Der amerikanische Hersteller Crestron Electronics mit Sitz in New Jersey entwickelt und fertigt Mediensteuerungen und audiovisuelle Geräte für Konferenzsysteme, Schulungsräume, Messegelände sowie private Smart-Home-Installationen im High-End Sektor und vieles mehr. Durch die lange und konstante Marktpräsenz und die weite Verbreitung hat sich die „Crestron“ sogar zu einer Art Inbegriff für eine Mediensteuerung ganz allgemein entwickelt.
Häufig impliziert man mit moderner Medien- und Konferenztechnik primär große Bildschirme, Lichtsteuerungen und Netzwerke. Die Audiotechnik steht dabei immer etwas im Hintergrund, nicht weil sie unwichtig wäre, sondern eher wegen des nicht so offensichtlichen Erscheinungsbildes. Meist fällt die Audiotechnik daher nur dann auf, wenn Sie nicht oder nur unzureichend funktioniert. Das tollste Video oder ein guter Vortrag sprechen die Zuhörer nur dann wie gewünscht an, wenn auch der Ton stimmt. Um den Anwendern hier eine komplette Produktreihe mit allen Komponenten auf hohem Niveau anbieten zu können, hat man sich bei Crestron auch dem Thema Audiotechnik zugewandt.
Aktuell gibt es dazu im Portfolio von Crestron eine Reihe von Lautsprechern aller Art, Verstärker, Prozessoren, Mikrofone, Server und mehr. Beim Thema Verstärker ging man bei Crestron eine Partnerschaft mit dem dänischen Hersteller ICE Power ein. ICE Power gehört seit den Anfängen der Class-D-Verstärkertechnik mit zu den Pionieren in diesem Segment. Die Firma entstand 1999, nachdem man bei Bang & Olufsen auf eine Doktorarbeit zum Thema Class-D-Verstärker an der DTU (Technical University of Denmark) aufmerksam wurde und daraus ein Joint Venture entstand, woraus die eigenständige ICEpower a/s gegründet wurde.
Heute bietet man ähnlich wie auch Hypex oder Pascal eine Vielzahl von Class-D-Modulen in allen Leistungsklassen an, die von vielen namhaften Marken im High-End-Sektor genutzt werden, zu denen jetzt auch Crestron gehört. Im hier vorgestellten AMP-X300 befinden sich vier Endstufenkanäle mit maximal 300 W Leistung in der Summe. Das kompakte 9,5″-Gerät kommt ohne Lüfter aus und kann daher auch an akustisch sensiblen Stellen, z. B. unter oder hinter einem Bildschirm installiert werden.
Was zeichnet einen typischen Installationsverstärker aus?
Als potenzieller Anwender fragt man sich: Was unterscheidet einen typischen professionellen Installationsverstärker von einem ebenfalls professionellen Touring-Amp oder einem Consumer-Gerät? Bei Letzterem kann man bis auf wenige Ausnahmen davon ausgehen, dass Consumer-Geräte nicht unbedingt für den 24/7-Einsatz vorgesehen sind, keine Standard-Einbaumaße haben und auch nicht über die passenden Anschlussformate verfügen. Typische Touring Amps haben meist eine sehr hohe Leistung im kW-Bereich, sind mit kräftigen Lüftern ausgestattet und verfügen über die dort üblichen XLR- und Speakon-Anschlüsse. Je nach Einbausituation ist das nicht unbedingt ein Hindernis, solche Verstärker auch in Festinstallationen einzusetzen. Trotzdem gibt es einige Besonderheiten, die bei Verstärkern für Festinstallationen zu beachten sind.
Sehen wir uns dazu den AMP-X300 an. Auf der Frontseite gibt es einige wenige LEDs, die Signal Present und Fault für die vier Ausgänge anzeigen und je eine Power-LED sowie eine für den Modus Low-Z oder Hi-Z. Schalter, Potis oder Displays, wo man etwas verstellen könnte, sucht man vergebens, da es in einer fertig konfigurierten Anlage für den Anwender nichts gibt, was an einer Endstufe einzustellen wäre.
