Testbericht zum d&b audiotechnik 5D

Mit dem Modell 5D stellt d&b audiotechnik einen neuen vierkanaligen Verstärker vor, der mit 4 x 600W Leistung im 9,5″-Format für den Einsatz in Festinstallationen prädestiniert ist. Der 5D verfügt mit seinem integrierten DSP-System über den vollen Funktionsumfang, den man auch von den großen Modellen kennt und fügt sich lückenlos in das d&b-System.

Inhalt dieses Tests:

• Was muss der moderne Verstärker können?
• Power Sharing
• Hardware
• Software
• DSP-Funktionen
• Messwerte
• Verzerrungswerte
• Leistungswerte
• Last im Netz
• Fazit

Beschallungsanlagen als Festinstallation werden mit multi­medialen Anwendungen zunehmend anspruchsvoller. Das betrifft nicht nur die Komplexität solcher Anlagen, sondern auch die Audioqualität sowie die Bedienung und Vernet­zung. Zwei Lautsprecher an der Bühne oder eine einfache Anordnung aus Deckenlautsprechern genügen da meist nicht mehr. Schaut man bei d&b audiotechnik in das Port­folio, dann spiegelt sich genau das auch hier wider. Neben den großen PA-Systemen finden sich dort auch viele klei­nere Systeme für dezentrale Anwendungen, für Konfe­renzräume, Gotteshäuser und vieles mehr. Dementspre­chend steigen auch die Anforderungen an die dazu pas­senden Verstärker. Anders ausgedrückt, eine große kräftige Endstufe, die auch nur Endstufe ist und sonst nichts, genügt da nicht mehr. Es werden viele Kanäle mit unter­schiedlichen Leistungen benötigt, die Geräte sollten via Netzwerk gesteuert und überwacht werden können, und die Möglichkeit der Signalzuspielung über das Netzwerk gehören heute zur Standardausstattung. Hinzu kommt die Anforderung nach einer zugehörigen Software, mit der sich die Geräte konfigurieren, bedienen und auch überwachen lassen.

Das alles findet sich in den Verstärkern von d&b schon seit Längerem, wobei das Angebot bislang jedoch nur grö­ßere Modelle mit 2HE-19″-Gehäusen und hohen Aus­gangsleistungen umfasste. Neu hinzugekommen ist jetzt der 5D im schlanken 1HE-9,5″-Format. Die Ausgangsleis­tung wird abhängig von der Art des Messsignales mit bis zu 4 × 600W angegeben. Das integrierte DSP-System bie­tet alle von den größeren Modellen bekannten Funktionen. Darüber hinaus gibt es erstmals in einem d&b-Verstärker auch ein Dante-Interface, so dass für eine digitale Signal­zuspielung über das Netzwerk keine spezielle Audio Net­work Bridge mehr benötigt wird.

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Was muss der moderne Verstärker können?

Verstärker haben in der Beschallungstechnik über die vergangenen Jahrzehnte einen deutlichen Wandel erfahren. Aus monströs schweren reinen Leis­tungsverstärkern wurden komplexe Lautsprecher-Manage­ment-Systeme, die die gesamte Anlage verwalten. Die inte­grierten DSP-Systeme bieten dazu fast beliebige Möglich­keiten mit allen Arten digitaler Filter. Gleiches gilt für die Limiter zum Schutz der Lautsprecher, die komplexe Schutz­funktionen mit Multiband Thermo- und Peak-Limitern so­wie Auslenkungsbegrenzung für die Tieftöner im Angebot haben. Vorgefertigte und passend abgestimmte Setups für die Lautsprecher erleichtern dem Benutzer die Arbeit und erhöhen zudem die Betriebssicherheit.

Die Vernetzung der Verstärker ist in diesem Zusammen­hang ebenfalls zum Standard geworden, da sich größere Anlagen nur so sicher überblicken und konfigurieren las­sen. Neben den „verwaltenden“ Aufgaben eines moder­nen Verstärkers innerhalb einer Anlage besteht auch noch die eigentliche Kernkompetenz, die Verstärkung. Class-D-Schaltungen und Schaltnetzteile haben auch hier zu einem merklichen Wandel geführt. Die Verstärker sind nicht nur wesentlich kompakter und vor allem auch leichter gewor­den, sondern können die Leistung auch bedarfsgerechter bereitstellen.

