Powersoft Mezzo 604AD im Praxistest

In der Medientechnik werden an vielen Stellen Verstärker benötigt: Das kann eine einfache Sprachbeschallung sein, für die Musikübertragung im Vorder- oder Hintergrund oder auch für Multimediasysteme mit Bild und Ton. Um die angeschlossenen Lautsprecher optimal nutzen und anpassen zu können, gibt es zudem häufig den Wunsch, neben der eigentlichen Verstärkung auch Filter oder andere Funktionen zur Signalbearbeitung wie Kompressoren, Limiter etc. einsetzen zu können.

(Bild: Anselm Goertz)

Inhalt dieses Praxistests:

• Mezzo-Serie
• Endstufenkonzept mit Power Sharing
• Messwerte
• Verzerrungswerte
• DSP-System und Software Armonia Plus
• Leistungswerte
• Netzbelastung
• Preise
• Fazit

Ein weiterer und immer wichtiger werdender Aspekt für die Anwender ist die Möglichkeit der Vernetzung via Ethernet: Von einer zentralen Stelle aus können ohne direkten Zugriff auf die Hardware alle Gerate eingestellt und überwacht werden. Da auch die Zuspielung der Audiosignale meist nicht nur lokal geschieht, sondern als eine Auswahl aus vielen Quellen, ist der weitere Schritt zur Audioübertragung via Netzwerk dann nicht mehr so groß. So oder ähnlich könnte die Einleitung zu vielen von uns getesteten, kompakten 9,5″-Verstarkern lauten, die mit dem aktuellen Boom für AV-Ausstattungen in Konferenzraumen sehr gefragt sind. Der bekannte italienische Endstufenhersteller Powersoft hat sich auch dieser Produktgruppe angenommen und startete direkt mit acht Modellen in die Mezzo-Serie.

>> zurück zur Übersicht

Mezzo-Serie

Das für uns trotz der angespannten Ressourcen-Situation verfügbare Mezzo 604AD bietet eine Gesamtleistung von 600W, hat vier Kanäle und kann die Audiosignale sowohl analog als auch per Netzwerk entgegennehmen. Diese Eigenschaften sind allesamt so auch in der Typenbezeichnung wiederzufinden. So lassen sich dann auch Leistung und Ausstattungen der anderen Modelle leicht entschlüsseln. Die Unterschiede liegen in der Kanalzahl mit zwei oder vier Kanäle, der Gesamtleistung mit 320W oder 600W und in der Ausstattung mit ausschließlich analogen Eingängen oder mit der zusätzlichen Möglichkeit, Signale über ein Dante-Interface zuspielen zu können.

Alle Mezzo-Modelle sind mit einem DSP-System ausgestattet, das sich entweder für einfache Funktionen und Anwendungen automatisch konfiguriert oder über die bekannte Powersoft-Software Armonia Plus bedient werden kann. Bei der Software steht einem das auch von den großen Powersoft-Verstärkern bekannte Signal-Processing, hier in etwas reduzierter Form, zur Verfügung, mit dem sich auch komplexe Aufgaben bearbeiten lassen. Die Endstufen in den Mezzo-Verstärkern eignen sich unabhängig voneinander sowohl für den Low-Z-Betrieb wie auch für Systeme auf 25V, 70V oder 100V. Bei der Konfiguration im Automatikmodus messen die Endstufenkanäle zunächst die Impedanz der angeschlossenen Lautsprecher und stellen dann darauf basierend die maximal Ausgangsspannung ein. Wie das im Detail geschieht und wie exakt die Einstellungen dann passen, wird leider nicht näher erläutert.

Interessant werden die Mezzo-Verstärker jedoch vor allem dann, wenn man über die Armonia-Software auf den DSP zugreifen kann.