Die Rückseite des AMP-X300 mit symmetrischen und unsymmetrischen Eingängen. Alle Eingänge verfügen über Pegelsteller und können paarweise als Stereo, Mono-Summe oder gebrückt betrieben werden. (Bild: Anselm Goertz)
Wendet man sich dann der Rückseite zu, finden sich hier jeweils vier Ein- und Ausgänge auf typischen Terminal-Block-Anschlüssen. Die passenden Gegenstücke dazu liegen dem Gerät bei. Zusätzlich zu den üblichen symmetrischen Eingängen gibt es auch noch unsymmetrische mit Cinchbuchsen, an die man z. B. einen CD-Spieler, einen Sprachspeicher oder Musikserver anschließen könnte, wenn diese keine symmetrischen Ausgänge haben. Wichtig ist eine symmetrische Übertragung vor allem bei großen Leitungslängen und/oder niedrigen Pegeln. Beides ist besonders anfällig für von außen eingestreute Störungen, wo eine symmetrische Signalführung wesentlich unkritischer ist. Zusätzlich finden sich auf der Rückseite pro Eingang noch Trimmer, mit denen sich die Verstärkung einstellen lässt.
Ein zentraler Schalter ermöglicht die Umschaltung zwischen dem Low-Z (niederohmig)- oder High-Z(70/100V)-Modus. Bei letzterem gehen je zwei Kanäle in den Brückenmodus, so dass dann insgesamt nur noch zwei Verstärkerkanäle zur Verfügung stehen. Die Brückenschaltung ist auch im Low-Z Modus möglich und kann dann individuell für Kanal 1&2 und 3&4 geschaltet werden. Eine weitere Einstellung im Low-Z-Modus ist die Summenfunktion, wo die Eingangssignale zunächst zu einer Mono-Summe addiert und dann beiden Endstufen zugeführt werden.
Im High-Z-Modus kann neben der 100V-Einstellung auch noch der in amerikanischen Systemen übliche 70V-Modus gewählt werden. „High-Z“ bedeutet an dieser Stelle, dass der Verstärker bei 70V oder 100V Ausgangsspannung seine Nennleistung von maximale von 300 W abgeben kann. Umgekehrt gilt für Lautsprecher in 100V-Systemen, dass die Lautsprecher bei 100V-Klemmenspannung ihre Nennleistung aufnehmen. Auf diese Weise lässt sich leicht ausrechnen, wann der Verstärker ausgelastet ist. Man addiert einfach die Leistungswerte aller Lautsprecher, was dann in der Summe maximal der Verstärkerleistung entsprechend darf. Auf der Lautsprecherseite erfolgt die Anpassung in der Regel mit Übertragern.
Innenansicht des AMP-X300. Vorne links befindet sich das Schaltnetzteil, rechts davon auf der gleichen Platine die vier Endstufenkanäle. An der Rückwand des Gehäuses befindet sich die Platine mit der Eingangsschaltung. (Bild: Anselm Goertz)
Der AMP-X300 ist ein sogenannter Direct-Drive-Verstärker, der ohne Übertrager im Brückenmodus direkt die 100V liefern kann. Die manchmal noch geforderte galvanische Trennung der Lautsprecherausgänge liefert der AMP-X300 jedoch nicht, da beide Lautsprecheranschlüsse Potential gegen Masse bzw. Erde haben.
