Högtalare Förstärkare Delningsfilter Onlinebutiker Länkar Bilder FAQ
Förstärkare
Eftersom förstärkaren driver
högtalaren så kan det ju vara bra att känna till hur den
fungerar.
Vad är en
förstärkare ?
Som det hörs på namnet så förstärker den något - och detta
något är en elektrisk signal, man låter en svag signal
"förstoras" så att den kan driva en högtalare, den
extra effekten som behövs tas från elnätet eller bilbatteri. I
teorin så är en förstärkare en ganska simpel apparat.
Men av praktiska skäl vill vi förutom denna förstärkning
även ha en del kontrollfunktioner som gör att vi kan reglera
volymen och välja ingång så att vi kan lyssna på flera olika
apparater utan att behöva skifta kablar. Ibland så vill vi ha
ännu mer saker som tonkontroller och filter mm. Därför kan man
dela upp en normal Hifi förstärkare i två delar, kontrolldelen
och slutstegsdelen (slutsteget är själva förstärkaren).
Ibland görs denna uppdelning fysiskt också och då kallas
kontrolldelen förförstärkare (Namnet är ett arv från tiden
med gamla vinylskivspelare som krävde en extra förstärkare
(före förstärkaren)). Av tradition så har dyrare utrustning
varit separerad och billigare integrerad, nu börjar trenden gå
mot att göra allt dyrare integrerade förstärkare istället
för att separera enheterna.
Förförstärkare
/ Kontrollförstärkare
För några år sedan var denna apparats viktigaste uppgift att
ha en bra grammofoningång, det var nämligen ganska svårt och
kostsamt att göra en bra grammofoningång. Idag finns det IC
kretsar som är tillräckligt bra och gör att priset kan pressas
om det ens finns en grammofon ingång kvar. Nummer två var att
ha tonkontroller, dessa var ofta nödvändiga för att kompensera
diskantbortfall vid uppspelning av band, eller filter som kunde
användas mot brus eller mot rumble från skivor (lågfrekventa
restprodukter från avspelningen av vinylskivor), eftersom vi har
CD idag så har kravet på att ha tonkontroller och framförallt
filter minskats drastiskt, många rationaliserar bort dem helt.
Förförstärkarens tredje uppgift är att kunna
"driva" kabeln till slutsteget utan diskantbortfall och
problem med instrålande störningar i signalkablarna. I denna
uppräkning har volymkontrollen inte räknats in eftersom den är
rätt självklar!
Eftersom del 1 och 2 idag inte sällan är bortrationaliserade
så är det bara del 3 kvar - att driva kabeln. Bygger man då in
volymkontrollen i slutsteget så behöver man ingen kabel och
ingen kabel inget drivsteg och summan blir lägre kostnad det är
därför trenden går mot just detta (observera att med
grammofoningång så är det en helt annan sak eftersom vi måste
tänka på störningar också).
Men givetvis finns det en avgjord fördel med en separat
förförstärkare och det är flexibilitet.
Mixer ?
En mixer är ett försteg där man kan blanda signalen från
flera igångar till skillnad från ett försteg där man bara
väljer en ingång i taget
Slutsteg /
Effektförstärkare
Eftersom de flesta problemen med att bygga en bra förstärkare
är att göra ett bra slutsteg så tas det upp betydligt mer
ingående än förförstärkaren (samma problem råder i stort
hos förförstärkare och slutsteg bara det att problemen är i
mindre "skala" hos förförstärkaren!). Slutsteget är
alltså den egentliga förstärkaren - du skulle kunna koppla ett
slutsteg direkt till din CD utan försteg och spela utan problem
bara det att du skulle ha full volym hela tiden.
Arbetsuppgiften
Den är väldigt enkel! Slutstegets uppgift är att förstärka
en ingångsspänning linjärt till en större utgångsspänning -
skillnaden avgörs av förstärkningen (ofta runt 40ggr). Ett
slutsteg ska vara en ideal spänningsförstärkare. Till en
början verkar det ju rätt enkelt om det t.ex. är 0.1V (volt)
in så förstärker vi det 40ggr och har 4V ut. Men att bygga en
förstärkare som gör just detta och inte har några andra
nackdelar, ja det har man arbetet på i många år och än är
man inte framme.
Ofta klarar en kraftig förstärkare att bättre motsvara idealet
och låter också oftast bättre - men det måste inte vara så,
man kan göra tvärt om och göra en normal förstärkare klen
(effektmässigt) och komma närmare idealet. Två sätt att lösa
samma problem, i ena fallet offrar man uteffekt och i det andra
pengar. Och som du säkert förstår så vill man varken offra
pengar eller uteffekt.
Hur fungerar en
förstärkare ?
Normalt sett så består den av 5 delar beroende på hur man ser
det.
Den första är strömförsörjningen och som sedan i sin tur kan
brytas ner i sina beståndsdelar, själva förstärkaren består
av ett ingångssteg där filter, nivåanpassning (känslighet),
byggkoppling och en del annat ordnas till,
Spänningsförstärkning där man förstärker den svaga
ingångssignalen, Driv/Slutsteg där sedan spänningsstegets
dåliga strömkapacitet förbättras i minst två steg och med
ett antal par effekttransistorer, och sist men inte minst negativ
återkoppling (motkoppling / N.F.B) utöver dessa 5st delar kan
man då om man vill sätta in skyddskretsar för olika saker.
Det som kanske är mest intressant är slutsteg och motkoppling
(ja och så strömförsörjningen givetvis).
Strömförsörjningen
Även här är det ganska enkelt att ställa upp villkor för hur
den ska bete sig. Det man vill är att få en oberoende av
belastning konstant spänning och utan störningar (ett par
truckbatteri är rätt bra om man vill komma nära målet). I
verkligheten så är det inte så enkelt då belastningen på
strömförsörjningen varierar våldsamt och dessutom varierar
spänningen till strömförsörjningen (elnätet eller bilens
elsystem). Men det som är intressant är att se är att det i
allmänhet är så att spänningen faller tämligen linjärt med
ökande ström! Dvs faller spänningen 1V vid 1A så faller den
5V vid 5A, detta gäller inte i ett bilslutsteg där motkoppling
nyttjas (detta går vi igenom senare). Ju kraftigare och
stabilare strömförsörjning desto mindre faller spänningen vid
ökad belastning (Ampere).
Slutsteg (del av
förstärkaren)
Här hittar vi ett eller flera par med effekttransistorer som
sitter på en kylfläns, dessa transistorer är de som styr och
förstärker strömmen som sedan går vidare till högtalaren.
