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2. Kenngrößen

Elektronik > Verstärker

Leistung

Das Ziel der Endstufe ist es, das Signal so weit zu verstärken, dass es ausreicht, um den Lautsprechern zu genügen. Und hier liegt das Hauptproblem. Boxen sind komplexe Lasten. Ihr Widerstand ändert sich, je nach anliegender Frequenz (Tonhöhe), deutlich. Dank der Resonanzfrequenz des Basstreibers kann eine 8 Ohm Box so auch mal einen 50 Ohm Wert erreichen. Aber das hängt vom Lautsprecher ab. Der Verstärker darf sich davon natürlich nicht beirren lassen, und muss in allen Situationen die gleiche Spannung aufrechterhalten können. Die Lautsprecherhersteller gehen davon aus, dass die Endstufe eine “Ideale Spannungsquelle” ausreichend ersetzt, das also ohne Murren erledigt.

Wenn niedrige komplexe Impedanzen und hohe Lautstärken zusammentreffen, ist es nicht selten, wenn der Verstärker bei dem Versuch diese Spannung aufrechtzuerhalten, plötzlich extrem hohe Kurzzeitleistungen liefern muss. Und hiermit komme ich zu der am häufigsten gestellten Frage; Wieviel Watt braucht der Verstärker ?

Antwort: Das kommt auf den Lautsprecher und die Lautstärke an. Lautsprecher haben einen unterschiedlichen Wirkungsgrad (bzw. Kennschalldruck). Das bedeutet: Bei gleicher anliegender Leistung sind verschiedene Lautsprecher unterschiedlich laut. Wobei ein hoher Wirkungsgrad kein Garant für guten oder schlechten Klang ist.

Der übliche Kompaktlautsprecher hat einen Wirkungsgrad von 80 - 88 dB an einem Watt. ”dB” ist ein logarithmisches Pseudomaß. In der Akustik wird diese meist mit einer gehörrichtigen Angabe für die Lautstärke gleichgesetzt - diese Erklärung ist nicht ganz richtig, soll an dieser Stelle jedoch reichen. Eine Lautstärke von 88 dB heißt, dass man schon recht laut reden muss, um sich bei dieser Geräuschkulisse zu unterhalten. Gemessen wird dieser Wert meist in einem Meter Entfernung zum Lautsprecher. Große Standlautsprecher haben meist 88 bis 93 dB an einem Watt Wirkungsgrad, Große Hornlautsprecher schaffen teilweise die 110 dB an einem Watt. Bei diesem Pegel kann man einen Schlagbohrer in nächster Nähe überhören. Wir reden hierbei immer noch von einem Watt.

Wenn man eine handelsübliche Kompaktbox mit einem Wirkungsgrad von 88 dB mit einem Watt versorgt, und in einem nicht zu großem Raum Musik hört, wird das für normale Pegel problemlos reichen. Das Problem liegt bei Dynamikspitzen, die auch kurzzeitig sehr hohe Leistungen vom Verstärker verlangen. Wenn der Verstärker etwa 10 Watt Sinus sauber leisten kann, kann man viele im Handel erhältlichen Kompaktlautsprecher auch bei musikalischen Impulsspitzen zu Lautstärken treiben, wo das scheppern der Türen Grund zur Besorgnis bietet.

Wer sich beim Kauf durch die erstaunlich hohen Wattangaben einiger Produkte angesprochen fühlt, sollte bedenken: Das Ohr arbeitet nichtlinear, für eine vom Lautstärkeverdoppelung (also 10 dB mehr) wird die 10fache Wattzahl benötigt. Der tatsächliche Unterschied zwischen einem Verstärker mit 50 und einem mit 100 Watt wird daher in der Praxis nicht sonderlich groß ausfallen.

