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Dies ist der sechste Artikel von mehreren Artikeln aus 1979

Die einführenden Seiten des 1979er Test-Jahrbuches von Karl Breh.
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Die Einführung und das Vorwort in den Testjahrbüchern

Sowohl in den Hifi-Jahrbüchern wie auch in den Testjahrbüchern schrieb Chefredakteur Karl Breh immer eine Einleitung mit Erläuterung, um was es sich bei den Tests und Vergleichen überhaupt dreht.

Aus dem Hifi-Test-Jahrbuch von Karl Breh
"Informationen über die Verstärker" (Artikel Nr. 6 von 1979)

Kernstück jeder HiFi-Anlage ist der Verstärker. Gleichgültig wie man die Anlage von den Programmquellen her aufbauen will, ob nur ein Platten- spieler, ein Rundfunk-Empfangsteil, ein Tonbandgerät oder alle drei Programmquellen angeschlossen werden sollen: der Verstärker wird immer gebraucht.

Allerdings gibt es Tonbandgeräte, die mit einem vollständigen Stereo-Verstärker ausgerüstet sind, an den auch andere Programmquellen zur Verstärkung angeschlossen werden können.

Der Verstärker als Energie- und Steuerzentrale

Der Verstärker ist die Energie- und Steuerzentrale der HiFi-Anlage. In ihm werden die von den Programmquellen abgegebenen Signale verstärkt, damit ihre Leistung trotz des schlechten Wirkungsgrades der im Lautsprecher erfolgenden Umwandlung elektrischer Schwingungen in hörbare mechanische der Luft ausreicht, den gewünschten Schallpegel zu erzeugen.

Außer zur Leistungsverstärkung dient der Verstärker aber auch zur Steuerung der HiFi-Anlage. Dazu zählt die Einstellung der richtigen Lautstärke, die Korrektur der Klangbalance durch Anheben oder Absenken von Höhen und Tiefen oder auch anderer Frequenzbereiche, das Unterdrücken von Störgeräuschen wie Rumpeln und Rauschen durch entsprechende Filter, die Regelung der Stereo-Balance im Hörraum mit Hilfe des Balancereglers, die Anpassung des Klangbildes an die Empfindlichkeit des menschlichen Ohres in Abhängigkeit von der Lautstärke durch die gehörrichtige Lautstärkeregelung und natürlich als erstes die Möglichkeit, alle angeschlossenen Programmquellen einzeln zu schalten.

Unterscheidungsmerkmale

Die heute auf dem Markt angebotenen HiFi-Verstärker unterscheiden sich - von der äußeren Gestaltung und Formgebung einmal abgesehen - hauptsächlich in folgenden Punkten:
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  1. in der Endleistung, die sie abzugeben imstande sind,
  2. in ihren Übertragungsdaten,
  3. im Bedienungskomfort, d. h. in der Vielzahl und Feinheit der Regelmöglichkeiten, und
  4. in der Absicherung gegenüber Kurzschluß und Überlastung.

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Transistor- oder Röhrenverstärker?

Die beiden erstgenannten Punkte berühren die Qualität des Verstärkers und der letztgenannte dessen Betriebssicherheit. Die Frage „Transistor- oder Röhrenverstärker?", vor einigen Jahren im wesentlichen ein Problem der Betriebssicherheit, ist inzwischen eindeutig zugunsten des volltransistorisierten Verstärkers entschieden worden. Damit ist gleichzeitig auch eine andere Frage ziemlich bedeutungslos geworden, diejenige nämlich nach dem Qualitätsunterschied zwischen integrierten Verstärkern und solchen, bei denen Vorverstärker und Endstufen in getrennten Bausteinen angeboten werden.

Seit der Einführung des Transistors ist das Problem der Wärmeentwicklung in den Endstufen weggefallen, die ein Hauptargument für die Trennung von Vorverstärker und Endstufen war.

Die kompakte oder getrennte Bauweise

Die kompakte oder getrennte Bauweise eines Verstärkers ist längst kein Qualitätskriterium mehr. Dies trifft sogar für die Einbeziehung des Rundfunkteils zu, die in der Einleitung zu den Testberichten von Empfänger-Verstärkern diskutiert wird.

Wieviel Watt braucht der Hörer ?

Im Zuge der Nostalgiewelle gibt es in den USA nicht nur den Trend zu immer leistungsstärkeren Stereo-Endstufen (bis 2 x 500 W und mehr), den man bei japanischen Herstellern ebenfalls beobachten kann, sondern auch den Rückgriff auf die Elektronenröhre, sogar bei Vorverstärkern, mit dem Argument, dies bringe klangliche Vorteile, die allerdings meßtechnisch nicht nachzuweisen sind. Der Autor steht diesen Strömungen deshalb eher skeptisch gegenüber.

Qualitätskriterien

Was die von der DIN 45 500 geforderte Mindestleistung von 6 W je Kanal betrifft, bieten "ernstzunehmende" HiFi-Verstärker wesentlich mehr. Das ist auch dringend erforderlich, weil die heute aus Qualitätsgründen fast ausschließlich angewandte Bauweise der völlig geschlossenen, akustisch bedämpften Box schlechte Wirkungsgrade zur Folge hat, und dies um so mehr, je kleiner die Abmessungen der Box sind.

Am Transistor-Verstärker können meist Boxen von 4 bis 16 Ohm Impedanz angeschlossen werden. Es ist jedoch zu beachten, daß der Verstärker nur bei Belastung mit einer der genannten Impedanzen seine Nennleistung abgibt.

Ein typisches Beispiel für die Ohm- Zahl

Greifen wir ein typisches Beispiel heraus: Ein Verstärker gibt an 4 Ohm seine volle Leistung von 2 x 50 W ab. An 8 Ohm stehen nur noch 2 x 30 W zur Verfügung, das sind nur noch 60% der Nennleistung an 4 Ohm. Schließt man an diesen Verstärker Boxen von 16 Ohm Impedanz an, sinkt die Sinusleistung sogar auf 2 x 18 W ab, was nur noch 36% der Leistung an 4 Ohm entspricht.