Varje sådan här transistor klarar av en viss maximal ström per
styck, ofta är det runt 10-25A maximalt och vidare klarar de av
att kyla bort en viss effekt (förutsatt att kylningen är
tillräcklig) denna effekten är ca 70-150W per kapsel.
Överskids något av dessa värden går transistorn sönder - och
måste bytas ut (dyrt), ju kallare transistorn är desto mer tål
den (vid ca 150-180 grader går den sönder).
Kopplar man fler par transistorer så kan de hantera mer ström
och effekt.
Nackdelen är att transistorer är dyra därför snålar man så
gott det går och har inte fler än vad som behövs.
När man avgör en förstärkares uteffekt sker det i 8ohm eller
(4ohm i bilen) och detta står i proportion till vad
strömförsörjningen levererar för spänning. +- 40V ger ca 90W
i 8ohm och 180W i 4ohm .
För att driva 4ohm går det maximalt åt 10A resp. 5A i 8ohm ,
du ser säkert att det borde gå åt 20A i 2ohm och 40A i 1ohm
och 80A i 0.5ohm osv. Om "våra" transistorer tål 12A
(och 80W) räcker det med ett par för maxeffekt i 4ohm men ej i
2ohm (360W) då går vår förstärkare sönder. För att kunna
lämna tillräcklig med ström i 0.5ohm ( 1.4KW) skulle det
krävas 7 par transistorer.
I alla dessa fallen förutsatte vi att spänningen från
strömförsörjningen vore konstant - men det är den inte om vi
tar vår tidigare strömförsörjning som sviktade 1V per Ampere.
Då skulle vi se att uteffekten skulle till en början öka sakta
för att sedan falla med minskad belastningsimpedans. (I tabellen
är det inräknat förluster i transistorerna på 1.4V)
Impedans
Matningsspänning Utström (max) Effekt "Ideal"
avviklelse
8 40V 5A 90W ---
4 36V 9A 150W -20%
2 30V 15A 205W -43%
1 22.5V 22.5A 223W -69%
0.5 15V 30A 186W -87%
Oj, det fungerade visst inte så bra som vi hoppades på, denna
förstärkare hade en del interna förluster som vi visst inte
räknade med först.
Men det som framförallt ska visas är att strömmen ökar med
belastningen så att trots att effekten i 4 och 0.5 Ohm är
nästan samma så skiljer strömmen mer än 3ggr, och det är
strömmen som tar död på en förstärkare - det är därför
man inte får belasta med hur låg impedans som helst, antingen
så överskrider man den maximala strömmen transistorerna tål
(mycket låga impedanser) eller att det blir så varmt att något
går sönder p.g.a. det i stället - visserligen tar det lite
längre innan det går sönder då.
Nu har vi räknat på en ideal motstånds last, i verkligheten
så drar högtalaren mer ström så man får lägga till 50%
ytterligare för att det ska bli mer rättvisande. Det är detta
som utgörs av en effektkubs "sidor". Ju större
fasvinklar förstärkaren ska driva desto mer ström måste den
lämna, eftersom olika högtalare har olika fasvinklar så kanske
det i vissa fall går att använda 2ohms last därför att lasten
är "snäll" och i andra fall innebär det döden för
transistorerna när högtalaren har stora fasvinklar det är
därför man ibland hör en del säga olika uppgifter - lita på
tillverkaren, de brukar veta vad deras produkter är konstruerade
att hålla för.
Om slutsteget kan vi då säga att ju fler transistorer desto mer
ström kan det lämna utan att gå sönder.
Nu kommer något intressant och lustigt - oftast när
tillverkarna anger (i siffror) hur strömstarka deras
förstärkare är så anger de hur mycket ström transistorerna
tål momentant - inte hur mycket ström förstärkaren klarar att
lämna (möjligen kan den klara det mycket kortvarigt). Så när
tillverkare N specificerar en del av sina förstärkare så får
de (på en viss förstärkare) 30A när tillverkare Q mäter
strömstyrka får de 20A trots att de har dubbelt så många
transistorer (visserligen olika transistorer men det är till
största del är dess fysiska dimension som avgör kapaciteten
och de är lika stora), sanningen är den att tillverkare Q har
avancerade överlastskydd som hindrar det att gå mer än 20A -
då kan man ju inte gärna skriva att den kan lämna mer ström
än så.
Men det tillverkarna vill tala om är att deras produkt inte
påverkas negativt av "svår" last med låg impedans
och då säger de att den är strömstark, men det var när de
skulle sätta siffror på det som det blev lite fel!
Har du tänk på en sak, i detta kapitlet talar vi bara om hur
förstärkaren beter sig under maximal belastning - inte vid
normal drift.
Negativ
återkoppling
I början stod det att läsa att en förstärkare skulle vara en
spänningsförstärkare - en vanlig icke MOS-FET förstärkare
är precis tvärt om och är strömstyrd - inte så bra, detta
måste lösas.
Nummer två är att en förstärkare normalt har en dålig
frekvensgång och den tar upp störningar från
strömförsörjningen men inte nog med detta den lägger till
distorsion till signalen.
Genom en liten finurlig lösning så fixar man detta. Man tar en
förstärkare med säg en 1000ggr förstärkning (maximalt) och
jämför in och utsignal och "stryper" insignalen lagom
mycket genom att tillföra en viss del negativ (inverterad)
signal från utgången så att man som summa bara får 40ggr
förstärkning (om det var det vi ville ha) - vi återkopplat en
del negativ signal tillbaks till ingången igen. Skulle den
negativa "håll emot signalen" utebli skulle vi ha
1000ggr förstärkning och skulle den vara för stor skulle
förstärkningen minska, alltså stabiliserar spänningen så att
det alltid är 40ggr skillnad mellan in och utgång oavsett
vilken förstärkning förstärkaren i sig självt har.
I och med denna lösning så kan man förbättra
frekvensomfånget och göra förstärkaren betydligt mer
belastningsokänslig samt få den att ha betydligt mindre
distorsion - men än så är det inte slut med det fina i
kråksången, kretsen är självjusterande och kan byggas med
billiga komponenter och dessutom får den vår strömstyrda
förstärkare att den bete sig som om den vore spänningsstyrd !
Om vi skulle mäta hur uteffekten skulle förändras med
belastningsimpedansen vid låga effekter skulle förstärkaren
faktiskt uppträda nästan perfekt den skulle snällt lämna
dubbla så mycket ström och därigenom också dubbel effekt vid
halverad impedans - allt med återkopplingens hjälp.
Nackdelar då ?
Jo självklart, vid kapacitiva "kondensator" laster
kommer förstärkaren förr eller senare att bli instabil
(därför ska man inte koppla de kapacitiva piezodiskanterna
direkt till förstärkaren) och dessutom kan man få nya sorter
av distorsion som man kanske inte först tänker sig. Dessutom
så brukar inte välljudet öka i takt med återkopplingen -
snarare tvärt om!
