Hauseigenes Elektroniklabor

Die Seite für Elektroniker und Bastler

Verstärker­leistung messen

Bei einer Verstärkeranlage ist die maximal mögliche Verstärker­leistung ein wichtiges Kriterium. Bei der Leistungsangabe handelt es sich um die Sinusleistung, d. h. die Dauerleistung, die der Verstärker an eine definierte Last beim Anlegen eines Sinussignals abgeben kann.

Die Angabe der Verstärkerleistung ist zwingend mit der Klirr­faktorangabe verknüpft. Je geringer der zulässige Klirrfaktor ist, desto kleiner wird die Verstärkerleistung sein. Leistungs­verstärker dürfen nur bis zu ihrem maximalen Pegel ausgesteuert werden. Sobald diese Grenze überschritten wird, kommt der Verstärker ins Clippen.

Hierbei werden die Sinushalbwellen beschnitten, wodurch zunehmend große Verzerrungen entstehen. Je nach Verstärker­konstruktion können Verzerrungen schon bei kleinen bis mittleren Leistungen entstehen. Um überhaupt auf brauchbare Leistungsangaben zu kommen, wurden bei den früher üblichen Eintakt-A-Endstufen in Röhrentechnik die Verstärker­leistungen auf einen Klirrfaktor von 10 % bezogen. Mit Aufkommen von Verstärkern in Transistortechnik wurden die Leistungsangaben meist auf 1 % Gesamtklirr bezogen. Sinnvolle Leistungs­angaben sind, wenn sie auf einen Gesamt­klirrfaktor von 1 oder 2 % bezogen sind. Diese Werte sind mit den meisten End­stufen­konzepten erreichbar. Vor allem bei kleineren Eintakt-A-Endstufen steigt vor allem k2 schon bei mittleren Leistungen deutlich an, sodass hier die maximalen Leistungswerte eher auf 3…5 % bezogen werden müssen, oder es wird gleich die Leistung kurz vor der Clipping-Grenze angegeben.

Messtechnik für Niederfrequenzverstärker von Gerhard Haas

Wer sich ausführlich mit diesem Thema beschäftigen möchte, findet bei Elektor ein sehr interessantes Buch über Messungen im Audiobereich.

Die Leistungsmessung wird üblicherweise bei der Refe­renz­frequenz von 1 kHz durch­geführt.

Die erzielbare Maximalleistung kann auf verschiedene Art ermittelt werden, je nachdem, welche Messmöglichkeiten zur Verfügung stehen. Die exakteste und eleganteste Methode ist die mit einem Klirrfaktormesser, einem klirrarmen Sinusgenerator und einem Pegelmesser. Diese drei Komponenten können auch in einem einzigen Gerät vorhanden sein, einem sogenannten Audio-Messplatz.

Ein Oszilloskop, das an einen Folgerausgang angeschlossen
ist, dient hier als Monitor zur Signalüberwachung. Bei einem gut ausgestattete Audio-Messplatz ist gleich ein Monitor mit eingebaut. Wenn der Verstärker, der an einen definierten Lastwiderstand RL angeschlossen ist, z. B. soweit ausgesteuert ist, dass der Gesamtklirrfaktor 1 % beträgt (THD+N), wird die Spannung mithilfe des Pegelmessers abgelesen. Der Pegelmesser zeigt den Effektivwert der Spannung an, was die Leistungsberechnung einfach macht. Die Leistung lässt sich mit der Formel ermitteln.

Ohne Pegelmesser, aber mit Klirrfaktormesser, mit dessen Hilfe die Ausgangsspannung auf den zulässigen Klirrwert eingestellt wird, kann sie mit dem Oszilloskop gemessen werden. Am einfachsten lässt sie sich als Spitze-Spitze-Wert ablesen. Dieser Wert muss zur Berechnung der Leistung in den Effektivwert umgerechnet werden, was mit der Formel gemacht wird.

Diese Formel kann auch gleich in die obige Leistungsformel eingesetzt werden, woraus sich ergibt.

Wenn kein Klirrfaktormesser zur Verfügung steht, kann der Verstärker bis zur Clipping-Grenze ausgesteuert werden, die auf zwei Arten bestimmt werden kann. Mit einem Zweikanaloszilloskop werden Eingangs- und Ausgangssignal bei mittlerer Aussteuerung übereinandergelegt. Der Kanal, der das Ausgangssignal misst, behält seine feste Einstellung des Empfindlichkeitsschalters (V/cm). Der Kanal, der die Eingangsspannung anzeigt, wird mit dem Poti des Empfindlichkeits­schalters so verändert, dass beide Signale amplitudenmäßig gleich sind. Bei großer Aus­steue­rung wird das Ausgangssignal irgendwann nicht mehr dem Ein­gangs­signal in der Amplitude folgen. Dann ist der Verstärker an seine Aus­steue­rungs­grenze gelangt. Wird das Eingangssignal soweit vermindert, dass Eingangs- und Ausgangssignal gerade noch gleich sind, hat man den maximalen Ausgangspegel bestimmt.

Ebenfalls kann der Verstärker mit einem Dreiecksignal ausgesteuert werden. Wenn der Verstärker ins Clipping kommt, ist das sehr leicht am Abkappen der Spitzen zu sehen. Hat man diesen Spitze-Spitze-Wert mithilfe des Dreiecksignals ermittelt, kann mit Sinussignal mit gleichem Spitze-Spitze-Wert weiter gemessen werden.

Soll eine Stereoendstufe geprüft werden, wo beide Kanäle aus einem Netzteil betrieben werden, müssen zwei gleiche Lastwiderstände vorhanden sein. Bei der Leistungsmessung müssen beide Kanäle voll ausgesteuert sein. Wird nur ein Kanal ausgesteuert, täuscht das eine höhere Ausgangs­leistung vor, die aufgrund der geringeren Belastung des gemeinsamen Netzteils entsteht.

Verstärkerleistung messen Praxis

Zusammenfassung
Verstärker Leistung messen
Artikelname
Verstärker Leistung messen
Beschreibung
Bei einer Verstärkeranlage ist die maximal mögliche Verstärker­leistung ein wichtiges Kriterium. Bei der Leistungsangabe handelt es sich um die Sinusleistung
Autor
Name des Herausgebers
Elektronik Klub
Publisher-Logo

Jetzt bist du gefragt!
Hast du Anregungen, Ergänzungen, einen Fehler gefunden oder ist dieser Beitrag nicht mehr aktuell? Dann ich freue mich uns auf deinen Kommentar. Du kannst diesen Beitrag natürlich auch weiterempfehlen. Ich bin dir für jede Unterstützung dankbar!

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.