Messung von Leistung und Schallpegel

Allerdings bleiben die herstellbaren Schallpegel, gleiche Wirkungsgrade bei den Boxen der drei Impedanzen vorausgesetzt, etwa gleich. In unseren Tests wird stets die Sinus-Leistung bei 1 kHz gemessen. Darunter versteht man die maximale Leistung, die bei Einspeisung eines Sinus-Tones von 1 kHz längere Zeit abgegeben werden kann. Gelegentlich wird in den Prospektdaten die Musikleistung angegeben. Sie liegt stets wesentlich über der Sinus-Leistung, ist jedoch insofern problematisch, als zu ihrer Bestimmung entweder die Netzspannung erhöht oder eine Fremd-Gleichspannungsversorgung herangezogen werden muß. Sie ist in bestimmtem Umfange ein Maß für die Fähigkeit des Verstärkers, kurzzeitige Impulsspitzen sauber zu verarbeiten. Wir messen zwar nicht die Musikleistung, aber doch, bis zu welchen Leistungen ein Verstärker Impulsspitzen unverzerrt zu verstärken vermag. Dies geschieht dadurch, daß wir auf den Eingang ein Signal geben, das Ähnlichkeiten mit einem kurzzeitigen Impuls aufweist. Ein solches Signal nennt man „Burst", und es besteht in diesem Falle aus einer Folge von jeweils einer Schwingung der Frequenz 1 kHz, unterbrochen durch eine Pause, deren Dauer 16 solcher Schwingungen entspricht (vgl. Bild 1).

Über die Sinus-Leistung (das war 1979 !!)

Die Sinus-Leistung heutiger HiFi-Verstärker liegt meist über 2 x 30 W. Derartige Leistungen sind ratsam, wenn man in der Auswahl der Boxen einigermaßen freie Hand haben will. Der Verstärker gibt seine Nennleistung nur ab, wenn der Eingang voll ausgesteuert wird. Deshalb muß man beim Kauf eines Verstärkers auch auf die Eingangsempfindlichkeit für magnetische Tonabnehmer achten. Sie sollte heute mindestens 2 mV betragen, wenn man sicher sein will, daß die Nennleistung auch mit den hochwertigsten Tonabnehmern erreicht wird.

Die Empfindlichkeit des Phono-Eingangs

Allerdings sollte eine hohe Empfindlichkeit des Phono-Eingangs mit einer ansehnlichen Übersteuerungsfestigkeit verbunden sein (über 20dB). Sonst kann es nämlich passieren, daß ein weniger hochwertiger, aber einen kräftigen Ausgangspegel liefernder Tonabnehmer den Verstärkereingang bei Forte-Stellen übersteuert. Am elegantesten ist die bei manchen Verstärkern anzutreffende Lösung justierbarer Phono-Eingangsempfindlichkeit. Bei diesen kommt es auf die Höhe der Übersteuerungsfestigkeit weniger an.

Übertragungsbereich und Frequenzgang

Wenig problematisch sind Übertragungsbereich und Frequenzgang des Verstärkers. Die von DIN 45 500 geforderten Mindestwerte werden praktisch immer eingehalten. Wo dies nicht zutrifft, liegt es meist daran, daß die physiologische Lautstärkekorrektur, auch „Loudness" oder „Contur" genannt, nicht abschaltbar ist, wodurch dann bei Nennleistung eine Anhebung der Bässe eintritt. Die gehörrichtige Lautstärkekorrektur sollte daher grundsätzlich abschaltbar sein, weil sie nur bei kleineren Lautstärken sinnvoll ist. Neben den Bässen sollten auch die Höhen angehoben werden, und dies progressiv mit abnehmender Lautstärke.

Die Klangregelung

Wenig Anlaß zu Beanstandungen bietet im allgemeinen auch die Klangregelung. Die von den Herstellern angegebenen Regelbereiche werden meist eingehalten und genügen auch völlig, um korrigierbare Mängel der Boxen oder Eigenarten der Akustik des Hörraumes im Rahmen des überhaupt Möglichen auszugleichen.

Bei manchen Verstärkern sind Höhen und Bässe kanalweise regelbar. Bei anderen wirken die Klangsteller gleichzeitig auf beide Kanäle. Getrennte Klangsteller erlauben zwar den Ausgleich von Asymmetrien der Akustik des Hörraumes. Die Erfahrung lehrt jedoch, daß eine kanalweise getrennte Einstellung der Höhen und Bässe nur selten wirklich ausgenutzt wird.

Rumpel- und Rauschfilter

Rumpel- und Rauschfilter erfüllen ihren Zweck nur, wenn sie richtig ausgelegt sind. Die Dämpfung des Rumpelfilters sollte bei 100 Hz einsetzen (d. h. dort -3dB betragen), und es muß zu den Tiefen hin den Frequenzgang mit einer Flankensteilheit von 12dB pro Oktave dämpfen.

Ebenso sollte das Rauschfilter bei etwa 8 kHz bis 10 kHz einsetzen, und seine Flankensteilheit sollte ebenfalls 12dB pro Oktave betragen. Da moderne Schallplatten immer weniger rauschen und das Rumpelverhalten von Plattenspielern ständig verbessert wird, sind diese Filter heute weniger wichtig, als sie es vor fünf Jahren noch waren. Lieber keine Filter als schlecht ausgelegte, denen bestenfalls die Bedeutung zusätzlicher Klangsteller zukommt.

Die Übersprechdämpfung

Kaum Probleme verursacht ferner die Übersprechdämpfung bei Stereo-Verstärkern. DIN 45 500 fordert mindestens 40dB bei 1 kHz und mindestens 30dB im Bereich zwischen 200 und 10 000 Hz. Diese Forderung wird meist mühelos eingehalten.

