eigene Messungen an Autoradios

Dieses Thema im Forum "Car Hifi" wurde erstellt von ylf, 17.02.2008.

  1. ylf

    ylf Lebende Foren Legende

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    Als Fortsetzung der Diskussion von diesem Thread mache ich mal einen neuen auf, weil es ins Off-Topic abrutscht.

    Das ist eine gute und wichtige Frage, was mißt man.

    Ich habe vor ca. 15 Jahren mal eine Klirrfaktormeßbrücke in meiner Ausbildung gesehen. Mehr allerdings auch nicht. Vom Prinzip kann dies nur so funktionieren, daß das Ausgangssignal mit dem definierten Eingangssignal verglichen wird und daraus läßt sich der Klirrfaktor ableiten. Klirrfaktor ist aber ein Thema für Röhrenverstärker. Klirrfaktoren werden vom Menschen erst ab ca. 1% wahrgenommen. Und selbst wenn die Grenze tiefer liegt, bei den heutigen hochintegrierten Halbleiterverstärkern ist 0,1% Klirr Maximum.
    Ich denke daher, man kann diese Meßgröße getrost außen vor lassen.

    Ausgangsleistung ist ein guter Ansatz. Möglicherweise gibt es da tatsächlich Unterschiede. Die eingesetzten Brückenverstärkermodule sollten die 15 bis 20W bei entsprechender Betriebsspannung schaffen. Vielleicht sind in älteren Radiomodellen Module verbaut, die dies nicht packen. Ich habe das mal ganz schnell versucht nachzumessen an meinem Philips RC578 (Zehn Jahre alt, damals über 500DM, CarHiFidele Mittelklasse). Leider habe ich keine passende Last in 4Ohm. Deshalb habe ich die maximale Ausgangsspannung ohne Last gemessen, in der Erwartung, daß diese bei Last nicht wirklich einbricht. Das würde nämlich auf einen bescheidenen Ausgangswiederstand hinweisen. Auf dem Radio steht drauf 4x35W. Bei 12V Betriebsspannung komme ich auf ca. 11,2Vss, was rechnerisch an 4Ohm 15,68W Sinus ergibt. Bei 14V 12,8Vss = 20,48W Sinus. Gemessen bei 1kHz und 1574mVss am AUX Eingang.

    Der Frequenzgang ist sicher auch noch interessant. Ich habe bei den oben erwähnten Modell überaschenderweise festgestellt, daß Flat gar nicht Flat ist. Bei ca. 30Hz liegt die untere Grenzfrequenz. Möglicherweise ist dies Absicht und die ganz tiefen Frequenzen, die eher Rumpeln und Poltern sind, fallen raus.

    bye, ylf
     
  2. AdMan

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  3. #2 EnT(18)husiast, 17.02.2008
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    Ich kann dir sagen wie der "Klirr" gemessen wird.
    Wenn du ein Sinussignal (typischerweise werden hier 1 kHz verwendet frag mich aber bitte nicht warum) auf den Amp gibst und am Ausgang einen rein Ohmschen Widerstand (z.b. 4 ohm) angebringnst musst du das mit nem Oszi messen. Klirr ist dann wenn der Transistor aus dem Arbeitsbereich rausläuft und in "rechtecksspannung" übergeht. Dann wird das Sinussignal oben abgeschnitten. Also heisst 1 % klirr bei ner Angabe von 4X 100 WRms dass 99% des Sinussignals so verstärkt werden wie soll und die 1% oben abgeschnitten werden.
    Hört man bei 1% noch fast nicht, aber bei 10% sehr wohl....
    Wenn ihr einen Amp voll auslastetet gibt der nur noch rechtecksspannung raus. Weil die Transistoren immer Voll Auf und Voll zumachen.... das wären dann 100% klirr und jeder kennt das.....(klingt furchtbar)

    Also is da keine besondere Messschaltung zu notwendig, dafür aber ein konstantes Netzteil !
    Und ein Widerstand mit einer sehr grossen (Verlust)Leistung. Also nich so nen 1/4 Wätter.... gibt da so riesige Metall/Keramik Widerstände.
    Nen Sinusgenerator und nen Oszi

    EDIT: Wenn du unter Last voll aufgedreht hast und dann gemessen hast du bei sehr wahrscheinlich mehr als 10% Klirr gemessen.....
     