Und: Watt ist nicht gleich Watt. Beliebt ist es besonders, bei billigen Produkten eine PMPO Angabe zu machen. Das ist eine “Impulsspitzenleistung”. Ich habe geschrieben, dass gerade bei dynamikreicher Musik auch mal Impulsspitzenleistungen von mehreren hundert Watt auftauchen, daher erscheint die Angabe der PMPO Leistung zunächst sinnvoll. Bei näherer Betrachtung ist "sinnvoll" jedoch nicht unbedingt das Wort der Wahl - der Fachterminus "Typenschildkäse" erscheint besser geeignet..

Die PMPO Leistung bezieht sich auf sehr kurze Spitzen, hier können auch bei sehr billige Endstufen Werte von über 1000 Watt erreicht werden. Wenn die etwas längeren Impulsspitzen bei klassischer Musik tatsächlich plötzlich 100 Watt von solchen Endstufen für einen etwas längeren Zeitraum brauchen, quittieren viele billige Endstufen jedoch unter starker Rauchbildung den Dienst. Einige Verstärkerhersteller in höheren Preissegmenten machen auch Reklame mit hoher Impulsspitzenleistung, geben allerdings auch an, über welche Zeiträume solche Spitzen gehalten werden können. Das macht bei sehr lauter und dynamikreicher Musik zumindest bei wirkungsgradschwachen Lautsprechern dann auch einen wirklichen Unterschied.

Die PMPO Angaben bei den meisten Geräten sind völlig unbrauchbar zur Beurteilung. Selbst billigste Verstärker, die bei moderaten Lautstärken in die Knie gehen, erreichen PMPO Leistungen von weit über 500 Watt.
Man findet aber allerdings die so genannte “Sinusleistung”. Oder auch die “Dauerleistung” oder “RMS-Leistung”. Diese Angaben sagen aus, welche Leistungen konstant erbracht werden können. Und hier ist das herbeizaubern von utopischen Wattzahlen schon etwas schwieriger - aber leider immer noch möglich. Wenn ein Verstärker 10 Watt Sinus aufweist, hat er vermutlich wirklich 10 Watt. Und sollte mit den meisten handelsüblichen Lautsprechern völlig für großzügige Auslegungen von Zimmerlautstärke reichen.
Schwierig wird die Sache bei kritischen Lautsprechern in großen Räumen. Einige elektrostatische Lautsprecher haben einen Wirkungsgrad von unter 70 dB/Watt/Meter. Das heißt, Sie werden mit 100 Watt so laut, wie ein 90 dB/Watt/Meter Lautsprecher mit einem einzigen Watt. Wenn man hier nicht nur in einem Meter Entfernung Musik hören möchte, sondern einen größeren 50m2 Raum beschallen möchte, machen Leistungen von 1000 Watt Sinus durchaus Sinn. Und dass die geforderten Dynamikspitzen ebenfalls “etwas” höhere Anforderungen an den Verstärker stellen, dürfte auch verständlich sein.

Für die meisten Wohnverhältnisse ist ein Verstärker der 10 Watt Sinus liefern kann allerdings mehr als ausreichend. Erst Recht, wenn man Nachbarn hat.


Auf welche technischen Daten kommt es denn bei Verstärkern noch an? Zunächst einige grundlegende Begriffe aus der Elektrotechnik

Strom und Spannung

De Beziehung von Lautsprecher und Endstufe kann anschaulich durch die Analogie mit Wasser aus Abbildung 2 beschrieben werden:


Abbildung 2: Wasseranalyse für den elektrischen Strom


Gezeigt werden zwei unterschiedlich hoch gelegene Wassergläser. Diese sind durch ein dünnen Ausgleichsrohr verbunden durch welches aufgrund der Schwerkraft Wasser fließt.

  • Die Analogie zu den Begriffen in der Elektrotechnik ist wie folgt:

  • Die elektrischen Potenziale φ1 und φ2  sind analog die Absoluthöhe des jeweiligen Wasserglases.

