Versterkerkeuze op zo wetenschappelijk verantwoord mogelijke wijze

Gestart door Bloom, 6 augustus 2013, 12:03:50

Vorige topic - Volgende topic

Bloom

HOE KIES JE EEN VERSTERKER?

  • Bepaal welk vermogen je maximaal nodig hebt en elimineer alle toestellen die daaraan niet voldoen.
  • Een versterker hoort een zeer lage vervorming te hebben en een groot frequentiebereik op dat maximumvermogen, plus de laagste impedantie van je luidsprekers te ondersteunen. Uiteraard mag er geen enkel stoorgeluid (ruis, brom, ...) te horen zijn, ook met het volume op maximum gedraaid. En als je luidsprekers grote impedantiewisselingen of faseverdraaiingen veroorzaken, moet je versterker dat ook ondersteunen. Versterkers die hieraan niet voldoen elimineer je.
  • Haal alle overblijvende versterkers die je bevallen in huis en beluister ze. Kies er dan de meest muzikale uit. Muzikaliteit is niet in cijfers te gieten en hangt af van je smaak.   

Welke versterkervermogen je nodig hebt, hangt af van je luidsprekers en je luisterruimte.

Luidsprekers hebben een aantal specificaties. De fabrikant geeft deze op op de website of in een document. Voor de berekening van het versterkervermogen heb je alvast twee gegevens nodig uit die luidsprekerspecificaties: de gevoeligheid en de minimumimpedantieluisterafstand en de gewenste geluidsdruk op die afstand.
De meeste mensen luisteren op ca 2 tot 4 meter afstand van de luidsprekers. Grotere afstanden zijn natuurlijk ook mogelijk. Vergeet niet dat je best een gelijkzijdige driehoek maakt met de luidsprekers en je luisterplaats voor het beste stereobeeld!

Er is een vrij ingewikkelde formule waarmee je kunt berekenen wat het maximaal continu vereiste vermogen is als je de vier parameters hierboven vermeld opgeeft.

P = 8/Z∙10(L-S+20∙log D)/10

met
Z = minimumimpedantie van de luidspreker in Ω (Ohm)
S = gevoeligheid luidspreker in dB / 2,83 V / 1 m
D = luisterafstand in m
L = gewenste geluidsdruk op luisterafstand in dB
dan geeft
P = het vereist vermogen in W

De formule leggen we verderop in detail uit. Je kunt ook deze spreadsheet invullen.

Welke geluidsdruk moet je hebben?

We proberen een begroting van vermogen te maken, dus meer dan we eigenlijk nodig hebben. Versterkers hebben een piekvermogen dat meestal het dubbel van het continuvermogen is. Dat piekvermogen kan echter vaak maar enkele seconden volgehouden worden. Wat als een piek langer duurt? We pikken even een term uit de klassieke muziek en noemen een piek die meerdere seconden tot meerdere minuten kan aanhouden een crescendo. Klassieke muziek (en ook soundtracks van films) kan langdurige stille passages hebben en dan plots uitbarsten in zo'n crescendo. Als je het volume gekozen had om die stille passages goed te kunnen horen, zou je wel eens onaangenaam verrast kunnen worden door zo'n crescendo. Onder meer omdat je versterker dan gaat vervormen als hij het niet aankan. Bij metingen die verschillende mensen (waaronder ikzelf) uitgevoerd hebben blijkt, dat bij vrij luid spelen je al gauw boven de 80 dB(C) gemiddelde geluidsdruk zit. Bij muziek met veel dynamiek maten we crescendo's van wel 102 tot 103 dB(C) op de luisterplaats. Om nog wat marge te hebben ronden we dat af naar 105 dB(C). Dat is dus zeker niet iets waar we voortdurend naar gaan luisteren (dat zou tot gehoorbeschadiging leiden!), maar het kan wel voorkomen in een duur van ettelijke seconden tot ruim een minuut. Voor zoiets kun je dus niet vertrouwen op het piekvermogen van je versterker, vermits die dat hooguit maar een paar seconden kan volhouden. In die crescendometing van 105 dB(C) op de luisterplaats zit de bijdrage van de tweede luidspreker in een stereosysteem (dat voegt 3 dB toe) en ook de bijdrage van de kamerakoestiek (nog eens 3 dB toevoegen). Die twee bijdragen moeten we er nu voor onze berekening van af trekken, want voor deze 6 dB moeten we immers geen vermogen leveren. Als het om muziek gaat die geen sterk geprononceerd centrum heeft (klassieke muziek zonder solist, instrumentale muziek, jazz met wisselende solisten, noem maar op) dan valt de bijdrage van die tweede luidspreker af en moet je geen 6 maar slechts 3 dB aftrekken. Voor deze berekening doen we het wel, maar afhankelijk van je muziekkeuze kun je 3 dB extra in rekening brengen. Let wel: dit verdubbelt het benodigde vermogen!