  4. #3 EckigesAuge, 18.02.2008
    EckigesAuge

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    Nein, ich denke ylf weiß schon, wie Klirr definiert ist. Und was du da beschrieben hast ist Leistungs-Clipping, das natürlich auch zum Klirr beiträgt, aber eben nur dazu dient die maximale Leistung bei z.Bsp. 1 oder 10% Klirr zu ermitteln.
    Eine Klirrkurve über Leistung und Frequenz ist viel interessanter und mit deiner Methode nicht meßbar. Dafür braucht es spezielle Meßbrücken, die mit guten Generatoren gefüttert werden.
    Wirklich gut sind so Messsysteme wie Audio Precision oder CLIO, letzteres mit etwas über 1k€ sogar bezahlbar. ;)
    Falls mal jemand was zu verkaufen hat... :D :D
     
  5. #4 EnT(18)husiast, 18.02.2008
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    Das Clio kenn ich, aber dann musst Vergleichsemssungen machen. Nur das Clio + Messmikro reicht nicht....auserdem würdest du dann den "Klirr" von Amp + LS nehmen....Da kommst mit 0,1% aber nicht hin....
    Und ich dachte er meint den Klirr der bei den Amps immer mit angegeben wird.....und dieser 1% Klirr bei soundsoviel Leistung wird so gemessen.
    Für den "richtigen" Klirr, also den Unterschied zwischen original-Signal und Ausgangssignal zu messen bedarf weit mehr Aufwand.....
    Und zwei geeichter (oder zumindest aufeinander abgeglichener) Oszis....

    Das Clio is übrigens ne feine Software, auch wenn schon etwas älter....
     
  6. ylf

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    Das ist der richtige Klirrfaktor, der bei den Amps angeben wird. Im Prinzip gibt dieser an, wie sehr der Verstärker das Signal verfälscht (verzerrt). Und gemessen wird dieser eben mit Klirrfaktormeßbrücken. z.B. sowas hier (auf die Schnelle mal gegoogled)
    Die Angabe der Meßfrequenz und Ausgangsleistung dient zum einem der Reproduzierbarkeit der Messung und zum anderen hat es historische Gründe. Das stammt noch aus der Zeit der Röhrenverstärker. Röhren arbeiten nicht linear. (Transistoren auch nicht so ganz, aber gleich mehr dazu.) Je höher der Pegel, desto mehr geraten die Röhren in die Sättigung. Beispiel, ich gebe den doppelten Pegel hinein, bekomme aber nur den 1,5facher heraus. Die Verstärkung nimmt mit zunehmenden Pegel also ab. Dadurch entsteht das weiche Übersteuern. Ein Transistor macht eine viel höhere Verstärkung als eine Röhre. Auch hat ein Transitor nur den Bruchteil der Baugröße, sodaß man ein Vielfaches an Transistoren in einen Verstärker packen kann anstelle von Röhren. Ganz zu schweigen von Integrierten Schaltungen mit ein paar Tausend Transistoren. (Übliche Leerlaufverstärkung von Operationsverstärkern ist so 100.000) Man muß den Verstärker einbremsen, indem man einen Teil des Ausgangssignals gegenphasig (invertiert) wieder einkopplet, man nennt das auch gegenkoppeln. Transistorverstärker sind sehr stark gegengekoppelt. Das macht sie sehr linear. Doppelter Eingangspegel gleich doppelter Ausgangspegel. Das Spielchen kann soweit treiben, bis die Ausgangsspannung kurz vor der Betriebsspannung liegt. Und dann kommt das harte Übersteuern, was in dem Effekt äußert, daß z.B. die Spitzen einer Sinuskurve einfach gekappt werden. Der Effekt, den man Clipping nennt. Es gibt noch andere Effekte, die beim Übersteuern auftreten können, z.B. das der Verstärker anfängt zu schwingen oder daß das Ausgangsignal kippt, also invertiert wird. Aber die gibt es nur bei absoluten Fehlkonstruktionen. Ein guter Verstärker Clippt nur.
    Und deshalb ist die Leistungsangabe beim Röhrenverstärker wichtig, weil sich der Klirrfaktor ständig ändert, mit höherem Pegel schlechter wird. Worauf noch der uralte Ratschlag zurückzuführen ist, den Verstärker leistungsmäßig mit Reserve zu wählen. Und weil man leistungsstärkere Verstärker teurer verkaufen kann, der Verkäufer verdient mehr daran, hält sich dieses Verkaufsargument hartnäckig, obwohl es technisch überholt ist.

    Aber wir kommen vom Thema ab.