Alle Modelle der Mezzo-Serie verfügen über eine Ethernet-Schnittstelle, die bei den Dante-Modellen um eine zweite Netzwerkbuchse und einen internen Switch erweitert ist. So lassen sich die beiden Netzwerkanschlüsse entweder unabhängig voneinander im Split-Modus für die Steuerung und für das Dante-Netzwerk verwenden oder kombiniert, wo dann die zweite Buchse über den Switch zum Anschluss weiterer Geräte im Daisy-Chain-Modus genutzt werden kann. Alle Modelle verfügen über symmetrische analoge Eingange mit Euroblock-Anschlüssen für Signalpegel bis maximal +18dBu und zwei unsymmetrische Hilfseingange über eine Mini-Klinkenbuchse. Die zwei bzw. vier Ausgange sind ebenfalls mit Euroblock-Anschlüssen ausgeführt, wie es bei Geräten für Festinstallationen üblich ist. Für den Anschluss einfacher externer Pegelsteller können an vier GPIO-Eingängen 10-kΩ-Potentiometer zwischen +5V und Masse angeschlossen werden. Beides findet sich ebenfalls an der Anschlussleiste.

Für die Montage der kompakten 9,5″-Geräte stehen diverse Hilfsmittel zur Verfügung, mit denen die Mezzos entweder allein oder paarweise in ein 19″-Rack eingesetzt oder auch direkt unter Tischplatten oder Pulten montiert werden können. Zu beachten ist dabei, dass die 600W-Modelle über Lüfter gekühlt werden, die bei hoher Last deutlich hörbar sind. Die 320W-Modelle sind dagegen rein passiv gekühlt und können daher auch an sensiblen Stellen eingebaut werden.

>> zurück zur Übersicht

Endstufenkonzept mit Power Sharing

Die vier bzw. zwei Endstufenkanäle in den Mezzos arbeiten nach dem Prinzip des Power Sharings. Die Kanäle teilen sich die Leistung eines Netzteils, wobei jede einzelne Endstufe von ihrer eigenen Leistungsfähigkeit das Netzteil vollständig auslasten könnte. Die vierkanalige 604AD kann daher mit 4 . 150W, mit 2 . 300W oder auch mit 1 . 600W genutzt werden. Im Gegensatz zu einigen anderen vierkanäligen Endstufen müssen dafür jedoch keine Kanäle gebrückt oder parallelgeschaltet werden. Das Power Sharing kann daher auch dynamisch erfolgen. Wenn so z.B. zwei Kanäle nur auf kleiner Leistung arbeiten, steht für die beiden anderen mehr Netzteilkapazität bereit. Die maximale Ausgangsspannung der Endstufen betragt 142Vpk, womit auch 100-V-Systeme im Direct Drive betrieben werden können.

Diese maximale Ausgangsspannung steht grundsätzlich immer zur Verfügung. Alle Begrenzungen seitens der Endstufen erfolgen nur über eine Strombegrenzung, die einen maximalen Ausgangsstrom von 15,6Apk zulasst. Um 25V- oder 70V-Systeme vor einer Überlastung zu schützen, kann über die Armonia-Software ein Spannungslimiter eingestellt werden, der das Überschreiten einer definierten Ausgangsspannung sicher verhindert. In der Armonia-Software benutzt man dazu den vorausschauend arbeitenden Clip-Limiter. Alternativ kann dieser auch über einen Taster auf der Rückseite des Gerätes pauschal für alle Kanäle eingestellt werden. Werden die Mezzo-Verstärker mithilfe der automatischen Konfiguration eingestellt, dann wird versucht, die Limiter-Werte aus der Impedanzmessung abzuleiten, was aber nur dann korrekt funktionieren kann, wenn die Summe der Leistungen aller angeschlossenen Lautsprecher auch der maximalen Leistung des Verstärkers entspricht. Ebenfalls aus der Impedanzmessung abgeleitet wird die Eckfrequenz eines Hochpassfilters, um Lautsprecher und Überträger nicht mit tieffrequenten Signalanteilen zu überlasten.

