Kisebbrendűségi komplex terhelés



        Nehéz ennek a cikknek címet találni. Arról van szó, hogy  testileg
    és szellemileg egészségesnek látszó  teljesítményerősítők  néha  (vagy
    gyakran) mélyen a képességeik  alatt  szerepelnek  -  vagy  nekik  van
    kisebbrendűségi komplexusuk, vagy a gazdájuknak. Mint a High  Fidelity
    történetében annyiszor, ezúttal is az  derült  ki,  hogy  a  baj  okát
    bizony nem a  zenehallgató  ember  pszichéjében  kell  keresni,  hanem
    igenis az erősítő az, amely híjával van a férfias  lendületnek.  Három
    évvel ezelőtt szakcikket is közöltünk erről a jelenségről,  két  neves
    elektroakusztikai szakember tollából (Mamoru Sekiya  és  Matti  Otala:
    "Kommersz             hangfrekvenciás             teljesítményerősítők
    kimenőteljesítmény-kapacitása",  HFM  18.),  és  akkor   szükségképpen
    elfogadtuk ezt a nyögvenyelős  címet  -  amelyet  most  el  szeretnénk
    kerülni. Pedig most is mindenben Otaláék  cikkére  támaszkodunk,  sőt:
    éppen arról szeretnénk tudósítani az Olvasót,  hogy  immár  mi  is  el
    tudjuk végezni a  japán-finn  szerzőpáros  által  ajánlott  méréseket,
    melyek új paraméterrel gazdagítják az erősítők specifikációját.  Eddig
    négy erősítőn végeztük el ezeket a méréseket (Quad 405, BEAG  EA  057,
    Orion SE 1025B, Videoton EA  7386S)  -  hogy  miért  éppen  és  csakis
    ezeken, azt alább még elmondjuk.


                                      *

    Gátlásos gondolatok

        Emlékeztetőül néhány részlet az eredeti cikkből. A szerzők alább a
    hifisták gyakori sirámait idézik:
        "Az A erősítő  nem  bírja  meghajtani  a  D  hangsugárzót."  "A  D
    hangsugárzóval az R erősítő gyengébben szól, mint a B erősítővel." "Az
    A  erősítő,  noha   specifikációja   kifogástalan,   aggasztó   torzan
    (fátyolosan, ködösen, színezetten stb.) szólt a mi berendezésünkön."
        Ugyanez a téma kicsit műszakiasabb hangszerelésben:
        "Egy   erősítőt   csak   akkor   érdemes   kipróbálni   8    ohmos
    hangsugárzóval,  ha  a  teljesítményét  4  ohmra  is   specifikálták."
    "Figyeld   az   erősítő    specifikációját.    Ha    a    teljesítmény
    megkétszereződik, valahányszor a terhelőimpedancia a  felére  csökken,
    éspedig legalább 2 ohmig, akkor az erősítő oké."
        Otaláék okfejtése már konkrétabb:
        "A bőséges negatív visszacsatolást alkalmazó erősítőkben járulékos
    torzítást idéz elő az IIM (Interface InterModulation) az erősítő és  a
    hangsugárzó   találkozási   tartományában,   a   hangsugárzó   reaktív
    természete  következtében."   "Némely   erősítőnek   felboríthatja   a
    stabilitását az erősen reaktív terhelés, és ennek hatása  hallható  is
    lehet." "A legtöbb erősítő  nem  képes  rá,  hogy  rövid  idejű,  nagy
    dinamikájú zenei passzázsokban is elegendő kimenőáramot produkáljon  a
    makrancos hangsugárzók számára, ugyanis a pillanatnyi áramszükséglet a
    legrosszabb esetekben akár hatszorta is meghaladhatja azt, ami  egy  8
    ohmos ellenálláson folyik."
        Ámde ezeket a szubjektív, félig-szubjektív, illetve kvázi-objektív
    állításokat nem lehetett műszeres méréssel igazolni,  mindaddig,  amíg
    az erősítőket csak  a  hagyományos  módon  mérték:  tisztán  rezisztív
    lezárással, azaz (általában) 8 ohmos ellenállással a kimenetükön.