Der Klirrgrad

Recht "großzügig" ist die HiFi-Norm hinsichtlich des Klirrgrads. Sie verlangt für Vollverstärker 1% bei einer Leistungsbandbreite von mindestens 40 bis 12.500 Hz. Ein Verstärker, der, gemessen bei 40 Hz und 12,5 kHz, bei 1% Klirrgrad noch die halbe Ausgangsleistung abgibt, erfüllt die Forderungen der HiFi-Norm.

  • Anmerkung : Das ist natürlich ein Schmarren, wenn ein 2 x 6 Watt "Hifi"-Verstärker bei 2 x 3 Watt die 1% GRenze übertrifft.

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Die Leistungsbandbreite

Hochwertige Stereo-Verstärker bieten heute Leistungsbandbreiten von 10 Hz bis über 60 kHz für 1% Klirrgrad oder wesentlich besser. Bei in B-Betrieb arbeitenden Transistorverstärkern wird seit rund drei Jahren die Transient Intermodulation (TIM) stärker beachtet. Diese Verzerrungsart tritt, grob gesagt, dann auf, wenn der Endverstärker sehr kurzzeitigen Impulsen, d.h. Leistungssteigerungen, nicht schnell genug folgen kann. Eine Faustregel besagt, daß die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten störender TIM-Verzerrungen um so geringer wird, je größer die Leistungsbandbreite im Vergleich zum Übertragungsbereich ist. Keinesfalls sollte sie kleiner sein als dieser.

Der Intermodulationsfaktor

In engem Zusammenhang mit dem Klirrgrad steht der Intermodulationsfaktor. Für die Meßfrequenzen 250 und 8000 Hz bei einem Amplitudenverhältnis von 4:1 und Vollaussteuerung fordert DIN 45500 einen Wert von höchstens 3%. Auch in dieser Beziehung bieten die meisten heutigen HiFi-Verstärker wesentlich bessere Daten.

Der Fremdspannungsabstand

Strenger sind die Forderungen der HiFi-Norm hinsichtlich des Fremdspannungsabstandes. Sie verlangt, bezogen auf eine Ausgangsleistung von 2 x 50 mW, mindestens 50dB bei Verstärkern bis zu 2 x 10 W Ausgangsleistung. Bei Verstärkern über 2 x 10 W Ausgangsleistung gelten gegenüber dem vorgenannten Wert proportional zur Leistungszunahme in dB verringerte Werte. Da wir der Meinung sind, daß den Benutzer hauptsächlich interessiert, mit welcher Rausch- oder Brummstörung er bei voller oder zumindest hifigerechter Lautstärke zu rechnen hat, messen wir außerdem den auf Vollaussteuerung bezogenen Fremdspannungsabstand.

Der Dämpfungsfaktor

Der Unterschied der Ausgangsspannung zwischen Vollast und Leerlauf ist ein Maß für die Stärke der Gegenkopplung, für die Größe des Innenwiderstandes und damit auch für den Dämpfungsfaktor. Je kleiner dieser Pegelunterschied, desto stärker die Gegenkopplung und desto kleiner der Innenwiderstand, d. h. desto größer der Dämpfungsfaktor.

Die Anschlüsse

Zur Verstärkerausstattung sollte an der Vorderfront eine Buchse zum Anschluß eines Stereo-Kopfhörers gehören. Beim Abhören über Kopfhörer müssen die Lautsprecherboxen abgeschaltet werden können. Soll ein Verstärker zusammen mit einem Tonbandgerät betrieben werden, das mit getrennten Köpfen für Aufsprechen und Wiedergabe ausgestattet ist, ist es ratsam, auf die Abhörmöglichkeit hinter Band (Monitor, Hinterbandkontrolle) zu achten.

Die Betriebssicherheit

Wichtig ist auch die Frage der Betriebssicherheit. Viele Verstärker sind durch elektronische Sicherungen gegen Überlastung und Kurzschluß geschützt. Bei manchen Modellen gibt es zusätzlich noch Thermosicherungen, die den Verstärker abschalten, sobald die Betriebstemperatur nennenswert überschritten wird. Bei einfacheren Modellen wird die Betriebssicherheit durch großzügige Dimensionierung der Endstufen gewährleistet. Gegen Kurzschluß sind diese dann nur durch flinke Schmelzsicherungen abgesichert.

Über Messungen und Hörtests

Anders als bei Lautsprecherboxen - und in gewissem Umfang auch bei Tonabnehmern - läßt sich die Qualität eines Stereo-Verstärkers aufgrund der Messungen sicher beurteilen, so daß der Musik-Hörtest nur noch zur Bestätigung der festgestellten Qualität durchgeführt wird. Der Stereo-Verstärker ist heute zweifellos der problemloseste und zuverlässigste Baustein der HiFi-Anlage.

Nachfolgend sind neu eingeführte Meßmethoden, deren Bewertung und Darstellung im Hinblick auf gute Vergleichbarkeit erläutert.

Meßbedingungen, Bewertungen und Vergleichbarkeit der Testergebnisse

Nicht alle Leser dieses Buchs sind in der Lage oder haben die Zeit, sich durch das Studium der unter der Überschrift „Ergebnisse unserer Messungen" aufgeführten Kurven und Zahlenwerte selbst ein Urteil über die Qualität eines Verstärkers zu bilden. Sie halten sich der Einfachheit halber vorzugsweise an den Kommentar oder - wenn sie es ganz eilig haben - sogar nur an die Zusammenfassung.

Dabei ist jedoch zu bedenken, daß der (jeweilige) Autor des Testberichtes immer wieder neu vor der Aufgabe steht, die aus den Meßergebnissen zu ziehenden Schlüsse in ein verbales Gesamturteil über die Qualität eines Gerätes umzusetzen. Dies kann ihm beim besten Willen nicht immer gleich gut gelingen. Auch ist dieser Vorgang immer miteiner Art Pauschalierung verbunden, und es fließen - durchaus zu Recht - Wertungen mit ein, die mit der reinen Übertragungsqualität nichts zu tun haben, sondern Bedienungskomfort, Gestaltung, Verarbeitung, mechanische Solidität und dergleichen mehr betreffen.

