Das Märchen von Watt

Damit jeder hier im Forum etwa auf dem gleichen Stand ist, hier ist die Zusammenfassung der Moral des Märchens:
1. Je mehr Watt desto Besser
2. Lautsprecherboxen- und Verstärker-Watt müssen zusammen passen
Das Versteht sogar Käwin und Schantalle

Na gut, wat is nu Watt?

Watt ist die Bezeichnung für Leistung. Im einfachen elektrischen Fall lässt sich die Leistung als Produkt aus Spannung und Strom berechnen. Wenn also 2A Strom bei einer Gleichspannung von 50V fließen, dann bekommt der Verbraucher 100W elektrische Leistung. Nun zu einem etwas komplexeren Fall: Leistung eines Audio-Verstärkers.
Die erste Hürde ist: Der Verstärker gibt nicht dauerhaft die gleiche Leistung ab, es ist immer die Frage: Wie viel Leistung gibt der Verstärker zum Zeitpunkt des Messens ab?
Die Frage ist berechtigt, denn das Musiksignal ändert sich ständig. Dies betrifft die Lautstärke (die Änderung der Lautstärke im Musikstück ist Dynamik) und die Frequenz (das Gemisch aus den verschiedenen Tönen: Tief, Mittel und Hoch). Dadurch ändert sich die abgegebene Leistung des Verstärkers ständig.
Wer jetzt noch zwischen Wirkleistung und Blindleistung unterscheiden will, der darf sich mit ein wenig Mathematik der komplexen Zahlen beschäftigen. Einfachheitshalber kann man sich die abgegebene Leitung wie ein ungenormtes Glas mit frisch gezapften Pils vorstellen: Wirkleistung ist das Bier, Blindleistung der Schaum und das Volumen des Glases ist die abgegebene Leistung. Der Anteil zwischen Wirkleistung und Scheinleistung beim Audioverstärker hängt von der komplexen Last des Lautsprechers ab und natürlich von der Frequenz ab. Die Last des Lautsprechers ist komplex, denn diese besteht aus Ohmschen-Widerstand und frequenzabhängigen Impedanz der Spulen und Kondensatoren. Angesicht der recht verfahrenen Ausgangslage ist die Frage berechtigt: Wie gibt der Hersteller die Leistung eines Audioverstärkers denn an?

Zum einem kann der Hersteller die kurzfristig mögliche Leistungsabgabe bei einem Kurzschluss angeben, also das was der Verstärker bei einem Todesstoß von sich gibt. Dieser Wert wird meistens als P.M.P.O. beworben. Schöne große Zahlen, die einen unmündigen Käufer beeindrucken sollen. Da der P.M.P.O. nicht genormt ist (böse Zungen schreiben Pure Mystic Power Output), können hier für den Wert die Marketingabteilungen schreiben, was denen einfällt, am liebsten irgendwelche ganz große Zahlen mit vielen Nullen dahinter…

Eine andere Variante ist es zu messen wie viel Leistung der Verstärker bei einem Frequenzgemisch (Rauschen) an einen Ohmschen-Verbraucher von 4 oder 8 Ohm eine Zeitlang abgeben kann, bevor der Verstärker an Hitzeschlag stirbt. Diesen Wert bezeichnet das Verstärker-Blatt mit der Bezeichnung RMS. Hierbei steht RMS für Root Mean Square und ist elektrisch gesehen der effektiv Wert der Leistung. Der RMS Wert sollte mit einem rosa Rauschen zwischen 20 – 20 000 Hz bei einer maximalen THD von 0,1% gemessen werden. Da es hierfür ebenfalls (meines Wissens) keine Norm gibt, kann der Hersteller von seinen Entwicklern verlangen diese Messung mit 10% THD durchzuführen.

Kleiner Einschub für Erklärbär zu THD: Die drei Buchstaben stehen für Total Harmonic Distortion. Diese Angabe steht für die “Gesamte harmonische Verzerrung” also alles was der Verstärker an zusätzlichen Signal am Ausgang mitgibt. Das Ohr reagiert auf THD sehr unterschiedlich. Je nach Art der Zusammensetzung der Verzerrungen, können diese sogar als Angenehm empfunden werden (Beispiel: Röhrenverstärker). Die Transistorverstärker insbesondere die Schaltverstärker (auch Class D genannt) verzerren auf eine für’s Ohr unangenehme Weise. Ein beliebtes Qualitätskriterium für die Güte eines Verstärkers ist der THD Wert bei der genannten Leistung. Dabei sollte der Wert bei Transistor bzw. Class D (ja, auch ein Transistor-Verstärker, nur andere Arbeitsweise) möglichst gering sein. Da es marketingstechnisch mal ein Trend war mit möglichst kleinen THD Wert zu werben, wurden die Verstärker darauf optimiert und erreichter THD Werte unterhalb von 0,05% und viel weniger.

