En forsterkers strømkapasitet - kan det være forskjell på Watt og Watt?
Ser du etter nye høyttalere til forsterkeren din, som ifølge spesifikasjonene leverer 150 Watt per kanal? Det høres jo mye ut, og med så mye effekt burde den kunne spille svært godt. Eller?
Å oppgi utgangseffekten til en forsterker kan være ganske uoversiktlig og forvirrende for deg som forbruker. Effekten kan nemlig måles på flere forskjellige måter og etter ulike målestandarder som ikke kan sammenlignes direkte. Dykker man ned i produktets datablad, oppgir produsenten noen ganger tydelig hvordan tallet er målt, andre ganger ikke. Derfor er det ikke så enkelt å vite hvilken forsterker som faktisk er riktig valg til høyttalerne dine.
I en forsterker er det effekttrinnet som sørger for å omdanne spenningsforsterkningen til strøm, slik at ønsket effekt kan leveres til høyttalerne, som utgjør selve lasten. En rett frekvensgang har de fleste produsenter kunnet vise til med nærmest perfekte verdier de siste tiårene. Langt viktigere krav er høy strømkapasitet og minimal indre motstand, slik at forsterkeren uten effekttap kan håndtere høyttalerens varierende impedans og faseforskyvninger. Høy dempefaktor gir bedre kontroll over membranbevegelsene, og med stor båndbredde kan raske transientforløp gjengis med lav forvrengning. Hvordan en produsent oppnår dette, avhenger av kompetansenivå, tillatt produksjonskostnad og hvordan forsterkeren er bygget opp. I utgangstrinnet kan man for eksempel finne MOSFET-er eller bipolare transistorer, og også den negative tilbakekoblingen er en viktig del av helheten.
Ser vi på disse to eksemplene på Watt-angivelser, får vi ingen indikasjon på hvilken prisklasse vi befinner oss i, men vi kan lese ut hvilken av de to angivelsene som er mest ærlig. Ikke sant?
Eksempel 1: 7x165 Watt (6 Ohm, 1 kHz, 1 % THD, 1-kanals drift, IEC)
Eksempel 2: 5x75 Watt (8 Ohm, 20 Hz-20 kHz, 0,07 % THD, 5-kanals drift, RMS)
Forsterker 1 burde altså kunne presse ut hele 1 155 Watt totalt, mens forsterker 2 kommer opp i beskjedne 375 Watt totalt i en direkte sammenligning. Hvilken låter best da? Sannsynligvis forsterker 2, men det kan vel ikke stemme?
Svaret er at utgangseffekten kan oppgis etter forskjellige målestandarder. Noen er mer ærlige, mens andre er mindre ærlige og egentlig bare gir imponerende tall på papiret. Men det er jo fristende å kjøpe den forsterkeren som tross alt har så mange Watt?
Høye Watt-tall som skyldes en mindre ærlig målestandard, ser bare imponerende ut på papiret, men gir et misvisende bilde fordi forsterkerens strømforsyning i praksis ikke har blitt utsatt for noen særlig krevende belastning.
Skal man gå enda dypere, er det også lydmessige kvalitetsforskjeller mellom to strømsterke forsterkere. Komponentvalget er naturligvis også en svært viktig del av helheten. Men en strømsterk forsterker har langt bedre forutsetninger for å drive høyttalere uten å skape forvrengning.
Med forsterker 2 har man belastet alle fem kanalene samtidig gjennom hele frekvensområdet, altså fra den dypeste og mest effektkrevende bassen ved 20 Hz og helt opp til det øverste diskantområdet vi hører ved 20 kHz (20 000 Hz). Man tillater knapt noen forvrengning i det hele tatt, siden den ligger på 0,07 %. Det er jo slik vi spiller musikk eller ser film. Det skal låte rent, og vi gjør det over en viss tidsperiode.
Med forsterker 1 har man bare belastet én kanal, og da med en pipetone ved bare én frekvens - 1 kHz. I tillegg tillater man hele 1 % forvrengning. Det er vel ikke slik vi lytter? Hvis du vil nyte surroundlyd, skal det vel ikke bare pipe én tone i senterhøyttaleren?