Anschauliche objektive Kriterien

Schon allein aus diesen Gründen wäre es nützlich, wenn es gelänge, die für die reine Übertragungsqualität maßgeblichen Kriterien möglichst anschaulich zu objektivieren, so daß sie auf einen Blick erfaßbar wären und sozusagen durch die optische Mittelung bei der Betrachtung graphischer Darstellungen sich ein zuverlässiges Gesamturteil hinsichtlich der Übertragungsqualität eines Verstärkers ergäbe. Das würde zudem den Vorteil der schnellen Vergleichbarkeit von Testberichten untereinander über längere Zeiträume hinweg bieten, und es würde auch die Autoren der Testberichte dem heilsamen Zwang unterwerfen, ihre verbalen Urteile erst nach einer solchen mittelnden Wertung einschlägiger graphischer Darstellungen vorzunehmen, was einen weiteren Fortschritt bei unserem Bemühen um die Objektivierung der Qualitätsmaßstäbe und der daraus abzuleitenden Werturteile bedeuten würde.

Aus diesen Gründen fassen wir die wichtigsten Qualitätskriterien in zwei Diagrammen zusammen. Unter welchen Gesichtspunkten dies geschieht und was die einzelnen Daten bedeuten, soll nachfolgend erläutert werden.

Das Leistungs - Verzerrungs - Diagramm

Im ersten Diagramm sind alle von uns gemessenen Daten zusammengefaßt, die mit der Leistung des Verstärkers und den Verzerrungen zu tun haben. Als Verzerrungen, die bekanntlich bei Annäherung an die Nennleistung zunehmen, messen wir den Klirrfaktor für verschiedene Frequenzen und die Inter-modulation.

Messen mit Sinustönen

Führt man dem Verstärker am Eingang einen reinen Sinuston zu, so hat man am Ausgang zwar das um das erwünschte Maß verstärkte Eingangssignal vorliegen, also wieder einen Sinuston gleicher Frequenz, aber viel größerer Amplitude. Leider aber handelt es sich nicht mehr um einen reinen Sinuston. Im Verstärker sind zusätzliche Töne entstanden, deren Frequenzen ganze Vielfache der Frequenz des Eingangstones und deren Amplituden erfreulicherweise sehr viel kleiner sind als die des erwünschten „Grundtons". Der Klirrfaktor ist ein Maß für das Entstehen solcher unerwünschter „Harmonischer" zum Grundton. Bleibt das Verhältnis von geometrischer Summe aller Teiltonamplituden zur geometrischen Summe der Grundton- und Teiltonamplituden unter einem bestimmten Wert, so ist der Klirrfaktor unschädlich, weil unhörbar.

Messungen mit Tongemischen - die Intermodulation

Führt man nun dem Verstärker am Eingang nicht einen Sinuston zu, sondern zwei, wovon der eine Ton eine niedere Frequenz (z. B. 150 Hz) und der andere eine höhere (z. B. 7000 Hz) hat, und untersucht man das Signal am Ausgang des Verstärkers - so findet man neben diesen beiden Grundfrequenzen noch eine Reihe anderer, höherer und niedrigerer Frequenz als 7000 Hz, aber um so kleinerer Amplitude, je weiter ihre Frequenz nach oben oder unten von der hohen Frequenz abweicht (in unserem Beispiel eben 7000 Hz).

Ihre Frequenzen wären in unserem Beispiel 7000 - 150, 7000 + 150 Hz, 7000 - 2x150 Hz, 7000 + 2x150 Hz, 7000 - 3x150 Hz, 7000 + 3x150 Hz usw.

Setzt man die Wurzel aus der geometrischen Summe aller Teiltöne ins Verhältnis zur Amplitude des höheren Grundtons, so erhält man die Intermodulation.

Die Intermodulationsmessung

Definitionsgemäß beträgt bei der Intermodulationsmessung die Amplitude des tiefen Tons das Vierfache der Amplitude des hohen Tons. Die Intermodulation — wie wir gesehen haben, ein Maß für die Mischtonbildung im Verstärker - ist ein fast noch aufschlußreicheres Qualitätskriterium als der Klirrfaktor, weil musikalische Klänge aus einer Vielzahl von Tönen bestehen, die alle im Verstärker zu unerwünschten Mischprodukten führen. DIN 45 500 läßt, wie bereits gesagt, unter Vollaussteuerungsbedingungen und für das Frequenzpaar 250Hz / 8kHz 3% Intermodulation zu.

Die Klirrfaktorwerte, gemessen bei 1 kHz, 40 Hz und 12,5 kHz, werden in Abhängigkeit von der Leistung in das Diagramm eingetragen. Dabei wird die 1kHz-Kurve im gesamten Leistungsbereich gemessen, angefangen bei 32 mW pro Kanal, bis zu der Leistung, bei der der Klirrgrad schnell zunimmt.

Große Verzerrungen bei kleinen Leistungen

Ein Qualitätsmerkmal ist, ob diese 1kHz-Kurve bei kleinen Leistungen deutlich ansteigt oder nicht. Tut sie dies, so ist die Ursache meist in sogenannten Cross-over-Verzerrungen zu suchen, die auch dann schon hörbar sind, wenn der Klirrfaktor unter 1% liegt. Dabei ist diese kleinste Leistung, bei der wir messen, nicht unrealistisch. Sie entspricht etwa normaler Zimmerlautstärke, insbesondere dann, wenn Boxen mit relativ gutem Wirkungsgrad angeschlossen sind.
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Verzerrungen bei großen Leistungen

Zu höheren Leistungen hin sollte diese Kurve möglichst bei niedrigen Klirrgradwerten verlaufen und bei Erreichen der Nennleistung steil ansteigen. Bei der Frequenz 12,5 kHz genügt es, den Verlauf im Bereich der Nennleistung zu messen, damit man sieht, ob der Klirrfaktor bei höheren Frequenzen nicht schneller zunimmt als bei 1 kHz. Kleineren Leistungen zu verhält sich die 12,5-kHz-Kurve ähnlich wie die 1-kHz-Kurve.