Kommen wir an dieser Stelle zum 5D, der über vier Ka­näle verfügt, die identische Eigenschaften haben und ihre Leistung aus einem Pool, dem Netzteil, schöpfen. Ein Blick ins Datenblatt zeigt dazu interessante Werte. Für die maxi­male Ausgangsspannung werden dort 120Vpk genannt. Bei einem Sinussignal entspräche das an einer 8-Ω-Last einer Leistung von 900W. Dieser Wert versteht sich jedoch als kurzzeitiger Spitzenwert. Abhängig vom Crestfaktor des Signals liegt die maximale mittlere Leistung deutlich darunter. Eine Tabelle im Datenblatt liefert dazu ausführliche Informationen.

Zum besseren Verständnis dieser Werte muss man sich zunächst vom Gedanken der Sinusleistung als den ent­scheidenden Wert lösen. Musik und Sprache sind keine Sinussignale. Ein Sinussignal hat ein Verhältnis vom Spit­zenwert zum Effektivwert von 1,414 (3dB). Bei nicht oder nur schwach komprimierten Musik- oder Sprachsignalen liegt dieser Wert bei ca. 4 (12dB) oder höher. Bezeichnet wird dieses Verhältnis vom Spitzenwert zum Effektivwert oder Peak-zu RMS-Wert als Crestfaktor. Daraus folgt, dass für eine unverzerrte Wiedergabe von Sprache oder Musik ein Verstärker in der Lage sein muss, vor allem kurzzeitig hohe Spannungen und Ströme zu liefern. Werden die 120Vpk des 5D mit einem Signal mit einem Crestfaktor von 12dB voll ausgenutzt, dann entspricht das einem Ef­fektivwert der Spannung von nur 30Veff und einer mittle­ren Leistung an 8Ω von 112W. Es genügt somit völlig, wenn das Netzteil im Mittel für diesen Kanal die 112W plus etwaiger Verluste in einer Größenordnung von 25% bereitstellt. Nur für kurze Signalspitzen müssen entspre­chend höhere Reserven vorhanden sein.

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Power Sharing

Betrachtet man das Netzteil zusammen mit den vier Kanä­len, die aus einem Pool schöpfen, dann kann man sich das sogenannte Power Sharing zunutze machen. Werden nicht alle Kanäle gleichzeitig voll ausgelastet, dann können ver­bleibende Reserven für entsprechend mehr Leistung der anderen Kanäle genutzt werden. Wie sich mithilfe des Power Sharings der 5D optimal nutzen lässt, kann mit ei­ner kleinen Software, dem Power Share Calculator, auf der d&b-Homepage berechnet werden. Abb. 1 zeigt das User Interface der Software, wo man zunächst die Laut­sprechertypen an den vier Ausgängen auswählt und deren Anzahl eingibt. Ebenso werden hier die Standardfil­ter wie Cut für die Topteile oder der Lowpass für die Sub­woofer eingestellt. Das Beispiel in Abb. 1 zeigt 16C-Zeilen für die Kanäle 1 und 2 sowie B8-Subwoofer für die Kanäle 3 und 4. Das Signal ist definiert mit einem EIA-426B Spektrum und einem Crestfaktor von 12dB. Beides entspricht einem typischen Musiksignal. Schiebt man jetzt den Level Fader hoch, dann reagiert zuerst für die 16C die Gain Reduc­tion zum Schutz der Lautsprecher. Für die B8-Subwoofer wird dagegen noch ein Headroom von 7,5dB angezeigt. Erhöht man den Pegel trotz der Gain Reduction für den Speaker noch weiter oder schaltet man mehrere Lautspre­cher an einem Kanal parallel, dann erfolgt auch die Gain Reduction Amp im jeweiligen Kanal oder in weiterer Konse­quenz dann auch die Overload(OVL)-Anzeige. Überfordern die vier Kanäle in der Summe das Netzteil, dann erscheint die Anzeige im Feld ganz links unten neben den Kanälen.

