quad versterker, quad luidspreker, revisie, ombouw, reparatie
Armand van Ommeren
Kerkstraat 56
4854 CG Bavel
The Netherlands
0161-432 451
06-225 68 967
armand@quadrevisie.nl
KvK Breda 20064173



<< Terug
 

Audiolegendes





Over vermogen gesproken

Als er in audio n onderwerp is waarover ongelofelijk veel misverstanden bestaan, is het wel vermogen. Misverstanden die ook door sommigen met overtuiging in stand worden gehouden. Ook lopen verschillende eigenschappen van apparatuur door elkaar vooral ingangsgevoeligheid en vermogen. Daarom een poging wat licht in de duisternis te brengen.

Armand van Ommeren


Misverstanden
  • Luidsprekers hebben geen vermogen, wl een belastbaarheid, maar dat is totaal iets anders;
  • De volumeregelaar regelt niet het vermogen, maar het ingangssignaal;
  • Als bij een bepaalde stand van de volumeregelaar het geluid gaat vervormen, heeft u meestal niet de grens van de luidspreker maar die van de versterker bereikt;
  • Vrijwel alle versterkers hebben een onzinnig hoge ingangsgevoeligheid, zelfs de zogeheten High End producten;
  • Meters die het vermogen aangeven zijn fraai en leuk, maar volstrekt zinloos;
  • We gebruiken veel minder vermogen dan we denken.


Luidsprekers hebben geen vermogen

Stelling: bij hoorbare vervorming die verdwijnt wanneer u de volumeregelaar iets terugneemt, loopt de luidspreker ALTIJD gevaar.

Het uitgangspunt is veelal dat het vermogen van de versterker min of meer overeen moet komen met de belastbaarheid van de luidspreker. De gedachte dat een luidspreker met een belastbaarheid van 50 watt aangesloten op een versterker van 40 watt geen gevaar loopt is een misvatting. Wanneer de versterker minder vermogen kan leveren dan de luidspreker kan hebben, is de kans groot dat te hard wordt gespeeld oversturing waardoor de pieken worden afgekapt en dat betekent dat er gelijkstroom door de spreekspoel loopt. Gelijkstroom belast de spreekspoel wel, warmt de spreekspoel op, maar maakt geen geluid zodat het risico bestaat dat zonder dat u het hoort de spreekspoel verbrandt. Dat is de reden dat beveiliging in versterkers of luidsprekers actief worden zodra de beveiliging gelijkstroom signaleert.

Vaak wordt ook verschil gemaakt tussen continu- en piekvermogen. Op zich juist, maar het maakt het allemaal niet eenvoudiger en heeft als bijverschijnsel dat commercieel gezien het hogere getal van de piekbelasting ook wel muziekvermogen, of piek-muziek vermogen genoemd voor de verkoop aantrekkelijk is. Eigenlijk moeten we ons gewoon tot de continu belastbaarheid bepalen en de rest vergeten. Een kind begrijpt dat bij een continu belastbaarheid van 50 watt, de luidspreker niet meteen om zeep gaat als het een fractie van een seconde 55 watt wordt. Hoe het simpel, zou ik zeggen.

De volumeregelaar regelt het ingangssignaal

Best begrijpelijk dat men denkt dat de volumeregelaar het vermogen regelt en hij heeft er natuurlijk wel invloed op, maar hij regelt het ingangssignaal. Het wordt misschien duidelijk als we ons realiseren dat uiteindelijk het signaal dat naar de luidspreker gaat ook gewoon een spanning in Volt is. Dat we dit uitdrukken in Watt is omdat het uiteindelijk om vermogen over een bepaalde belasting hier 8 Ohm gaat, Watt is Volt maal Ampre, en daar zien we meteen het verband. Vijftig Watt in 8 Ohm komt overeen met een uitgangsspanning van 20 Volt (20 quadraat gedeeld door 8 is 400:8 = 50). En nu is het duidelijk: bij een ingangssignaal van 100 mV (100 millivolt = 0,1 Volt) moeten we dus 200 maal versterken om aan 20 Volt te komen, onze 50 watt. En dt regelt de volumeregelaar: draaien we de kraan terug tot 50 mV en wordt dat 200 maal versterkt dan komen we aan 10 Volt wat overeenkomt met 10 x 10 gedeeld door 8 = 12,5 Watt.