Auch bei 40Hz genügt es, das Verhalten bei Annäherung an die durch eine dicke Linie markierte Nennleistung zu messen und anzugeben. Bei Verstärkern mit unterdimensionierten oder „weichen" Netzteilen nimmt der Klirrfaktor bei 40Hz vor Erreichen der für 1 kHz angegebenen Nennleistung höhere Werte an. Dies bedeutet dann, daß die Baßwiedergabe unsauber wird.
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Verbeserung der Messungen

Früher haben wir die Intermodulation bei vier verschiedenen Frequenzpaaren gemessen. Dies hat sich als überflüssig erwiesen, weil z. B. die Paare 40 Hz/12 kHz und auch schon 60 Hz/7 kHz über nichts weiter Aufschluß geben als über gutes oder schlechtes Klirrverhalten im Baßbereich. Wir haben uns aus Gründen der Zweckmäßigkeit für das Frequenzpaar 150 Hz/7 kHz im Spannungsverhältnis 4:1 entschieden. Die bei dieser Paarung gemessenen Daten unterscheiden sich kaum von jenen, die man bei Verwendung der DIN-Paarung 250 Hz/8 kHz erhält.

Aber statt wie bisher die Intermodulation nur unter Aussteuerungsbedingungen für Nennleistung zu messen, bestimmen wir sie durchgehend bis zu kleinen Leistungen. Wie wir feststellen konnten, steigt die Intermodulation bei manchen Verstärkern trotz guten Klirrverhaltens bei kleinen Leistungen wieder ziemlich stark an, was ungünstig ist.

Wenn die Eingänge übersteuert werden

Alle diese Messungen erfolgen bei Eingangsspannungen, wie sie für die Erzielung der Nennausgangsleistung erforderlich sind. Daher erlauben sie keine Aussage über Verzerrungen, die dann entstehen, wenn man mit höheren als den Nenneingangsspannungen auf die Eingänge geht, was in der Praxis sehr oft vorkommt. Deshalb führen wir in Fällen, in denen der Verdacht zu geringer Übersteuerungsfestigkeit begründet ist, zwei weitere Messungen am Tonband- oder Monitoroingang durch.

Und zwar messen wir bei Eingangsspannungen von +4dBV = 1,6V und einer Ausgangsleistung von 3,2W den Klirrgrad bei 1 kHz und die Intermodulation für das Frequenzpaar 150Hz/7000Hz. Diese Messung erfolgt also bei weit zugedrehtem Lautstärkesteller und gibt Aufschluß über das Verzerrungsverhalten der Eingangsstufe.

Sind Pegelsteller vorhanden, so werden diese im Interesse der Aussagekraft in die ungünstigste Stellung gebracht. Diese Meßwerte sind für die Praxis außerordentlich wichtig, da sie die üblichen Betriebsbedingungen widerspiegeln, werden aber nur angegeben, wenn die Übersteuerungsfähigkeit des Monitor- und Tonbandeingangs aufgrund der Schaltung begrenzt ist.

Messungen ab 32 Milliwatt und Klirrfaktoren ab 0,02%

Um im Leistung-Verzerrung-Diagramm den Leistungsbereich von 32mW bis 1.000W und Klirrfaktoren von 0,02 bis 5% unterzubringen und um das korrekte optische Erfassen der Qualitätskriterien zu ermöglichen, wurde eine logarithmische Darstellung gewählt. Der Leistungsbereich unter 10W wurde komprimiert.

Neben der Leistungsskala wurde auch eine Skala der Ausgangspegel in dBV (Ausgangsspannung bezogen auf 1V und in dB ausgedrückt) in das Diagramm aufgenommen. Da ein Pegelsprung von 1dBV einem gerade noch hörbaren Lautstärkeunterschied entspricht, ergeben sich von 10W (entspricht 16 dBV an 4Ohm) bis 1.000 W (entspricht 36 dBV) gerade 20 gehörmäßig unterscheidbare Leistungsstufen.

Als Hauptskala für den Grad der Verzerrungen wurde nicht der Klirrfaktor in % gewählt, sondern die Klirrdämpfung. Bei unseren Messungen an Lautsprecherboxen entspricht z. B. der Abstand zwischen der Schalldruckkurve und einer Klirrfaktorspitze in dB der Klirrdämpfung.

Dem Klirrfaktor von 1% entspricht das Verhältnis 1/100 = 10"-2, d. h. 20 log 10"-2 = -40 dB. Links sind als Ordinate die Klirrgradwerte auch in % skaliert, nur daß die Teilung nicht durchgezogen ist.

Immer beide Kanäle gleichzeitig messen

Nun wäre noch darauf hinzuweisen, daß die Verzerrungen in Abhängigkeit von der Leistung immer bei Aussteuerung beider Kanäle und in beiden Kanälen gemessen werden. In das Diagramm eingetragen werden immer die Ergebnisse des schlechteren Kanals. Dies gilt auch für das nachfolgende Balkendiagramm. Im allgemeinen messen wir alle Verstärker an 4Ohm reellem Lastwiderstand. An 8Ohm wird nur in den Fällen gemessen, in denen Verstärker mit 4Ohm nicht belastet werden dürfen oder wenn die Ergebnisse an 4Ohm sehr schlecht, an 8Ohm aber wesentlich besser sind. Für Leser, die an den 8Ohm Werten interessiert sind, sei gesagt, daß die Verzerrungen an 8Ohm und gleichem Ausgangspegel, d. h. bei halber Leistung gegenüber 4Ohm, entweder gleich oder besser sind als die im 4Ohm Diagramm angegebenen Werte.