Den mest ærlige målestandarden – FTC - er den som organisasjonen Federal Trade Commission fastsatte i 1974, der en forsterkers effekt skal måles og oppgis innenfor hele det hørbare frekvensområdet, altså fra den laveste og mest energikrevende dypbassen ved 20 Hz og opp til det øverste diskantområdet ved 20 kHz. Den laveste effekten forsterkeren klarer å levere innenfor hele dette frekvensområdet, er tallet som skal brukes.
Det finnes også flere andre målestandarder. Den vanligste spesifikasjonen er RMS, som står for den gjennomsnittlige kontinuerlige utgangseffekten en forsterker kan levere, og som er opptil cirka 70 % av FTC. Når du spiller musikk gjennom et par høyttalere, er det naturligvis ikke full belastning i alle frekvenser samtidig hele tiden, så RMS er en svært ærlig og beskrivende målestandard for hvordan det faktisk ser ut i praksis.
En mindre ærlig målestandard er IEC, som med sitt begrensede frekvensområde fra 63 Hz til 12,5 kHz først og fremst har fjernet det mest energikrevende dypbassområdet mellom 20 og 63 Hz. DIN er en annen målestandard som blir enda mer misvisende, siden man bare måler ved 1 kHz, altså kun en enkelt frekvens! Når man spiller musikk eller ser film hjemme, spiller høyttaleren mange frekvenser samtidig og belastes dermed på en helt annen måte.
For å rydde opp i begrepene rundt en forsterkers utgangseffekt må man også vite litt om strøm og sammenhengene rundt dette. Nesten alle forsterkere har beskyttelseskretser som skal forhindre at forsterkeren går i stykker ved overbelastning eller kortslutning. Et rimelig alternativ er å bruke strømbegrensere, som struper strømmen til effekttrinnet når den overstiger et visst nivå. Ved normal avspilling kan man ganske raskt nå disse nivåene og få forvrengning hver gang beskyttelseskretsene slår inn og ut. Denne forvrengningen vises ikke ved en standard THD-måling (Total Harmonic Distortion).
Beskyttelseskretsene i en solid bygget forsterker er konstruert på en annen måte. De påvirker ikke normal avspilling, men griper kun inn ved for eksempel kortslutning. Forsterkeren må være i stand til å levere den strømmen høyttaleren krever, ellers får du en tam og kjedelig lyd. En forsterkers strømkapasitet bestemmes av beskyttelseskretsene, strømforsyningens konstruksjon og dens evne til å lagre strøm. Dette er en kostbar del av forsterkerkonstruksjonen og henger derfor ofte sammen med prislappen.
Vanligvis måler man en forsterkers utgangseffekt over en motstand på 4 eller 8 Ohm uten noen faseforskyvning, altså med konstant belastning. Denne målemetoden krever bare et lite strømuttak fra forsterkeren. For eksempel kan et utgangssignal på 40 Volt over en motstand på 8 Ohm generere 100 Watt utgangseffekt med mindre enn 3 Ampere strøm. En ekte høyttaler har derimot ikke konstant motstand. Impedansen varierer med frekvensen som gjengis, og man må også ta hensyn til faseforskyvninger. Når musikk skal gjengis, er det hele frekvensområdet som belaster forsterkeren, med mange variasjoner samtidig. Når en høyttaler oppgis med en impedansverdi, er denne nominell, altså en gjennomsnittsverdi. På en 8 Ohms høyttaler kan impedansen variere mellom 2,7 og 16,4 Ohm. Noen høyttalere har en mer lineær impedans, mens andre konstruksjoner kan være mer komplekse og dermed kreve mer strøm fra forsterkerens strømforsyning for å låte godt og uanstrengt.