Wenn jetzt zwei Transistor-Verstärker mit je 2x50W (RMS) an 8 Ohm Impedanz verglichen werden, sollte der Betrachter die Angabe von THD nicht außer Acht gelassen werden. Denn 2x 50W (RMS) bei 0,005% ergeben ein wesentlich unverfälschtere Musik als 2x50W (RMS) bei 1% THD. Je näher ein Verstärker an der Grenze seiner Leistungsfähigkeit betrieben wird, desto Höher sind die Verzerrungen. Ergo gibt die Angabe von 2x50W (RMS) bei 0,005% THD an, dass der Verstärker diese Leistung locker hinbekommt ohne sich wirklich anstrengen zu müssen. Hingegen ein Verstärker mit 2x50W (RMS) bei 1% THD den Bereich der sauberen Arbeit verlassen hat.

Weit verbreitet ist ebenfalls die Angabe der Watt-Leistung nach der deutschen Industrienorm DIN 45500 (bis 1996, danach wurde diese durch EN 61305 ersetzt wurde). Die DIN 45500 beschreibt auf mehreren DIN A4 Seiten die Spezifikation wie die Leistung zu ermitteln ist. Die Angaben nach DIN 45500 sind zumindest untereinander in etwa vergleichbar, da die Spielräume für die Messung relativ eng definiert sind (die vorhandenen Spielräume werden von den Herstellern immer ausgenutzt um das Eigenprodukt besser bewerben zu können).

Die Aussage hinter diesen Ausführungen ist, dass die Angaben der Hersteller bezüglich der Leistungsfähigkeit ihrer Audio-Verstärker sind mehr oder minder stark Aufgebläht um auf den Werbeblatt möglichst große Zahlen schreiben zu können.

Nun wie erkenne ich ob ein Verstärker das Potential hat die vom Hersteller versprochene Leistung wirklich abgeben zu können? Ich sehe mir zwei Sachen an: zum einem den Aufbau und Dimensionierung des Netzteils an: Ein “Perpetuum Mobile” hat noch kein Hersteller bauen können. Also sollte das Netzteil für meine Anforderungen mindestens das zwei bis dreifache an Leistung abgeben können was die Summe der versprochenen Ausgangsleistung ist (vorzugsweise die DIN Angaben oder RMS bei 0,05% THD).
Meine Spielereien mit Class D haben mir die Erfahrung gegeben, dass Schaltnetzteile für Audio-Verstärker zum Einem am Besten ca. fünffach mehr Leistung abgeben können sollen als die Endstufe mit angeschlossenen Lautsprechern verbraucht; zum Anderen die Schaltnetzteile besonders viel Pufferkapazität benötigen. Dabei ist zu beachten, dass Schaltnetzteile nur eine begrenzte Kapazität vertragen. Wenn zu viel Kapazität daran hängt, wird der Einschaltstrom zu hoch und das Schaltnetzteil daran stirbt. Bewährt hat sich bei meinem Versuchen immer die Elko-Kapazität mit MKT bzw. MKP Kondensatoren zu ergänzen.

Wenn ich nach einem, für mich guten Verstärker suche, achte ich auf die angegebene Leistungsaufnahme und falls Vorhanden auf die Bilder des Aufbaus des Netzteils und die angegebene Leistungsaufnahme.

Wie in den Artikeln “Über Wirkungsgrad, Belastbarkeit und Linearität von Lautsprechern” und “Aufbau und Funktionsweise eines Audio-Verstärkers” beschrieben ist, stellt es für den Lautsprecher in der Regel kein Problem (bei umsichtiger Nutzung) an einem sehr kräftigen Verstärker zu hängen als der umgekehrte Fall, wo der Verstärker zu wenig Leistung hat.
Da ein gutes Netzteil (egal ob klassisch oder als Schaltnetzteil) nun mal teuer in der Herstellung ist, werden die Preise für Audio-Verstärker innerhalb einer Baureihe eines Herstellers mit der Angabe der Leistung korrelieren.

In meinem Haushalt leben vier Udo Gewächse: Mona 2.1, Micro 2006, SB23/3 und Abhöre. Beim Hören dieser Lautsprecher (und auch anderen von ADW) wird die Philosophie der Abstimmung der Weiche und Volumen des Entwicklers deutlich: Eines der sehr wichtigen Kriterien bei der Entwicklung ist die saubere Wiedergabe der Dynamik aus der Aufnahme. Bei der Bluesklasse funktioniert diese ausgezeichnet auch bei geringen Lautstärken. An den besagten Lautsprechern hingen diverse Good-Old-HiFi Geräte sowie moderne Schaltverstärker (wobei die letzteren mehr oder weniger DIY sind). Meine Erkenntnis bei diesen Lautsprechern ist: Alle profitieren von Audio-Verstärkern, die viel Leistung wirklich bereitstellen können. Das sind allesamt Verstärker, deren Netzteil das vielfache an Leistungsaufnahme hat als die vom Hersteller angegebene mögliche Leistungsabgabe.

Und was ist nun mit dem Märchen über Watt? Es lässt sich, wie alle Märchen nicht ausrotten. Auch in der Zukunft wird der “Ich-bin-Blöd-Markt” Verkäufer dieses Erzählen. Denn die Wirklichkeit ist zu komplex für ein 180 Sekunden Beratungsgespräch.

Grüße
Rincewind