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Was bedeutet Phasenlage

Diskussionen über Funktionsprinzipien und Grundlagen
Inder-Nett

Beitrag von Inder-Nett »

tiyuri hat geschrieben:Eigentlich sollte außer Frage stehen, dass der Betrag & die Phase hier nichts weiter
als zwei andere Koordinaten sind, um die Komplexe Größe Ua/Ue darzustellen!
Klar, aber die mathematisch physikalisch korrekte Verwendung von φ (phi) als (edit: Winkel des Vektors aus Real- und) Imaginärteil der komplexen Übertragungsfunktion entbehrt für den praktisch veranlagten Techniker einer gewissen Anschaulichkeit, weil ein negatives phi einer (positiven) Phasenverschiebung = Verzögerung entspricht.
Solche Probleme sind in der Elektronik nichtmal allzu selten...
Und in meinen Augen ist all der schöne (und durchaus korrekte) Formel-Apparat recht wenig wert, wenn die praktische Bedeutung der Ergebnisse im Unklaren bleibt...

Daher mein Einwand, der in der ersten Fassung zugegebenermaßen etwas zu provokant formuliert war (aber da nehmen wir uns wohl nichts :wink: )
Sirarokh hat geschrieben:Tja, mit den Diagrammen kam ich eigentlich gut klar, aber sobald es mit den Formeln losging fehlten mir die Hälfte der Variablen.
Damit bist Du nicht allein. Gerade der Zusammenhang zwischen Theorie (vor allem höhere Mathematik) und Praxis ist häufig auch nurnoch sehr schwer (oder mit sehr viel Aufwand) zu vermitteln...
Sirarokh hat geschrieben:Sehe ich das richtig, dass bei manch ein Lautsprecher der Strom gewissermaßen "träger" reagiert als die Spannung und dadurch der Spannung hinterherhinkt (und bei extremen Spannungssteigungen (bsp. Rechtecksspannung) entsprechend z.T. ein gegenteiliges Vorzeichen haben kann). Ist das die eigentliche Erklärung für phasenverschobene Ströme oder ein zusätzlicher Effekt dazu?
Genau DAS ist die eigentliche Erklärung für phasenverschobene Ströme, wobei das Problem der unterschiedlichen Polarität von Spannung und Strom bei jeder beliebigen Phase φ ≠ 0 und bei jeder beliebigen Kurvenform auftritt.

Der Bereich vor/nach dem Nulldurchgang ist immer kritisch!

Genau DAS ist auch der Grund, weshalb man Gegentakt-Endstufen im AB-Betrieb (d.h. mit einem vergleichsweise hohen Ruhestrom) baut. An rein ohmschen Lasten (wenn also der Strom immer gleichphasig zur Spannung fließt) würde selbst eine Class B Endstufen (d.h. Gegentakt mit minimalem Ruhestrom) völlig sauber arbeiten.
Lautsprecher sind aber komplexe Lasten, in manchen Frequenzbereichen überwiegt die induktive Last, in anderen wiederum die kapazitive. Je mehr Wege und je flankensteiler die Filter, desto höher der Anteil an komplexer Last.
Man spricht hier von Blindlast (das Gegenteil von Wirklast), weil ein Strom, der gegenphasig zur Spannung fließ auch keine Wirkleistung erzielen kann.
Eine Gegentakt-Endstufe muss nun dafür sorgen (z.B. über höheren Ruhestrom oder Gegenkopplung), dass die Leistungszweige für beide Halbwellen zu jedem Zeitpunkt ihren Teil der Last verzerrungsfrei abfangen können.

Und genau an dieser Stelle liegt z.B. auch der wunde Punkt von AVRs oder kleinen Chip-Amps.
Hoher Ruhestrom heisst nämlich: hohe Verlustleistung, mit 7 Endstufen in einem passiv gekühlten Gehäuse sind da einfach physikalische Limits gesetzt.
Stärkere Gegenkopplung kann das Problem lindern, dann kommen aber (insbesondere bei sehr kritischen Boxen) plötzlich andere Probleme (z.B. "Kabelklang") in's Spiel.
Und was noch dazu kommt: Die von der Box konsumierte Blindleistung (die sich also in Kondensatoren und Spulen der Box wirkungslos verläuft) erzeugt in der Endstufe die gleiche Verlustleistung!