Dus 105 - 3 -3 = 99 dB. Dit getal vul je best in in de tabel of de formule voor 'gewenste geluidsdruk' om de net genoemde redenen. Daar luisteren we zeker niet langdurig naar, maar onze versterker moet die crescendo's van 99 dB(C) wel aankunnen. Dan zal hij ons niet teleurstellen met zijn vermogen. Als je nooit aan dat soort volume komt en nooit een feestje bouwt waarop je versterker en luidsprekers moeten spelen, kun je hier ook 94 of 95 dB(C) kiezen. Als je echt zeker wil zijn, neem dan 99 dB. Ga zeker niet lager dan 94 dB, want daaronder stijgt de kans steeds meer dat je die geluidsdruk vaker en langduriger zult tegenkomen.

Hou ook in gedachten dat we immers niet proberen te berekenen hoeveel vermogen we exact nodig zullen hebben. We maken een begroting voor het vermogen en dat zal dus hoger uitkomen dan wat we ooit nodig hopen te hebben. Het advies blijft dus om zoveel mogelijk 99 dB in te vullen als gewenste geluidsdruk voor de berekening van het versterkervermogen.
 
Naar welke versterker moet je nu zoeken?Kan het ook met minder?

Als je zoekt naar een versterker die het berekende vermogen kan leveren in de minimumimpedantie van de luidspreker, bijvoorbeeld 250W in 4 Ω voor een B&W 685 of minstens 150 W in 4 Ω voor een B&W 683 of 684, dan lijkt dat soms hoog. En duur. Een versterker die minder dan dit biedt, zou je kunnen teleurstellen. Niet als je altijd heel zacht speelt, maar wel als het volume flink omhoog gaat. Wat versterkers betreft, koop je beter een te krachtige versterker dan een die ondermaats is. Die ondermaatse kan, als hij gaat clippen, je luidsprekers kapot spelen. Met een te krachtige versterker zal je dat nooit overkomen.
Niet alle luidsprekers hebben honderden Watts nodig. Hoogrendemente luidsprekers komen met weinig toe. Een Klipsch Palladium p-37f, bijvoorbeeld, heeft een gevoeligheid van 96 dB / 2,83 V / 1 m, een gemiddelde impedantie van 4 Ω en een minimumimpedantie van 2 Ω. Dat vereist slechts 38 W in 4 Ω en 76 W in 2 Ω om 99 dB op 3 m afstand te halen. Een versterker van 25 W in 8 Ω, 50 W in 4 Ω en 100 W in 2 Ω stuurt deze luidsprekers dus perfect aan. Let wel: die 100 W in 2 Ω is het belangrijkste! Een gewone goedkope versterker van 30 of 40 W zou dus niet goed presteren met zo'n Klipsch!
 