Dämpfaktor /
Utgångsimpedans
Om man mäter vid låg effekt så kommer den negativa
återkopplingen att fungera korrekt, vore allt idealt med en
spänningsförstärkare skulle utimpedansen vara 0 och
dämpfaktorn vara oändligt stor.
För att vinna stabilitet (stabil med alla laster) så vill man
medvetet ha en viss utimpedans speciellt vid höga frekvenser.
Vissa tillverkare löser detta med att ha en spole på utgången,
detta ger vid låga frekvenser en mycket låg utimpedans som
sedan stiger med frekvensen, givetvis mäter man vid låga
frekvenser (det ser ju bra ut). Andra tillverkare väljer ett
fast värde som inte varierar med frekvensen och verkar då vara
lite högre än för typen ovan. Utgångsimpedansen anges i W
medan dämpfaktorn anger samma värde men i förhållande till
den anslutna högtalaren. Hos normala förstärkare har man runt
100 i dämpfaktor (8ohm ) - dvs förstärkaren har 100ggr lägre
utimpedans än högtalarens impedans, en rörförstärkare kommer
sällan över 10 vissa ända ner mot 2-3 och några typer kan
kanske komma upp till 20-30. De bästa transistorförstärkarna
ligger över 1000 i dämpfaktor.
Jaha då ska man
jaga låg dämpfaktor då
.
Ja det ska man, dina högtalarkablar och delningsfilter adderas
till utimpedansen och dämpfaktorn sjunker som ett skepp, ju
grövre och kortare kablar desto bättre, men den stora boven är
oftast drosslarna i delningsfiltren. Och här är en av de
största fördelarna med aktiva delningsfilter. Vi talade i
början om flexibilitet med separat för och slutsteg, kortast
högtalarkablar får man om slutstegen är i monovariant och
står direkt bredvid högtalarna då är det liksom en fördel
med separat för och slutsteg. Vän av ordning kanske säger att
"men en liten bit kabel har ju nästan noll i
motstånd" och det är sant men den har induktans som gör
att impedansen ökar med frekvensen, om vi har 5m Supra 2.5 så
har den impedansen 0.4ohm (20KHz) och det gör att med en 4ohm :s
högtalare får vi inte mer än 10 i dämpfaktor vid 20Khz,
skulle vi köpt 5m Supra Ply 3.4 (som förmodligen är den kabel
på marknaden med lägst induktans) skulle vi fått en
dämpfaktor på 31ggr istället och så kortar vi sladden osv.
Men som sagt är det ändå drosslarna i filtret som är värst!
Frekvensomfång
Normalt så mäter man frekvensomfånget vid låg effekt (precis
och av samma anledning som med dämpfaktorn) och frekvenserna
där nivån har dalat 3dB relativt den högsta punkten, (andra
värden på dämpning förekommer), förr i tiden var det ett
kvalitetsmått idag så säger det inte så mycket faktiskt. Det
är inte bra/nödvändigt att låta förstärkaren behöva arbeta
med ljud utanför hörselområdet alltså är filter bra men å
andra sidan färgar filter ljudet och då är inte filter bra -
men nu är vi med i EU och då är det mycket enklare, då måste
vi ha filter som begränsar frekvensomfånget. Alltså EU avgör
en förstärkares frekvensomfång, tanken är god, att elektrisk
apparatur ska vara immun mot instrålande störningar som t.ex.
datorer och mobiltelefoner.
Effektbandbredd
Samma här som med effekttabellen, man vill se hur förstärkaren
beter sig då den negativa återkopplingen satts ur spel - vilket
enkelt löses genom ordentligt med effekt. Man mäter vid halva
maximala angivna uteffekten (-3dB) och sedan mäter man var
effekten är ¼ del av den specificerade (-6dB), men samma sak
gäller här att ofta är förstärkarna så bra att det är
filtren på förstärkarens ingång som säger stopp först.
Men om frekvensomfånget och effektbandbredden är nästan samma
så måste ju förstärkaren vara bra i detta avseende!
Distorsion (THD)
Man vill att signalen man stoppar in i sin förstärkare ska
"se" likadan ut när den har gått igenom
förstärkaren - bara att den är större. Skulle signalen inte
se likadan ut så kallas det distorsion. Är distorsionen 0.02%
så är utsignalen till 99.98% lika den som stoppades in i
förstärkaren man kan också säga att en 100W förstärkare ger
0.02W skräp om distorsionen är 0.02% THD. Distorsionen brukar
vara som lägst kring 1KHz. Även här fixar den negativa
återkoppligen till det så att det blir fina och låga värden.
THD mäts vid statiska förlopp dvs en frekvens i taget och
inkluderar även brus och andra otrevligheter.
Distorsion
(Övrig)
Nu är det så att man sällan lyssnar på rena sinustoner utan
musik. Musik består av frekvenser som blandats och som
kontinuerligt varierar i styrka - detta kan locka fram negativa
sidor hos den negativa återkopplingen som gör att distorsionen
stiger ganska markant vid "normal" spelning dessutom
är det knappast de typer som vår hjärna har lättast att
acceptera, tidiga transistorförstärkare var ett gott exempel
på detta då de mätte bra (med enkla mätmetoder) och kunde
låta hemskt. TIM, DIM och IM är exempel på mätmetoder som
vill visa på sådana här problem.
Slew-Rate /
(Stigtid)
Ännu en av alla dessa parametrar. I korthet anger detta hur fort
förstärkaren kan ändra sin utspänning, ju fler volt per
mikrosekund den kan ändra utspänningen desto snabbare är
förstärkaren. En förstärkare som ska arbeta med höga
frekvenser har alltid högt Slew-rate.
Vi kan då också enkelt räkna ut hur lång tid det tar för
spänningen att stiga från den lägsta spänning förstärkaren
kan ge till den högsta, sedan mäter man den tid det tog för
spänning att passera mellan 10 - 90% av fullt spänningssving
och detta kallas då stigtiden. Har förstärkaren mycket dålig
Slew-rate syns det när man mäter effektbandbredd och t.ex. TIM
och DIM distorsion. I teorin så borde ca 10V/uS vara mer än
tillräckligt - men börjar man blanda in exempelvis den negativa
återkopplingen i resonemanget så blir det helt annorlunda, så
hur bra värden på Slew-rate som behövs diskuterades fullt
tillräckligt på -70 talet så det bryr vi oss inte om, vi kan
nöja oss med att konstatera att dagens konstruktörer är
(förhoppningsvis) väl medvetna om problemen. Slew-rate kan
också kallas spänningsderivata och de som har läst lite
matematik förstår säkert sambandet.