Im Datenblatt findet sich ein weiterer eventuell erklä­rungsbedürftiger Wert von 4 × 37,5W Sinus. Dieser ist definiert als „long term“ Sinusleistung bei einer 40°C Um­gebungstemperatur von 40°C. Es handelt sich somit um einen Wert unter Extrembedingungen, bei denen der Ver­stärker bei hoher Außentemperatur und dauerhafter Last mit einem Sinussignal thermisch stabil bleibt. Für ein EIA-426B Noise mit 12dB Crestfaktor gibt das Datenblatt da­gegen den wesentlich höheren Wert von 4 × 600W so­wohl an 8Ω wie auch an 4Ω an, was auf den ersten Blick nicht zusammenpasst. Dieser Wert wird so berechnet, dass man den mit einem 12-dB-Crestfaktor-Signal gemessenen Spitzenwert zugrunde legt, diesen wie bei einem Sinussig­nal durch 1,414 teilt und daraus die Leistung berechnet. Den Effektivwert erhält man, in dem man den Spitzwert durch 4 teilt, woraus sich eine mittlere Leistung von 75W pro Kanal ergibt, die unter normalen Bedingungen auch über längere Zeitspannen erbracht werden kann. Droht der Verstärker aufgrund zu hoher Außentemperaturen zu überhitzen, dann kann es zu einer Halbierung der maxima­len Leistung kommen, womit man bei den 4 × 37,5W an­gelangt wäre. Was somit auf den ersten Blick widersprüch­lich erscheint, passt dann doch zusammen.

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Hardware

Äußerlich kommt der 5D, wie die meisten modernen Ver­stärker, eher unscheinbar daher. Die kleine Frontplatte des 9,5″-Gehäuses mit nur 1 HE beherbergt neben dem Luft­einlass lediglich einige LEDs für Power und Data sowie für jeden Kanal eine kombinierte Mute/Error-sowie eine Sig­nal-Preset/Gain Reduction/Overload-LED. Bedienelemente gibt es auf der Front keine, da man davon ausgeht, dass alle Einstellungen und Überwachungen mithilfe der R1-Software via Netzwerk erfolgen. Die Rückseite ist dagegen dicht belegt. Neben dem Netzanschluss und einem kleinen Lüfter finden sich hier die vier symmetrischen analogen Eingänge, die Lautsprecheranschlüsse, vier GPI-Pins und ein Fehlerkontakt. Alle Anschlüsse sind mit Euroblock-Anschlüssen ausgeführt. Für die beiden Netzwerkanschlüs­se gibt es einen internen 2-Port-Ethernet-Switch, so dass der Anschluss entweder in einer Stern-Topologie oder per Daisy-Chain mit anderen Geräten erfolgen kann. Die Fern­steuerung via Netzwerk erfolgt über das OCA/AES70 Pro­tokoll. Die Dante-Anbindung stellt vier Kanäle für die Sig­nalzuspielung bereit. Im Netzwerk treten der interne μC und das Dante Interface mit separaten MAC-Adressen auf und erhalten entsprechend auch unabhängige IP-Adressen.

Im Innern des kompakten Gehäuses finden sich zwei je­weils zweikanalige Endstufenmodule mit einem Kühlprofil und ein Netzteil, das etwas verborgen unter einer isolieren­den Abdeckung einen Großteil des Platzes im Gehäuse einnimmt. An der Rückseite befinden sich dann noch eine Platine mit den Ausgangsfiltern und darunter das DSP-Sys­tem mit μC und der Peripherie, bestehend aus ADC, DAC und dem Dante Interface.

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Software

Bei Verstärkern, ebenso wie bei vielen anderen Geräten aus der professionellen Audiotechnik, nimmt die zugehöri­ge externe Software eine immer größere und wichtiger werdende Rolle ein. Geräte wie der 5D können so z.B. nur noch mithilfe der PC-Software konfiguriert werden. Im d&b System übernimmt diese Rolle die R1-Software, die es für Windows- und für macOS-Betriebssysteme gibt. R1 eignet sich für alle Anwendungen von der Konfiguration eines einzelnen Verstärkers bis hin zu großen, ausgedehn­ten Systemen. Der Anwender hat dabei auch die Möglich­keit, sich eigene User-Interfaces zusammenzustellen und verschiedene Tiefen der Bedienung über Passwörter zu schützen. Eine umfassende Beschreibung der R1-Software würde an dieser Stelle zu weit führen, so dass nur für den 5D-Test relevante Punkte zur Konfiguration des Amps be­sprochen werden sollen.

Grundsätzlich unterscheiden sich in der Software die Si­tuationen Configuration, Tuning und Show. In der Configu­ration können den Verstärkerkanälen Namen gegeben wer­den, der Kanal kann einer Gruppe zugeordnet werden, und es werden die Lautsprecher Setups ausgewählt. Neben der Einstellung Linear gibt es dazu immer die Lautsprecher aus dem d&b-Programm zur Auswahl, die mit dem jeweiligen Verstärker betrieben werden können. Unter Tuning finden sich für jeden Kanal des Verstärkers die Tabs General (Abb. 2), EQ (Abb. 3), Levels, Freq.Gen. und Diagnostics.

