Klirrfaktor

Als Klirrfaktor wird eine Maßeinheit für unerwünschte Verzerrungen bezeichnet, die vor allem bei Audio-Geräten wie Verstärkern, Lautsprechern und Mikrofonen auftreten. Das Phänomen, bei dem höherfrequente Geräusche entstehen, wird auch Verzerrungsgehalt oder Oberschwingungsgehalt genannt und tritt bei sinusförmigen Wechselsignalen auf. Es entsteht, wenn es bei Baugruppen oder Gerätebestandteilen zu nichtlinearen Verhalten kommt. Der Klirrfaktor wird als reiner Zahlenwert mit dem Formelzeichen k angegeben, alternativ wird aber auch die Klirrdämpfung oder der Klirrabstand in Dezibel gemessen.

Der Klirrfaktor k gibt Auskunft darüber, in welchem Maße die harmonischen Oberschwingungen die Sinus-Grundschwingungen überlagern und damit Einfluss auf das Gesamtsignal haben. Dabei ist der Klirrfaktor k immer kleiner als eins und wird in Prozent angegeben, jedoch wird in der Regel auf eine Auszeichnung im Klirrfaktor verzichtet und dafür als Klirrdämpfungsmaß in Dezibel (dB) angegeben. Das Wort Klirrfaktor selbst ist ein lautmalerischer Versuch, die unangenehmen Hochfrequenzen wiederzugeben.

Es kommt bei allen Hi-Fi-Baugruppen, wenn es zur Verwendung von Röhren oder Halbleitern kommt, zu einem Klirren, da diese nichtideale Eigenschaften aufweisen. Das heißt, diese Bauteile sind nicht linear und führen zu unerwünschten Verzerrungen. Besonders bei Audio-Verstärkern und Endstufen kommt der Klirr-Effekt zum Tragen, deshalb ist es bei diesen Produkten immer ein Kompromiss zwischen Verlustleistung und Klirrfaktor. Der Klirrfaktor bei Produkten kann im Laufe der Zeit durch Materialermüdung oder Eigenerwärmung zunehmen.

Das menschliche Gehör kann einen Klirrfaktor von 5 % im Bassbereich nicht wahrnehmen, da es im tieffrequenten Bereich nicht empfindlich genug ist. Im Präsenzbereich (von 1 bis 4 kHz) ist da Gehör jedoch wesentlich sensibler und kann selbst Verzerrungen unter 0,5 % erkennen. Entscheidend für die Hörbarkeit der Verzerrungen ist auch die Beschaffenheit des Audiosignals und des entsprechenden Spektrums. Bei sinusähnlichen Klängen ist das Ohr für Verzerrungen am empfindlichsten, z.B. bei einer Aufnahme mehrerer Flöten ist ein Klirren schon ab 0,5 % auszumachen. Bei Signalen mit hoher Spektraldichte wie Sprache oder Schlagzeugsoli sind Verzerrungen erst ab deutlich höheren Klirrfaktoren zu hören.

Aktuelle Verstärker und Endstufen sind so konstruiert und verarbeitet, dass keine Verzerrungen wahrzunehmen sind. Der Klirrfaktor liegt in der Regel unter 0,1 %, es sei denn, man nähert sich mit der Audio-Ausgabe der Leistungsgrenze der Geräte. Dabei sind es weniger die Verstärker, in denen der hörbar Klirr entsteht, sondern es treten unangenehme Verzerrungen bei der Schallwandlung bestimmter Frequenzen im Lautsprecher auf. Auch klassische Schallplattenspieler erzeugten durch die Klirr-empfindlichen Tonabnehmer und die Schallplattenrille selbst ein deutlich wahrnehmbares Klirren.