In diesem Beitrag (http://www.party-pa.de/phpBB/viewtopic.php?f=48&t=67099) wird die Frage nach der Realitaetsnaehe von Leistungsangaben gestellt. Jeder kann mit einer kleinen Tabelle den Wahrheitsgehalt selbst pruefen. Hier ein Beispiel:
- Box mit 2X12", Wirkungsgrad 101dBSPL/1W/1m, max 130dBSPL
Kann diese Box die 130dBSPL erreichen oder nicht? Zuerst die Luecken in den Angaben fuellen:
- dBSPL braucht einen Bezugspegel, wir nehmen den Standard 20uPa an
- die Abstrahlbedingung ist unbekannt; da es sich um ein Topteil handelt ist nur die Angabe von Vollraumabstrahlung 4Pi sinnvoll.
- die Nennimpedanz der parallelen Lautsprecher sei 4 Ohm
- dBSPL(re20uPa)/1W/1m ist keine Wirkungsgrad-, sondern eine Empfindlichkeitsangabe bezogen auf die Hauptabstrahlachse. Die akustische Leistung und der Wirkungsgrad bleiben unbekannt, da die Richtwirkung des Lautsprechers nicht gegeben sind.
- die Empfindlichkeitsangabe bezieht sich vermutlich auf RMS Empfindlichkeit
- die maximale RMS-Eingangsleistung eines 12" Treibers sei 450W
- fuer den Entwurf einer Beschallungsanlage sind vor allem die maximalen RMS-Schallpegel interessant. Da nichts anderes angegeben ist, nehmen wir die max 130dBSPL als RMS Wert (i.e. Wiedergabe von Sinustoenen mit Scheitelfaktor CF = 3).
- die maximal zulaessige Temperatur der Kupferschwingspule und Klebestellen sei 250 Grad Celsius, die Raumtemperatur sei 20 Grad Celsius, maximale Temperatur wird bei maximal zulaessiger RMS Eingangsleistung erreicht
- der verwendete Verstaerker liefert 1400W/4Ohm, demnach ist die maximale Klemmspannung 75V
Welche Klemmspannung und Gesamtleistung ist nun erforderlich, um mit obiger Box einen bestimmten Schalldruck zu erzeugen?
Fall A) Man vernachleassigt die Erwaermung der Schwingspule. Die Differenz aus gewuenschtem Schalldruckpegel und Empfindlichkeit erlaubt die Berechnung der Klemmspannung und der Gesamtleistung.
Fall B) Man beruecksichtigt die Erwaermung. Das geht am einfachsten ueber den fuer einen gewuenschten Schallpegel erforderlichen Schwingspulenstrom (da F = Bl*i). Durch den Strom erwaermt sich die Schwingspule und der Spannungsabfall erhoeht sich; ergo muss die Klemmspannung erhoeht, um den gewuenschten Strom / Schallpegel zu erreichen.
Die folgenden Grafiken zeigen fuer obige Box die theoretische (Fall A) und wahre (Fall B) Klemmspannung, Leistungsaufnahme, Schwingspulentemperatur und Leistungskompression als Funktion des erzeugten Schalldruckpegels.
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Fall A) Mit einer Klemmspannung von 56.4V und einer Leistungsaufnahme von 794W sind 130dBSPL(re20uPA)RMS Zu erreichen.
Fall B) Oberhalb 124dBSPL(re20uPa)RMS steigen erforderliche Klemmspannung und Leistungsaufnahme ueberproportional an. Bei 127.5dBSPL(re20uPa)RMS ist die maximale Klemmspannung des Verstaerkers erreicht. Bei 128dBSPL(re20uPa)RMS wird sowohl die zulaessige Leistungsaufnahme als auch die Temperatur ueberschritten. Die Leistungskompression betraegt bei 127.5dBSPL(re20uPa)RMS bereits 5dB. Mit einer vertretbaren Leistungskompression von 3dB sind 125.5dBSPL(re20uPa) erreichbar.
Zum Vergleich die Werte fuer 130dBSPL(re20uPA)RMS:
Klemmspannung Fall A) 56.4V Fall B) 270.6V
Leistung Fall A) 794W Fall B) 3813W
Temperatur Fall A) - Fall B) 995 Grad Celsius
Die Grafiken verdeutlichen zudem die Hintergruende einiger prominent ignorierter Bauernregeln:
-> Fuer akustische und elektrische Effizienz jeden Lautsprecher deutlich unter der RMS-Belastbarkeit betreiben und Verlust durch Vervielfachung der Schallquellen ausgleichen.
Beispiel: Topteil statt 127 bei 124dBSPL(re20uPA)RMS betreiben, zwei Systeme an gleichem Verstaerkerkanal betreiben (+3dB Schalldruckpegel da inkohaerente Quellen). Erforderliche Klemmspannung sinkt von 66V auf 35V, Gesamtleistung sinkt von 659W auf 498W, Impedanz sinkt von 6.6Ohm auf 2.5Ohm, Schalldruckpegel bleibt bei 127dBSPL(re20uPA)RMS.
Beispiel: Sub statt bei 127 bei 121dBSPL(re20uPA)RMS betreiben, zwei Systeme an gleichem Verstaerkerkanal betreiben (+6dB Schalldruckpegel da kohaerente Quellen). Erforderliche Klemmspannung sinkt von 66V auf 22V, Gesamtleistung sinkt von 659W auf 222W, Impedanz sinkt von 6.6Ohm auf 2.2Ohm, Schalldruckpegel bleibt bei 127dBSPL(re20uPA)RMS.
-> Wirkungsgrad ist durch nichts zu ersetzen, als durch mehr Wirkungsgrad! Die seit 2 Dekaden grassierende Substitution des Wirkungsgrades durch die elektrische Leistung ist schlicht Bullshit!
-> Ein wirtschaftlicher Verstaerker muss eine nominelle Last von 2Ohm bei vetretbarem Klemmspannungsabfall beherrschen!
-> Wirtschaftlich sind Endstufen, welche mittels Gegenkopplung eine Quellimpedanz gleich der Lastimpedanz haben!
-> Ein Limiter sollte den Schwingspulenstrom und nicht die Klemmspannung regulieren. Der hierfuer erforderliche Messwiderstand erlaubt den Betrieb des Spannungsverstaerkers als Quasi-Gyrator. Anpassung der Quell- an die Lastimpedanz kann einfach umgesetzt werden, statische und dynamische Leistungskompression sind eliminiert.
-> Ein Beschallungssystem ist eine Kette aufeinander abgestimmter Bestandteile. Elektroakustisches Plug'n'Play ist grosser Bullshit! Das Bedenkliche: selbst Hersteller, welche modulare Systeme kommerziell erfolgreich vertreiben, beschraenken sich auf EQ-Notduerftigkeiten oder werbewirksames DSP-Gewurstel.