Ein letzter Schalter auf der Rückseite ermöglicht die Aktivierung des Power-Saver-Modus, der den Verstärker nach ca. 25 Minuten ohne Signal in den Sleep-Modus schaltet. Liegt wieder Signal an, wacht der Verstärker innerhalb einer halben Sekunde wieder auf. Speziell für Geräte im 24/7-Betrieb lässt sich damit viel Energie sparen, da die Leistungsaufnahme im Sleep Modus auf 0,3 W absinkt gegenüber 16 W im normalen Betrieb ohne Signal, was über ein Jahr gerechnet 131 kWh (ca. 40 Euro) sind. Der Stromanschluss des AMP-X300 erfolgt über eine Kaltgerätebuchse. Einen Netzschalter gibt es nicht, da man davon ausgeht, dass das Gerät entweder zentral geschaltet wird oder sich im Dauerbetrieb befindet.
Wie die Signalführung im AMP-X300 genau aussieht, zeigt das Blockschaltbild in ABB. 01 exemplarisch für Kanal 1 und 2. Wie man an den Summierern erkennt, können auch beide Eingänge (symmetrisch und unsymmetrisch) zusammen genutzt werden. Ein Blick ins Innere des AMP-X300 zeigt einen aufgeräumten Aufbau mit nur zwei Platinen und wenig Verkabelung. Die große Platine im vorderen Bereich enthält das Netzteil und die vier Endstufenkanäle, die hintere Platine beinhaltet die Eingangsstufen. Die Endstufen basieren auf dem neusten ICEpower-Baustein ICEedge1.
ABB. 01: Blockschaltbild von zwei Kanälen im AMP-X300 (Bild: Crestron)
Das Netzteil des AMP-X300 ist für eine maximale Leistung von 300 W ausgelegt, die beliebig auf die vier Kanäle aufgeteilt werden können. Das können 300 W auf einem einzelnen Kanal sein oder 4 × 75 W auf allen Kanälen. Niederohmig betrieben stehen an 4 Ωund auch an 8 Ω4 × 75 W, 3 × 100W oder 2 × 150 W bereit. Gebrückt an 8 Ω oder im 70/100VModus können 2 × 150 W oder 1 × 300 W erreicht werden. Der Verstärker kann so flexibel eingesetzt werden.
Eine erste schnelle Messung bei Class-D-Verstärkern ist die FFT-Analyse des Ausgangssignals mit einer sehr hohen Abtastrate. ABB. 02 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. 02 wurde zusätzlich ein 1-kHz-Nutzsignal eingespeist. Die Amplitude des Nutzsignals betrug bei dieser Messung 3 V. Gut zu erkennen ist die PWM-Schaltfrequenz bei 511 kHz mit einer kleinen Amplitude von unter 300 mV.
ABB. 02: FFT Spektrum des Ausgangssignals gemessen mit 2,5 MHz Samplerate. Bei 1 kHz erkennt man das Nutzsignal. Reste der PWM-Schaltfrequenz finden sich bei 511 kHz. Monofrequente Störanteile sind im Audiofrequenzbereich nicht zu erkennen und auch darüber hinaus nur in sehr geringem Maße. (Bild: Anselm Goertz)
Beides ist soweit nichts Ungewöhnliches und wäre so bei jedem PWM-Verstärker messbar. Interessant wird es dazwischen, wo im Frequenzbereich bis 20 kHz nur winzige Anteile harmonischer Verzerrungen k2 und k3 zu erkennen sind und sonst lediglich gleich verteiltes Rauschen mit geringem Pegel. Einzelne monofrequente Peaks (idle tones), die besonders störend sein können, gibt es nicht. Auch oberhalb von 20 kHz bleibt das Spektrum „sauber“, wo sich nur zwei kleine Linie minimal hervorheben. Insgesamt somit ein perfektes Bild.
Bei den weiteren Messwerten des AMP-X300 blicken wir zunächst auf den Frequenzgang in ABB. 03. Im niederohmigen Modus beträgt das Gain 29,3 dB, und der Verlauf der Kurve ist unabhängig von der Last zwischen 5 Hz und 30 kHz (–1 dB) ideal. Trotz der hohen Auflösung in ABB. 03 können die vier Kurven ohne Last und mit 4, 8 und 16 Ω Last in der Grafik nicht unterschieden werden.