Bipolartransistorer,
MOS-FET och Rör
För att bygga en förstärkare så behöver man aktiva
komponenter som förstärker signalen och dessa är vanligtvis av
bipoära transistorer och därefter FältEffektTransistorer av
MetallOxidHalvledar typ men det finns även elektronrör. Bipolar
transistorn är billig och de effektmässigt svaga typerna de sk.
småsignal typerna är ganska snabba dvs klarar höga frekvenser,
bipolartyperna är inte speciellt stryktåliga och har PTC
positiv temperatur koefficient som gör att de leder bättre vid
hög temperatur vilket i sin tur gör att de leder ännu bättre
och ännu mer ström detta gör att de kan drabbas av lavineffekt
som förstör transistorerna på nolltid vid en ev.
överbelastning. Det är därför man måste ha snabba
överlastskydd om man vill göra förstärkaren
kortslutningssäker, en säkring hjälper bara för långvarig
men mild överlast. Bipolar transistorn är strömstyrd och denna
ström styr en huvudström (Kollektor - Emitter ström).
MOS-FET är dyrare och har i praktiken sämre
spänningsförstärkning än Bipolar typen, de är tack vare att
de är av NTC typ ganska stryktåliga de "håller emot"
vid hög temp. Däremot tål de inte statisk elektrisitet.
MOS-FETar är spänningsstyrda som i sin tur styr en ström
(egentligen resistans), detta gäller vid låga frekvenser - vid
höga frekvenser så blir den ström till ström förstärkande
den med, därför krävs det mycket av föregående steg att de
ska uppträda lika oberoende av om de inte har last (låg
frekvens) eller en stark kapacitiv last (hög frekvens),
anledningen till att man vill ha hög hastighet är att den
negativa återkopplingen arbetar exaktare då. MOS-FET
transistorn är linjärare än den bipolära typen och behöver
normalt motkoppling mest för att den ska bete sig som en
spänningsförstärkare - det gå bra att bygga MOS-FET utan
negativ återkoppling om man använder Klass A drift.
Rör är faktiskt väldigt bra då de är linjära men tyvärr
så arbetar de med hög spänning och låg ström och vi vill ha
precis tvärt om! Då måste man använda en transformator för
att lösa detta och den är inte så bra, och de typer som är
bra kostar mycket pengar.
Nu börjar vi ha betat av den stora biten i förstärkaren och
det är ingångsdel och strömförsörjning kvar.
Ingångsdel
Här händer det egentligen inte så väldigt mycket även om det
är en viktig del, den negativa återkoppligen finns här. Och du
finner ofta en nivåkontroll som kan ställa förstärkarens grad
av förstärkning och i vissa fall filter. Idag börjar man allt
mer hitta balanserade ingångar.
Bryggkoppling
I ett modernt slutsteg har man ofta möjligheten att bryggkoppla
ihop 2 kanaler till en kanal och få ut högre effekt. Teoretiskt
(gör så vid låga effekter med hjälp av negativ återkoppling)
ska maxuteffekten öka med 400% dvs 4ggr vid samma impedans men i
praktiken blir det oftast inte mer än en ca 3ggr högre uteffekt
p.g.a. tilltagande effektförluster i slutsteget. Samtidigt så
får man inte belasta slutsteget med lika låg impedans som i
stereoläge längre, om slutsteget klarade av som lägst 4ohm
förut så får man inte ansluta en högtalare med lägre än
8ohm :s impedans vid bryggkoppling, detta är mycket viktigt att
man observerar. Detta beror på att inkopplingsättet gör att
förstärkaren "ser" halva impedansen d.v.s. den måste
lämna dubbelt så mycket ström, den lämnar alltså uteffekten
för två kanaler i 4ohm belastning till en högtalare med 8ohm .
Alltså om man som lägst förut fick lasta med 2ohm och man då
fick ut 2x90W så får vi nu lägst lasta med 4ohm och då ges
fortfarande 180W så förstärkarens maximala uteffekt har
alltså inte ökat.
Användningsområdet för ett bryggkopplat slutsteg är oftast
när man vill ansluta en separat bashögtalare som ska ha en egen
förstärkare till sitt befintliga ljudsystem, i normala fall med
ett vanligt stereoslutsteg skulle den ena kanalen inte komma till
användning, men i och med bryggkopplingen kan man använda
bägge kanalernas uteffekt till en högtalare. Man kan givetvis
använda ett bryggkopplat slutsteg till varje kanal om man så
önskar. T.ex. de 2x20W i en bilstereo är egentligen 4st
bryggkopplade 2x5W slutsteg som klarar 2ohm. Och dessa går då
givetvis inte att bryggkoppla igen. Det enda som krävs är att
den ena kanalens insignal inverteras och sedan ansluter man sin
högtalare till de bägge + utgångarna på förstärkaren.
Simultankoppling
Är egentligen ett användningsområde för bryggkopplade
slutsteg. Tänker man efter så är det bara den inverterade
kanalen som skiljer bryggkoppling från inte bryggkoppling,
skulle vi inverterat sladdarna till högtalaren så skulle vi
fått det rätt igen (vänd två gånger 180 grader och vi är
där vi började).
Men vi har ju fortfarande bryggkopplingen kvar! Just det kan vi
använda för att både använda förstärkaren i bryggkopplat
läge och ändå köra stereo beroende på hur vi kopplar in
högtalaren. Haken är att man får tänka på att man belastar
förstärkaren ganska hårt. Många bilslutsteg arbetar med ena
kanalen i inverterat läge hela tiden och så har tillverkaren
vänt "polmärkningen" på ena högtalarutgången.
Balanserad
överföring
Balanserad överföringar har börjat dyka upp på en hel del på
sistone och faktiskt så är det inte så dumt. I studio
sammanhang så har man länge använt balanserad överföring
för att undvika instrålning från störningar. Principen är
genialiskt enkel. I en vanlig obalanserad överföring så
lägger man signalledaren innanför en skärm som ska skydda
från yttre störningar. Inte sällan så är skärmen av halv
dålig kvalité och därmed blir inte störningsdämpnigen
fullgod. Vad som är signal avgörs genom att jämföra skärmens
spänningsnivå (potential) med signalledarens potential och
skillnaden blir alltså signal. I princip gör detta att man
istället för att ända spänningsnivån hos ledaren kan ändra
spänningsnivån hos skärmen och uppnå samma resultat! Vad som
dock är en begränsning är att skärmen är gemensam för båda
kanalerna, vilket i så fall skulle innebära att vi fick mono.
Men en störning kan mycket väl använda sig av just denna
princip för att ta sig in.