>> zurück zur Übersicht

Messwerte

Bei Verstärkermessungen beginnt man, ähnlich wie bei Lautsprechern, auch mit dem Frequenzgang. Hier allerdings weniger, um den Frequenzgang als solches zu beurteilen, der ja in der Regel völlig gerade ist, sondern um die Verstärkung und möglich Hoch- und Tiefpassfilter im Signalweg zu erfassen. Misst man den Frequenzgang dann auch noch mit verschiedenen Lastwiderstanden, dann lassen sich daraus auch noch die Lastabhängigkeit und der Dampfungsfaktor ermitteln. ABB. 1 zeigt die Frequenzgange des Mezzo 604AD für Lasten von 2, 4, 8 und 16Ω und für den Leerlauf. Die Kurven unterscheiden sich nur minimal. Das Gain beträgt 35,5dB und die Eckfrequenzen liegen am unteren Ende bei ca. 10Hz und am oberen Ende bei ca. 23kHz. Letzteres bedingt durch die Abtastrate des DSP-Systems von 48kHz. Die Latenz betragt 1,75ms bei Nutzung der analogen Eingange. Aus den Kurven im Leerlauf und an einer 8Ω-Last ergeben sich auch die Kurven für den Dampfungsfaktor aus ABB. 2. Die etwas unterschiedlichen Werte für die beiden exemplarisch gemessene Kanäle können sich schon durch kleine Kontaktwiderstande an den Lautsprecherklemmen ergeben und sind in der Praxis nicht weiter relevant.

Eine weitere schnelle Messung bei Class-D-Verstärkern ist die FFT-Analyse des Ausgangssignals mit einer sehr hohen Abtastrate. ABB. 3 zeigt eine solche Messung mit einer Abtastrate von 2,5 MHz, dem höchsten Wert, der mit einem APx555 möglich ist. Bei dieser Art der Messung werden sowohl die Class-D-Schaltfrequenz wie auch mögliche Störungen innerhalb und auch außerhalb des Audiofrequenzbereiches sichtbar. Für die Messung in ABB. 3 wurde zusätzlich ein 1-kHz-Nutzsignal eingespeist. Die Amplitude des Nutzsignals am Ausgang betrug bei dieser Messung 6 V. Gut zu erkennen ist die PWM-Schaltfrequenz bei 240kHz und deren ganzzahligen Vielfache.

Der an den Ausgängen des 604AD zu messende Störpegel betragt –63 dBu unbewertet und –66 dBu mit A-Bewertung. Das FFT-Spektrum des Störsignals in ABB. 4 zeigt dazu nur gleich verteiltes Rauschen ohne monofrequente Anteile. Setzt man dazu die maximale Ausgangsspannung an einer Last 4 . 8 Ω von 85 Vpk in Relation, dann ergibt sich daraus ein S/N (Störabstand) von guten 104 dB mit A-Bewertung.

>> zurück zur Übersicht

Verzerrungswerte

Als Verzerrungsmessungen zeigt ABB. 5 die Werte für THD+N in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung, gemessen bei Frequenzen von 100Hz, 1kHz und 6,3kHz für eine Belastung mit 4 . 8 Ω bei gleichzeitigem Betrieb aller vier Kanäle. Die Kurven für 100Hz und 1kHz fallen zugig unter die Linie von –70 dB und verbleiben auch auf diesem Niveau bis zur Clip-Grenze bzw. bis zum Einsatz des Limiters bei ca. 80W pro Kanal. In der Grafik laufen die Kurven danach zurück zu kleineren Leistungswerten hin, was ebenfalls auf den Limiter zurückgeht, der bei einem konstant anliegenden Sinussignal die Leistung noch weiter reduziert. Etwas abweichend im Verlauf und mit höheren Verzerrungswerten verhalt sich die bei 6,3kHz gemessene Kurve, die bis auf -55 dB ansteigt. Werte in dieser Größenordnung sind keine Spitzenwerte, aber auch keine Werte, bei denen man sich schon Gedanken über die Audioqualität machen musste.

Schaut man im Klirrspektrum aus ABB. 6 auf die Zusammensetzung der Verzerrungen, dann sind das primär ungeradzahlige Oberwellen (k3, k5, …), die jedoch zu höherer Ordnung eine fallende Tendenz aufweisen und damit nicht ganz so kritisch zu bewerten sind. Die Klirrspektren aus ABB. 6 wurden für eine 8-Ohm-Last (grün) und für eine 4-Ohm-Last (rot) gemessen, wo man einen Anstieg bei 4 Ω deutlich erkennt. Es bleiben jedoch alle Linien mit Verzerrungskomponenten noch unterhalb der Marke –60 dB (0,1 %). Ebenfalls für Lasten von 8 Ω und 4 Ω wurden die transienten Intermodulationsverzerrungen in ABB. 7 gemessen. Hier wiederholt sich das Bild mit insgesamt zufriedenstellenden Werten und dem relativ großen Unterschied abhängig von der Last. Der sprunghafte Verzerrungsanstieg bei -10 dBu bzw. 7 dBu entsteht auch hier durch den Einsatz des Limiters.