    Noch eine kleines Schmankerl zum Schluß:
    In der Firma, wo ich arbeite, werden Kanalverstärker gebaut. (Verstärker, die z. B. das TV-Signal auf Satelliten verstärken und wieder zur Erde zurückschicken.) Diese Verstärker arbeiten meist auch noch mit Röhren, Wanderfeldröhren. (Es gibt noch keine Halbleiter für diesen Frequenzbereich und dieser Leistungsklasse. ) Auch die Wanderfeldröhren sind nicht linear. Deshalb muß man ihnen einen sogenannten Linearisierer vorschalten. Und ich arbeite zufällig in dem Team, was zumeist diese Linearisier aufbaut. (Mit der Elektronik darin habe ich aber nichts zu tuen.)

    Aber jetzt sind wir völlig Off-Topic. :D

    bye, ylf
     
  7. #6 EckigesAuge, 18.02.2008
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    In einem anderen Thread hatten wir mal die heutige schlechte Musik auf die Hörner genommen, die einen Dynamikumfang hat, der es nicht mehr in den zweistelligen Bereich schafft. Insofern ist das mit dem Verkaufsargument "lieber ein wenig mehr, wir brauchen ja Leistungsreserve" natürlich überholt. Andererseits, wer Klassik gerne in Originallautstärke hören will wird um einen kräftigen Verstärker mit niedrigem Rauschniveau kaum herumkommen. Es hat schon alles seinen Sinn.
    Aber für heutige Pop-Platten sind schon die PC-Speaker ausreichend. Erschreckend ist ja, dass mit solchen Dingern teilweise auch abgemischt wird...

    Schon wieder OFF-Topic. ;)
     
  8. #7 Psychomax, 18.02.2008
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    Oh endlich mal ein ordentlich Thread wo es zur Sache geht und wo man lernen kann.

    Wollte heute mal in einer freien Minute mal das Toyoradio ausmessen. Weiß aber nicht, ob ich da so den richtigen weggenommen hab. Hab erstmal CD mit Rosa rauschen genommen, die alle Frequenzbereiche abdeckt. Daran habe ich erstmal ein normales Lecroy Oszi (9304) angeschloßen. Ist das der richtige Weg um die maximale Leitungs über ALLE Frequenzen rauszubekommen?!

    Im Prinzip habe ich alles da was so ein Messtechnikerherz entzückt. Vom Fluke Kalibrator bis hin zu etlichen Lasten und Spektrumanalysern. Na ja aber Geräte können nur so gut sein, wie sein Bediener. Also wie könnte man optimal vorgehen?

    Ein Radio ist doch im Prinzip wie ein Netzteil?! Normalerweise prüfen wir Netzteile auf ihre maximalen Stromfluß in dem wir einen 0.001 Ohm bzw. 0.0001 Ohm je nach Netzteil nehmen.
     
  9. #8 Psychomax, 18.02.2008
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    Röhren sind super. DLS hat einen schönen leider aber auch teuren Röhrenverstärker! :)

    Wobei ich voll auf meine Digital PDX abfahre! :) Den ist es scheiß egal welche Last ich dranhänge. Bringen immer die selbe Leistung. Nach dem ich sie ausgemessen habe, hab ich sogar gemerkt das sie einen ticken mehr Leistung bringt als versprochen! :D
     
  10. #9 Psychomax, 18.02.2008
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    Aber ist es nicht so, dass Verstärker in der Nähe ihres Leistungslimits dazu neigen zu übersteuern. Hatten das mal in der Vorlesung aber ganz zusammen bekomme ich das nimmer. Aber so ungefähr, dass bei hohem Pegel die Signale teilweise abgeschnitten werden, bzw. verloren gehen?!
     
  11. #10 EckigesAuge, 19.02.2008
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    Nennt sich Clipping und hatten wir weiter oben schon "angeschnitten". :D
    Wo halt keine Spannung mehr da ist ist Ende... ;)
     
  12. ylf

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    Einen Verstärker in der Übersteuerung zu betreiben macht in unserem Fall keinen Sinn. Eben weil dann Verzerrungen auftreten. Eigentlich ist dann sein Leistungslimit schon überschritten auf Sinus bezogen. Die Effektivleistung kann natürlich noch weiter ansteigen, wenn man den Verstärker weiter übersteuert. Ein Rechtecksignal hat quasi einen besseren Wirkungsgrad, als ein Sinussignal. Aber wie schon gesagt ist dieser Betreibszustand für unseren Anwendungsfall unerwünscht und wir brauchen diesen nicht weiter zu betrachten.