Im hier nicht abgebildeten Level-Tab werden neben den Levelmetern für den Eingangspegel und für den Headroom bzw. die Gain-Reduction auch noch die Werte der aktuellen Leistung als RMS-Wert und die gemessene Impedanz an­gezeigt. Im Freq.Gen.-Tab können Testsignale mit Pink Noise oder als Sinus eingestellt werden, und der Diagnostics-Tab gibt im Falle eines Fehlers detaillierte Auskunft über die Quelle und Ursache.

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DSP-Funktionen

Die Aufgabe des DSPs im 5D besteht darin, die Filterfunk­tionen und Limiter sowie das Signalrouting auszuführen. Bei den Filterfunktionen sind drei Arten von Filtern zu un­terscheiden. Das sind die vorgefertigten Lautsprecher-Se­tups mit mehr oder weniger detailliertem Verlauf passend zum jeweiligen Modell, die vom Anwender nur ausgewählt, aber nicht verändert werden können. Zwei Beispiele dazu finden sich im unteren Teil von Abb. 4 für eine 16C-Zeile und einen 8B-Subwoofer. Dazu gibt es die vordefinierten Filter für CUT, CPL und HFA. Hinter diesen Abkürzungen verbergen sich ein Hochpassfilter (CUT) für die Kombinationen eine Topteiles mit Subwoofern, ein Low-Shelf-Filter (CPL) zur Kompensation des Coupling-Effektes in Arrays und eine Hochtonabschwächung (HFA) für den Einsatz von Fill-Systemen nahe an den Zuhörern. Die drei genannten Filtertypen sind im oberen Teil von Abb. 4 dar­gestellt.

Zusätzlich gibt es dann noch in jedem Verstärkerkanal eine Achtfach-Filterbank (Abb. 3) mit Shelf-, Bell- und Notch-Filtern. Als Besonderheit können hier auch asymmetrische Filter mit unterschiedlich ansteigenden und abfallenden Flanken (Abb. 6) eingestellt werden. Für die Shelf-Filter (Abb. 5) können neben den üblichen Steilheiten von 6 und 12dB/Oct. auch Werte von 18 und 24dB/Oct. ausgewählt werden. Der Gain-Bereich der Filter beträgt je­weils –18 bis +12dB, die Güte reicht von Q=0,5 bis Q=25. Alles in allem hat man damit reichlich Möglichkeiten, alle Wünsche auch für spezielle Filterfunktionen zu erfüllen.

Bei der Einstellung der Frequenz sind Werte von 20Hz bis 20kHz möglich. Da die Verarbeitung mit einer Sample­rate von 48kHz läuft, ist zu beachten, dass die Filterkurven bei der Annäherung an die halbe Abtastrate gestaucht werden (Abb. 6 unten). Die Ursache ist mathematischer Natur, da eine reelle Funktion im kontinuierlichen Zeitbe­reich über die Laplace-Transformation in den unendlich ausgedehnten Frequenzbereich abgebildet wird. Im diskre­ten Zeitbereich (nach der Abtastung) ist das Äquivalent zur Laplace-Transformation die z-Transformation, die die Funk­tion aus dem Zeitbereich auf den Frequenzbereich von Null bis zur halben Abtastrate abbildet, wodurch die Stauchung der Filterkurve bei Annäherung an die halbe Abtastrate entsteht. Grundsätzlich ist das kein Problem, sondern nur eine Eigenschaft digitaler Filter, die man bei der Einstellung bedenken sollte. Leider wird die Stauchung nicht in der Grafik der EQ-Kurve angezeigt, was schön wäre, um direkt zu sehen, was passiert.

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Messwerte

Die Messwerte zum 5D beginnen mit den Frequenzgängen des Verstärkers in Abhängigkeit von der Last. Abb. 7 zeigt dazu die Kurven für Lasten von 2, 4, 8 und 16Ω sowie Leerlauf und zwei weitere Messungen mit dem typischen Impedanzverhalten eines 4-Ω- und eines 8-Ω-Lautsprechers. Die Verstärkung bei Nutzung der analogen Eingänge liegt bei 31dB. Bedingt durch das Schaltungskonzept einer Class-D-Endstufe mit passiven Tiefpassfiltern in den Aus­gängen kommt es abhängig von der Last zu mehr oder weniger starken Schwankungen im Frequenzgang am oberen Ende des Übertragungsbereiches.