Terugkomend op het eerste punt belastbaarheid van luidsprekers zien we ook het verband met oversturing: zouden we bij onze versterker van 50 Watt in plaats van 100 mV de ingang voeden met 200 mV dan zal de versterker ook dat 200 maal versterken, wat de voorversterker vast wel kan, maar het loopt vast in de eindversterker die slechts 50 Watt kan leveren, overeenkomend met 20 Volt in 8 Ohm. Het toegevoerde signaal dwingt de versterker 200 mV (= 0,2 Volt) 200 maal te versterken en dat zou uitkomen op 200 maal 0,2 Volt is liefst 40 Volt, wat de eindtrap in de verste verte niet aankan. Het gevolg is 100% oversturing en een zuivere gelijkstroom naar de luidsprekers die dat maar een enkele seconde volhouden.

Ingangsgevoeligheid

We zien zo dat de ingangsgevoeligheid van een versterker erg belangrijk is. Bij klassieke Quad versterkers en bij revisie wordt ernaar gestreefd dat bij open gedraaide volumeregelaar een zo realistisch mogelijke gevoeligheid ontstaat. Dat wil zeggen dat bij het signaal van een CD-speler, dat doorgaans rond de 2 Volt ligt (2000 mV), ernaar wordt gestreefd die gevoeligheid in diezelfde ordegrootte te brengen. Dat lukt nooit helemaal want het wordt ook bepaald door de opname en de soort muziek. Bijna alle CDs van tegenwoordig zitten tegen de 0 dB (maximum) modulatie aan, ook klassieke en jazz is vaak een regelrechte ramp, en dat zou liefst 6 tot 10 dB lager moeten. Daar zit meteen het enige voordeel van LPs vinyl omdat daar uit noodzaak veel zorgvuldiger met het maximum wordt omgegaan en dat heeft een positief effect op de kwaliteit. CDs zitten al te vaak rond (en over!) het maximum.

Het is dan ook hoogst merkwaardig dat zoiets fundamenteels vrijwel nergens gehoor vindt, ook niet in belachelijk kostbare zogeheten High End apparatuur die niet zelden een ingangsgevoeligheid van 50 mV adverteert. Zoals u heeft kunnen lezen heb ik een zeer hoge pet op van de voorversterker, CD-spelers en tuners van Accuphase: belachelijk duur, maar schitterend. Mijn voorversterker (C-200V) heeft op de CD-ingang een gevoeligheid van 31,5 mV en de aangesloten CD-speler DP-55V heeft een uitgangsspanning van 2500 mV (2,5 Volt), dat is liefst 80 maal zoveel. Zon ontwerper moet je opsluiten! Ik snap daar niets van: extreme aandacht aan elk nietig detail gepaard aan het negeren van hoofdzaken?