ABB. 03: Frequenzgänge gemessen im low-Z-Modus ohne Last sowie mit 4, 8 und 16 Ω. Das Gain beträgt 29,3 dB. Der Kurvenverlauf ist völlig unabhängig von der Last. In Hellblau die Frequenzgänge im 70V- bzw. 100V-Modus mit einem automatisch aktivierten 80-Hz-Hochpassfilter. In der Einstellung 100V beträgt die Verstärkung 38,3 dB, so dass bei +4 dBu am Eingang Vollaussteuerung am Ausgang mit 100V erreicht wird. (Bild: Anselm Goertz)
Die beiden hellblauen Kurven zeigen den Frequenzgang im 70V- bzw. 100V-Modus. In diesen beiden Modi wird zum einen die Verstärkung so angepasst, dass die Endstufe mit +4 dBu am Eingang voll ausgesteuert werden kann, und es wird ein 80 Hz Hochpassfilter 2.Ordnung aktiviert. Das Hochpassfilter wird im Hinblick auf die angeschlossenen Lautsprecher mit Übertrager eingesetzt, da Übertrager bei tiefen Frequenzen beginnen, höhere Verzerrungen zu verursachen, und in der Impedanz kritisch werden können. Da die meisten in 100V-Systemen eingesetzten Lautsprecher ohnehin nicht für die Tieftonwiedergabe ausgelegt sind, entsteht durch das Hochpassfilter kein Verlust.
ABB. 04: FFT des Störsignals an den Ausgängen des AMP-X300 im low-Z-Modus. Der Störpegel beträgt auf allen vier Kanälen 70 dBu bzw. –72 dBu mit A-Bewertung. Dem gegenüber steht eine maximale Ausgangsspannung von 55 Vpk. Daraus berechnet sich ein S/n von guten 106 dB. (Bild: Anselm Goertz)
Der an den Ausgängen des AMP-X300 zu messende Störpegel beträgt –70 dBu unbewertet und –72 dBu mit A-Bewertung. Das FFT Spektrum des Störsignals in ABB. 04 zeigt zudem nur gleich verteiltes Rauschen ohne monofrequente Anteile. Setzt man die maximale Ausgangsspannung im Low-Z-Modus von ca. 34 dBu in Relation zum Störpegel, dann ergibt sich daraus ein S/N (Störabstand) von guten 106 dB.
Ebenfalls einen Einfluss auf den Frequenzgang bei Leistungsverstärkern hat deren Innenwiderstand. Zusammen mit der Last (Lautsprecher) entsteht ein Spannungsteiler, der zu einem geringfügigen und frequenzabhängigen Pegelverlust führt. Messtechnisch bezeichnet wird der Innenwiderstand über den Dämpfungsfaktor, der das Verhältnis einer definierten Nennlast von 8 Ωoder 4 Ωin Relation zum Innenwiderstand beschreibt. Gut konzipierte Endstufenschaltungen für sich betrachtet erreichen Dämpfungsfaktoren von mehreren Hundert bis Tausend. In der Praxis sind die Werte jedoch meist deutlich kleiner, da im Gerät Übergangswiderstände von Buchsen, Stiftleisten, Relais im Signalweg, Ausgangsfiltern etc. den Innenwiderstand vergrößern.
Zieht man dann noch die Lautsprecherkabel und weitere Steckverbinder mit in Betracht, sind effektiv für den Lautsprecher meist nur Werte im zweistelligen Bereich möglich. Eine wichtige Rolle spielt der Innenwiderstand des Verstärkers auch für Lautsprecher mit passiven Frequenzweichen, die prinzipiell eine ideale Quelle mit einem nicht vorhandenen Innenwiderstand voraussetzen. Ist dieses nicht der Fall, dann kommt es zu Abweichungen von der Filterfunktion und zum Übersprechen zwischen den einzelnen Zweigen der Weiche.