Waarom is die minimumimpedantie zo belangrijk?Hoe zit het met stroomsterkte (Ampres)?Hoe zit het met buizenversterkers? Die geven in elke impedantie hetzelfde vermogen op!

Een buizenversterker van 50 W is evenwaardig aan een transistorversterker van 50 W als er in beide gevallen een keurige 8 Ω belasting aangehangen wordt. Als de aangesloten belasting gaat dalen, dan zorgt de uitgangstrafo van de buizenversterker ervoor dat die lagere belasting nog steeds keurig gevoed kan worden. Bij een transistorversterker moet de voeding genoeg vermogen in de eindtrappen kunnen leveren voor die lagere belastingen en als die voeding niet sterk genoeg is, klapt de weergave ineen. Dat laatste is vaak inderdaad het geval en heus niet alleen bij de goedkoopste versterkers.
Merk wel op dat zo'n buizenversterker van 2x 50 W vele malen duurder is dan vrijwel eender welke transistorversterker van 2x 50 W. Als je een transistorversterker van dezelfde prijs als die buizenversterker neemt, vind je er ook wel een die de lagere impedanties keurig aankan hoor.

Het Amerikaanse versterkermerk McIntosh maakt transistorversterkers met een uitgangstrafo net voor de luidsprekeraansluitingen. Daardoor geeft dat merk, net als bij een buizenversterker, in elke impedantie hetzelfde vermogen op. Ook hier moet je dus gewoon letten of het opgegeven vermogen zou volstaan in de minimumimpedantie van de luidspreker. In het geval van McIntosh zul je zo'n versterker beslist moeten uitproberen om te weten of hij het effectief goed doet met je luidsprekers. Het is bijna onmogelijk om dat aan de weet te komen puur op basis van de vermogensspecificaties van McIntosh omdat ze meestal erg karig daarmee zijn.
 
Hoe zit die formule nu ineen?

We vertrekken van de door de fabrikant opgegeven luidsprekergevoeligheid. Die definieert welke geluidsdruk de luidspreker genereert op 1 m afstand als je 2,83 V aan de ingang zou invoeren. Dat komt overeen met 1 W voor een 8 Ω-luidspreker en 2 W voor een 4 Ω-luidspreker. We veronderstellen voor de formule en de berekening 8 Ω en 1 W voor de gevoeligheid en corrigeren dat later voor de juiste impedantie. De formule berekent dan welke vermogensstijging je nodig zou hebben voor de gewenste geluidsdruk op de luisterafstand ten opzichte van die opgegeven luidsprekergevoeligheid. Eigenlijk berekent de formule welke de vereiste geluidsdrukcompensatie vanaf de luidsprekergevoeligheid op 1 m en die zetten we dan om naar een vereist vermogen.

P = 8/Z∙10(L-S+20∙log D)/10

Uiteraard speelt hier de gewenste geluidsdruk een belangrijke rol. We berekenen eerst het verschil in geluidsdruk tussen gewenst en geleverd op 1 W op 1 m afstand. Dat verschil geeft dus aan hoeveel meer (of minder) geluidsdruk vereist is om dat verschil te compenseren. Vandaar L-S: gewenste geluidsdruk - opgegeven geluidsdruk bij 1 W en 1 m. Als we 99 dB wensen maar 88 dB gevoeligheid opgegeven is, moeten we dus compenseren voor 11 dB geluidsdrukstijging op 1 m.
Daarnaast speelt uiteraard ook de luisterafstand een cruciale rol. Als we ons verder verwijderen dan de opgeven afstand van 1 m, moeten we ook voor die afstand compenseren. We weten dat de geluidsdruk invers proportioneel is met de afstand: p ~ 1/r. We weten dus dat een verdubbeling van de afstand een geluidsdrukvermindering van ca. 6 dB tot gevolg heeft.
De geluidsdrukdaling voor een afstand van D meter is 20∙log D. Als de afstand verdubbelt ten opzichte van de oorspronkelijke 1 m, krijg je dus een geluidsdrukdaling van 20∙log 2 = 6,02 dB. Verdubbelt de afstand nogmaals, krijg je een daling van 12,04 dB (20∙log 4). Bijgevolg wordt de totale geluidsdrukcompensatie: gewenst - opgegeven + afstandsbepaald of L-S+20∙log D.

