Was ist Clipping?
Als Clipping bezeichnet man einen Effekt, bei dem die Halbwellen einer (in unserem Fall sinusförmigen) Wechselspannung abgeschnitten werden. Im Extremfall gleicht dann die Wechselspannung praktisch einer Rechteckspannung - keiner Gleichspannung.
Wo entsteht Clipping?
Clipping kann an jedem Verstärker entstehen, wenn er übersteuert wird. Das bedeutet, das (sinusförmige) Eingangssignal steigt weiter, obwohl der Verstärker bereits seine maximale Ausgangsspannung erreicht hat.
Wodurch und an welcher Stelle im Signalverlauf entsteht Clipping?
Clipping und Übersteuerung entsteht bei der fehlerhaften Anpassung der Verstärker-Schaltung auf das Eingangssignal, prinzipiell bei jedem einzelnen Transistor. Eigentlich sollte es kein Problem sein, ein in sich geschlossenes Gerät zu bauen, dass ohne Clipping arbeitet, also maximal laute Eingangssignale maximal verstärken kann, ohne dass es irgendwo im Signallauf zu Übersteuerungen kommt (zum Beispiel tragbare CD-Player oder HiFi-Komplettanlagen, Autoradios). Leider gibt es aber eine Strömung unter Entwicklern, die Schaltungen so plant, dass sie vor erreichen der maximalen Lautstärke zu Übersteuern führt (warum auch immer…).
Schwieriger wird die Anpassung von mehreren Komponenten. Wenn sich die Hersteller auf eine Anschluss-Norm einigen (wie es einst im Heim-HiFi-Bereich üblich war (wie hoch war die Effektive maximale Spannung am Cinch? 1 Volt? 1,4 Volt?)), sollte es keine Probleme mit Übersteuerungen und damit Clipping geben. Sowie allerdings bei einem Glied im Signalweg die maximale Ausgangsspannung größer ist, als die mögliche Eingangsspannung des nächsten Gliedes, ist Übersteuerung und damit Clipping vorprogrammiert.
(Bei einigen Geräten und Schaltungen ist Clipping als Effekt erwünscht. Das gilt allerdings in der Regel nicht für „Endverstärker“, die Leistung für Lautsprecher liefern sollen.)
Was sind die Folgen von Clipping an einem Lautsprecherverstärker?
Der Lautsprecher als dynamisches mechanisches System aus bewegten Massen ist optimiert auf „schöne runde“ Sinuswellen. Kommt es zum Clipping, wird der Lautsprecher mit einer Rechteckspannung beaufschlagt (keiner Gleichspannung!), muss er an den Punkten der oberen und unteren maximalen Auslenkung abrupt abbremsen und später wieder abrupt schwingen. Dabei entstehen zum einen extrem thermische Belastungen zum anderen aber auch ein großer Anteil an Obertönen. Das letztere kann Hochtöner sehr gut töten (da die Leistung der Obertöne irgendwann größer wird, als der Hochtöner eigentlich vertragen kann, mit dem ersteren kann man bei genügend Leistung auch Tieftonlautsprecher verheizen.
Wie kann man Clipping verhindern?
Das dürfte inzwischen klar sein: den gesamten Signalweg so konzipieren/ einstellen, dass es an keinem Punkt zu Übersteuerungen kommen kann.
Wie unterschieden sich 50 Watt aus Verstärkern mit 50, 100, 1.000 Watt maximaler Leistung? Gar nicht. Aus allen dreien kommt exakt die gleiche Spannung. Entsprechend der Impedanz zieht der Lautsprecher seinen Strom, was im Ergebnis die Leistung ergibt. Unabhängig davon, wie hoch die maximal mögliche Spannung sein könnte. Das heißt, der Lautsprecher, der maximal 80 Watt verträgt, arbeitet mit 50 Watt immer gleich gut. Egal wie hoch die maximal mögliche Leistung ist.