Und so kommt es dann, dass an bestimmten Boxen (wir hatten diese Diskussion bereits bzgl. einer 4-Wege-Box) unterschiedliche Endstufen und unterschiedliche Kabel tatsächlich hörbare Klangunterschiede produzieren können, während diese Effekte z.B. an einer Nubert-Box überwiegend unterhalb der Hörbarkeitsschwelle liegen sollten.

Nachsatz:
Wer dieses Problem verstanden hat wird auch schnell verstehen, dass das "Bi-Amping" mit einem AVR bei genauerer Betrachtung völlig idiotisch ist.
Im Übernahme-Bereich der Frequenzweichen kann man sehr schön beobachten, wie sich die Blindlast-Anteile der beiden Zweige gegenseitig kompensieren. Durch Auftrennung und "Bi-Amping" steigt in beiden Zweigen der Blindlast-Anteil, d.h. beide Zweige sind jetzt für die diesbezüglich ohnehin sensiblen Endstufen des AVRs wesentlich kritischer, dadurch steigt (bei gleicher Ausgangsleistung) auch die Gesamt-Verlustleistung! Und die Pegelfestigkeit ist auch nicht höher, weil beide Endstufen noch immer das volle Spektrum verstärken müssen und das gemeinsame Netzteil (als limitierender Faktor) auch noch höher belastet wird.
Zuletzt geändert von Inder-Nett am Do 27. Jul 2006, 13:25, insgesamt 2-mal geändert.
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K.Reisach
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Beitrag von K.Reisach »

während diese Effekte z.B. an einer Nubert-Box überwiegend unterhalb der Hörbarkeitsschwelle liegen sollten.
Experimentell probiert:

NuBox 380 an Rotel RB990BX, Ruhestrom 32mA (7mV Spannungsabfall über jeden Emitterwiderstand). Werte nach warmup 30 min Leerlauf ermittelt. Ruhestrompoti markiert.

10 Min. gehört.

Ruhestrom bis Anschlag runtergedreht (B-Betrieb):

10 Min. gehört.

Identischer Klang.

________________

Selbiger Versuch mit fragwürdigen 3 Wege Magnat LS:

Klang ohne Ruhestrom minimal anders, besser oder schlechter weiss ich nicht - einfach nur minimal anders. Die LS an sich klingen schrottig.

Gruß, Kevin
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Sirarokh
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Beitrag von Sirarokh »

Ist der Rotel denn besonders kritisch hinsichtlich komplexer Lasten? Oder wären die Auswirkungen an einem anderen/schlechteren Verstärker noch deutlicher?

Grundsätzlich hat Rotel ja keinen so schlechten Ruf...
Selig ist, wer nichts zu sagen hat und trotzdem schweigt.
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K.Reisach
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Beitrag von K.Reisach »

Die Rotel ist eine elektrisch massiv konstruierte Endstufe. Was sie nicht mag, sind stark kapazitive Lasten z.B. manche Elektrostaten (Schwingneigung). Problem lässt sich aber durch Abändern der Gegenkopplung abstellen, trotzdem wird bei derartigen Kapazitäten die gesamte Endstufe thermisch massivst belastet (Wobei "Problem" hier ziemlich relativ ist).

Ansonsten schmeisst sie eher die Railssicherungen oder geht in Thermoprotect bevor es zu Klangveränderungen kommt.

Gruß, Kevin
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tiyuri
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Beitrag von tiyuri »

Bitte entschuldige das Nebensächliche (Offtopic) Sirarokh.
Inder-Nett hat geschrieben:Klar, aber die mathematisch physikalisch korrekte Verwendung von ? (phi) als Imaginärteil der komplexen Übertragungsfunktion ...
Und eine weitere Korrektur: phi ist nicht der Imaginärteil, aber das weißt du ja alles!
Inder-Nett hat geschrieben:... entbehrt für den praktisch veranlagten Techniker einer gewissen Anschaulichkeit, weil ein negatives phi einer (positiven) Phasenverschiebung = Verzögerung entspricht.
Anschaulichkeit soll also das Problem sein? Die Mathematik bleibt wie sie ist; sie dient
hier (wie fast immer) lediglich als Mittel zum Zweck - hinten kommt das gleiche raus!