Je niedriger die Impedanz der Last ist, umso stärker fällt die Kurve zu hohen Frequenzen hin ab. Relevant wird das, wie man an den Kurven aus Abb. 7 sieht, erst bei einer 4-Ω-Last oder darunter. Reale Lautsprecher haben jedoch meist eine zu den hohen Frequenzen hin ansteigende Im­pedanz, was den Effekt wieder abschwächt. Die Messun­gen mit realen 4-Ω- und 8-Ω-Lautsprecherimpedanzen spiegeln in schwacher Ausprägung den Impedanzverlauf der Lautsprecher wider, voraus Pegelschwankungen von ±0,5dB für einen 4-Ω-Lautsprecher entstehen, die in Rela­tion zum Frequenzgang eines Lautsprechers selbst vernach­lässigbar sind. Die Latenz des Verstärkers inkl. des DSP-Systems beträgt geringe 1,1ms.

Die Messung des Dämpfungsfaktor aus Abb. 8 zeigt den typischen Verlauf einer Class-D-Endstufe. Bei tiefen Fre­quenzen liegt der Wert knapp über 80 und fällt dann mit zunehmender Frequenz zügig ab, so dass bei 10kHz nur noch ein Wert von 8 erreicht wird. Die Ursache liegt in den Tiefpassfiltern in den Ausgängen, die sich mit zunehmen­der Frequenz bemerkbar machen. Wichtig ist ein hoher Dämpfungsfaktor jedoch vor allem bei tiefen Frequenzen, wo der Lautsprecher eine gute Kontrolle durch den Ver­stärker benötigt, um nicht zu lange auszuschwingen. Die hier gemessenen Werte von ca. 80 sind in der Praxis mehr als hinreichend, da meist durch Kabel- und Kontakt­widerstände ohnehin noch größere Widerstände auf dem Signalweg entstehen.

Eine weitere Messung bei Class-D-Verstärkern ist die FFT-Analyse des Ausgangssignals mit einer sehr hohen Abtast­rate. Abb. 9 zeigt eine solche Messung des 5D mit einer Abtastrate von 2,5MHz. Bei dieser Art der Messung wer­den sowohl die Class-D-Schaltfrequenz wie auch mögliche Störungen innerhalb und auch außerhalb des Audiofre­quenzbereiches sichtbar. Für die Messung in Abb. 9 wurde zusätzlich ein 1-kHz-Nutzsignal eingespeist. Die Amplitude des Nutzsignals am Ausgang betrug bei dieser Messung 10V. Gut zu erkennen ist die PWM-Schaltfrequenz bei 384kHz mit einer Spannung von 200mV und deren ganz­zahligen Vielfache bis knapp unter der Messgrenze bei 1,25MHz.

Alle im Weiteren folgenden Messungen wurden mit ei­nem passiven Tiefpassfilter zum APX555, dem AUX-0025, durchgeführt, da ansonsten Störpegel und Verzerrungs­messungen durch die hochfrequenten Anteile der Schalt­frequenz im Signal gestört würden.

Der Störpegel an den Ausgängen des 5D wurde für die analoge Signalzuspielung und für die digitale Zuspielung über das Dante-Netzwerk gemessen. Abb. 10 zeigt das FFT-Spektrum der Messung mit analogen Eingängen exem­plarisch für zwei der vier Kanäle, die sich alle identisch ver­halten. Der Summenpegel beträgt –68dBu bzw. –70,5dBu mit A-Bewertung. Dem gegenüber steht eine maximale Ausgangsspannung von 120Vpk, woraus sich ein sehr guter S/N von 111dB mit A-Bewertung berechnet. Bei Nutzung der digitalen Eingänge verbessert sich der Wert um weitere 3dB. Störende monofrequente Komponenten sind im FFT-Spektrum des gleichverteilten Weißen Rauschens aus Abb. 10 nicht zu erkennen. Würde man an die Ausgänge des 5D einen Lautsprecher mit einer Sensitivity von 95dB 2,83V/1m anschließen, würde daraus ein Störpegel von 10dBA in 1 m Entfernung resultieren, was auch unter sen­siblen Bedingungen unkritisch sein dürfte.