ABB. 05: Dämpfungsfaktor in Abhängigkeit von der Frequenz exemplarisch für Kanal 1 und 2, bezogen auf eine 4-Ω-Last. (Bild: Anselm Goertz)
Aus messtechnischer Sicht ist der Dämpfungsfaktor eine frequenzabhängige einheitenlose Größe. ABB. 05 zeigt den Verlauf exemplarisch gemessen für Kanal 1 und 2 des AMPX300, bezogen auf eine Last von 4 Ω. Der Dämpfungsfaktor beträgt bis ca. 2 kHz ca. 160 und fällt dann zu hohen Frequenzen hin leicht ab, so dass bei 10 kHz noch ein Wert von 120 erreicht wird. Beide Werte sind sehr gut, wobei vor allem der geringe Abfall des Dämpfungsfaktors zu hohen Frequenzen hin zu erwähnen ist.
Verzerrungen von Verstärkern können in verschiedenen Formen gemessen werden. Da wären zunächst die bekannten harmonischen Verzerrungen (THD) zu nennen, die in Abhängigkeit vom Pegel und von der Frequenz mit einfachen Sinussignalen gemessen werden. Mit mehreren kombinierten Sinussignalen können Intermodulationsverzerrungen (IMD) gemessen werden.
ABB. 06: Verzerrungen (THD+N) in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung (x-Achse in W) an einer last von 4 × 8 Ω. Messungen bei 100 Hz (- – -), 1 kHz (___) und 6,3 kHz (···). Der Verlauf ist vorbildlich. Selbst bei 6,3 kHz werden noch bis zur Clipgrenze sehr gute Werte von unter –80 dB erreicht. (Bild: Anselm Goertz)
Die bekanntesten Messungen dieser Art sind nach SMPTE mit einem Stimulus bestehend aus einem 60-Hz- und einem 7-kHz-Sinus im Verhältnis 4:1 sowie das Differenztonverfahren mit zwei Sinussignalen von 10,5 kHz und 11,5 kHz im Verhältnis 1:1. Eine weitere typische Verstärkermessung bewertet die transienten Intermodulationsverzerrungen (DIM) und arbeitet als Stimulus mit einem steilflankigen 3,15-kHz-Rechtecksignal und einem 15-kHz-Sinus im Verhältnis 4:1. Das Rechtecksignal ist dabei auf 30 kHz (DIM30) oder 100 kHz (DIM100) bandbegrenzt.
ABB. 07: Verzerrungen (THD+N) in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung (x-Achse in W) an einer Last von 4 × 4 Ω. Messungen bei 100 Hz (- – -), 1 kHz (___) und 6,3 kHz (···). Die guten Werte der 8-Ω-Messung haben auch an 4 Ω Bestand. (Bild: Anselm Goertz)
Aspekte für audiophile Eigenschaften sind möglichst stetig (d. h. ohne Sprungstellen) verlaufende Kurven der THD- und DIM-Werte in Abhängigkeit von der Frequenz und vom Pegel. Ein weiteres Kriterium sind die Klirrspektren, die zu höheren Ordnungen hin zügig abfallende harmonische Verzerrungen aufweisen sollten. Außerhalb der Grundwelle und deren Oberwellen sollte es zudem möglichst wenige aus dem Rauschteppich herausragende Signalanteile geben.
ABB. 08: Klirrspektrum bei 4 × 50 W leistung an einer Last von 4 × 4 Ω (rt,bl) und 4 × 4 Ω (gr,ma). Alle Verzerrungskomponenten liegen unterhalb von –90 dB und fallen vorbildlich zu höheren Ordnung hin schnell ab. Messung exemplarisch für Kanal 1 und 2. (Bild: Anselm Goertz)
Dazu zeigen ABB. 06 und ABB. 07 zunächst die THD+N-Werte in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung, gemessen bei Frequenzen von 100 Hz, 1 kHz und 6,3 kHz für eine Belastung mit 4 × 8 Ωund 4 × 4 Ωbei jeweils gleichzeitigem Betrieb aller vier Kanäle. Der Kurvenverlauf ist in beiden Fällen vorbildlich mit sehr niedrigen Verzerrungswerten, einem gleichmäßigen Verlauf und ohne Anstieg der Kurven vor der Clip-Grenze. Auch bei 6,3 kHz fallen die Verzerrungswerte nur ganz geringfügig schlechter aus im Vergleich zu den Kurven bei 100 Hz und 1 kHz.