Wenn es den Technikern dienlich ist zwei Minuse einzufügen damit
es anschaulicher ist, hat die Mathematik freilich nichts dagegen.
Es ist allerdings schon sehr uncool jemanden etwas falsches zu
unterstellen aufgrund einer anderen Ansicht, obwohl die Person es
  • blickt,
  • richtig rechnet,
  • richtig interpretiert
  • und zu allem Überfluss mit korrekten Quellen versieht!
:arrow: Gewiss würde die gelegentliche Erwähnung mangelnder
Anschaulichkeit seitens eines Technikers nicht weiter stören.
Inder-Nett hat geschrieben:Solche Probleme sind in der Elektronik nichtmal allzu selten...
Tja, wenn es nur der mathematisch theoretische Teil wäre:
Bei Mangel an Betreuern für's (erwähnte) Elektronik Praktikum (für Physiker)
werden teilweise Elektrotechnik Studenten des Hauptstudiums rekrutiert,
welche nicht selten zum ersten mal mit tatsächlichen Bauteilen konfrontiert
werden - zuvor noch nie eine Diode, eine einfach Filterschaltung oder
Transistoren druchgemessen, oder gar den Arbeitspunkt eingestellt etc. :roll:
Inder-Nett hat geschrieben:Und in meinen Augen ist all der schöne (und durchaus korrekte) Formel-Apparat recht wenig wert, wenn die praktische Bedeutung der Ergebnisse im Unklaren bleibt...
Das ist natürlich richtig, aber jedesmal sagen
"Ihr schreibt die falschen Formeln falsch von falschen Quellen ab!"
hilft nunmal auch nicht weiter. :?

Ich glaube Feynman schrieb in seinen Einleitungen seiner Bücher,
er werde dem Leser das teils heftige Formelwerk nicht ersparen,
da man ohne jenes letztlich keine tiefe Erkenntnis gewinnt. :idea:

Meiner bescheidenen Ansicht nach haben die Leute sowieso schon
ausreichend Respekt for der Mathematik - fragt doch mal querbeet
beliebige Menschen was 1/2 * 1/2 ergibt! ;-)

Besonders wenn ich hier mal die eine oder andere Rechnung reinstreuen kann,
bemühe ich mich einer möglichst richtigen Darstellung. Wenn auch nur ein Leser
hier ein wenig schlauer daraus geworden ist, hat es sich gelohnt, denn ich freue
mich stets, wenn ich eine korrekte Darstellung finde, mit der ich etwas weiter-
komme. Es gibt auch wesentlich mehr stille Leser als vielleicht vermutet.
Inder-Nett hat geschrieben:Daher mein Einwand, der in der ersten Fassung zugegebenermaßen etwas zu provokant formuliert war (aber da nehmen wir uns wohl nichts :wink: )
Das ist eine wirkliche Frechheit und sollte dir auch gesagt sein!
Mein erster Beitrag zu diesem Thema war rein fachlicher Natur,
welchen du nicht vollständig gelesen bzw. erfasst, dennoch kritisiert
und unbewahrheitete Unterstellungen beigemischt hast!
Eine darauffolgende Richtigstellung (frei von Provokationen) war nicht nur
selbstverständlich, sondern (inzwischen) offensichtlich auch notwendig.
Diese Provokationsfreiheit wird in meinem letzten Beitrag zu diesem
Thema
(wahrscheinlich verständlicherweise) nicht erhalten. 8O

Im Grunde lese ich deine Beiträge, vorallem in Nebenthemen, recht gerne,
aber die dauerhaften als einzige Wahrheit Behauptungen der lediglich
anderen Ansicht ist ermüdent und fördert d(ein)en Meinungsaustausch
auch nicht. ;-)

Über die Sinnfreiheit dieses Appells an dich, bin ich mir durchaus bewusst.
Wahrscheinlich wäre es einfacher den Tiefpass differenzieren zu lassen! :lol:
Wobei er das ja eigentlich auch tut: unterscheiden was tief-pass-t! ;-)
Inder-Nett hat geschrieben:Gerade der Zusammenhang zwischen Theorie (vor allem höhere Mathematik) und Praxis ist häufig auch nurnoch sehr schwer (oder mit sehr viel Aufwand) zu vermitteln...
Vorallem dann, wenn man es noch nicht einmal mehr versucht :!:
Aber das gab's ja schon an anderer Stelle.. :roll:
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Inder-Nett