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Verzerrungswerte

Die vier folgenden Messungen beschäftigen sich mit dem Verzerrungsverhalten des Verstärkers. Abb. 11 und Abb. 12 zeigen dazu die THD+N-Werte in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung, gemessen bei Frequenzen von 100Hz, 1kHz und 6,3kHz für eine Belastung mit 8Ω bzw. 4Ω bei gleichzeitigem Betrieb aller vier Kanäle. Bei 100Hz und 1kHz liegen die Kurven dicht beieinander in einer Größen­ordnung von –75dB (=0,017%). Bei 6,3kHz gibt es einen Anstieg bis auf ca. –55dB. Die mit einem kontinuierlich anliegenden Sinussignal erreichten Leistungswerte liegen an 8Ω ebenso wie an 4Ω bei ca. 120W pro Kanal, wenn alle Kanäle gleichzeitig mit diesem Signal betrieben wer­den.

Die Klirrspektren bei einer Leistung von 37,5W pro Ka­nal, ebenfalls für 8-Ω- und 4-Ω-Lasten gemessen, finden sich in Abb. 13 und Abb. 14. K3 ist zwar in beiden Fällen dominant, liegt aber mehr als 80dB unterhalb der Grund­welle. Verzerrungsanteile höherer Ordnung fallen gegen­über dem K3 noch weiter ab und sind an der 4-Ω-Last et­was ausgeprägter.

Weitere THD+N-Kurven aus Abb. 15 wurden bei kons­tantem Pegel und einer Ausgangsleistung von jeweils 37,5W pro Kanal in Abhängigkeit von der Frequenz ge­messen. Die insgesamt vier Kurven zeigen zwei exemplarische Kanäle gemessen an 8-Ω- und an 4-Ω-Lasten. Bei 1kHz und 6,3kHz finden sich die bekannten Werte aus Abb. 11 und Abb. 12 für eine Leistung von 37W wieder.

Als abschließende Verzerrungsmessung folgt noch die DIM(Dynamic Intermodulation Distortion)-Messung (Abb. 16), bei der ein 15-kHz-Sinus mit einem steilflanki­gen 3,15-kHz-Rechteck überlagert wird. Ausgewertet wer­den die dabei entstehenden Intermodulationsprodukte. Diese Messung fördert vor allem Schwächen bei schnellen transienten Signalen zutage. Die steilen Flanken der Recht­eckanteils fordern die Endstufe deutlich mehr als ein ein­geschwungener Sinus bei der THD-Messung. Der DIM-Messung wird daher auch eine große Bedeutung im Zusammenhang mit den klanglichen Qualitäten einer Endstu­fe zugeschrieben. Sobald hohe Ströme gefordert werden, steigen die transienten Verzerrungen häufig stark an, was hier jedoch nicht der Fall ist. Beim Einsatz des Limiters, bei 0dBu an 8Ω bzw. –3dBu Eingangspegel (x-Achse) an 4Ω, liegen die Werte mit –58dB an 8Ω und –56dB an 4Ω in einem für Class-D-Endstufen typischen Bereich.

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Leistungswerte

Die Messung der Leistungswerte des 5D erfolgte für drei Lastzustände. Alle Kanäle mit einer 8-Ω-Last, alle Kanäle mit einer 4-Ω-Last und nur ein Kanal mit einer 4-Ω-Last. Gemessen wurde mit verschiedenen Signaltypen mit Crest­faktoren von 3dB (Sinus) bis 16dB (CEA 20ms Burst-Test). Die Messungen im Detail sind:

• die Impulsleistung für eine 1ms dauernde einzelne Periode eines 1-kHz-Sinussignals
• die Sinusleistung bei einem konstant anliegenden 1-kHz-Sinussignal nach einer Sekunde, nach zehn Sekunden und nach einer Minute
• die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 12dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
• die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 6dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
• die Leistung nach EIAJ gemessen mit einem gepulsten 1-kHz-Sinussignal von 8ms Dauer alle 40ms. Das Signal hat einen Crestfaktor von 10dB.
• die Leistung nach CEA 2006 mit einem 1-kHz-Sinussig­nal, dessen Pegel alle 500ms für 20ms einen Pegel­sprung von +20dB erfährt. Das Signal hat einen Crest­faktor von 16dB.
• die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 1-kHz-Burst einer Länge von 33ms, gefolgt von einer 66ms Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Signals beträgt 7,8dB.
• die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 40-Hz-Burst einer Länge von 825ms, gefolgt von einer 1.650ms Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Signals be­trägt ebenfalls 7,8dB.