  • Die elektrische Spannung U ist die Differenz  φ1 - φ2  der beiden Potenziale. Je größer der Unterschied der beiden Potenziale desto größer ist die Spannung - und desto höher ist der Stromflus durch das Ausgleichsrohr.

  • Der elektrische Widerstand entspricht dem Fließwiderstand des Rohres. Wird das Rohr größer, verringert sich der Widerstand und bei gleicher Spannung kann mehr Wasser fließen.

  • Der Elektrische Strom entspricht der Menge an Wasser welches fließt

  • Die umgesetzte Leistung P ist das Produkt aus Spannung und Strom. Würde in dem Rohr eine Wasserturbine installiert werden, könnte die elektrische Leistung technisch genutzt werden.

  • Das deutsche Stromnetz füllt das Wasser im oberen Glas mit dem Wasser im oberen Glas immer wieder nach. Integriert man das Stromnetz in die Betrachtung, ist der Stromfluss zwangsläufig geschlossen!


Besonders kritsch für die Endstufe ist ein großes Ausgleichsrohr bzw. ein Lautsprecher mit niedrigem Widerstand, hier wird besonders viel Leistung umgesetzt.

Analogieerweiterung auf die komplexe Wechselstromrechnung

Gemäß der Fouriertransformation kann jedes (!) Signal aus Sinusschwingungen zusammengesetzt werden. Es ist daher wenig verwunderlich, dass ein einfaches Verfahren um Sinusförmige Veränderungen in Schaltungen beschreibt sich schnell verbreitet. Ein solches Modell ist die komplexe Wechselstromrechnung. Leider beschränkt sich die komplexe Wechselstromrechnung in ihrer Beschreibung auf lineare Netze - was aber für viele Anwendungsfälle ausreicht.

In der Elektrotechnik gibt es drei primäre Bauteile. Den Widerstand, die Spule mit der primären Eigenschafte der Induktivität und der Kondensator mit der primären Eigenschaft der Kapazität.

Der ohmsche Widerstand ist in der Wasseranalogie eine Rohrverengung. Wird in dieser Verängung eine Turbine installiert, kann mit dieser Leistung aus dem Wasser-System abgegriffen werden.

Kapazitäten und Induktivitäten sind dagegen Energiespeicher. Beide Elemente können keine Energie dauerhaft aus dem System entfernen (ausgenommen als Antennen wirkende Schwingkreise), stattdessen speichern die Bauteile die Energie kurzfristig und geben die Leistung anschließend wieder ab.


Abbildung 2: Analogiebetrachtung für Kapazität (links) und Induktivität (Rechts)


Die Kapazität kann in der Wasseranalogie als ein Leitungselement mit einer Wasserundurchlässigen Membran beschrieben werden. Die Membran ist an beiden Seiten durch Federn eingespannt und kann hubförmige Bewegungen durchführen. Bei Gleichstrom ist die Membran eine Stromsperre - kein Wasser kann passieren. Bei Wechselstrom pendelt die Sperre hin und her und kann die Spannung zeitversetzt durchlassen. Strom und Spannung sind an diesem Bauelement phasenverschoben - erst muss sich Druck auf die Membran aufbauen, dann fängt diese sich an zu bewegen und setzt das Wasser in Bewegung.

  • Ist der Druck vollständig abgebaut, bewegt sich das Wasser mit der maximalen Geschwindigkeit (Spannung = 0, Strom = max)

  • Ist der Druck vollständig vorhanden, die Federn sind maximal gespannt, ist der Druck maximal, das Wasser bewegt sich aber nicht (Spannung = max, Strom = 0)


Strom und Spannung sind an diesem Speicherelement Phasenverschoben. Die Einfache Merkregel: KondensaTOR - Strom eilt VOR

Die Induktivität kann im Wasserbild als eine Turbine mit einer massiven eisernen Schwungscheibe betrachtet werden. Bei Gleichstrom dreht die Turbine ausreichend schnell um das Wasser ohne Behinderung durchzulassen - die Impedanz bei Gleichstrom ist Null. Bei Wechselstrom ändert sich die Wassserflussrichtung periodisch - durch die Masseträgkeit wehrt sich die Schwungscheibe jedoch gegen die Veränderung. Bei einer plötzlichen Änderung bleibt der Wasserstrom durch die Induktivität konstant - allerdings baut sich ein Wasserdruck über der Induktivität (Spannung) auf.