ABB. 09: Verzerrungen (THD) in Abhängigkeit von der Frequenz, gemessen bei 4 × 25 W Leistung an einer Last von 4 × 4 Ω (bl,rt) und 4 × 8 Ω (gr,ma). Messung exemplarisch für Kanal 1 und 2. (Bild: Anselm Goertz)
Die guten Werte setzen sich im Klirrspektrum (ABB. 08) und im Verlauf THD über der Frequenz (ABB. 09) fort. Auch das kritische DIMTestsignal (ABB. 10) stellt für den AMP-X300 keine besondere Herausforderung dar. Der Anspruch von ICE Power, mit dem ICEedge Baustein in Kategorien sehr guter Class-AB-Verstärker vorzustoßen, ist somit nicht übertrieben. Betrachtet man die Messwerte, dann würden diese auch einem High-End Class-ABVerstärker gut zu Gesicht stehen.
ABB. 10: Transient Intermodulationsverzerrungen (DIM100) in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung gemessen an einer Last von 4 × 4 Ω (bl,rt) und 4x 8 Ω (gr,ma). Messung exemplarisch für Kanal 1 und 2. (Bild: Anselm Goertz)
Unsere Labormessungen der Ausgangsleistung decken alle Varianten der Belastung einer Endstufe ab. Um vergleichbar mit den Herstellerdaten zu sein, führen wir eine Reihe verschiedener Messungen nach unterschiedlichen Normen für alle Lastfälle von 4 Ω und 8 Ω sowie im Falle des AMP-X300 auch im 100V-Modus durch.
ABB. 11: Leistungswerte an 4 Ω. Messung für einen Kanal im Solo-Betrieb. Werden mehrere Kanäle betrieben, dann teilt sich die Leistung auf. (Bild: Anselm Goertz)
Abgebildet sind die Messungen für eine einkanalige Belastung, die so auch den Maximalwert pro Kanal zeigen. Werden mehrere Kanäle mit dem gleichen Signal betrieben, dann teilt sich die gemessene Leistung auf die Anzahl der aktiven Kanäle auf. Im Detail werden folgende Werte bestimmt:
die Impulsleistung für eine 1 ms dauernde einzelne Periode eines 1-kHz-Sinussignals
die Sinusleistung bei einem konstant anliegenden 1-kHz-Sinussignal nach einer Sekunde, nach zehn Sekunden und nach einer Minute
die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 12 dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 6 dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
die Leistung nach EIAJ, gemessen mit einem gepulsten 1-kHz-Sinussignal von 8 ms Dauer alle 40 ms. Das Signal hat einen Crestfaktor von 10 dB.
die Leistung nach CEA 2006 mit einem 1-Hz-Sinussignal, dessen Pegel alle 500 ms für 20 ms einen Pegelsprung von +20 dB erfährt. Das Signal hat einen Crestfaktor von 16 dB.
die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 1-kHz-Burst einer Länge von 33 ms, gefolgt von einer 66-ms-Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Signals beträgt 7,8 dB.
die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 40-Hz-Burst einer Länge von 825 ms, gefolgt von einer 1.650-ms-Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Signals beträgt ebenfalls 7,8 dB.