Messungen mit unterschiedlichen Lastwiderständen

Die Sinusleistung und der ihr entsprechende Pegel für 1 % Klirrgrad bei 1 kHz werden nach wie vor an 4, 8 und 16 Ohm Lastwiderstand gemessen und im Text angegeben. Dabei sollte beachtet werden, daß ein Verstärker, der an 8Ohm gegenüber 4Ohm einen deutlich höheren Ausgangspegel bzw. eine gleich hohe oder höhere Ausgangsleistung aufweist, an 4Ohm Boxen trotzdem besser abschneidet, da diese im Baßbereich meist höhere Impedanzen aufweisen als 4Ohm, so daß dort die Reserven des Ausgangspegels genützt werden können.

Im übrigen ist die Ausgangsleistung für sich genommen kein Qualitätskriterium. Die erforderliche und sinnvolle Leistung wird bei gegebener Übertragungsgüte durch die Anwendungsbedingungen bestimmt.

Das Balkendiagramm

Zehn weitere, zum Teil neuartige, qualitätsbestimmende Meßdaten sind in einem von A. Klingelnberg vorgeschlagenen Balkendiagramm graphisch dargestellt. Je länger der Balken, desto besser der betreffende Wert.

Grob gesagt, ist ein Gerät um so besser, je mehr Balken großer Länge im Diagramm vorkommen, und umgekehrt um so schlechter, je größer die Zahl kurzer Balken ist. Als Richtwerte wurden einerseits die Mindestanforderungen nach DIN 45 500 - soweit vorhanden - gewählt, andererseits wurden aus unserem Erfahrungsschatz Kennwerte für Mittelklasse- und Spitzenklassequalität abgeleitet.

Der technische Fortschritt darf nicht ignoriert werden

Was die Spitzenklasse betrifft, so wurden bei der Festlegung der für sie typischen Werte der zu erwartende technische Fortschritt, die mögliche Meßgenauigkeit und die Auswirkung auf die Praxis berücksichtigt. Der Tatsache, daß bei einem einfachen Gerät eine geringe Änderung schon einen bedeutenden hörbaren Fortschritt bringen kann, während eine weitere Verbesserung auf gehobenerem Niveau weitaus größere Änderungen voraussetzt, wurde durch progressive Skalierung Rechnung getragen.

Die äquivalente Fremdspannung

Diese wird für den Phono-Eingang bestimmt. Das Rauschen und der größte Teil des Brumms, den ein Verstärker bei aufgedrehten Lautstärkestellern produziert, entsteht in der ersten Verstärkerstufe. Dreht man die Lautstärke zurück, so gelangt auch nur ein Teil der Störspannung an den Ausgang. Der Lautstärkesteller kann aber immer dann mehr oder weniger zugedreht werden, wenn die Spannung am Eingang größer ist als die für Nennleistung erforderliche Nenneingangsspannung (Empfindlichkeit).

Die Psychologie des Lautstärkereglers

Betrachten wir ein Beispiel :

Zwei Verstärker haben bei gleicher Nennleistung, bezogen auf Vollaussteuerung, einen Fremdspannungsabstand von -65dB bei eingeschaltetem Phono-Eingang. Die Eingangsempfindlichkeit des einen betrage 5mV, diejenige des anderen 1,5mV. Der angeschlossene Tonabnehmer habe einen Übertragungsfaktor von 0,6 mVs/cm. Das heißt, er liefert bei Vollaussteuerung mit 8cm/s Schnelle bei 1kHz an den Phonoeingang des Verstärkers 8 x 0,6 mVs/cm x cm/s = 4,8 mV.

Unter der Voraussetzung, daß für hifigerechte Lautstärke die volle Nennleistung erforderlich ist, muß beim einen Verstärker der Lautstärkeregler voll aufgedreht werden, während er beim anderen dank der besseren Eingangsempfindlichkeit zurückgedreht werden kann, einfach deshalb, weil die Nennleistung schon früher erreicht ist.
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Zwei unterschiedliche Meßwerte kommen raus

Die Reserve entspricht dem Verhältnis der Eingangspegel 5 mV/1,5 mV = 3,33, was eine Verbesserung des Fremdspannungsabstandes bei gleicher Wiedergabelautstärke von 10,5dB bedeutet. Aufgrund seiner höheren Eingangsempfindlichkeit hat der zweite Verstärker in der Praxis demnach einen Fremdspannungsabstand von -75,5 dB gegenüber -65dB beim anderen.

Diesem Zusammenhang zwischen Phono-Eingangsempfindlichkeit und Fremdspannungsabstand, bezogen auf Vollaussteuerung, wird die äquivalente Fremdspannung besser gerecht. Man errechnet sie dadurch, daß man die Eingangsempfindlichkeit als Pegel in dBV ausdrückt und diesen vom Fremdspannungsabstand, bezogen auf Vollaussteuerung, abzieht.

In unserem Beispiel beträgt der Empfindlichkeitspegel des einen Verstärkers -46 dBV und der des anderen -56,5 dBV.

Was die DIN Norm sagt :

Die äquivalenten Fremdspannungen betragen demnach -65 + -46dBV = -111dBV bzw. -65 + -56,5 = -121,5dBV. Man sieht, daß die Verbesserung des Fremdspannungsabstandes beim Verstärker mit der größeren Eingangsempfindlichkeit um 10,5 dB in der äquivalenten Fremdspannung exakt zum Ausdruck kommt. Der Anfangspunkt im Diagramm ergibt sich aus dem von DIN 45 500 geforderten Mindest-Eingangspegel Phono von -46dBV und dem Mindestfremdspannungsabstand (spitzenbewertet nach DIN 45 505) von 50 dB.