  • Ist der Wasserstrom maximal ist die Wasserdruckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang (Spannung) Null. (Spannung = 0, Strom = max)

  • Ist der Wasserstrom aufgehalten liegt die maximale Wasserdruckdifferenz über der Anordnung an (Spannung = max, Strom = 0)


Strom und Spannung sind an auch an diesem Speicherelement Phasenverschoben. Die Einfache Merkregel: Induktivitäten lassen den Strom verspäten!

Der ohmsche Widerstand  ändert sein Verhalten bei Wechselstrom nicht. Bei der Spule steigt der Widerstand mit steigender Frequenz, bei einem Kondensator sinkt der Widerstand mit der Frequenz. Der Elektrotechniker beschreibt das "Sperrverhalten" für zeitlich veränderlichen Strom übrigens mit dem Wort Impedanz.

Komplexe Rechnung

Der Trick bei der komplexen Wechselstromrechnung ist recht einfach. Die in einem Speicherelement (Induktivität, Kapazität) zwischengespeicherte Energie gibt es nicht. Das heißt, natürlich gibt es die Energie, aber sie ist zwischengespeichert. In genau dem Moment wo sie zwischengespeichert ist, tut die Energie nichts - sie ist gespeichert. Die zugehörigen Größen sind während des Speichervorgangs Null. Oder eigentlich doch nicht, sie sind halt nur zwischengespeichert.

Die gespeicherten Ströme, Spannungen und Energien gibt es nicht. Und doch gibt es diese, sie sind halt nur zwischengespeichert und derzeit inaktiv. Für eine mathematische Beschreibung wird ein Ausdruck gebraucht den es ebenfalls nicht gibt. Den es auf irgendeine komische Art aber doch gibt, damit er das Zwischenspeichern beschreiben kann.

Die komplexe Rechnung liefert solche Beschreibungen. Ist ein Strom zum Beispiel 5 Ampere groß gibt es diesen Strom in dem Moment. Diese Beschreibung wird als reel bezeichnet.

Den Strom den es derzeit nicht gibt, weil er gespeichert ist, den es aber doch gibt, weil er gespeichert ist - und wird mit einer Wurzel aus einer negativen Zahl beschrieben. Jeder Taschenrechner gibt beim Wurzelziehen aus einer negativen Zahl ein Fehlermeldung aus. Es gibt keine Wurzeln aus negativen Zahlen. So wie es auch keinen Strom gibt, wenn dieser gerade in einem Speicherbauteil zwischengespeichert ist.

Die höhere Mathematik gibt die Möglichkeit, Wurzeln aus negativen Zahlen zu beschreiben. Damit kann die Zahl weiter berücksichtigt werden obwohl es sie (nicht) gibt. Üblicherweise wird die Wurzel aus -1 mit j oder i bezeichnet. Die übliche Schreibweise für den kompletten komplexen Ausdruck lautet:




z ist die gesamte Menge an Strom/Spannung/Leistung die man Beschreiben möchte. Also der/die
Strom/Spannung/Leistung der gerade fließt UND der/dieStrom/Spannung/Leistung der/die gerade im Speicherlement gespeichert ist.

a ist der Realteil. Den Anteil den es wirklich gibt und der gerade real in der Schaltung unterwegs ist.

b wird mit der ominösen Wurzel aus -1 Multipliziert. Damit gibt es die Zahl nicht. Denn i gibt es nicht. Das passt, denn der Wert ist ja gerade gespeichert. Also gibt es ihn doch, nur in gespeicherter Form. Aber wenn man im Jetzt-Zeitpunkt die Formel in den Taschenrechner eintippt, würde ein Error rauskommen. Denn die Wurzel aus -1 gibt es ja nicht. Der Wert ist imaginär. Und anders als imaginäre Geisererscheinungen gibt es imaginäre Zahlen in der Mathematik wirklich. Oder auch nicht. Also ähnlich wie Geister...