Vervormingsgrens

Nu begrijpt u ook waarom vervorming die verdwijnt als u de versterker (iets) zachter zet, gevaarlijk is voor de luidsprekers: u zit dan in het gebied waar de eindtrappen het niet meer aankunnen, de pieken worden afgekapt en gelijkstroom ontstaat die de luidsprekers bedreigt. Tegelijkertijd zult u in vrijwel alle gevallen merken dat de volumeregelaar nog lang niet open staat, vaak zelfs pas op een derde van de slag of minder! Dat geeft aan dat de gevoeligheid van de versterker onnodig hoog ligt. Nu kunnen de moderne voorversterkers op dat punt zon sterk signaal prima aan: dr ligt het probleem niet. Het probleem ligt verderop in de eindtrap en diens voeding. Praktisch gezien is het belangrijkste dat het niet prettig regelt: de volumeregelaar van mijn Accuphase voorversterker is nog nooit verder geweest van de helft van de slag, ondanks het feit dat er al verzwakkers zitten in de leiding naar de beide Quad 303 eindtrappen. En dat is zonde: waarom een signaal eerst versterken om het later weer te moeten verzwakken? We zien dat overigens vaak in de audiotechniek en ik vind dat altijd zonde: Johan Ketelaar maakte daarom zijn Passive voorversterker, er zeer terecht van uit gaande dat gezien de ingangsgevoeligheid van de eindtrappen, versterking in de voorversterker eigenlijk helemaal niet nodig is. Ik volg dat ook, alleen is bij gebruik van een klankregeling die ik noodzakelijk acht, compensatie van het verlies nodig.

Vermogen en dynamiek

Dynamiek: het verschil in sterkte tussen de zachtste en de luidste passages

Was jarenlang de frequentiekarakteristiek d heilige koe in de geluidstechniek, nu is dat de dynamiek. Wanneer we met dynamiek de ruisafstand bedoelen en dat is meestal geval dan zijn we door de komst van de digitale techniek met sprongen vooruit gegaan. In theorie althans: in de praktijk ligt dat veel genuanceerder en voor een goed begrip van de betekenis en samenhang van dynamiek en vermogen is het verstandig dit eens naast elkaar te zetten.

In de eerste plaats heeft elke ruimte een eigen stoorniveau. Dat betekent dat een minimaal niveau nodig is om sowieso iets te kunnen horen. Beneden dat niveau hoort u het signaal van uw muzieksysteem niet of vrijwel niet. Daarmee is de onderkant van het hoorbare gebied al afgebakend de bovenkant wordt bepaald door een aantal factoren: het incasseringsvermogen van huisgenoten of zelfs buren, de belastbaarheid van uw luidsprekers en het vermogen van uw versterker. Wanneer we er voor willen zorgen dat geen van deze factoren oververhit raakt, dan dienen we niet over die bovengrens te gaan. Laten we het gemakkelijk houden en aannemen dat die grens wordt bereikt bij het toevoeren van 50 watt aan de luidspreker. Nemen we nu aan dat een dynamiek van 50 dB (een verhouding van 1 op 100.000 en ongeveer het maximum van een goede LP) een goede richtwaarde is, dan moeten we eens kijken naar de consequenties van deze uitgangspunten.

Zou een dynamiek van 50 dB in de huiskamer hoorbaar gemaakt moeten worden, dan nemen we als basispunt het zachtste nog hoorbare geluid in een redelijk stille huiskamer met een omgevingsgeluid van 30 dB(A). Bij een redelijk gemiddelde luidspreker met een rendement of gevoeligheid van 89 dB SPL zal daar een versterkervermogen van 0,0005 watt voor nodig zijn. Om nu een zacht staat tot hard verhouding van 1 op 100.000 (50 dB) te kunnen realiseren, is voor de luidste passage in de muziek een vermogen van 100.000 maal 0,0005 watt is 50 watt. Hierbij moeten we wel aantekenen dat a) die 0,0005 watt muzikaal gezien te zacht is om enige praktische betekenis te hebben: het is te zacht om muzikaal te worden genterpreteerd. Anderzijds is 50 watt in de praktijk ook nauwelijks te realiseren. Zouden we beide uitgangspunten, minimum en maximum, naar realistischer waarden corrigeren, dan lijkt een maximale dynamiek van 40 dB (verhouding 1 op 10.000) in de praktijk aanzienlijk beter vol te houden.