I en balanserad koppling så har man istället för en
innerledare 2st, den ena bär precis samma signal som en vanligt
obalanserad ledare, medan den andra har samma signal men med
omvänd polaritet d.v.s. om den ena signalen är +1V så kommer
den andra att vara -1V. I slutsteget känner man bara av
skillnaden mellan dessa två ledare, skulle det komma in likadan
signal på bägge ledarna så blir det ingen skillnad
(fortfarande är skillnaden mellan sladdarna 2V) och därigenom
heller ingen annorlunda signal ut. Om det kommer in en störning
så kommer den att påverkan både den positiva och negativa
ledaren lika mycket och åt samma håll, positivt eller negativt.
Eftersom det kommer lika "signal" på bägge ledarna
så kommer störningen helt enkelt att balanseras bort i
slutsteget, och det enda som är kvar är musiksignalen, systemet
är mycket effektivt.
Strömförsörjning
Strömförsörjningen är en av de absolut viktigaste delarna i
en förstärkare, samtidigt som den kostar mycket pengar. I en
hemmaförstärkare består den i princip av en transformator som
omvandlar 230V nätspänning till ca +-30V och sedan likriktas
denna spänning så att den blir likström sedan så glättas
(jämnas till - den är pulsvis annars) den i ett eller flera par
kondensatorer. Från dessa kondensatorer tar förstärkaren sedan
sin effekt!
Transformatorn är en tämligen dum komponent, den överför en
växelström på primärsidan (in) till en annan på
sekundärsidan (ut) den effekten man matar in får man också ut
när man har räknat bort lite förluster. Transformatorer finns
av flera olika typer de vanligaste är EI kärna och toroid
(ringkärna), den förstnämnda är billig och klarar
kontinuerligt höga effekter. Toroid typen har låg utimpedans =
sviktar lite under belastning, små dimensioner, låg vikt och
ett litet magnetiskt läckfält, men den klarar inte av
långvarig belastning så bra och dessutom släpper den igenom
störningar från elnätet i större utsträckning än EI typen.
Allt fler går över till toroidtyp.
Likriktaren som likriktar växelspänningen till likspänning
innan kondensatorerna består av 4 dioder, ofta sitter dessa i en
gemensam kapsel.
I tomgång så drar man ingen effekt från kondensatorerna och de
är fullt uppladdade och då är matningsspänningen hög -
kortvarigt medan kondensatorerna är uppladdade verkar
strömförsörjningen ha en väldigt låg impedans och lämnar
gärna ström, men mycket snart rasar spänningen och då är det
dags för elnätet att ladda upp kondensatorerna igen med en puls
(laddas 100ggr per sekund) är nu transformatorn kraftig så
orkar den att ladda fullt igen - och man får ett litet ripple
(brum) på spänningen mellan uppladdningspulserna, men det blir
kanske som mest 0.5V och då är det att betrakta som stabilt. Ju
större kondensatoer desto mindre ripple.
Men nu är det så att skulle man laddat ur kondensatorerna
mycket så orkar (nu är 0.5V inte mycket) inte transformatorn
att ladda upp dem på en puls! Är belastningen kvar så ramlar
spänningen succesivt ytterligare en bit för att sedan
stabilisera sig. Pratar vi långvarig belastning så kan man
göra en sån tabell vi gjorde förut med t.ex. -1V per Ampere.
Här är det då viktigt att förstår att förstärkaren tar sin
effekt från kondensatorerna och sedan ska transformatorn ladda
upp kondensatorerna igen.
Prioritetar man mycket effekt i kortvariga pulser så har man
stor kondensatorbank och mindre transformator, detta straffar sig
vid låga impedanser och kontinuerliga förlopp då kommer
spänningen att rasa precis som vi såg i den tabellen vi hade
tidigare (Därför mäter några tillverkare bara sk. dynamisk
(puls) effekt vid låga impedanser). Prioriterar man hög maximal
uteffekt vid låga impedanser så ska man ha en stor
transformator men då får man ripple.
Men det allra bästa är givetvis en förstärkare med både stor
transformator och stor kondensatorbank. Men sådant är dyrt. Men
ska man förbättra sin förstärkare så kan det vara en ide at
ge sig på nätdelen.
Man ser en skillnad mellan en riktit High-End slutsteg för
hemmabruk och ett PA-steg, öppnar man bägge förstärkarna så
hittar man ungefär lika stora nätdelar men PA steget ger
2*1000W och High-End förstärkaren lite drygt vad en vanlig
Japan förstärkare ger, kanske mellan 75-150W per kanal.
Skillnaden är den att PA steget ska ge hög effekt - High-End
förstärkaren ska vara stabil och totalt strunta i om det spelas
högt eller lågt eller om den utsätts för tortyr belastningar
osv.
Hur gör man i
en High-end förstärkare då ?
Det klassiska är att helt enkelt bygga en mastodontnätdel som
får kosta en massa pengar - när sedan det största problemet
är att proppen går sönder under full last anser man att det
räcker.
Nummer två kombineras ofta med nummer ett och det är Klass A
drift som gör att belastningen till en början är konstant (och
väldigt hög) på nätdelen.
Nummer tre är att man har en förstärkare som matar själva
slutsteget, den första förstärkaren ser till att utspänningen
är konstant oavsett belastningen och den jämför med en mycket
bra referens. Detta kallas att man har spänningsreglering. I
praktiken kan man på så sätt få den i sammanhanget klena
strömförsörjningen att verka oerhört stor eftersom den bara
sviktar några tiondels volt mellan ingen och full last ! Detta
är också dyrt eftersom det går åt en massa effekttransistorer
och en kylfläns.
Vid tillräckligt låg last och stort effektuttag så kommer
sanningen fram ändå, regleringen fungerar bara till en viss
gräns (precis som med att förstärkarens uteffekt vid låg
effekt dubblas uteffekten vid halverad impedans men under full
last så får den ett annat beeteende).
Switchade
spänningsmatningar
I bilen är det lite annorlunda där har vi ju likström.