    A kisebb ellenállás irányában

        Annak, hogy az erősítőket többnyire  tisztán  ohmos  műterheléssel
    mérik, fölöttébb sok előnye van a méréssel foglalkozó  szakemberek  és
    méginkább a gyárak és kereskedők számára.  (A  hifista  számára  annál
    kevésbé.) Ez a fajta műterhelés rendkívül  olcsó,  a  mérés  rendkívül
    egyszerű és gyors, és ami talán a legfontosabb: igen jó  bizonyítványt
    állít ki a legtöbb erősítőről.  A  módszer  indoklása:  az  ellenállás
    biztosan 8 ohmos - márpedig a legtöbb  hangsugárzó  szintén  8  ohmos.
    Habár, hogy pontosak legyünk, a szabvány csak azt  írja  elő,  hogy  a
    hangsugárzó impedanciája sehol sem eshet több mint 20%-kal a  névleges
    érték alá,  esetünkben  tehát  egészen  6,4  ohmig  süllyedhet.  Otala
    azonban  már  előzőleg  is  oda  lyukadt  ki  egy  régebbi,  két  finn
    kollégájával közösen írt AES-tanulmányban, hogy a legtöbb  hangsugárzó
    egyáltalán még ezt a  laza  előírást  sem  tartja  be,  sőt:  némelyik
    "audiofil" típus impedanciája éppenséggel 2 ohmig is lezuhanhat!
        És akkor még csupán az impedancia ohmos  értékéről  beszéltünk.  A
    hangsugárzók fázisszögére* (*Végre módunk nyílik rá, hogy  tisztázzunk
    néhány  alapfogalmat  (teljesítmény,  effektív  érték,  fázisszög   és
    természetesen: komplex terhelés) - lásd jegyzeteinket a cikk  végén.),
    nézve viszont egyáltalán nincs is semmiféle előírás. Pedig az  átlagos
    hifi-hangsugárzók fázisszög-tartománya -60°-tól +60°-ig ingadozik! Így
    alakul  ki  az  a  komplex  terhelés,  amely  drasztikusan  növeli  az
    áramszükségletet, s ennek folytán  váratlanul  súlyos  kisebbrendűségi
    érzést kelt az erősítőkben. Készülékeink a crescendók közepén hirtelen
    ráébrednek, hogy a feladat meghaladja  képességeiket.  Egyszerűen  nem
    képesek kivezérelni a hangsugárzót. Ilyenkor a különféle torzítások is
    felszöknek,  gerjedés  is   felléphet,   s   működésbe   léphetnek   a
    védőáramkörök is.
        Hogy  idejekorán,  már  a  laboratóriumban  próbára   tehessék   a
    teljesítményerősítők "önbizalmát", Otaláék egy különleges  műterhelést
    építettek, amely a szimpla ellenállásnál  sokkal  jobban  modellezi  a
    "valódi terhelőellenállást": a hangsugárzót. Mérési módszerük  nemcsak
    hatékony,  de  (az  eredeti  cikket  illusztráló  diagramok   tanúsága
    szerint) igencsak szemléletes is. Rögtön  elhatároztuk,  hogy  ezt  az
    eljárást mi is elsajátítjuk.  De  három  évünkbe  került,  mire  odáig
    vittük a dolgot, hogy végre Olvasóink elé állhattunk az eredménnyel.