Dieser Wert ist maßgebend für das Rausch- und Brummverhalten derjenigen Verstärkerstufen, die hinter dem Lautstärkesteller liegen, im wesentlichen also für die Endstufe. Nur bei Phono ergibt sich noch ein kleiner Einfluß durch das Vorverstärkerrauschen. DIN 45 500 fordert für Verstärker von 2 x 10 W Sinusleistung 50 dB. Mit steigender Leistung läßt DIN 45 500 geringere Werte zu.

Die unausgegorenen Macken der DIN Norm

Ein Verstärker habe eine Ausgangsleistung von 2 x 25 W. Das Leistungsverhältnis zum 2 x 10W Verstärker beträgt 50/20 = 2,5, in dB ausgedrückt: 10 log 2,5 - 4 dB. Der 2 x 25W Verstärker darf nach dieser „Leistungsklausel" einen um 4dB geringeren (50 -4 = 46dB) Fremdspannungsabstand haben, um der DIN-Mindestforderung noch zu genügen. Das bedeutet aber, daß ein sehr leistungsstarker Verstärker bei leiser Lautstärke mehr rauschen oder brummen darf als ein schwächerer bei der gleichen Lautstärke. Dies ist nicht recht einzusehen. Um so weniger als große Verstärker meist auch größere Boxen betreiben, die eine kleinere praktische Betriebsleistung haben als kleine Kompaktboxen, was zur Folge hat, daß beim großen Verstärker das Störgeräusch noch stärker hörbar wird. Für das in der Praxis zu erwartende Rauschen und Brummen ist die mittlere Länge der ersten drei Balken ausschlaggebend. Je länger die Balken sind, desto besser die Fremdspannungsabstände.

Vergleicht man die Ergebnisse der folgenden Tests mit denen früherer Testberichte (vor TestJahrBuch 75), so ist zu beachten, daß wir damals Fremdspannungen als Effektivwerte gemessen haben. Seither messen wir - streng nach DIN 45 405 - den Spitzenwert. Dieser entspricht besser dem Höreindruck, zumal wenn Brummen und Rauschen gleichzeitig vorhanden sind.

Im Mittel ergibt der Spitzenwert beim Fremdspannungsabstand einen um 3dB schlechteren Wert, wenn auf Vollaussteuerung, und einen um 4dB schlechteren, wenn auf 2 x 50 mW bezogen wird.

Maximale unverzerrte Eingangsspannung.

Diese Werte geben an, bei welcher Spannung von 1 kHz am betreffenden Eingang die Begrenzung des Ausgangssignals einsetzt oder 0,7% Klirrgrad erreicht werden. DIN 45 500 fordert für den Phono-Eingang mindestens 20mV entspricht -34 dBV, ein Pegel der von „lauten" Tonabnehmern überschritten werden kann, insbesondere, wenn die Eingangsempfindlichkeit des Verstärkers groß ist. Für den Tonband-Eingang werden mindestens 2V = +6 dBV gefordert. Hochwertige Tonbandmaschinen geben aber leicht 4V entsprechend +12dBV ab. Außerdem sollte noch etwas zusätzliche Reserve zur Verfügung stehen. Werden hier nicht ausreichend hohe Werte erreicht, dann sollte dies, je nach Anwendungsfall, nicht ohne Einfluß auf die Kaufabsicht bleiben.

Innenwiderstand und Dämpfungsfaktor.

Der Dämpfungsfaktor ist nichts anderes als der Kehrwert des Innenwiderstandes des Verstärkers, multipliziert mit dem reellen Lastwiderstand. Er ist daher eine dimensionslose Zahl. Ein möglichst kleiner Innenwiderstand oder ein entsprechend großer Dämpfungsfaktor ist günstig für die Bedämpfung der Lautsprechermembrane und deshalb für gutes Ausschwingverhalten des Lautsprechers (Impulsverarbeitung!).

Früher haben wir den Dämpfungsfaktor nur bei 1 kHz gemessen. Ab TJB 75 messen wir ihn bei 40 Hz und 12,5 kHz, womit sich jetzt weitaus schlechtere Werte ergeben. Übersteigt der Dämpfungsfaktor den Wert 20, so hat dies auf die Bedämpfung der Lautsprechermembran keinen verbessernden Einfluß mehr, weil sich dann in der Praxis die Widerstände der Zuleitungen und der Frequenzweichen schon auswirken, im Vergleich zu denen dann der Innenwiderstand des Verstärkers (für Werte <0,2 Ohm) vernachlässigbar wird. DIN 45 500 verlangt den allzu bescheidenen Wert 3.

Übersprechdämpfung.

Diese ist wichtig für den Stereo-Eindruck. Zwei Balken stellen den schlechtesten Wert der Übersprechdämpfung bei 1 kHz für den oder die Phono-Eingänge und für die hochpegeligen Eingänge dar. Die Übersprechdämpfung 10 kHz über Monitor ist ein völlig neuer Meßwert, der vor allem diejenigen Leser interessiert, die in Verbindung mit ihrem Verstärker ein hochwertiges Tonbandgerät mit der Möglichkeit der Hinterbandkontrolle betreiben wollen. Der Wert gibt an, inwieweit man beim Abhören hinter Band das Vorbandsignal als Vorecho oder bei Wiedergabe über den Monitor-Eingang einen anderen Eingang mithört.

Kritische Werte ergeben sich im Hochtonbereich. DIN 45 500 verlangt 40dB bei 10kHz. Eine andere negative Eigenschaft ist das Übersprechen in der umgekehrten Richtung. Es tritt dann störend bei einer Aufnahme auf, die zur Kontrolle hinter Band abgehört wird. Dies führt zu einem Echo in der Aufnahme, die insbesondere im Hochtonbereich störend wirkt.