>> zurück zur Übersicht

DSP-System und Software Armonia Plus

Allen Powersoft-Endstufen ist gemeinsam, dass sie über die Software Armonia System Designer konfiguriert und überwacht werden können. Aktuell gibt es die Armonia-Software in der Version Armonia Plus 2.2, die alle Verstärkermodelle von Powersoft und eine große Bibliothek mit Lautsprecher-Setups enthalt. In der Auflistung wird dem Anwender auch direkt angezeigt, ob die hier angebotenen Setups direkt vom Hersteller der Lautsprecher kommen und damit autorisiert sind, oder ob diese von Dritten erstellt wurden. Neben den Funktionen für größere Netzwerke mit Verstärkern sind vor allem die Möglichkeiten zur Erstellung eigener Setups für beliebige Lautsprecher interessant. ABB. 8 zeigt dazu das Blockschaltbild der 604AD in der Armonia-Software, anhand dessen sich der Aufbau der Signalverarbeitung innerhalb des DSP-Systems gut nachvollzeihen lasst. Beginnend ganz links mit den Eingängen der Hardware, folgt danach die Eingangsmatrix, in der alle Eingange beliebig auf die Ausgangswege gemischt werden können. In den vier Kanälen folgende dann die User-EQs, die Speaker-Setups und die Ausgangsstufen mit Anzeige der Pegelverhältnisse und möglicher Limiter-Aktivitäten. In jedem dieser Blocke steckt eine Vielzahl von Funktionen. So z.B. in den Eingängen, wo zwischen bis zu vier Ebenen Prioritäten und Fallbacks definiert werden können. Für die Mezzo-Modelle könnten so z.B. lokale Zuspielungen über die analogen Eingange gegenüber denen aus dem Netzwerk via Dante untergeordnet werden.

Für die eigentlichen Speaker-Setups stellt der interne DSP pro Ausgangskanal (ABB. 9) je fünf parametrische EQs sowie je einen Hoch- und Tiefpass bereit. Gegenuber den „großen“ Powersoft-Endstufen mit viel mehr Filtern, FIR-Optionen und speziellen Raised-Cosine-Filtern ist der Funktionsumfang zwar deutlich reduziert, für die meisten Anwendung von Verstärkern dieser Art ist er aber völlig ausreichend.

Die Limiterfunktion in der 604AD ist dreistufig aufgebaut und bietet somit die Möglichkeit, detailliert auf die angeschlossenen Lautsprecher angepasst zu werden. Dazu gibt es zunächst einen RMS-Limiter, bei dem die Effektivwerte der Ausgangsspannung als Grenzwerte eingestellt werden. Der RMS-Limiter dient zum Schutz der Lautsprecher vor thermischer Überlastung und sollte mit langen Zeitkonstanten und eher konservativen Grenzwerten genutzt werden. Da Musik oder Sprache sehr dynamische Signale sind, droht im Normalfall kaum die Gefahr der thermischen Überlastung eines Lautsprechers. Kommt es jedoch mal zu einer Ruckkopplung oder einer extremen Übersteuerung, dann muss der RMS-Limiter mit sicheren Grenzwerten eingreifen können. Zusätzlich gibt es noch den Peaklimiter, der mit kurzen Zeitkonstanten die Spitzenwerte der Ausgangsspannung bewertet und je nach Einstellung Signalspitzen bis zu einer gewissen Dauer passieren lasst. Hier geht es primär darum, die angeschlossenen Lautsprecher vor einer mechanischen Beschädigung, z.B. das Einreißen der Membran oder Anschlagen der Schwingspule, zu schützen. Trotzdem gibt es auch immer wieder Falle, wo eine bestimmte Spannung, auch nicht für kurze Zeit, überschritten werden darf. Um das zu erreichen, gibt es dann noch den Cliplimiter, der vorausschauend agiert und alles oberhalb des Grenzwertes sicher abfangt. Eingestellt wird für den Cliplimiter der Grenzwert ebenfalls als Spitzenwert der Spannung. ABB. 10 zeigt dazu die Limiter-Einstellungen in der Armonia-Software.