    ...
     
  13. #12 EnT(18)husiast, 19.02.2008
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    nur zur Verständigung die RMS Leistung (Sinus) wenn bei 1% Klirr etc angegeben, dann is dass bei 1% Klipping !!
    Richtiges RMS (wenn bei klirrfaktor 0,05 etc) angegeben dann is dass so gemessen dass es aufm Oszi n sauberes Sinal ist. (die 0,05% entsprechen dann der Abweichung vom original zum Ausgegeben Signal), Der Wert liegt dann etwas unter dem mit 1% Klipping angegebenen.
    Auserdem muss man bei Angaben vom Amp (egal welche Watt) immer auch geschaut werden bei welcher Eingangsspannung.... zu 14,4V (wie oft getestet wird) und 12V besteht ein nicht ganz kleiner Leistungsunterschied....

    hab mich nochmal schlauer gemacht. Der Klirr wird üblicherweise bei nur 1 Watt und 100Hz gemessen (warum fragt mich nicht).....Also ist das ne Aussage die eigentlich nie passt. Das is praktisch nur die minimale gemessene Verzerrung die dieser Amp schafft.... Je mehr leistung und je nach frequenz sieht das alles ganz anderst aus.........

    Die angaben bei 1% Klirr/Klipp werden gerne gemacht um dem Amp noch ein paar Wätter mehr draufzuschreiben. Aber 1% Klipp hört man noch fast nicht. (dafür sind im gegensatz zu home-hifi die Bedingungen im Auto fast zu schlecht)....
     
  14. ylf

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    Macht nichts.
    Die Angabe des Dynamikumfangs macht nur Sinn in Verbindung mit digitaler Signalverarbeitung. Es ist in einem solchen Fall nichts anderes, als die Umrechnung der Bitbreite in einen analogen Meßwert. Eine CD hat z.B. einen Dynamikumfang von 90dB.
    Bei einem analogen Gerät wird die Angabe schwierig. Der Maximalpegel läßt sich ja problemlos ermitteln. Aber was nimmt man als Minimalpegel? Das Rauschmaß? Also der lauteste Ton ist in einer Analge bekannt. Entsprechend läßt sich das alles Dimmensionieren. Unabhängig vom Musikgeschmack. Es fährt auch kein Classic-Freak mit 500W im Auto herum. ;)

    ...
     
  15. ylf

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    Jetzt wird es etwas komplizierter.
    Du brauchst ein Oszilloskop und einen Funktionsgenerator oder alterativ eine CD mit diversen Signalen. Um die maximale Leistung zu messen, nimmst du bei der CD ein 1kHz Signal, welches am besten mit maximaler Aussteurung aufgenommen wurde. Dann drehst du die Lautstärke auf, bis der Verstärker übersteuert (Clipping), gemessen mit dem Oszilloskop und nimmst dann wieder eine Lautstärkestufe zurück, bis eben nicht mehr übersteuert wird. Ggf. den Ausgang mit 4Ohm belasten, die Ausgangsspannung sollte sich dabei nicht ändern bzw. nicht übersteuern, wenn doch die Einstellung neu vornehmen. Maximale Spannung ohne Übersteuerung messen, in den Effektivwert umrechnen und an Hand der Lastimpedanz in die Leistung.
    Um den Frequenzgang zu betrachten, ist ein Funktionsgenerator praktisch, wenn die CD einen Track hat, wo das Signal seine Frequenz von 20Hz nach 20kHz ändert, geht es auch recht leicht. Einfach die Ausgangsspannung im Auge behalten, diese sollte über den gesammten Frequenzbereich konstant bleiben. Am Anfang und Ende ist etwas Abfall O.K. Das kann man im Prinzip auch beim Maximalen Ausgangspegel machen.

    bye, ylf
     
  16. #15 P-Force, 19.02.2008
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    Moin,

    wollte mal einige Dinge anmerken :

    1. Klirrfaktor eines Verstärkers ( eigentlich Anteil der Oberwellen bei einem Sinussignal ) wird entweder mit einer Klirrfaktormeßbrücke gemessen oder mit mit einem Signalprozessor, der mit einer Fourieranalyse den Oberwellenanteil am Ausgangssignal misst. In der Regel wird der Klirrfaktor bei Nennleistung und 1 kHz gemessen.
    Daneben gibt es noch Intermodulationsverzerrungen, die auftreten, wenn mehr als eine Frequenz auf den Eingang gegeben wird, diese werden aber kaum angegeben, können aber heftig stören