Außer dem Übersprechen des Hinterbandsignals auf die Aufnahme tritt eine weitere Qualitätsminderung durch Reste der Vormagnetisierungsspannung im Hinterbandsignal auf. Diese sehr hochfrequente Spannung (ca. 100 kHz) spricht dann leicht auf die Aufnahme über und kann Frequenzgangänderungen und das Entstehen von Differenztönen bewirken. Dieser zweite Wert der Übersprechdämpfung über Monitor wird bestimmt als 10kHz Rest am Aufnahmeausgang, und zwar im Verhältnis zu der gemessenen Tonbandausgangsspannung. Hierfür wird bei betätigter Monitor-Taste und geschlossenem Lautstärkesteller in den Monitor-Eingang eine 10kHz Spannung von 320mV ~ -10 dBV eingespeist.
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Der Unterschied von DIN und Cinch Buchsen

DIN-Ausgänge sind in dieser Hinsicht schlechter als Cinch-Ausgänge. Da der schlechteste Wert der beiden Übersprecharten angegeben wird, korrigieren wir die an DIN-Ausgängen gemessenen Werte um 10dB zum Positiven. Unter dieser Bedingung stimmen die Werte der Übersprechdämpfung vor- und rückwärts gut überein. Bei Geräten, die in diesem Punkte zu geringe Werte aufweisen, sollten stark „Tonband-Interessierte" vor dem Kauf einen individuellen Test durchführen.

Aufnahmespannung am DIN-Ausgang.

Diese wird für die praxisnahe Eingangsspannung von 5mV = -46dBV von 1kHz am Phono-Eingang gemessen. DIN verlangt bei dem von uns gewählten Abschlußwiderstand von 10kOhm eine Mindestausgangsspannungvon 1mV = -60dBV. Bei diesem Wert kann sich das Eingangsrauschen des nachfolgenden Tonbandgerätes noch unangenehm auswirken, so daß für eine ausreichend hohe Dynamik der Tonbandaufnahme höhere Werte gefordert werden müssen.

Die in unseren Testberichten über Tonbandgeräte angegebenen Dynamikwerte ergeben sich bei 10 mV = -40 dBV Tonbandausgangspegel am Verstärker. Bei Dolby-B Tonhandmaschinen können sich durch noch höhere Ausgangspegel noch weitere Dynamikgewinne (bis 4 dB) ergeben. Einen höheren Ausgangspegel als -34 dBV = 20 mV an 10 kQ läßt DIN jedoch nichtzu, weil einfache Tonbandgeräte von diesem Wert an übersteuert werden können. Der Balken wurde deshalb an dieser Stelle abgebrochen und nur gestrichelt bis 100 mV ~ -20 dBV weitergeführt. Diese Ausgangspegel oder Tonbandaufnahmepegel kommen aber nur bei sehr hochwertigen Tonbandeingangsverstärkern in Frage.

Für Tonbandgeräte der Spitzenklasse sollte man nach Möglichkeit jedoch immer einen hochpegeligen Aus- und Eingang (Cinch-Buchsen) und nicht den DIN-Stromausgang verwenden.

Was noch zu beachten ist.

Im Leistung-Verzerrung-Diagramm wie im Balkendiagramm werden immer die schlechteren Werte beider Kanäle angegeben. Die aus den Diagrammen ersichtlichen Werte sind demnach die in der Praxis erreichbaren Mindestdaten. Sind Vorpegelregler vorhanden, so werden diese, z. B. bei der Messung der maximalen unverzerrten Eingangspegel, heruntergedreht.

Muß bei Besonderheiten auf den Text verwiesen werden, so macht ein Sternchen in der Spalte „Bemerkungen" hierauf aufmerksam. Handelt es sich dabei um einen eindeutig positiven Kommentar, wird anstelle des Sternchens ein + gesetzt, im umgekehrten Falle ein -. Solche Zusatzinformationen sollten bei der Qualitätsbeurteilung keinesfalls übersehen werden.

Diagramme für Vorverstärker

Für Vorverstärker wurden beide Diagramme zweckentsprechend abgewandelt. Die Verzerrungskurven werden über Ausgangspegel bzw. Ausgangsspannung aufgetragen. Der Pegelbereich beträgt wie beim Vollverstärkerdiagramm 20dB und weitere 25dB in komprimierter Form. Gemessen wird an einem Lastwiderstand von 4,7 kOhm.

Im Test werden die Werte für 47 kOhm/250 pF und 400 Ohm am Kopfhörer-Ausgang zusätzlich angegeben. Der Fremdspannungsabstand wird auf einen Ausgangspegel von -20 dBV ~ 100 mV bezogen, der durch Zurückdrehen des Lautstärkereglers hergestellt wird. DIN verlangt für eine Absenkung von 20dB gegenüber Nennausgangspegel einen Fremdspannungsabstand von mindestens 50dB.

Wir fordern entsprechend 46dB bei 24dB Absenkung, bezogen auf einen angenommenen Nennausgangspegel von +4dBV ~ 1,6 V. Außerdem ändert sich die Angabe des Dämpfungsfaktors. Beim Vorverstärker wird der Innenwiderstand im Bereich 5 kOhm bis 200 Ohm bestimmt. Das würde derselben Skalenteilung für den Dämpfungsfaktor entsprechen, jedoch bezogen auf 15 kOhm.

Der Innenwiderstand von Vorverstärkern sollte möglichst klein sein, damit eventuell auch professionelle Geräte angeschlossen werden können und, was wichtiger ist, um lange störungsfreie Leitungen ohne Höhenverluste zu den Endstufen aktiver Lautsprecherboxen zu ermöglichen. Bei üblichen guten abgeschirmten Kabeln mit Kapazitäten von etwa 800pF auf 10m sollte der Innenwiderstand des Vorverstärkers maximal 5 kOhm betragen.

a.k. (Arndt Klingelnberg) und Br. (Karl Breh) in 1979
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Und jetzt geht es weiter zu dem 7. Artikel über Lautsprecher

kommt in Kürze ....
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