De två sätten för att omvandla spänning med små förluster
är antingen transformator eller omformare, en omformare bygger
på att vi kopplar ihop en likströmsmotor och en generator och
därigenom kan ändra ut och inspänning detta är dyrt,
otympligt och för dessutom oljud. Vi måste alltså använda en
transformator! Och en sådan kräver växelspänning! Det finns
inget som säger att vi måste ha en snygg sinuskurva för att
den ska kunna transformeras, vi skulle kunna använda oss rena
av-på lägen. Alltså kopplar vi en strömbrytare innan
transformatorn som vi hela tiden får sitta och knäppa av och
på för att få vårt eftertraktade välljud - Jobbigt - vi är
smarta, istället vi använder ett blinkersrelä! Det fungerar
faktiskt, men inte så bra, detta beror på att en transformator
arbetar bättre ju högre frekvens den får arbeta med, ett
blinkersrelä slår till och från för långsamt, men om vi
trimmar relät då, bättre men fortfarande för långsamt! Det
som vi ska komma till är att principen är rätt men relät är
fel, vi måste använda något snabbare och då måste vi nyttja
elektronik. Vi låter transistorer sköta jobbet åt oss, dessa
måste då styras av en elektronisk "vippa" som begär
att transistorn ska slå till och från, vi skulle kunna kalla
den del som gör detta för styrelektronik. Efter denna
elektroniska strömbrytare sätter vi då vår transformator och
sen kan man enkelt omvandla tillbaks till likspänning igen efter
att vår 13V transformerats upp- Detta är en DC/DC omvandlare,
vi omvandlar en likspänning till en annan likspänning högre
eller lägre har ingen egentlig betydelse. En sådan här DC/DC
omvandlare arbetar med switch teknik och när den används i
strömförsörjningar så kallas dessa strömförsörjningar ofta
för switchad strömförsörjning. Hemma har vi som bekant 50
perioder per sekund på strömmen i vägguttaget.Detta kan vi
inte göra så mycket åt, så vi får anpassa våra
transformatorer efter detta. Men om vi kunde höja frekvensen så
skulle vi kunna göra transformatorn både mindre och effektivare
dessutom skulle den bli billigare. Detta är en enkel sak att
ordna med switch teknik. Om man lägger frekvensen på en
20-50khz kan transformatorns vikt reduceras från ca 2Kg till
150g (ca 200W). Pris och storlek ungefär lika mycket. I
bilstereo sammanhang så är det främst litet format som är
viktigt men även låg vikt. Vi har alltså fördelar med låg
vikt och litet format och dessutom lågt pris på själva
transformatorn, dock drar styrelektroniken och effektswitchen upp
priset. Men vi kan faktisk använda en switchad
strömförsörjning för andra saker än ren transformering!
Ändrar man på pulstider så ändrar sig utspänningen, detta
kan vi också utnyttja!!!
I en bil så varierar spänningen ganska kraftigt från batteriet
beroende på om generatorn laddar mm. Detta gör att spänningen
i praktiken kan variera mellan 10-16V, detta skulle man helt
eller delvis kunna kompensera för med en switchad
strömförsörjning. Det man får göra är att hela tiden
kontrollera och justera så att utspänningen från
strömförsörjningen ligger konstant (negativ återkoppling),
trots varierande inspänning och belastning. Detta gör att ett
slutsteg med reglerad spänningsmatning är betydligt
okänsligare för spännings skillnader än ett oregelerat.
Man håller även på och försöker få det att fungera för
hemma bruk men tyvärr så har man i stället fått en del andra
problem som gör att skillnaden inte är så stor mot en
traditionell strömförsörjning. Men det är nog bara en
tidsfråga innan det är löst.
Arbetsklasser
Det finns förstärkare som arbetar i klass A eller åtminstone
som påstås göra det. Det är knappast det enklaste att som
lekman ska kunna avgöra om så är fallet. Speciellt som olika
firmor tycks ha lite olika uppfattning om var gränsen går för
att få kalla sin produkt klass A. Det är viktigt att man
förstår vad som är skillnaden mellan klass A och klass B innan
man tar ställning till det, så att man inte bildar sig en
uppfattning på felaktiga grunder. (Ibland blir det som att säga
en motor med turbo är starkare än en utan - jo men om den ena
är 2L stor och har turbo och den andra en 454:a (7.45L) så
kanske det inte är sant). På senare tid har det börjat dyka
upp förstärkare som arbetar i Klass D som vi också ska
behandla, dessa är dock så nya att de knappt finns på
marknaden ännu.
Klass B
Vi börjar med hur en klass B förstärkare fungerar. En normal
(läs. inte bryggkopplad förstärkare) har en "kall"
utgång och en "het" utgång. Den kalla utgången
ligger fast på en konstant spänning den är alltså jord,
vilket absolut inte behöver vara det samma som chassijord, sedan
kan man skicka ut antingen positiv eller negativ spänning på
den "heta" utgången. När det ligger en
spänningsskillnad mellan de två utgångarna så kommer det att
börja flyta en ström genom högtalaren som kommer att få
högtalarkonen att röra sig och omvandlas till ljud. För att
åstadkomma denna spänningskillnad så använder man
transistorer som börjar leda resp strypas med hjälp av
musiksignalen. I normalfallet så har man en transistor som är
kopplad till strömförsörjningens positiva utgång och en annan
transistor är kopplad till den negativa utgången, vill man ha
en positiv spänning till högtalaren så öppnar man helt enkelt
den positiva transistorn så mycket som behövs och sedan när
man vill ha en negativ spänning så stryper man den positiva
transistorn och börjar öppna den som går till negativ
spänning istället. Och finns det ingen signal in alls så är
givetvis bägge transistorerna helt strypta och ingen ström
flyter. Eftersom det inte flyter någon ström så drar
slutsteget inte någon effekt och utan effektförbrukning ingen
värme, följaktligen blir en dylik förstärkare inte varm utan
ingångssignal. En sådan här förstärkare har en mycket hög
verkningsgrad och avger ett minimum av värme. Den värme som
bildas beror på att om man t.ex. bara vill ha 1/3 av maximal
spänning till högtalaren så måste de andra 2/3 delarna kylas
bort i förstärkarens kylfläns, märk dock att det inte rör
sig 2/3 av förstärkarens maxeffekt som måste kylas bort utan i
det nämnda fallet ca 10-15% av den maximala uteffekten och i
absolut sämsta fall ca 25-30%. Till synes så är detta en bra
lösning kompakt format och hög uteffekt och inte blir det varmt
heller. Problemet ligger i att en transistor är mycket olinjär
under ca 1volts spänning och detta innebär att i gränstrakten
där transistorerna byter av varandra är förstärkaren mycket
olinjär, och kommer att låta illa vid låga volymer till följd
av sk övergångsdistortion Distorsionen vid 1W på en Klass B
förstärkare ligger antagligen inte under 10%, men vid hög
volym så sjunker distorsionen till under någon eller några %.
Därför så är ren klass B praktiskt taget oanvändbar för
audio ändamål (även med negativ återkoppling). Märk att
problemet är som bortblåst över +- 1V utspänning.
Klass AB
Lösningen på problemet är enkel och fungerar utmärkt, man
lägger en liten likspänning över de bägge transistorerna, men
bara så pass stor att man precis kommer över det olinjära
området.