Für die sinusförmigen Messsignale fällt die Auswertung leicht. Man erfasst den Effektivwert und berechnet daraus die Leistung. Die Sinuswelle sollte dabei noch nicht sichtbar verzerrt sein. Für die Sinus-Burst-Signale nach EIAJ oder CEA lassen sich zwei Werte bestimmen: der kurzzeitige Effektivwert während der Dauer des Bursts und der Effektivwert über alles inklusive der Signalpausen. Das Verhältnis der beiden Werte beträgt für das EIAJSignal 7 dB und für das CEA-Signal 13 dB.
ABB. 12: Leistungswerte an 8 Ω. Messung für einen Kanal im Solo-Betrieb. Werden mehrere Kanäle betrieben, dann teilt sich die Leistung auf. (Bild: Anselm Goertz)
Der Crestfaktor, der das Verhältnis des Spitzenwertes im Burst zum Effektivwert über alles beschreibt, ist jeweils 3 dB größer und beträgt somit 10 dB bzw. 16 dB. Für die Burst Messmethoden wird in der Übersicht jeweils der Leistungswert, berechnet aus dem kurzzeitigen Effektivwert des Bursts, und der über alles Effektivwert angegeben. Eine weitere Burst-Messmethode arbeitet mit 33 ms langen 1-kHz-Bursts, gefolgt von 66 ms langen Ruhephasen.
Hier beträgt der Crestfaktor 7,8 dB. Angelehnt an diese Messung wurde speziell im Hinblick auf die Fähigkeiten einer Endstufe bei der Basswiedergabe, wo Töne häufig länger anstehen, der Burst in der Frequenz um den Faktor 25 auf 40 Hz reduziert und die Zeitspannen entsprechend um den Faktor 25 verlängert.
Da neben der Leistungsbegrenzung des Netzteils auch noch die maximale Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom der Endstufen selbst eine Rolle spielen, gibt das Datenblatt des AMP-X300 als einkanalige Höchstleistung an 8 Ω 150 W und an 4 Ω 200 W an. Die Labormessungen ergaben mit einem konstanten Sinussignal dazu Werte von 194 bzw. 188 W jeweils nach einer Minute. Für den 100V-Modus weist das Datenblatt 300 W aus, die in der Messung mit 312 W noch etwas übertroffen wurden.
ABB. 13: Leistungswerte im 100V-Modus. Messung für einen Kanal im Solo-Betrieb. Werden mehrere Kanäle betrieben, dann teilt sich die Leistung auf. (Die 40-Hz-Burst Messung entfällt im 100V-Modus wegen des 80-Hz-Hochpassfilters im Signalweg.) (Bild: Anselm Goertz)
Im Single-ended-Modus ist an 8 Ω die maximale Ausgangsspannung der limitierende Faktor, da unabhängig von der Signalform der Maximalwert immer knapp unter 200 W liegt. An 4 Ωist die Dauerleistung vergleichbar, kurzzeitig sind jedoch Werte von deutlich über 300 W möglich, die dann aber durch die Strombegrenzung wieder reduziert werden. Über alles betrachtet sind die Leistungswerte und deren Aufteilung im AMPX300 für eine unverzerrte Musik- oder Sprachwiedergabe gut ausgelegt.
Die immer noch häufig zu hörende Aussage „Was zählt, ist nur die echte Sinus-Dauerleistung.“ ist daher nicht passend. Richtig ist vielmehr, dass die Fähigkeit, kurzzeitig hohe Spannungsspitzen und Ströme liefern zu können, entscheidend ist. Eine Ausnahme sind Verstärker für Alarmtöne oder solche, die in Sprachalarmzentralen nach EN54-16 eingesetzt werden, wo gefordert ist, die Nennleistung mit einem Sinussignal für min. 60 s erbringen zu können. Letzteres erfüllt der AMP-X300 jedoch auch ohne Probleme.
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 wäre 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 Verbraucher 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 Blindleistung (Q) geometrisch auf, dann erhält man die Scheinleistung (S). Der Leistungsfaktor cosφ berechnet sich aus dem Verhältnis der Wirkleistung zur Scheinleistung.