In den Mezzo-Endstufen befindet sich das DSP-System zusammen mit dem Dante-Interface sowie den AD- und DA-Umsetzern auf einer separaten Platine oberhalb der Endstufen. Für die AD-Umsetzung werden zwei vierkanalige AKM AK5534 eingesetzt, bei denen je zwei ADCs im gestackten Modus arbeiten und so einen S/N von 125 dB möglich machen.

>> zurück zur Übersicht

Leistungswerte

Einen ersten Überblick über die Leistungsfähigkeit von Endstufen und Netzteil sowie der Power-Sharing-Funktion erhalt man mit einer einfachen Sinusburst-Messung. Die Endstufe wird dazu mit einem Sinussignal, hier bei 1kHz mit einer Länge von 60 s, voll ausgesteuert. Typischerweise greift dann nach einigen Sekunden ein wie auch immer gearteter Limiter ein, der das Ausgangssignal auf eine Leistung begrenzt, die längerfristig abgegeben werden kann. Ein solches Verhalten findet sich bei mehr oder weniger allen modernen Endstufen, die so dimensioniert sind, dass kurzfristig sehr hohe Leistungen abgegeben werden können, die dann aber nicht dauerhaft zur Verfügung stehen. Für dynamische Signale wie Musik oder Sprache ist das absolut praxisgerecht, da hier keine Sinusleistung gefordert wird. Viel wichtiger ist es dagegen, die Signalspitzen unverzerrt übertragen zu können. Eine Ausnahme stellen diejenigen Endstufen dar, die in Anlagen zur Sprachalarmierung eingesetzt werden und den Anforderungen der EN54-16 genügen müssen, wo gefordert wird, dass die angegeben Leistung mit einem Sinussignal für mindestens 60 s erbracht werden muss.

Eine Sinusburst-Messung der 604AD im einkanaligen und im vierkanaligen Betrieb zeigt ABB. 11. Zu Beginn liefert die Endstufe eine sehr hohe Ausgangsspannung, die dann nach zwei Sekunden in einem ersten Schritt durch den Limiter reduziert wird. Nach ca. acht Sekunden folgt dann der zweite Schritt, wo der Limiter mit einem leichten Überschwingen die Ausgangsleistung auf den dauerhaft möglichen Wert reduziert. Bei nur einkanaliger Last erreicht die Ausgangsspannung jeweils den doppelten Wert der vierkanaligen Belastung, was der vierfachen Leistung entspricht. Zu Beginn wird kurzzeitig für 20 ms eine sehr hohe Ausgangsleistung von ca. 700W im einkanaligen Modus und von 450W pro Kanal vierkanalig erreicht, die dann zunächst auf 150W bzw. 35W reduziert wird und sich final auf einen Wert ca. 80W in der Summe einpendelt. Das klingt nach wenig, passt aber gut zu den bei Musik und Sprache üblichen Verhältnissen zwischen Spitzenwerten und Dauerleistung.

Die nachfolgenden Diagramme aus ABB. 12 bis ABB. 14 zeigen die Leistungswerte der Mezzo 604AD für verschiedene Signaltypen mit Crestfaktoren von 3 dB für ein Sinussignal über 6 und 12 dB für Rauschsignale bis zu 16 dB für das CEA-Burst-Testsignal. Die Messungen erfolgten für Lasten von 1 . 8 Ω und für 4 . 8 Ω sowie einkanalig im 100-V-Modus an einer 16-Ω-Last, was einer Nennleistung im 100-V-System von 625W entsprechen wurde.