Om man låter både den negativa och den positiva transistorn dra
precis lika mycket men åt vardera håll så kommer det
fortfarande ingen spänning till högtalaren i tomgång.
Nackdelen är att förstärkaren kommer att dra lite ström
konstant och detta innebär att den också kommer att avge lite
värme vid tomgång. Men det är fortfarande inga problem att
klara av kylningen, eftersom det i allmänhet bara är några få
Watt man kyler bort. Om man förfinar denna tekniken så kommer
man att ha en förstärkare som låter mycket bra och som
dessutom har ansenlig uteffekt. och dessutom är fullt
tillräckligt energisnål för att vara fullt acceptabel även
vid mobilt bruk.
Klass A
Klass A jobbar på ett annat sätt för att få bort
genomgångsdistortionen. Här låter man istället bägge
transistorerna arbeta hela vägen från negativ till positiv
spänning, de byter alltså inte av varandra som i klass B, utan
man väljer istället att bara omfördela resurserna mellan de
båda transistorerna. Fördelen med detta är att man hela tiden
ligger mitt i transistorernas linjära arbetsområde och inte i
dess olinjära ytterkanter som i klass B. Man låter det alltid
flyta en mycket stor ström genom de bägge transistorerna, som
givetvis blir till värme. Om man ändrar på arbetspunkten
mellan de bägge transistorerna så kommer det att flyta en
ström mellan den "heta" och den "kalla"
utgången precis som i klass B. Strömmen som flyter genom
högtalaren kommer att tas från den effekten som normalt skulle
kylas bort, förstärkarens förlusteffekt minskar vid
utstyrning, och den blir alltså som varmast vid tomgång. För
att kunna styra ut högtalaren maximalt och ändå få
förstärkaren att arbeta i ren klass A så krävs det att det
går MINST lika stor ström genom transistorerna som det maximalt
kan göra genom högtalaren. Om man tar den maximala uteffekten
och multiplicerar med fem så är det absolut minsta som
förstärkaren kyler bort vid tomgång. Som du säkert förstår
så kommer det att bli en fruktansvärd massa värme som måste
kylas bort och förstärkarens effektförbrukning kommer att bli
mycket stor, här pratar vi om ren klass A. Som du säkert
förstår så är detta nackdelen med klass A, speciellt då som
det dyraste i förstärkaren blir just kylflänsar och
strömförsörjning.
Därför försöker många tillverkare att på olika sätt få
fördelarna med klass A samtidig som man reducerar nackdelarna.
Men ingen fabrikant vill öppet påstå att det inte längre rör
sig om ren klass A utan att det rör sig om någon mer realistisk
variant, anledningen till att jag skrev mer realistisk är att i
parktiken så låter knappast en sådan förstärkare så mycket
sämre, än en ren klass A förstärkare som skulle bli oerhört
dyr, stor, tung, varm och samtidigt ha en (för) låg uteffekt.
Gränsen för att fortfarande köra i ren klass A borde ligga
runt 2x50W och då kyler man ändå bort mer än 500W konstant.
Ett sätt är att låta förstärkaren jobba i klass A vid låga
effekter för att sedan gå över till klass AB (så fungerar i
realiteten en klass AB förstärkare också), då arbetar
fortfarande förstärkaren i klass A upp till ett par watt medan
den nästan har lika stor maximal uteffekt som en klass AB
förstärkare, men då arbetar den i klass AB istället. Detta
sättet ser jag inga större fel med, men att kalla det för
klass A utan att på något sätt ange att det inte rör sig om
någon ren klass A förstärkare längre är fel. Ett annat sätt
är att låta förstärkaren jobba i klass A genom hela
effektområdet, och vartefter insignalen ökar, ökar man också
tomgångsströmmen genom transistorerna, och eftersom man vid
utstyrning leder bort delar av värmen till högtalaren
istället, så kommer inte förstärkaren att bli fullt lika varm
som en ren klass A förstärkare. I princip så är
förstärkaren en 2x5W utan insignal och vid max signal så
kanske den är en 2x50W därför blir det ganska lite värme vid
just tomgång. Här får man visserligen bort
övergångsdistortionen samtidig som förstärkaren lämnar hela
uteffekten i klass A, men då har man istället flyttat problemet
till strömförsörjningen som inte kommer att ha en konstant
last att driva som vid ren klass A. Men även med denna princip
går att få ett riktigt bra resultat genom att ha en vettigt
dimensionerad strömförsörjning. Frågan är bara hur ska en
sådan här koppling ska kallas, egentligen uppfyller den ju
kriteriet med att lämna full uteffekt i klass A, och då borde
den ju få kallas ren klass A, men helt plötsligt har några
betydelsefulla parametrar förlorats i och med konstruktionen så
rent ljudmässigt är den sämre än en traditionell klass A
förstärkare ?!?.
Det är viktigt att man har klart för sig att det inte måste
vara bättre för att det är klass A, men å andra sidan så
gör knappast någon ett dåligt slutsteg som arbetar i klass A
eftersom man får lägga ner så mycket pengar på
strömförsörjning och kylflänsar, undviker man att spara på
den billiga elektroniken, eftersom det ändå inte skulle blir
billigt även om man försökte spara.
Småsignal förstärkare arbetar i allmänhet i Klass A eftersom
det inte finns någon anledning att inte köra dem i Klass A det
blir så lite värme ändå, så påstår någon att deras
ingångssteg arbetar i Klass A så är det förmodligen sant, det
gör det i en IC för 1:- också !
Klass D
Eftersom vi lever i en tid då vi har den sunda inställningen
att försöka spara på naturresurserna så har man sedan länge
använt switch teknik för effektreglering. Bland de första
ställena var RC loken, idag har vi switch nätdelar i snart sagt
alla apparater. Men det vore intressant att använda även
switchteknik till själva utgångssteget - inte bara
spänningsmatningen, för att även här få samma fördelar med
hög verkningsgrad.
Egentligen är tekniken enkel, man har en elektronisk
strömbrytare som kopplar högtalaren direkt till
spänningsmatningen om utsignalen till högtalaren ligger strax
under musiksignalen och sedan när nivån nått strax över
idealet slår man av strömmen. Detta ger dock lite restprodukter
så man måste ha ett filter som jämnar ut strömmen till
högtalaren. Och det som man använder är en spole som är
strömtrög och hindrar strömrusning när switchen slår till
resp hindrar strömmen att falla till 0 direkt efter frånslag.
