c*U³ + ... hat, bearbeitet.

Falls ihr das noch nicht gelernt habt, sei das Ergebnis vorweggenommen:
Wenn man zwei Sinussignale mit den Frequenzen f₁ und f₂ so behandelt, treten außer den Harmonischen 2f₁, 3f₁, 2f₂ 3f₂ usw. auch alle Summen und Differenzen dieser Frequenzen, also f₁+f₂, f₁-f₂, 2f₁+f₂ , 2f₁-f₂ , 2f₁+2f₂, 2f₁-2f₂ usw., auf.

Falls hier als Differenz negative Frequenzen auftauchen, so ist das bedeutungslos, die wären in Wirklichkeit trotzdem vorhanden, lediglich um 180° in der Phase verschoben.

Perl, das dürfte deutlich zu viel für den jungen Mann sein, soll ja kein HF-Mischer werden.

DL2JAS

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Zitat :

soll ja kein HF-Mischer werden.

Aber genau das Gleiche, Erzeugung von Harmonischen und Intermodulation passiert da ja auch im NF-Bereich.
Wobei man sich beim HF-Mischer ja noch bemüht die Verzerrungen gering zu halten.
Tipp: Alle Koeffizienten außer b auf 0 setzen.

Und warum sollte das zuviel sein? Wenn ich das richtig sehe, ist man in der 12. Klasse 18 und da habe ich Abitur gemacht.
Dann sollte man die notwendigen mathematischen Handwerkzeuge parat haben. Ganz besonders dann, wenn die Prüfung noch aussteht

Parloma, was Perl schreibt, ist natürlich richtig.

Den Effekt würde ich aber weniger betrachten, der Physiklehrer kennt das vermutlich nur annähernd und muß da in seinen alten Fachbüchern nachschauen. Lehrer mögen es häufig nicht, wenn die Schüler mal mehr wissen...
Aus meiner Schulzeit weiß ich noch, daß der Physiklehrer eher wenig Ahnung von Elektronik hatte. Ich hatte damals auch Leistungskurs Physik. Viel mehr als Kondensator, Induktivität, U=RxI und Emitterschaltung kannte der nicht.
Was Perl anspricht, sind mehrere Sinussignale am Eingang des Verstärkers. Die sind auch real vorhanden. Eine angeschlagene Gitarrensaite schwingt auf mehreren Frequenzen. Im nichtlinearen Betrieb des Verstärkers mischen sich diese Signale, ergibt neue Frequenzen. Hier ist was zum Mischer:
http://de.wikipedia.org/wiki/Mischer_%28Elektronik%29
Wenn Du es weißt, ist das gut, wenn Du wider Erwarten danach gefragt wirst.
Bei der Facharbeit sollte es vollkommen ausreichen, wenn Du am Verstärkereingang von einem einzigen sauberen Sinussignal ausgehst, den Verstärker halbwegs erklären kannst und was zur Übersteuerung sagst. Clipping ist da noch ein ganz nettes Stichwort, dazu sollte viel zu finden sein.

DL2JAS

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mir haben lehrer den unterschied zwischen groß und kleinschreibung und die bedeutung der interpunktion zb punkt und komma beigebracht die das lesen eines textes gerade wenn er komplizierter ist und mehrere verschachtelungen enthält wesentlich erleichtert

ok, ist also die Erklärung der Übersteuerung durch die Nichtlinearität des zweiten Transistors so richtig, wie ich sie mir gedacht habe (also dass das Signal in den nichtlinearen Kennlinienbereich des zweiten Transistors kommt und dort plattgedrückt wird, weil der Verstärkungsfaktor minimal wird)??

Dass ein Rechtecksignal aus den ungradzahligen Harmonischen zusammengesetzt wird, ist mir so weit klar und dass das Rechteck somit praktisch voraussetzt, adss diese neuen Frequenzen entstehen müssen. Es mathematisch zuerklären finde ich sinnvoll, so wie Perl es tut, aber den physikalischen Hintergrund auch zu durchleuchten wäre nicht schlecht. Ich würde ganz gerne auch erklären können warum und wie oder durch welche Bauteile(gruppen) diese entstehen, also was physikalisch in der Schaltung passiert, damit ich in der Arbeit nicht einfach nur schreibe: weil ein Rechtecksignal vorliegt sind, ist festzustellen, dass Obertöne entstenden sind. Ich würde halt auch gerne schreiben wodurch die Frequenzen entstehen. Sind die Frequenzen der Grund für das Clipping oder ist das Abkappen der Grund für neue Frequenzen??

Die Übersteuerung klingt plausibel und auch das man durch die Rückkopplung den Grad der Verzerrung einstellt. Ich habe mir in diesem Zusammenhang auch den Wiki-artikel durchgelesen, verstehe aber nicht ganz warum ausgerechnet der Kondensator für die (rückgekoppelte) Signalstärke verantwortlich ist. Würde dieselbe Konstruktion mit einem einfachen verstellbaren Widerstand nicht auch die Signalstärke regeln können??oder spielt hierbei in irgendeiner Weise eine Phasenverschiebung am Kondensator eine Rolle??

Sorry für meine Schachtelsätze;)

Zitat :

aber den physikalischen Hintergrund auch zu durchleuchten wäre nicht schlecht

Dafür solltest du dich mit der Funktionsweise eines Bipolartransistors beschäftigen und da das ein stromgesteuertes Bauteil ist, landest du dann ganz schnell bei dem exponentiellen Zusammenhang von Strom und Spannung der Basis-Emitter-Diode.
Das ist prinzipiell eine ganz gewöhnliche Diodenkennlinie, deren Herleitung so oft beschrieben ist, daß ich das hier nicht nochmal durchkauen muß.
Schau einfach in dein Physikbuch!

Die Approximation dieser Diodenkennline durch ein Polynom ist schon eine Vereinfachung, die aber erlaubt ist, weil der Transistor nur über einen relativ geringen Strombereich von vielleicht zwei Zehnerpotenzen ausgesteuert wird und alles, was darüber hinausgeht, so wenig Energie besitzt, dass man es nicht mehr hört.

Abgesehen davon kommt es in deiner praktisch ausgeführten Schaltung schon früher zu Verzerrungen durch Clipping, weil die Ausgangsspannung einfach nicht die Grenzen der Versorgungsspannung überschreiten kann.

Die Gültigkeit der exponentiellen Diodenkennlinie selbst, läßt sich meßtechnisch über einen Bereich von mindestens 6 Zehnerpotenzen verfolgen, aber das spielt hier, wie gesagt, keine Rolle mehr.

Nur so als Hinweis: Es kommt zu hohen Verzerrungen, wenn der Einstellregler des Potis sehr weit oben steht. Dann dämpft der Kondensator die Rückkopplung soweit, dass sich T1 wie eine Diode verhält.(Der Arbeitspunkt wird dann nicht mehr gehalten)

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Do you have Math Problems ?? Then call 0049-0800 sin(lg((10^45*tan(56))/(f(0)'->(45x^3/3x^2*3x^7)))

[ Diese Nachricht wurde geändert von: Peda am 15 Feb 2011 17:18 ]