Bei reelen Leistungen sind Strom und Spannung in Phase, liegen also gleichzeitig vor. Ein solches Verhalten ist nur bei einem Widerstand möglich. Sind Strom und Spannung phasengleich wird an einem Bauelement Energie umgesetzt - es wird Warm, irgendwo auf der Welt muss ein Kraftwerk laufen um die Energie bereitzustellen.

Sind Strom und Spannung phasenverschoben (siehe dazu die Wasser-Analogiebilder von Schwungrad-Induktivität und Membran-Kondensator) wird die Energie nur Zwischengespeichert. Es wird keine reele Leistung umgesetzt, es muss kein Kraftwerk laufen um die Ströme und Spannungen zu liefern. Ein Beispiel hierfür ist ein Schwingkreis bei dem ständig die Energie zwischen einer Kapazität und einer Induktivität verlustlos hin und her pendelt. Es wird natürlich schon Leistung umgesetzt - allerdings imaginäre Leistung. Leistung die es nicht gibt.

An dieser Stelle eine Verständnisfrage an den Leser: Kann man ein Bauteil gefahrlos anfassen, wenn 230 Volt rein imaginäre Spannung anliegen?

Antwort: (Mit der Maus markieren zum Lesen)
Besser nicht, die Spannung kann ist dort gespeichert und kann sich über den Mensch entladen!

Die Impedanz von Induktivitäten, Kapazitäten und Widerständen errechnet sich zu





Die Gleichungen sollten mit dem jetzigen Wissen des Lesers verständlich sein.

Die Impedanz eines Widerstands ist der ohmsche Widerstand. Das ist trivial.

Die Impedanz einer induktivität hängt von der Frequenz f ab. Je größer die Frequenz ist, desto größer ist auch die Impedanz. Und die Impedanz ist rein imaginär - immerhin wird der komplette Ausdruck mit einem i multipliziert. Die Induktivität L taucht als Bauteileigenschaft ebenfalls in der Gleichung auf.

Bei der Kapazität steht die Frequenz f unter einem Bruchstricht. Die Impedanz sinkt also mit steigender Frequenz. Die Impedanz ist natürlich auch imaginär, immerhin taucht auch hier ein i in der Formel auf. Die Kapazität wird in der Gleichung durch das C beschrieben.

Aus Spulen und Induktivitäten können Frequenzweichen gebaut werden. Immerhin können diese Bauteile Ströme in Abhängigkeit von der Frequenz blockieren oder in einen anderen Bereich der Schaltung umleiten.

Durch den Einsatz von Schwungrad-Induktivitäten und Federmembran-Kondensatoren gibt es in Frequenzweichen immer einen Unterschied zwischen Spannung und Phase. Dieser Unterschied sorgt für die Phasendreher die das Impulsverhalten bei Frequenzweichen verschlechtern!


Noch einige Verständnisfrage - dann kommen wir zur Stromlieferfähigkeit:

Wenn zwei Widerstände hintereinander (Serienschaltung) geschaltet werden - wie ändert sich die Impedanz?

Antwort: (Mit der Maus markieren zum Lesen)
Die Impedanz verdoppelt sich, immerhin muss das Wasser zwei Engstellen nacheinander passieren.-

Wenn zwei Widerstände nebeneinander (Parallel) geschaltet werden - wie ändert sich die Impedanz?