Für die sinusförmigen Messsignale fällt die Auswertung leicht. Man erfasst den Effektivwert und berechnet daraus die Leistung. Die Sinuswelle sollte dabei noch nicht sicht­bar verzerrt sein. Für die Sinus-Burst-Signale nach EIAJ oder CEA lassen sich zwei Werte bestimmen: zum einen der kurzzeitige Effektivwert während der Dauer des Bursts so­wie der Effektivwert über alles inklusive der Signalpausen. Das Verhältnis der beiden Werte beträgt für das EIAJ-Signal 7dB und für das CEA-Signal 13dB. Der Crestfaktor, der das Verhältnis des Spitzenwertes im Burst zum Effektivwert über alles beschreibt, ist jeweils 3dB größer und beträgt somit 10dB bzw. 16dB. Für die Burst-Messmethoden wer­den in der Übersicht die Leistungswerte, berechnet aus dem kurzzeitigen Effektivwert des Bursts, und der über alles Effektivwert angegeben. Eine weitere Burst Messmethode arbeitet mit 33ms langen 1kHz Bursts gefolgt von 66ms langen Ruhephasen. Hier beträgt der Crest-faktor 7,8dB. Angelehnt an diese Messung wurde speziell im Hinblick auf die Fähigkeiten einer Endstufe bei der Basswiederga­be, wo Töne häufig länger anstehen, der Burst in der Fre­quenz um den Faktor 25 auf 40Hz reduziert und die Zeit-spannen entsprechend um den Faktor 25 verlängert.

Welche Burst-Messung nun besser oder aussagekräftiger ist, lässt sich so pauschal nicht sagen. Wichtig ist es jedoch, bei einem Vergleich nur die Messungen nebeneinander­zustellen, die auf der gleichen Messmethode basieren.

Etwas anders gestaltet sich die Messung mit den Noise-Signalen mit 12 oder 6dB Crestfaktor. Der Verstärker wird mit diesen Signalen bis an seine Clip-Grenze ausgesteuert und dann dauerhaft belastet. Gemessen werden nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minu­ten jeweils der Wert Spitze-Spitze (Vpp) und der Effektiv­wert (Vrms) des Signals. Daraus werden vergleichbar zur Burst-Messung je ein Leistungswert aus dem Effektivwert der Spannung und einer aus dem Wert Spitze-Spitze durch 2,82 berechnet. Die Werte sind so mit den Werten der Burst-Messungen vergleichbar.

Aus den Grafiken der Leistungswerte lassen sich einige Eckwerte für den 5D ableiten. Werden alle Kanäle gleich­zeitig belastet, sowohl mit 8-Ω-wie auch mit 4-Ω-Lasten, steht pro Kanal eine mittlere Leistung von 120W bereit. Das gilt für Sinussignale ebenso wie für diverse Rausch- und Burst-Signale. Bei unterschiedlichen Spitzenwerten der Leistung wird immer eine maximale mittlere Leistung, berechnet aus dem Effektivwert der Spannung, von ca. 120W pro Kanal erreicht. An den zugehörigen Werten der Peak-Leistung erkennt man die großzügigen Reserven, die der 5D zu bieten hat. Beim 12-dB-Noise-Signal liegt das Verhältnis der Peak-Werte zu den Mittelwerten der Leis­tung knapp unter acht, entsprechend 8,5dB. Da der Peak-Wert der Leistung hier aus dem Spitze-Spitze Wert (Vpp) der Spannung durch 2,82 berechnet wird, kommen für den Crestfaktor der Leistung noch weitere 3dB hinzu, womit man annähernd bei den 12dB des Testsignals wäre. Für das 6-dB-Noise-Signal stellt sich die Sache etwas an­ders da. Der Crestfaktor der Ausgangsleistung liegt mit 8,2dB höher als die 6dB des Eingangssignals. Ein solches Verhalten ist bei Signalen mit geringen Crestfaktoren nor­mal und entsteht durch die Signalverarbeitung der Filter und Limiter.

Belastet man den Verstärker nur auf einem Kanal, dann steht eine mittlere Leistung von knappen 250W für diesen Kanal zur Verfügung. Eine geschickte Konstellation wäre daher z.B., zwei Kanäle mit Subwoofern zu belegen und zwei mit Topteilen, wo dann für die Topteile hinreichend Peak-Reserven vorhanden wären und für die Subwoofer auch im Mittel mehr Leistung zur Verfügung stände.