Det som avgör hur bra signalen är när den kommer ut ur
förstärkaren är hur fort man kan slå till och från
switcharna. Ju högre frekvens desto lägre distorsion. Det stora
problemet får man vid höga frekvenser och låga nivåer, det
finns sätt att lösa detta. Men tekniken med Klass D
förstärkare är inte så utbredd och tillverkarna förtegna om
exakt hur deras lösning ser ut så mer insikt i tekniken än
detta kan jag inte direkt ge. En av pionjärerna på detta
område var Svenska Lab gruppen. Fördelarna är att man kan ha
mindre nätdelar då man får mycket små värmeförluster (som
annars tar onödig effekt), dessutom kan man få maximal uteffekt
inom ett stort impedansområde, man överför effekter inte volt
och ampere som i vanliga förstärkare. Inte nog med detta man
kan bygga samman själva strömförsörjningen med utgångssteget
och få mindre med komponenter. Nackdelen är då höga
frekvenser och små effekter samt filtrering av restprodukter.
Klippning/Överbelastning
I detta avsnitt ska vi gå igenom vad som händer om man
försöker ta ut mer effekt ur slutsteget än vad det kan
prestera. I samtliga nedanstående exempel räknar vi med att vi
matar in en sinus (ren) ton in i förstärkaren.
Spänningsmatningen i ett slutsteg ger en viss matningspänning
till förstärkar delen och vi kan "forma" denna
spänning som vi vill allt ifrån en ren likspänning till musik.
Om vi har låt säga 30 volt ut från spänningsmatningen så kan
vi som maximalt få ut 30V till högtalarna.
Eftersom vi räknar med en sinuskurva får man hela tiden
multiplicera denna spänning med 0.71 eftersom sinuskurvan ju
inte konstant styr ut förstärkaren max utan det blir en hel del
"spill" och det motsvarar just 29% spill. Effektivt
(genomsnittligt) får vi alltså ut 30*0.71=21.3V (vilket
motsvarar ca 110W i 4ohm ). Om vi försöker få förstärkaren
att lämna ännu mer effekt så händer följande, förstärkaren
följer den inmatade sinuskurvan perfekt upp till 30V men där
kommer utspänningen från förstärkaren inte att öka längre
utan ligger kvar där ända tills sinuskurvan har vänt igen och
är på väg ner och när den kommer till 30V nivån kommer
förstärkaren att följa med ner. Sinuskurvan kommer att bli
platt på toppen och inte vända mjukt. Detta fenomen kallas
klippning, förstärkaren klipper signalen.
Även en måttlig grad av klippning gör att distorsionen ökar
högst markant. Men distorsionen är inte det värsta. Det blir
en skarp kant där förstärkaren klipper signalen och det
motsvarar en betydligt högre frekvens än grundfrekvensen och
varje gång klippningen börjar och slutar får man en dos av
högfrekvent skräp. Vi följer högtalarledningen till
delningsfiltret och då skickas denna spiken vidare upp till
diskanten som inte alltid klarar av att hantera så kraftiga
signaler utan den går lätt sönder även mellanregistret kan i
extrema fall ta stryk. Så även om distorsionen inte är
alarmerande kan konsekvenserna ändå bli ödesdigra. Så även
om det verkar konstigt så går oftast diskanter sönder utav att
man har haft en för klen förstärkare och inte tvärt om som
man gärna vill tro. Vid mycket våldsam klippning kan även
basarna ta skada, Eftersom det i princip är korta
likspänningsskurar man skickar ut så står bashögtalarens kon
still under den tiden och då får inte talspolen någon fullgod
kylning längre och kan bli överhettad, men vid de doser av
klippning som behövs för detta låter det definitivt inte bra
längre. Har man ett separat slutsteg för basen så slipper man
oroa sig för att köra sönder diskanter p.g.a. kraftig bas som
får slutsteget att klippa, dels dämpar basen de högfrekventa
spikarna rejält då frekvensgången hos en bas rullar av vid
högre frekvenser, men då ska man passa sig för
överhettningsrisken hos basen eftersom klippningen inte hörs
så väl längre.
Summering
Precis som det stod i början så är det inte så svårt att
bygga en bra förstärkare - problemet är att bygga den billigt
!
Nu vet vi hur en förstärkare fungerar i stora drag, egentligen
är en förstärkare inte så komplicerad men den är ändå så
komplicerad att många lyckas trassla ihop begreppen och det är
inte så bra, så vi fortsätter med några saker till som kan
vara bra att känna till.
Effektkub
I alla tider har man velat mäta på sina apparater för att
kunna skilja agnarna från vetet ! Man har hittat på de mest
spännande mätmetoder, vissa har fått bli sådana som visas
upp. När man mäter en effektkub använder man en SMPTE
mätsignal vilken är en tonskur under 20ms och vila i 80ms, man
mäter alltså den dynamiska effekten - skulle man mätt
kontinuerligt skulle förstärkaren allt för ofta havererat
under mätningarna. Sedan mäter man dels på en ideal last,
respektive kapacitiv och induktiv last. Ju mer grader desto
större är den kapacitiva eller induktiva delen av lasten, 90
grader vore rent induktivt och -90 grader rent kapacitivt
eftersom det inte finns någon normal last som är så fasvriden
så mäter man ej heller det. När man driver en fasvriden last
skulle man kunna säga att strömmen inte ligger i takt med
spänningen - antingen ligger strömen före eller efter
spänningen, utan att gå in djupare på detta så blir lasten i
varje fall svårare. Och momentant kräver man ganska mycket
ström av förstärkaren.
Många kan inte
läsa effektkuben
..
Det man ska titta är dels på hur mittenspalten viker vid låga
laster, viker den mycket ger förstärkaren dåligt med effekt i
låg last men denna kurva bör även jämföras mot den normala
RMS uteffekten, eftersom att kurvan viker kan vara ett tecken på
att förstärkaren "bara" har en för klen
kondensatorbank för att klara mätningen - men det kan också
vara ett tecken på att hela strömförsörjningen är klen och
då är det värre - men viker både RMS och kuben är det
troligen hela strömförsörjningen som är klen, viker kuben
markant mer än RMS är det troligen för liten kondensatorbank
och inte nödvändigtvis tecken på klen strömförsörjning! Sen
tittar vi på hur mycket kurvan viker vid varje impedans, viker
den mycket vid alla 60 graders mätningar är den inte så bra
på svåra laster, viker den bara vid den allra lägsta lasten
så är det normalt inget att oroa sig för eftersom det är
oerhört kämpigt för förstärkaren och det du ser kan vara
skyddskretsar som aktiveras. Man ska hellre fria än fälla
apparater pga mätningar, mätningar är inte allt. Och
effektkuben säger absolut inget om hur förstärkaren tål svår
last, om kuben vore en kub är det absolut ingen garanti för att
förstärkaren skulle hålla i långa loppet för den tuffaste
lasten förstärkaren utsattes för i kubmätningen!