Antwort: (Mit der Maus markieren zum Lesen)
Die Impedanz halbiert sich - das Wasser kann sich aussuchen ob es durch den linken oder den rechten Widerstand geht, der Durchgang wird somit leichter.-


Stromlieferfähigkeit


Es gibt den ungünstigen physikalischen Zusammenhang für die komplexe Leistung P von


Das “cos(
)” beschreibt den Versatz zwischen Strom und Spannung - also ob reeles, kapazitives oder Induktives Verhalten vorliegt.

Bei Lautsprechern mit steil trennenden Weichen welche aus vielen Spulen und Kondensatoren bestehen kann der imagniäre Leistungsbedarf extrem steigern. Der Verstärker muss sehr hohe Ströme liefern können. Obwohl die Leistung komplex ist, muss diese Leistung wirklich geliefert werden können.

Bei der Stromlieferfähigkeit trennt sich bei Verstärkern die Spreu vom Weizen. Allerdings ist dieser Wert nur für technophile High End Freaks mit kritischen Lautsprechern wirklich wichtig. Bei normalen Lautsprechern und Pegeln ist der Wert nicht so ausschlaggebend.

Für diesen Wert sind großzügig dimensionierte Netzteile sehr wichtig. Unterdimensionierte Netzteile versucht man gelegentlich mit großen Kondensatoren -die bei “Überlastung” des Netzteils kurzzeitig einspringen- zu kompensieren - was kurzzeitig auch recht gut klappt. Es gibt nur wenige Lautsprecher die derart kritisch sind, dass handelsübliche Verstärker überford sind.

Dämpfungsfaktor


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Der Dämfpungsfaktor ist eine weitere Größe, die einen guten Verstärker ausmacht, der Wert ist dimensionslos (hat keine Einheit). Der Wert kann nur in Zusammenhang mit einer Last angegeben werden, z.B. bei den üblichen 8 Ohm. Des weiteren ist er frequenzabhängig.

Der Dämpfungsfaktor eines Verstärkers ergibt sich rechnerisch durch das Verhältnis von Lautsprecherimpedanz zu Ausgangsimpedanz des Verstärkers.

Der Verstärker ist eine Ideale Spannungsquelle und liefert unterschiedlich hohe Wasserstände bzw. eine Spannung an den Lautsprecherklemmen. Eine reale Spannungsquelle kann man sich als ideale Spannungsquelle mit einem in Reihe geschalteten Widerstand vorstellen. Den nennt man Innenwiderstand.

Da es auch noch Frequenzweichen und Lautsprecherkabel vor dem Lautsprechern gibt, müssen deren Impedanzen zu dem Innenwiderstand des Verstärkers addiert werden. Die etwas merkwürdige Aussage, dass Kabel einen Eigenklang haben sollen, wird oft mit diesem Zusammenhang begründet. Bei über großen Strecken verlegtem Klingeldraht kann das wirklich einen Unterschied machen, bei normaler Baumarktware ist man jedoch auf der sicheren Seite. Bei den mir bekannten Blindtesten konnte Kabelklang bis heute nicht bewiesen werden.



Es kann statt dem Dämpfungsfaktor auch der Innenwiderstand des Verstärkers angeben werden. Da ein hoher Dämpfungsfaktor auf dem Datenblatt besser aussieht als ein niedriger Innenwiderstand wird das meist sein unterlassen.

Die Auswirkungen des Dämpfungsfaktors auf den Mittel/Hochton sind winzig, da die zuständigen Chassis weit jenseits ihrer Resonanzfrequenz betrieben werden, und eine hohe innere Dämpfung besitzen.

Hörbare Unterschiede macht der Dämpfungsfaktor im Bassbereich, wo diese “Dämpfung” die träge, wild ausschlagende Membran des Basschassis (welches in der Nähe seiner Resonanzfrequenz spielt) zwingt, dem Signalverlauf zu folgen. Bei Überschwingungen induziert die im Magnetfeld befindliche Schwingspule eine Spannung - die Endstufe will jedoch ebenfalls das Spannungsniveau auf den Lautsprecherleitungen vorgeben.