Om de ondergrens van 30 dB(A) in de huiskamer te verbeteren zouden wel heel stringente maatregelen moeten worden genomen, maar in zekere zin is daar nog wel winst te behalen. Het maximale vermogen verhogen is eigenlijk geen optie: verhogen naar bijvoorbeeld 100 watt is totaal zinloos, want dat zet geen zoden aan de dijk. Elektrisch is het 3 dB meer, maar akoestisch slechts 1,2 dB. Zelfs een vermogen van 500 watt is wel 10 dB meer (elektrisch), maar akoestisch nog maar 3 dB. Het kleinst hoorbare verschil ligt rond 2 dB. En zon vermogen overschrijdt alle eerder genoemde grenzen van huisgenoten, ramen en buren. Uit het voorgaande blijkt meteen al dat het verhogen van het vermogen van 50 naar 70 watt per kanaal totale verspilling is.

Toch wordt vaak gedacht en geroepen dat we een zwaardere versterker moeten kopen. Zouden we de stilte die we aan de ondergrens kwijtraakten nu aan de bovenzijde met een groter vermogen willen vangen, dan schuift alles gewoon op: uitgaande van een dynamiek venster van 50 dB en een basis geluid in de ruimte van 30 dBA hebben we als we zagen 100.000 maal 0,0005 watt = 50 watt nodig. Verhogen we het omgevingsgeluid naar 40 dBA wat realistischer is maar nog altijd zeldzaam dan hebben we voor die 50 dB dynamiek al 100.000 maal 0,005 watt = 500 watt nodig.

Uiteraard is praktijk vaak wat flexibeler, maar duidelijk zal zijn dat we met meer vermogen de dynamiek, het dynamiek venster, niet kunnen vergroten: het zet gewoon geen zoden aan de dijk. Het verlagen van het basis stoorniveau in de luisterruimte is veel effectiever. Iets anders is het:

Piekniveau

Mijn eigen ervaring is met de Quad ESL 63 van Quad Musikwiedergabe dat het vermogen van de gereviseerde Quad 303 in 99 van de 100 gevallen voldoet. En dat is bij het luisteren naar klassieke muziek en jazz. Een enkele keer iets anders, maar ook dan heb er voldoende aan. Dat komt omdat bij veel opnamen van jazz en pop de dynamiek betrekkelijk gering is en het gemiddelde niveau daarmee omhoog komt en dan is het dynamiek venster tamelijk klein en heb je (ik althans) minder behoefte aan meer.

Wel heb ik bij hele fraaie piano-opnamen ik ben een uitgesproken pianoliefhebber in de hardste aanslagen net even behoefte aan iets meer ruimte in de eindtrap. Dat is de reden dat ik heel wat pogingen heb gedaan de Quad 303 iets meer vermogen te ontlokken, omdat het ruilen met de 405 of 606 die meer ruimte hebben, me niet beviel; heb zeker 15 jaar met de 405, 405-2 en 606 gespeeld. De verfijning van de Quad 303 werd altijd gemist: vooral de rust over het gehele gebied wordt nog steeds al zeer positief ervaren.

Door de Quad 303 versterker te bruggen beide kanalen parallel of in serie gebruiken waardoor het dubbele vermogen wordt verkregen beviel me niet: iets van de verfijning was weg en dus werd deze weg niet begaan.

Het gevolg van al deze proeven is dat ik nu speel met twee stuks gereviseerde Quad 303 eindversterkers waar bij elk n eindtrap is verwijderd. Het gevolg is dat de overgebleven eindtrap de volledige capaciteit van de voeding ter beschikking heeft wat rekenkundig niet veel uitmaakt, maar op het gehoor wel. Pieken in de muziek worden hoorbaar beter verwerkt, hoewel ik toegeeft dat dit in lang niet alle opnamen merkbaar is. Kortom, tamelijk subtiel, maar dat is een essentieel deel van de muziek.