Voor 99 dB gewenst, 88 dB luidsprekergevoeligheid en 2,4 meter afstand is dat dus 99 - 88 + 20 ∙ log 2,4 = 18,6 dB meer geluidsdruk dan het origineel opgegeven door de luidsprekerfabrikant! Om dat om te rekenen naar vermogen in Watt gebruiken we 10p/10, waarbij p de geluidsdrukcompensatie in dB is. Voor die 18,6 dB extra ten opzichte van de 1 W die de luidsprekerfabrikant in zijn gevoeligheidsspecificatie opgeeft, heb je dus 1018,6/108/Z∙P1. Een vermogen van 72,44 W in 8 Ω wordt dus geheel volgens deze natuurkundige wetten 193,18 W in 3 Ω. Dat ronden we dan af naar praktische versterkervermogens van 80 W in 8 Ω en 160 W in 4 Ω (en de versterker moet dan een ruime marge onder 4 Ω hebben).

Dat was het!

(edit: verlopen link naar spreadsheetbestand aangepast)

a.b.


Stop met geloven en je staat overal voor open.
Never underestimate the power of stupid people in large groups ― George Carlin

groovy.

Emt 938.  Lenco L70 widebody. Lenco l75.  Luxman l507s.  Luxman t-550v.  Yamaha M2.  Yamaha c4.  Sansui ta-500. Elipson 1404.  Cabasse Prao. Celestion Ditton Four.  Harman Kardon 6550.  Composed dv1 dt.  AH Durop Phonostage.    

In to each life some rain must fall.

a.b.


Stop met geloven en je staat overal voor open.
Never underestimate the power of stupid people in large groups ― George Carlin

groovy.

Yep,gebaseerd op de keuze in mijn beurs. ;D
Ik geloof wel dat dit topic waardevol kan zijn voor degene die welbewust een keuze maken.
Emt 938.  Lenco L70 widebody. Lenco l75.  Luxman l507s.  Luxman t-550v.  Yamaha M2.  Yamaha c4.  Sansui ta-500. Elipson 1404.  Cabasse Prao. Celestion Ditton Four.  Harman Kardon 6550.  Composed dv1 dt.  AH Durop Phonostage.    

In to each life some rain must fall.

Rood

Citaat van: groovy op  6 augustus 2013, 15:35:56
Yep,gebaseerd op de keuze in mijn beurs. ;D
Ik geloof wel dat dit topic waardevol kan zijn voor degene die welbewust een keuze maken.


Dus als je met je oren luistert om een keuze te maken is het geen welbewuste keuze ?
Dat er mensen zijn die er mee zitten dat ze iets horen en het dan gaan verklaren dat het niet zo is .. blij dat ik daar geen last van heb .

Bloom

Als een versterker niet voldoet, kun je dat zeker horen. Met name als je hem test en hem dan aan stress onderwerpt. Maar als je alleen naar een versterker luistert zonder hem ooit te stressen, loop je wel het risico later teleurgesteld te worden.
Mijn artikel is bedoeld om voor een beoordeling van een versterker te vertrekken van een fundament: het vermogen. Als dat niet in orde is, ga je altijd wel teleurgesteld raken. Hiermee kun je dus al heel wat op voorhand elimineren en dan luisteren naar wat overblijft en aan deze technische voorwaarden voldoet voor jouw weergave-eisen.

Rood

Technische voorwaarden zijn leuk in theorie maar de praktijk laat mij iets anders horen . Perfecte matches die nergens naar klinken en onmogelijke matches die wel goed klinken ...
Zelf denk ik niet verder na over wat mijn oren mij laten horen . Ben ik te simpel voor om nog eens na te gaan denken waarom ik dingen ervaar zoals ik ze ervaar .

groovy.