    2. Kirrfaktor eines Lautsprechers wird über ein Meßmikrofon wie oben gemessen, dabei wird der Lautsprecher mit Sinussignalen verschiedener Frequenz betrieben, um den Verlauf der Verzerrungen über die Frequenz darstellen zu können. Üblicherweise bei Pegeln von 85 dB und 95 dB in 1 Meter Abstand. Oft wird hier nur der K2 ( 2. Oberwelle ) und der K3 ( 3. Oberwelle ) gemessen, wobei ein Anteil von K2 oft als angenehm ( "weicher Klang" ) empfunden wird. Klar, das der verwendete Verstärke die benötigte Leistung mit minimalen Verzerrungen liefern können muß.

    3. Mit einem Oszilloskop alleine kann man keinen Klirrfaktor messen, lediglich erkennen, wann das Signal von der Sinusform abweicht.

    4. Leistungsmessungen können, wie von ylf beschrieben, gemacht werden, allerdings immer mit einem Lastwiderstand, da die Leistung zum einen von der maximalen unverzerrten Spannung, die der Verstärker abgeben kann, bestimmt wird, zum anderen von dem maximalen Strom, den der Verstärker liefert, bevor er verzerrt. Eine prozentuale Aussage über den Klirr kann aber nur wie unter 1. gemacht werden.

    So, daß war erst einmal alles, was ich aus meinen Gedächtnis hervorkramen konnte, wollte eigentlich keinen Klugscheisser spielen, schlagt mich nicht ! Einiges, was hier geschrieben worden ist, ging mir aber doch etwas gegen den Strich !

    Ciao, P-Force
     
  17. #16 EnT(18)husiast, 19.02.2008
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    THX man lernt nie aus. Bin zwar aus der Elektronik und betreibe Car-Hifi als Hobby aber manchmal findet man im netz halt leider selbst falsche infos.
    Leistungsmessung habe ich selber schon an Amps durchgeführt, aber noch keinen Klirr.....
     
  18. ylf

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    Schon O.K.
    Klugscheißen ist in diesem Thread ausdrücklich erwünscht. :D

    Vielleicht sollte man für die Laien noch erklären, daß es nur sinusförmige Signale gibt. Stellt sich ein Signal nicht mehr sinusförmig dar, ist es ein Gemisch aus mehreren Sinussignalen. Fourier läßt grüßen.

    bye, ylf
     
  19. #18 EckigesAuge, 19.02.2008
    EckigesAuge

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    Man, das kapiert doch keiner... :D

    Außerdem ist die Welt nicht ganz so schwarz-weiß... Es gibt nicht nur Sinussignale, wäre auch zu schön, aber die Welt läßt sich in sie zerlegen. :]
    :rolleyes:

    Wie ich "Signale und Systeme", so hieß das Fach bei uns, gehaßt habe... 8)
     
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  21. toedu

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    Hiess bei uns auch so (wobei es vorher bereits in verschiedenen Exkursen in Physik und Mathe kam :D). Ich fands interessant, aber das ist son Thema, wenn das auftaucht, dann versuch ich gar nicht erst das einem Laien irgendwie zu erklären - meistens zwecklos weil es erstmal völlig unlogisch erscheint :rolleyes:
    Leider war das darauf aufbauende Modul "digitale Signalverarbeitung" wegen miesen Dozenten fast unbrauchbar....
     
  22. #20 Psychomax, 20.02.2008
    Psychomax

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    @ylf
    Wie man es sieht. Eigentlich gehört der cos auch dazu. Fourier besagt ja das man jedes beliebige Signal in einer sinus bzw. cosinus Schwingung transformieren kann! :)

    @EckigesAuge
    Die speziel Fourier Transformation macht man in Mathe, Analoge bzw. Digitale Signale! So ist es zu mindest bei uns. Ziemlich simpel wie ich finde...

    @toedu
    Wieso?! Also ich hab es meiner Freundin mit hilfe einen Rechtecksignals erklärt. Und die studiert BWL. Was dahinter steck ist ja schnell erklärt. Und das rechnen ist mit Wissen aus der Oberstufe und den Grundregeln von Fourier auch gut machbar... :)
    Speziel jetzt bei der Fourier Transformation kann man einfach Signale per Tabelle lösen. Komplexere Signal schafft eh nur noch der Rechner... :)
     
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