Wenn die Schwingspule im Magnetfeld des Treibermagneten (Skizze siehe Lautsprecher) Bewegungen durchführt, die nicht dem Signal entsprechen, wird ein Strom in die Schwingspule induziert. Die Endstufe muss diesen Vorgang “abwürgen”, sprich einen Kurzschluss für diesen Rückstrom bilden. Das Ausschwingverhalten der Membran kann an diesem Kurzschluss, sprich einem niedrigen Innenwiderstand des Verstärkers enorm verbessert werden. Das Einschwingverhalten wird dadurch aber ziemlich lahm, hier wäre ein Leerlauf seitens des Verstärkers besser. Man sollte den Innenwiderstand daher vernünftig wählen.

Heißt: Für jedes Lautsprecherchassis wäre theoretisch ein bestimmter Innenwiderstand des Verstärkers ideal. Das ist der, wo das Impulsverhalten des Lautsprechers am besten ist. Bei guten Aktivboxen, wo jeder Treiber eine eigene Endstufe hat, lässt sich das theoretisch auch einrichten.
Da ein Hifi Verstärker zu allen auf dem Markt erhältlichen Passivboxen kompatibel sein soll, wird das schwieriger. Die gängigen Lautsprecherhersteller gehen in der Regel davon aus, dass der Innenwiderstand des Verstärkers sehr niedrig ist, und berücksichtigen das bei der Konstruktion. Vor sehr kleinen Innenwiderständen braucht man keine Angst zu haben, immerhin addieren sich hier ja noch die Widerständer der Frequenzweichen und Kabel dazu. Beim Verstärkerkauf ist ein hoher Dämpfungsfaktor in der Regel also gut.
Bei einem sehr niedrigen Dämpfungsfaktor (hoher Innenwiderstand) wird dagegen der Bass recht träge und schwammig. Das klingt geschrieben schlimmer als es ist. Auch bei guten Röhrenverstärkern liegt der Dämpfungsfaktor meist eine Zehnerpotenz unter dem von preiswerteren Transistorgeräten. Hifi Freaks bezeichnen das Ergebnis liebevoll als “unaufdringlichen Warmen Klang”.
Bei Aktivllautsprechern arbeitet die Endstufe direkt an der Schwingspule, bei Passivkonzepten muss sie sich auch noch mit den Impedanzen Weichen und den Strippen herumschlagen. Näheres unter “Lautsprecher”.
Falls jemand versucht, hier sein Schulwissen auf den Dämpfungsfaktor anzuwenden: Bei einem niedrigen Dämpfungsfaktor (unter 1) ist die Endstufe quasi eine “ideale Stromquelle” . Sie darf also auch nicht im Leerlauf betreiben werden (wichtig für einige wenige Röhrenverstärker). Der Kurzschluss ist hier möglich.
Eine Endstufe mit einem hohen Dämpfungsfaktor (größer 1) ist eine “ideale Spannungsquelle” (darunter zählen die meisten Röhren und eigentlich alle Transistorverstärker) . Ideale Spannungsquellen dürfen wie auch sonst unter keinen Umständen kurzgeschlossen werden. Der Leerlauf ist unproblematisch.