De werkelijkheid

Terug naar de relatie tussen dynamiek en vermogen. Het betoog leidt onvermijdelijk tot de conclusie dat een dynamiek van 90 dB waar men het bij digitale techniek steeds over heeft, in de huiskamer lke! ridicuul is. Het is in de praktijk al moeilijk genoeg met 50 dB om te gaan (zoals we juist zagen) en 40 dB is eigenlijk wel genoeg. Dat klopt ook met de verhouding van de afmetingen van de ruimten: het Concertgebouw heeft een inhoud van ca. 19.000 m3 en daarin kan maximaal een dynamiek van 100 dB dat is een verhouding van 1 op 10.000.000.000 tussen zachtste en luidste klanken voorkomen. Nemen we nu een riante woonkamer van 100 m3 dan is de verhouding 190 tot 1 ofwel 0,0052. Dat levert een verhouding op van 1 op 50.000.000. Maar het stoorniveau van onze huiskamer komt niet verder dan 30 dB, zodat er een factor 1000 afgaat en we een verhouding van 1 op 50.000 overhouden. Dan zitten we weer prachtig op 47 dB en heel dicht in de buurt van wat we daarstraks vanuit de versterker al bij elkaar hadden geredeneerd. Dat betekent zonneklaar dat een dynamiek in de huiskamer van mr dan 45 50 dB niet bruikbaar en niet realistisch is, waarmee het grootste deel van die hele onzinnige discussie de prullenbak in kan.

Terug naar ruisafstand

Het woord ruisafstand is duidelijk: het verschil in niveau tussen het signaal en de ruis. Het is niet hetzelfde als dynamiek en kan groter zijn dan de dynamiek. Dt is ook de winst van de moderne digitale techniek. We hebben een dynamiek nodig van zeg 45 dB en zou nu de ruisafstand daaraan gelijk zijn, dan horen we de ruis steeds wanneer de muziek wat zachter wordt en in de stiltes. Bij de digitale techniek wordt het signaal aan de bovenzijde van het dynamiek venster gelegd, soms met een kleine veiligheidsmarge van 2 3 dB, vaak niet eens. Dat betekent dat de onderzijde de zachtste passages op ca. -52 dB komen te liggen en de ruis daar weer 40 dB (verhouding 1 op 10.000) onder; de ruisafstand van een CD bijv. is immers meer dan 90 dB. Dat verklaart waarom we de ruis van de digitale drager (CD of DAT) niet horen, want die ruis is 40 dB zachter. Hoogstens de ruis van de opname die erop is vastgelegd.

Er is als eerder betoogd een relatie tussen het benodigde versterkervermogen en de grootte van uw kamer. Heeft u een kamer van 3 x 4 meter, dan zakt de bruikbare dynamiek (volgens de voorafgaande redenatie) nog verder naar een verhouding van 1 op 18.000 en komen we op 42 dB. Daarmee is ook verklaard waarom soms een versterker die altijd goed is bevallen in een ander huis en een (veel) grotere kamer bij lange na niet aan het benodigde niveau komt. Je komt bij dit soort overwegingen ook bij het afluisterniveau op zichzelf. In studio's wordt vaak extreem luid afgeluisterd en in een uitzonderlijk stille ruimte, de regelkamer. Dat betekent dat men daar vaak een situatie aantreft die geen in enkele huiskamer haalbaar is. De combinatie van luid afluisteren en die stilte kan tot opnamen leiden die voor de huiskamer een onmogelijk te reproduceren dynamiek hebben. Verder wordt ook de verhouding solist en orkest daardoor benvloed die vaak hebben te lijden onder een overbelichte solist en een ernstig onderbelicht orkest.

Uitgaande van een maximale dynamiek die in de huiskamer te hanteren is van 50 dB blijkt hieruit dat een vermogen van 50 Watt vrijwel altijd voldoende is en dat een kleine reserve voor een enkele piek in een bijzonder fraaie opname welkom is. Zou behoefte bestaan aan een groter venster dan is verhogen van het vermogen meestal niet de oplossing omdat de winst te gering is.

Wordt vervolgd

2020 Armand van Ommeren



<< Terug