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Last im Netz

Die Belastung des Stromnetzes ist auch bei kleineren End­stufen ein nicht zu vernachlässigendes Thema. Wichtige Aspekte sind dabei der Wirkungsgrad, die Netzbelastung (Stichwort Leistungsfaktor) und vor allem bei Dauerbetrieb in Festinstallationen auch die Ruheleistungsaufnahme. Abb. 20 zeigt dazu mit zwei Kurven den Wirkungsgrad der Endstufe. Die blaue Kurve setzt die Ausgangsleistung in Relation zur insgesamt aus dem Stromnetz aufgenommen Wirkleistung. Zusammen mit der Grundlast ergeben sich daher bei kleinen Ausgangsleistungen für den Wirkungs­grad eher geringe Werte. Für die rote Kurve wird die Aus­gangsleistung nur zu der zusätzlich zur Grundlast aufge­nommenen Leistung in Relation gesetzt.

Daraus ergibt sich für die 5D ohne Grundlast ein guter Wirkungsgrad von ca. 80%. Die Grundlast, also die Leis­tungsaufnahme ohne Signal, liegt bei ca. 50W und redu­ziert sich im Standby-Modus auf weniger als 5W. Durch die in der R1-Software vorhandenen Funktionen „Auto-Standby“ und „Auto-Wakeup“ kann der 5D zudem beson­ders energieschonend betrieben werden.

Der aus dem Stromnetz aufgenommene Strom sollte in seinem Verlauf möglichst der Spannung folgen und die Endstufe sich somit vergleichbar einem reellen Widerstand als Last für das Stromnetz verhalten. Abweichungen ent­stehen durch Verschiebungsblindströme (kapazitiv oder induktiv) und durch Verzerrungsblindströme (Oberwellen­anteil). Wie gut sich der Stromverlauf dem Spannungsver­lauf annähert, wird durch den Leistungsfaktor (PF = Power­factor) messtechnisch ausgedrückt. Abb. 21 zeigt dazu die Messung der 5D bei Volllast. Die blaue Kurve für den Strom ist gegenüber der Spannung (rot) nur geringfügig verzerrt. Der Powerfactor beträgt 0,98. In Verzerrungsan­teilen (THD) ausgedrückt beträgt der Wert 7%. Beide Wer­te sind nahe am Ideal einer reellen Last.

Die Eckwerte für die Leistungsaufnahme der 5D-Endstufe sind:

• Standby: <5W
• Idle: 50W
• mit 12dB CF Noise: 600W
• mit Sinussignal: 654W

Die hier gemessenen Werte sind Momentaufnahmen und können je nach Außentemperatur, Vorgeschichte und Signalform geringfügig abweichen. Wird die Endstufe mit einem Signal mit 12dB Crestfaktor voll ausgelastet, was einer Ausgangsleistung von 4 × 120W entspricht, dann be­trägt die Leistungsaufnahme 600W.

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Fazit

Mit dem 5D bringt d&b audiotechnik einen kompakten vierkanaligen Verstärker in sein Portfolio, der für Festinstal­lationen mit kleinem und mittleren Leistungsbedarf präde­stiniert ist. Die Leistungswerte sind mit einer Dauerleistung von 4 × 120W an 4Ω oder 8Ω und einer gleichzeitigen Peak-Reserve von bis zu 4 × 900W optimal dimensioniert, so dass auch Signalspitzen unverzerrt übertragen werden können. Die Ausstattung betreffend bietet der neue 5D alles, was man auch von den großen d&b-Verstärkertypen kennt und mit einem erstmals integrierten Dante-Interface jetzt sogar noch etwas mehr. Für seinen anvisierten Ar­beitsbereich eingesetzt, dürfte der 5D somit die optimale Besetzung sein, der seine Aufgabe in den relevanten Sys­temapplikationen einschließlich d&b-Soundscape-Anwen­dungen perfekt erledigt. Die volle Systemintegration in den vom Markt geschätzten d&b-workflow sowie die Ver­wendung auf anderen Systemplattformen durch die Be­reitstellung der 5D-Plug-ins unterstreichen zudem den in­tegrativen Systemgedanken. d&b nennt für den 5D einen Preis von 1.900€ netto zzgl. MwSt., was in Anbetracht der gebotenen Leistung sowohl als Verstärker wie auch in allen peripheren Eigenschaften den 5D im Vergleich zu den größeren Verstärkermodellen aus dem Hause d&b für den Planer besonders attraktiv macht.

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Quelle: COM! – Das Computer Magazin