>> zurück zur Übersicht

Netzbelastung

Für eine optimale Ausnutzung des Netzstromes sind mehrere Aspekte wichtig: An erster Stelle steht der Wirkungsgrad des Verstärkers, der neben der Netzbelastung auch noch darüber entscheidet, wie kräftig die Kühlung ausgelegt werden muss. Nicht zu vernachlässigen war dann noch die Grundleistung, die der Verstärker auch ohne Signal schon aufnimmt und die damit ständig als Belastung anliegt und ebenso dauerhaft als Verlustleistung wieder abgeführt werden muss. Neben der Leistungsaufnahme stellt noch der Leistungsfaktor eines Verbrauchers einen wichtigen Wert dar. Ein rein ohmscher Verbraucher hat einen Leistungsfaktor von 1. Rein induktive oder kapazitive Verbrauchen haben einen Leistungsfaktor von 0. D. h., es wird zwar Strom bzw. Leistung hin und her geschoben, aber effektiv keine Leistung umgesetzt. Man spricht hier von Blindleistung bzw. Blindströmen, die aber trotzdem das Leitungsnetz belasten und für Verluste sorgen. Addiert man die um ±90° zueinander versetzte Wirkleistung (P) und die Blindleistung (Q) geometrisch auf, dann erhalt man die Scheinleistung (S). Der Leistungsfaktor cosφ berechnet sich aus dem Verhältnis der Wirkleistung zur Scheinleistung. Neben dieser sogenannten Verschiebungsblindleistung (entsteht durch die Phasenverschiebung von Spannung und Strom) gibt es auch noch die Verzerrungsblindleistung, wenn zur sinusformigen Spannung ein nicht mehr sinusformiger und somit verzerrter Strom kommt. Im Fall von Verzerrungsblindleistung spricht man nicht mehr vom Leistungsfaktor cosφ, sondern vom allgemeinen Leistungsfaktor λ.

Für den Mezzo 604AD wurden dazu folgende Werte der Netzbelastung ermittelt:

• Sleep Modus: 2 W
• Ohne Signal: 15 W
• Volllast mit 12 dB Crestfaktor: 138 W
• Volllast mit Sinussignal: 139 W

Zum letzten Wert bei Volllast mit einem Sinussignal zeigt ABB. 15 den Verlauf der Netzspannung zusammen mit dem Strom und der Leistungskurve. Der Strom ist weitgehend in Phase mit der Spannung (cosφ = 0,93), jedoch leicht verzerrt mit einigen Oberwellen. Der Leistungsfaktor λ betragt 0,88. Auffällig ist der starke HF-Anteil auf der Stromkurve, der in einem Bereich von ca. 50kHz liegt. Wo die Ursache dafür zu finden ist, lasst sich von dieser Stelle aus jedoch nicht sagen.

>> zurück zur Übersicht

Preise

Powersoft Mezzo Serie (in € netto zzgl. MwSt.):

• 322 A 2 Kanäle 320W analog in: 722 €
• 322 AD 2 Kanäle 320W analog in + Dante: 843 €

• 602 A 2 Kanäle 600W analog in: 880€
• 602 AD 2 Kanäle 600W analog in + Dante: 999€

• 324 A 4 Kanäle 320W analog in: 840€
• 324 AD 4 Kanäle 320W analog in + Dante: 1.039€

• 604 A 4 Kanäle 600W analog in: 1.077€
• 604 AD 4 Kanäle 600W analog in + Dante: 1.274€

>> zurück zur Übersicht

Fazit

Mit den Mezzo-Modellen bietet Powersoft auch kleine und universell einsetzbare Verstärker für Installationen in AV-Umgebungen an. Klein ist aber nur das 9,5″-Gehäuse bei den Mezzos. Mit 320W oder 600W Leistung, aufgeteilt auf zwei oder vier Kanäle, steht reichlich Power zur Verfügung. Hinzu kommt ein integriertes DSP-System mit großem Funktionsumfang sowie ein Dante-Interface bei den Mezzos in der AD-Ausführung mit analogen und digitalen Eingängen. Dank der Power-Sharing-Funktion kann die verfügbare Gesamtleistung frei auf die vorhandenen Kanäle aufgeteilt werden, und das sogar beliebig gemischt für Kanäle mit Low-Z-Lautsprechern oder in 70- bzw. 100-Volt-Systemen. Der größte Trumpf der Mezzo-Verstärker durfte jedoch die Integration in den System-Designer Armonia Plus von Powersoft sein, der die Konfiguration der Verstärker in komfortabler Weise ermöglicht und auch alle Steuerungs- und Überwachungsfunktionen übernimmt, die heute in großen System unumgänglich sind.

>> zurück zur Übersicht

// [15246]