I enkelte situasjoner må forsterkeren være i stand til å levere opptil ti ganger mer strøm enn det som er nødvendig med en konstant motstand. For å produsere 100 Watt utgangseffekt med en nominell 8 Ohms høyttaler kan det derfor kreves en kontinuerlig strømkapasitet på minst 30 Ampere. Hvis forsterkeren oppgis med en strømverdi i Ampere, er dette mer relevant enn bare hvilket Watt-tall forsterkeren kan prestere. Dette er imidlertid noe mange produsenter unngår å oppgi av en grunn.
Det er et velkjent faktum at strømsterke forsterkere spiller musikk på en kraftigere og mer dynamisk måte enn en strømsvak konstruksjon med misvisende glanstall på papiret klarer. Det kan sammenlignes med oss mennesker i det virkelige liv. Er du overlesset med oppgaver på jobb og stresset, øker risikoen for at du gjør flere feil og blir overarbeidet. På omtrent samme måte arbeider en forsterker som ikke klarer belastningen fra de tilkoblede høyttalerne. Den blir stresset og begynner å sende ut et stadig mer forvrengt signal, og det kan gå så langt at både forsterker og høyttalere skades dersom den begynner å sende ut likespenning. Faktisk er det lettere å ødelegge utstyr med en for svak forsterker enn med en for kraftig.
Effektkuben er en god måte å måle hvordan en forsterker oppfører seg under realistiske forhold. Man bruker tjue forskjellige belastninger som kobles til forsterkeren én etter én.
• Forsterkeren belastes med en impedans på 8, 4, 2 og 1 Ohm, der de fire impedansene har konstant motstand
• Forsterkeren belastes gjennom spolemotstander med åtte induktive belastninger med faseforskyvning på 30 og 60 grader ved de fire impedansene
• Forsterkeren belastes gjennom kondensatormotstander med åtte kapasitive belastninger med faseforskyvning på 30 og 60 grader ved de fire impedansene
Ved hver belastning måler man hvor høy spenning forsterkeren kan levere uten at det låter dårlig. På denne måten dekker man de fleste tenkelige kombinasjonene som kan oppstå i en virkelig høyttaler.
Den optimale forsterkeren kan spille like høyt ved alle typer belastning, noe som betyr at effektkuben vil se ut som nettopp en kube. Det innebærer at strømforsyningen klarer å levere tilstrekkelig strøm i Ampere når høyttaleren krever det. Lydmessig betyr dette at lydbildet blir mer levende, fordi dynamikkområdet blir bedre og forvrengningen lavere. En god forsterker har derfor mindre avvik fra denne formen, mens en dårlig forsterker vil få en kube som mer ligner en pyramide. Det betyr at strømforsyningen ikke er tilstrekkelig for strømuttaket høyttaleren krever, noe som lydmessig gir mindre autoritet i bassområdet og en hardere klang i diskanten fordi forvrengningen i signalet blir mer hørbar.
• Forsterkeren belastes gjennom spolemotstander med åtte induktive belastninger med faseforskyvning på 30 og 60 grader ved de fire impedansene
• Forsterkeren belastes gjennom kondensatormotstander med åtte kapasitive belastninger med faseforskyvning på 30 og 60 grader ved de fire impedansene
Ved hver belastning måler man hvor høy spenning forsterkeren kan levere uten at det låter dårlig. På denne måten dekker man de fleste tenkelige kombinasjonene som kan oppstå i en virkelig høyttaler.
Den optimale forsterkeren kan spille like høyt ved alle typer belastning, noe som betyr at effektkuben vil se ut som nettopp en kube. Det innebærer at strømforsyningen klarer å levere tilstrekkelig strøm i Ampere når høyttaleren krever det. Lydmessig betyr dette at lydbildet blir mer levende, fordi dynamikkområdet blir bedre og forvrengningen lavere. En god forsterker har derfor mindre avvik fra denne formen, mens en dårlig forsterker vil få en kube som mer ligner en pyramide. Det betyr at strømforsyningen ikke er tilstrekkelig for strømuttaket høyttaleren krever, noe som lydmessig gir mindre autoritet i bassområdet og en hardere klang i diskanten fordi forvrengningen i signalet blir mer hørbar.
