Clipping
Das Clipping ist eine zurecht gefürchtete Eigenschaft aller Endstufen, egal welcher Leistung! Und wer bis heute nicht weiß was das überhaupt ist, der sollte den folgenden Teil sehr sorgfältig durchlesen, denn da werden ihm wahrscheinlich die Augen / Ohren geöffnet! Was ist Clipping und wie kommt es dazu?
Clipping ist die Bezeichnung dafür, das Verstärker bei zu großer Eingangsspannung und fester Verstärkung eine Ausgangsspannung abgeben sollen, die größer ist, als die eigene, interne Betriebsspannung. Das Ergebnis dabei ist ein Clippen des Ausgangssignals. Man nennt das auch Übersteuern. Was passiert hierbei technisch gesehen?
Nehmen wir einmal an, eine Endstufe bekommt am Eingang 2V zugeführt. Seine maximale Leistung liegt bei 100W an 8 Ohm. Das bedeutet, bei einer Eingangsspannung von 2V erreicht diese Endstufe ihre maximale Leistung gerade eben. Das entspricht einer effektiven Ausgangsspannung von 20V oder einer Spitzenspannung von 20V * 1,41 = 28,28V an 8 Ohm. Daraus folgt eine Betriebsspannung von ca. +/- 30V. Im linken Bild ist die Situation vor dem Clipping zu sehen, also gerade noch sauber und nicht übersteuert.
Wenn jetzt die Eingangsspannung von 2V auf z.B. 3V erhöht wird, muss die Folge davon sein, das die Ausgangsspannung bei immer noch gleicher Verstärkung und gleichem Lastwiderstand dementsprechend höher ist, als zuvor mit 2V am Eingang. Dies aber geht nicht, da die Betriebsspannung weiterhin nur +/- 30V beträgt. An den Stellen, an denen die geforderte Ausgangsspannung höher sein soll, als die eigene Betriebsspannung, würde dann die Ausgangsspannung auf dem Niveau der Betriebsspannung verbleiben, bis die Eingangsspannung wieder unter 2V fällt. Diesen Betriebszustand nennt man Clipping. Und so wie rechts im Bild sieht das dann aus, wenn die UB überschritten wird bzw. werden soll.
Wie hier auf dem Oszilloskopbild sehr gut zu sehen ist, versucht das Signal über die Grenze der UB (Betriebsspannung) zu steigen. An der Grenze zur UB flacht das Signal einfach ab. Irgendwo ist schließlich mal Schluss mit dem Spannungsanstieg!
Gemeinerweise kommt noch hinzu, dass das Musiksignal sehr schnell mit seinem Spannungswert bis zur Grenze der Betriebsspannung ansteigen kann, dort dann schlagartig eingebremst wird, und dann in der Folge auch noch ein Oberwellenhaltiges Signal auf die dann verlaufende Gleichspannung moduliert. Es ist eine Art Überschwingen, welches dann allmählich auf dem Niveau der UB ausschwingt. Diese Oberwellen zerstören dann die Hochtöner, da sie hochfrequent und hochenergetisch sind.
Da der Spannungswert während der Clippingphase einen fast "gleichen" Wert hat, kann man diesen Zustand auch mit Gleichspannung bezeichnen. Aber wie hoffentlich jeder weiß, ist die Gleichspannung am Ausgang der Tod jedes Lautsprechers. Es gibt nicht umsonst so genannte DC-Schutzschaltungen, die solche gefährlichen Spannungen vom Ausgang einer Endstufe fernhalten soll, um den Lautsprecher zu schützen.
So ganz nebenbei werden hierbei auch starke Verzerrungen im Bass- und Mitteltonbereich deutlich hörbar! Diese Verzerrungen sollten als Warnsignal verstanden werden. Dieses Warnsignal kann man auch optisch anzeigen, da die Augen immer wachsamer sind als die Ohren.
Für diesen Zweck gibt es gut funktionierende Zusatzschaltungen, die den gefährlichen Zustand schon frühzeitig über LED's anzeigen und im Clippingfall auch diesen anzeigen. Wer diese Anzeige nachrüsten will, kann dies selbstverständlich jederzeit tun. Wenn es damit Probleme gibt, kann ich auf Anfrage weiterhelfen oder schickt mir eine kurze Mail.
Fazit
Hieraus folgt, je "schwächer" ein Verstärker ist, um so größer ist die Gefahr von Clipping! Eine weitere Schlussfolgerung daraus ist, je "stärker" ein Verstärker ist, um so größer (wertvoller) ist die "Lebensversicherung" für den Lautsprecher! Dabei ist natürlich zu beachten, das die starke Endstufe nicht ebenfalls ins "Clipping" getrieben wird, denn das wäre noch gefährlicher! Da aber bei großen Leistungen die Lautstärke ohnehin zunimmt, ist nicht zu erwarten, das die Gefahr zu groß wird, die Endstufe ins Clipping zu treiben, denn irgendwann sagt der gesunde Menschenverstand, dass es laut genug ist.