Neben diese sogenannten Verschiebungsblindleistung (entsteht durch die Phasenverschiebung von Spannung und Strom) gibt es auch noch die Verzerrungsblindleistung, wenn zur sinusförmigen Spannung ein nicht mehr sinusförmiger und somit verzerrter Strom kommt. Im Fall von Verzerrungsblindleistung spricht man nicht mehr vom Leistungsfaktor cosφ, sondern vom allgemeinen Leistungsfaktor λ.
Für den AMP-X300 wurden folgende Werte der Netzbelastung ermittelt:
Sleep Modus: 0,3 W
Ohne Signal: 16 W
Volllast mit 12 dB Crestfaktor: 57 W
Volllast mit Sinussignal: 374 W
ABB. 14: Verlauf von Netzspannung(rot), Netzstrom(blau) und der daraus berechneten Leistungsaufnahme(grün) (Bild: Anselm Goertz)
Zum letzten Wert bei Volllast mit einem Sinussignal zeigt ABB. 14 den Verlauf der Netzspannung zusammen mit dem Strom und der Leistungskurve. Der Strom ist in Phase mit der Spannung (cosφ=1), jedoch verzerrt mit einem hohen Oberwellenanteil. Der Leistungsfaktor λ beträgt 0,67. Die Ursache liegt darin, dass die Primärkondensatoren im Netzteil immer nur beim Überschreiten einer bestimmten Spannung kurzzeitig geladen werden.
Das Schaltnetzteil verhält sich dabei ähnlich wie ein normales 50-Hz-Trafonetzteil. Vermeiden ließe sich das durch eine PFC (Power Factor Correction)-Schaltung, was bei kleinen Leistungsverbrauchern jedoch nicht üblich ist. Große Endstufen mit Leistungen von mehreren kW haben dagegen meist ein Netzteil mit PFC, um das Stromnetz weniger zu belasten und auch besser ausnutzen zu können.
ABB. 15: Wirkungsgrad des AMP-X300 in % in Abhängigkeit von der abgegebenen Leistung (x-Achse). In rot die Kurve ohne Grundlast, die einen guten Wirkungsgrad der Endstufen erkennen lässt. (Bild: Anselm Goertz)
Eine letzte Messung zum AMP-X300 aus ABB. 15 befasst sich mit dem Wirkungsgrad des Verstärkers. Die blaue Kurve zeigt den Wirkungsgrad mit Berücksichtigung der Grundlast von 16 W, wo die Kurve dann bei kleinen abgegebenen Leistungen zwangsläufig gegen null geht. Zieht man die Grundlast ab, dann wird bei kleinen Leistungen ein Wirkungsgrad von 50–80% erreicht und bei hohen Leistungen von sehr guten 80–85%.
Crestron bringt in Kooperation mit ICEpower einen kompakten vierkanaligen Verstärker für den Einsatz in Festinstallation heraus. Das kleine 9,5″-Gerät kann sowohl für den Low-Zwie auch für den 70V-/100V-Betrieb genutzt werden und liefert eine Gesamtleistung von maximal 300 W, die dank des geschickten Power-Sharing-Konzeptes beliebig auf die vier Kanäle von 4 × 75 W bis 1 × 300 W aufgeteilt werden können.
Der AMP-X300 ohne Gehäusedeckel. Trotz des kompakten Aufbaus kommt man ohne Lüfter aus. (Bild: Anselm Goertz)
Ausstattung und Verarbeitung des AMP-X300 sind erwartungsgemäß exzellent. Eine echte Überraschung sind jedoch die Messwerte des AMP-X300. Die „ICEpower ICEedge“-Endstufen liefern Werte, die auch einem High-End Class-AB-Verstärker zur Ehre gereichen würden. ICEpower beweist damit ganz deutlich, dass Class-D heute kein Kompromiss mehr sein muss, sondern Maßstäbe setzen kann.
Der Crestron AMP-X300 ist für 794,– € (netto UVP) erhältlich.