Beitrag von Inder-Nett »

tiyuri hat geschrieben:Wenn es den Technikern dienlich ist zwei Minuse einzufügen damit
es anschaulicher ist, hat die Mathematik freilich nichts dagegen.
Ich spielte damit eher auf so Probleme wie technische und physikalische Stromrichtung, "Rechte-Hand-Regel" für Magnetfelder etc. an...

Die konsequente Anwendung des von Dir (zweifelsohne fehlerfrei) zitierten Formelwerkes ergäbe nämlich Folgendes:
Bild
... und das ist nicht nur in meinen Augen wenig anschaulich!

In dem mir vorliegenden und während meines Studiums "verbindlichen" Standard-Werk "Wissensspeicher Informationsübertragung" (Fritzsche, Verlag Technik Berlin 1981) werden die Zusammenhänge zwischen Übertragungsfunktion T(ω) und Phase nämlich wie folgt dargestellt:
Bild
Dies erscheint mir plausibler, insbesondere weil dadurch der direkte Zusammenhang zwischen Phase und Phasenlaufzeit (wichtig bei der Auslegung von Mehrwege-Filtern!!!) gegeben ist.

Natürlich beschreiben sowohl der von mir zitierte als auch der von Dir zitierte Ansatz den gleichen Sachverhalt völlig korrekt (man muss nur wissen, wie die Werte/Vorzeichen jeweils zu interpretieren sind)!
...und wahrscheinlich werde ich mich wohl daran gewöhnen müssen, dass sich hierzulande die von Dir zitierte Version durchgesetzt hat...
tiyuri hat geschrieben:Es ist allerdings schon sehr uncool jemanden etwas falsches zu
unterstellen...
Deshalb habe ich das auch wieder rausgenommen, genau wie Du einige Deiner provokanten Sätze wieder rausgenommen hast.
Im Nachhinein lässt sich schwer sagen, ob ich einfach nur eine halbfertige Version Deines Beitrages gesehen habe oder ob mir der Forumsserver mit einer unvollständigen Anzeige des Beitrages ein Schnippchen geschlagen hat (wäre auch nicht das erste Mal) oder ob ich tatsächlich in der Hitze nur die Hälfte Deines Beitrages gesehen habe...
Dass Du Dich da jetzt nochmal so dazu produzierst ist auch nicht unbedingt cool (aber zumindest aufschussreich, was die Quelle Deiner Abneigung gegen Elektrotechniker angeht 8) ).
tiyuri hat geschrieben:Eine darauffolgende Richtigstellung (frei von Provokationen) war ...
Die ursprüngliche Version dieses Beitrages klang anders...
Daran wurde nochmal editiert, auch wenn der Forumsserver diese Änderung unterschlagen hat!
Und genau darauf zielte auch meine Anspielung ab, weiter nix!
tiyuri hat geschrieben:...jedesmal sagen
"Ihr schreibt die falschen Formeln falsch von falschen Quellen ab!"
hilft nunmal auch nicht weiter.
Eine solche Formulierung hatte ich mir verkniffen, und wenn, dann hätte ich keinesfalls "falsches Abschreiben" unterstellt, weil mir die Quelle der Problematik durchaus bewusst ist.
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Sirarokh
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Beitrag von Sirarokh »

Sorry, wenn ich noch einmal in eure sehr unterhaltsame, wenn auch sich leicht auf Abwegen bewegende, Unterhaltung hineinfunke aber
Inder-Nett hat geschrieben:Die konsequente Anwendung des von Dir (zweifelsohne fehlerfrei) zitierten Formelwerkes ergäbe nämlich Folgendes:
Bild
... und das ist nicht nur in meinen Augen wenig anschaulich!
finde ich sogar sehr anschaulich!
tiyuri hat geschrieben:Bitte entschuldige das Nebensächliche (Offtopic) Sirarokh.
kein Ding!

Aber, ähh, eins noch: Haltet den Ball flach, ok?