Der Frequenzumfang bzw. die Slew-Rate

Das Gehör nimmt Frequenzen von etwa 20 bis 20000 Hz war. Die meisten Verstärker verstärken problemlos Töne von ca. 10 bis 50.000 Hz. Teilweise noch sehr viel mehr. Man braucht sich wegen diesem Wert keine Sorgen zu machen.
Gelegentlich taucht der Ruf nach “schnellen” Verstärkern auf. Gemeint ist, dass der Verstärker das Signal von CD Player sauber verstärkt, und nicht hinterherhinkt. Laienhaft gesprochen: Ein träger Verstärker würde die Signale so verstärken, wie ein man mit einem Baggerarm versuchen könnte, den Flügelschlag eines Kolibris zu imitieren. Dieser Vergleich mag zwar bildlich sein, hinkt aber wie ein dreibeiner Hund mit Krücken.
Bereits bei etwa 12000 Hz ist das menschliche Ohr kaum noch in der Lage zwischen einem Rechteck und einem Sinussignal zu unterscheiden. Verstärker die bis über 100.000 Hz arbeiten, um das Signal so exakt wie möglich wiederzugeben, und so “schnell” wie möglich dem Signalverlauf folgen zu können bringen bei menschlichen Ohren also eigentlich nichts. Die Fähigkeit “mit dem Baggerarm herumzufuchteln” wird mit dem Begriff “Slew Rate” beschrieben.
Der Schaden bei Verstärkern durch “Langsamkeit” verursachten wird mit Transient InterModulation (kurz TIM) Verzerrungen beschrieben. Bei der aktuellen Schaltungstechnik verliert dieser Wert an Interesse.

Der Klirrfaktor


Das Signal was aus dem Verstärker kommt soll nur das Signal aus dem CD Player sein. Es soll nichts dazukommen. Wünschenswert ist nun eine Maßeineinheit für diese unerwünschtein Dreingaben.

Ein Sinussignal der Frequenz f0 erhält durch den Verstärker neue Frequenzen, 2f0, 3f0, 4f0 … , auch bezeichnet als K2, K3, K4 ….  Die Grundschwingung wird als erste Harmonische bezeichnet. Die neuen Obwerwellen als zweite Harmonische, dritte Harmonische usw. Diese Frequenzen sind ein Vielfaches der eigentlichen Grundschwingung.

Warum man sich die Mühe macht, aus den “Dreingaben” die Vielfachen der Grundschwingung herauszusieben? In Der Praxis tauchen diese Werte sehr viel stärker auf, als die sonstigen “Dreingaben”. Daher untersucht man diese gesondert.

Das Verhältnis der Effektivwerte dieser “Oberschwingungen” zum Gesamteffektivwert wird als Klirrfaktor bezeichnet (THD=Total Harmonic Distortion), Bis zu einem gewissen Punkt wird Klirr mit geradzahligen Verhältnissen als angenehm empfunden, also die “K”s mit geraden Zahlen.
Bei elektrischen Gitarren wird z.B. mit röhrenbasierenden Gitarrenverstärkern bewusst auf harmonischen Klirr gesetzt.

Wobei es auch “bösartigen Klirr” gibt. Das sind die Verzerrungen, die keinen Bezug zum Eingangssignal haben. Also neu hinzugekommene Frequenzen die zwischen den Harmonischen liegen. Diese werden vom Ohr als sehr unangenehm empfunden.
Ein normaler Transistorverstärer produziert leider eher Klirr mit ungeradzahligen Ks, (also 3,5,7...), der Klirrfaktor sollte (wenn der Verstärker nicht zu stark belastet wird) unter 0,1 Prozent bleiben. Da die Hörschwelle selbst unter günstigen Ramenbedingungen darüber liegt, kann man ihn beim Gerätevergleich desinteressiert überlesen. Einzig Röhrenverstärker liefern einen höheren, dafür sehr viel harmonischeren Klirr. Hauptsächlich K2. Einige Musikfreunde schwören auf diese “Schmutzeffekte”, wobei man diese auch mit Digitalfiltern erzeugen kann. Letzteres ist aber natürlich bei echten Hifi Fans verpönt.
Da Transistorverstärker nur bei hoffnungsloser Überforderung den Klirr in hörbarer Menge erzeugen, kann man ohne Angst auf Transistorgeräte setzten. Des Weiteren: nicht jeder bevorzugt den “warmen” klirrigen Röhrenklang.

 
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