Citaat van: Rood op  6 augustus 2013, 15:41:40
Citaat van: groovy op  6 augustus 2013, 15:35:56
Yep,gebaseerd op de keuze in mijn beurs. ;D
Ik geloof wel dat dit topic waardevol kan zijn voor degene die welbewust een keuze maken.


Dus als je met je oren luistert om een keuze te maken is het geen welbewuste keuze ?
Dat er mensen zijn die er mee zitten dat ze iets horen en het dan gaan verklaren dat het niet zo is .. blij dat ik daar geen last van heb .

Natuurlijk kan dat ook een welbewuste keuze zijn.
Maar ik bedoel kiezen op de criteria de Bloom omschrijft.
Dat kan een hulpmiddel zijn voor mensen die op basis daarvan een keuze willen maken.
Emt 938.  Lenco L70 widebody. Lenco l75.  Luxman l507s.  Luxman t-550v.  Yamaha M2.  Yamaha c4.  Sansui ta-500. Elipson 1404.  Cabasse Prao. Celestion Ditton Four.  Harman Kardon 6550.  Composed dv1 dt.  AH Durop Phonostage.    

In to each life some rain must fall.

Kingpin

Belangrijkste voor mij was dat deze een goed geluid moet geven als deze 'zacht' staat, dus hetzelfde 'evenwicht' in geluid als deze heeft op "rock" niveau ;)
Dat mis ik nogal eens bij de 'grote bakken' die pas goed presteren op een luider level.

tubejack

Ik denk dat ik goed zit.  :-[

3 meter luisterafstand. LS 92dB rendement, buizen 2x 15watt.

Bloom


dimitri

Lenco L75 | SME3009 imp. | Denon DL-304 | Cinemag 3440-A SUT | Luxman C-02 / M-02 | Tannoy Arden mk.1 (met Peter GRF-R x-overs)

Endhigh

Citaat van: Rood op  6 augustus 2013, 15:53:48
Technische voorwaarden zijn leuk in theorie maar de praktijk laat mij iets anders horen . Perfecte matches die nergens naar klinken en onmogelijke matches die wel goed klinken ...
Zelf denk ik niet verder na over wat mijn oren mij laten horen . Ben ik te simpel voor om nog eens na te gaan denken waarom ik dingen ervaar zoals ik ze ervaar .

100% mee eens.
Elke apparaat doet iets met het geluid. Het is onmogelijk om naar 1 apparaat te luisteren. Het gaat altijd om de match en de akoestiek. Ook geld zegt niet alles.
Ik denk wel eens. dat mensen die het allemaal niet zo goed horen, daar onzeker door zijn en houvast zoeken bij cijfertjes. Maar dat zullen ze wel niet willen horen.
Technici hebben mij ervan verzekerd een volstrekt waardeloze versterkercombinatie te hebben. Dat zou best kunnen, maar oo wat klinkt het fantastisch.
l.s. Millon Phantom v.v Spectral e.v. mono buizen dt Thorens TD124
cd Sony ES555

Kingpin

Citaat van: Endhigh op  6 augustus 2013, 16:14:20
Ik denk wel eens. dat mensen die het allemaal niet zo goed horen, daar onzeker door zijn en houvast zoeken bij cijfertjes. Maar dat zullen ze wel niet willen horen.

Op het andere forum zijn gasten die het verschil horen hoe een 'audiofiele' zekering geplaatst wordt ::)
Dan haak ik af. Mijn oren zullen dan wel niet zooo geweldig zijn :laugh:

Btw. als ik het goed heb volgens de berekening zal mijn buis moeten voldoen.
3m luisterafstand, rendament 86dB, 4 ohms, versterker 2x 18W.