Das Threadthema ist einigermaßen abgehandelt, daher macht es nichts, wenn die Unterhaltung jetzt abdriftet, aber ein Streit wäre trotzdem unschön.
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Kikl

Beitrag von Kikl »

Kleiner Nachschlag für die beiden Hitzköpfe:

Inder-Nett hat die Korrekte Definition von Phase tatsächlich geliefert, nämlich B(w). Es fällt auf, dass die Phase eine Funktion der Kreisfrequenz w ist, während in allen vorherigen Beiträgen so getan wurde, als ob die Phase ein konstanter Wert sei. Es wurden glaube ich die Begriffe Phase, Nullphasenwinkel und Phasenverschiebung immer wieder verwechselt. Wie so häufig hilft Wikipedia bei der Wahrheitsfindung:

Bei der mathematischen Beschreibung einer Schwingung f(t) taucht die Phase als imaginärer Exponent der Exponentialfunktion auf: f(t)=A(t)exp(iφ(t))

mit φ(t) als zeitabhängige Phase und A(t) als zeitabhängige Amplitude.

Ist die Schwingung sinusförmig, so gilt für die Phase:

φ(t) = w*t + φo


w ist die Kreisfrequenz der Schwingung. φo ist also nur die Phase einer sinusförmigen Schwingung zum Zeitpunkt t=0.

Unterscheiden sich zwei Sinusförmige Schwingungen gleicher Frequenz durch ihre Nullphasenwinkel φ0, so liegt eine konstante Phasenverschiebung vor. Die Größe der Phasenverschiebung ist durch die Differenz der Phasen der unterschiedlichen Schwingungen definiert.

Gruß

Kikl

Ansonsten: Ball flach halten. Es ist schon amüsant, wenn bei so einem Thema Richard Feynman zu Wort kommt. Kopfsschüttel!
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tiyuri
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Beitrag von tiyuri »

Lieber spät als nie! Schön, dass sich doch noch jemand die Mühe macht es selbst verstehen
zu wollen. Inzwischen war eigentlich klar, woher die unterschiedlichen Definitionen stammen.
Kikl hat geschrieben:Es fällt auf, dass die Phase eine Funktion der Kreisfrequenz w ist, während in allen
vorherigen Beiträgen so getan wurde, als ob die Phase ein konstanter Wert sei.
Die Phasenverschiebung (herkömmlicher) passiver Filter ist freilich Frequenzabhängig,
wie man hier schon sehen konnte, sofern man auch wirklich gelesen hat:
tiyuri hat geschrieben:Für den Betrag und die Phase dieser Funktion ergibt sich:

Bild
Die Kreisfrequenz Omega ist im Argument des Arcustangens ( w = 2 pi f ).
Kikl hat geschrieben:Ansonsten: Ball flach halten. Es ist schon amüsant, wenn bei so
einem Thema Richard Feynman zu Wort kommt. Kopfsschüttel!
Das war zwar ein total anderer Zusammenhang, aber prima, dass du etwas davon hattest! :roll:
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Kikl

Beitrag von Kikl »

Na ja, Tjuri, die Begriffe hältst du immer noch nicht sauber auseinander.

Ua/Ue ist die Übertragungsfunktion deines Filters. Phi ist die Phasenverschiebung zwischen der Eingangsspannung Ue und der Ausgangsspannung Ua. Dem liegt die Annahme zugrunde, dass die Eingangsspannung Ue eine periodische Funktion ist: Ue=Uo*exp(iwt)

Statt dessen ist in deinem Beitrag von dem Betrag und der Phase irgendeiner Funktion die Rede. Du sprichst von der Phasenverschiebung eines Filters; das ist auch Humbug, denn eine Phasenverschiebung besteht allenfalls zwischen zwei Signalen.

In meinem Beitrag erläutere ich, dass die Phase eine Frequenzabhängige Funktion ist, woraufhin du antwortest, dass die Phasenverschiebung frequenzabhängig sei. Schon wieder die Begriffe verwechselt.

Das geht schon lange so kunterbunt durcheinander und jetzt geht es immer noch so weiter, tzzz :wink:

Ich sage nur: Ball flach halten.

Gruß

Kikl
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