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Als '''Übersteuern''' bezeichnet man in der das Beaufschlagen von signalverarbeitenden Einheiten mit Eingangssignalen außerhalb des erlaubten Eingangsbereiches. Als Folge einer Übersteuerung treten unerwünschte Effekte auf wie en. Typischerweise werden Ausschläge, die über den Eingangsbereich hinausgehen, abgeschnitten. Diesen Effekt bezeichnet man als Begrenzung oder Clipping (englisch ''to clip'' = abschneiden, kappen).

Bei en kann Übersteuerung sogar zum Komplettversagen führen. Andererseits ist bei vielen Schaltungen zur Übersteuerung Voraussetzung für die Funktion.

Übersteuern bei Audio-Verstärkern

'''Übersteuerung''' (englisch ''overdrive'') oder kurz ''drive'' genannt, bezeichnet in der Musik das unabsichtliche oder absichtliche Hervorrufen einer bei einem elektrisch transportierten Tonsignal.

Funktionsweise

Ein kann durch einen zu hohen Eingangs oder eine zu hohe Verstärkung in die kommen, bei der das Ausgangssignal nicht mehr formtreu dem Eingangssignal folgt, sondern geklippt und dadurch verzerrt wird. Dabei wird die Signalkurve an den oberen und unteren Signalspitzen ?abgeschnitten?. Derartige Vorgänge kann man sich bildlich in Form einer Sinuskurve vorstellen, die an den oberen und unteren Ausbuchtungen mittels zweier horizontaler Geraden abgeflacht wird. Wird eine einzige Frequenz eingespeist, entstehen im Signal- nur zusätzliche , sogenannte . Werden (bei Musik) gleichzeitig unterschiedliche Frequenzen eingespeist, entstehen außerdem immer zusätzliche Kombinationsfrequenzen, also die Summen und Differenzen der ursprünglichen Frequenzen, weil der Verstärker dann als arbeitet.

Transistorverstärker klingen beim Übersteuern ebenfalls besonders unangenehm und ähneln dem digitalen Clipping, wobei die signalverarbeitenden Transistoren einen erkennbaren Übergang in die Nicht-Linearität aufweisen und nicht so rasch clippen wie die digitale Übersteuerung. Daher sind manche Transistorverstärker mit einem sogenannten '''' ausgerüstet, das ein weicheres Übersteuerungsverhalten bedeutet.

Röhrenverstärker und Röhrenmikrofone (Trioden), die bei größeren Lautstärken nichtlineare Verzerrungen mit quadratischem an einer unsymmetrischen Kennlinie mit nur geradzahligen n erzeugen können, heben besonders diejenigen Teiltöne hervor, die mit dem Grundton harmonisch nah verwandt sind. Sie haben im Klirrfaktor k2, k4, k6 usw. Anteile der Oberschwingungen. Neben dem Einsatz in Hifi-Endstufen waren Röhrenverstärker (oder entsprechende digitale Signalwegsimulationen) der historische Ursprung übersteuerter E-Gitarrensignale.

Auch Magnetbänder als Speichermedien für Signale besitzen einen noch weicheren Clipping-Übergang als Röhrenverstärker. Übersteuerte Analogbänder sind ein Beispiel für mehrere klanggebende Komponenten, die zusammenspielen: der Vorstufentreiber, der Aufnahmekopf mit seiner Magnetspule, und das Band selbst. Aufgrund der langsam ansteigenden Nicht-Linearität von Bandübersteuerungen wird ein leichter Übersteuerungseffekt im Musik-Mastering gern als zusätzlicher Headroom zur Befügung ebenfalls harmonischer Obertöne genutzt.

Einzelnachweise

Siehe auch

Literatur

  • Martin Meyer: ''Signalverarbeitung.'' Analoge und digitale Signale - Systeme und Filter, 8. Auflage, Springer Fachmedien, Wiesbaden 2017, ISBN 978-3-658-18320-2.

Weblinks

  • (PDF; 255 kB)