    Működik a műterhelés

        Pedig a szóbanforgó komplex műterhelés csupán egy ellenállásokból,
    tekercsekből és kondenzátorokból álló kétpólus, amellyel az impedancia
    abszolút (ohmos) értékét és fázisszögét lehet szabadon  kombinálgatni.
    Csak  hát  igen  jó  minőségű   alkatrészek   kellenek   hozzá   (nagy
    terhelhetőségű kapcsolók, kis tg deltájú kondenzátorok, kis veszteségű
    tekercsek stb.) - tessék ezt beszerezni Magyarországon, vagy akár csak
    Magyarországról... Hiszen még a  kommersz  erősítők  vizsgálatához  is
    legalább 200W-os ellenállásokat célszerű alkalmazni.  Egyet-egyet  még
    csak-csak lehet vásárolni - de nagy tételben, s pláne  indukciószegény
    kivitelben! No mindegy. Soká tartott, de összeszedtük valahogy.
        A  műterhelés  elkészítésekor  figyelembe  vettünk  minden   olyan
    információt, amelyet a tanulmányból ki tudtunk  hámozni.  Az  általunk
    készített  műterhelés  harmonikus  torzítása  a  mérés   szempontjából
    elhanyagolhatóan  kicsiny.  Csak  egyvalamiben   térünk   el   Otaláék
    módszerétől, nevezetesen, hogy a mérés eredményét mi  még  nem  tudtuk
    számítógéppel feldolgozni. Ettől még a mi ábrasorozatunk is ugyanolyan
    szép  és  szemléletes,  csak  éppen  nem  a   komputer   rajzolta   ki
    "visszakézből",  hanem  nekünk  kellett  elpiszmognunk  vele;   órákig
    tartott, amíg a mérés adatai alapján megszerkesztettük. Persze, ami  a
    jövőt illeti, mi sem szeretnénk lemondani a számítógép előnyeiről.
        A mérést egyébként roppant elővigyázattal kell  végezni,  mert  az
    erősítő, ha az előírt impedanciánál alacsonyabbal  terheljük,  könnyen
    tönkremehet. Egyiknek-másiknak még a  biztosítékait  is  "meg  kellett
    patkolni" (többszörösére növelni), különben ezek a gépek már  a  mérés
    elején sztrájkba léptek volna; a mérés végeztével az abnormálisan nagy
    igénybevétel folytán így is valósággal rotyogtak a melegtől.  A  munka
    tehát "négykezes",  vagyis  legalább  két  személynek  kell  végeznie:
    miközben az egyik mér, a másik imára kulcsolja a  kezét,  fohászkodván
    az égi hatalmakhoz, hogy le ne égjen a tesztpéldány.
        Ez a körülmény magyarázza, legalábbis  részben,  hogy  miért  pont
    ezekre az erősítőkre esett a választásunk. Kettő  közülük  megbízható,
    robusztus,  "férfias"  típus,  bizakodtunk  benne,   hogy   túléli   a
    megpróbáltatásokat.     A     másik     kettőhöz     pedig      voltak
    tartalékalkatrészeink,  tehát  még  ha   tönkre   is   mentek   volna,
    helyreállíthattuk volna őket,  és  ép  idegállapotban  adhattuk  volna
    vissza hozzátartozóiknak.
        A fentiek  magyarázzák  azt  is,  hogy  miért  végeztük  a  mérést
    kizárólag  1kHz-es  mérőfrekvenciával.  Szívesen  megcsináltuk   volna
    ugyanezt mondjuk 50Hz-en és 10kHz-en is, de ott már nem  vállalhattunk
    volna garanciát a páciensek testi épségéért; a két kisebbik  modellből
    valószínűleg csak füst és pernye maradt volna hátra.  Ábráink  így  is
    sokatmondóak. Ha valamely  erősítőnek  már  a  középsávban  is  komoly
    gondjai vannak, elképzelhetjük, mit művelhet a sávszéleken!
        A mérést egyébként névleges tápfeszültségen végeztük. A készüléket
    a szabvány előírásaihoz híven előkészítettük,  amennyiben  a  kimeneti
    teljesítmény  1/8-án,  8  ohmos  műterhelésen   járattuk   30   percig
    egyfolytában.   A   mérés   során    előbb    beállítottunk    egy-egy
    terheléskombinációt  (abszolút  érték,  fázisszög),  majd  az  1kHz-es
    vezérlőjelet  addig  növeltük,  amíg  az  erősítő  teljes   harmonikus
    torzítása (THD) el nem  érte  az  1%-ot,  és  ekkor  regisztráltuk  az
    erősítő  kimeneti  feszültségét.  Hogy  elkerüljük  a   túlmelegedést,
    időnként szünetet tartottunk. Egy-egy mérés időtartama sohasem érte el
    a 60 másodpercet.
        Az eredményt háromdimenziós  diagramon  szemléltetjük,  lényegében
    ugyanúgy, mint Otaláék  a  számítógépes  modell  segítségével.  A  két
    vízszintes tengelyen a  fázisszöget,  illetve  az  impedancia  ohmikus
    értékét, a függőleges tengelyen pedig  az  1%  harmonikus  torzítással
    határolt kimenőfeszültség effektív értékét ábrázoltuk.


    Bedobozolt teljesítmény

        Ideális  esetben,  tehát  ha  az  erősítő  úgy  működne,  mint   a
    parancsolat, s nem befolyásoltatná magát az impedanciának sem az ohmos
    ellenállásától, sem pedig induktív-kapacitív összetevőitől,  szabályos
    téglatest alakú dobozformát kapnánk. Közel-ideálisnak tekinthetjük, ha
    az erősítő  teljesítménye  csupán  az  ohmos  ellenállás  függvényében
    csökken. Ekkor a "doboz" felénk közeledve egyre laposodik ugyan, de  a
    vízszintes vonalai még  mindig  lineárisak.  Nézzük,  milyen  "dobozt"
    rajzolnak a mi erősítőink.

    
    

        Már említettük, hogy  eddig  4  típuson  próbáltuk  ki  a  komplex
    műterhelés hatását. A Quad 405 úgyszólván  magamagát  kínálta:  széles
    körben elterjedt,  népszerű  elektronika,  nekünk  is  van  belőle.  A
    szintén  jólismert  BEAG  057-tel  az  (idejétmúlt,   ámde   kiérlelt)
    elektroncsöves technológiát kívántuk vizsgára bocsátani. Az  Orion  SE
    1025B és a Videoton EA 7386S pedig nyilván  a  jelenlegi  hazai  bolti
    kínálatot reprezentálja. Ők ketten egyébként is különversenyt  vívnak,
    már csak a HFM 3. kötetének  tesztje  óta  is  (Emlékeztetőül:  azt  a
    szeánszot a VT nyerte, 2,5:1,5 arányban.)
        Nos, a komplex műterhelés hatását az SE 1025B úgyszólván  fel  sem
    vette. Teljesen gátlástalanul viselkedett - a szó jó értelmében. A két
    nagy erősítő is főleg csak az ohmikus ellenállás változására  reagált.
    Az EA 057 méltatásakor okvetlenül meg kell  említenünk,  hogy  ezt  az
    erősítőt 15 ohmra tervezték, 8 ohmon a készülék már "el van illesztve"
    - ehhez képest az eredmény nem  is  rossz.  A  Videoton  EA  7386S-nek
    viszont már komoly kisebbrendűségi  érzései  támadtak.  Ez  a  gép  az
    impedancia bármiféle változását megsínyli.  Szélső  esetben,  tehát  2
    ohmon és 60° fáziseltérés hatására már csupán  3W-t  produkál,  holott
    névlegesen ez egy 30 wattos erősítő (8 ohmra specifikálva).
        Mint látjuk, ezzel a mérési módszerrel már határozott  különbséget
    lehet tenni  olyan  erősítők  között,  amelyek  a  hagyományos  normák
    szerint csaknem ugyanazt tudják. Igaz: elvben még a  gyöngébb  erősítő
    is  jól  működhetne,   ha   rendkívül   sima,   egyenletes,   "könnyű"
    impedanciájú hangsugárzóval párosítanák. De  a  gyakorlatban  azok  az
    erősítők  válnak  be,  amelyeknek  meghajtó-   és   végtranzisztorait,
    valamint a tápegységét is  túlméretezik,  illetve  rendkívül  gondosan
    képezik ki. Ezeknek a gépeknek  aztán  nemigen  támad  kisebbrendűségi
    komplexusuk a komplex terhelés (= a hangsugárzók) hatására.
        Ha  csupa  ilyen  erősítőt  vizsgálnánk,  ezek   egyaránt   kitűnő
    bizonyítványt kapnának a vizsgán.
        Mindaddig, amíg be  nem  vezetnénk  egy  újabb  "tantárgyat":  egy
    újabb, eddig még nem vizsgált paramétert - vagy  egyszerűen  csak  egy
    eddiginél mélyrehatóbb mérési eljárást.


                                                                Dankó Emil

                                      *

    

    

    1. Az áram és a feszültség fázisban van
    2. Az áram a feszültséghez képest 90 fokot késik
    3. Az ellenállás és az induktivitás soros kapcsolása
    4. Az áram a feszültséghez képest 90 fokot siet
    5. Az ellenállás és a kondenzátor soros kapcsolása
    6. Szűrőváltó (vágási meredekség: 6 dB/oktáv)