Musikleistung
Leistungsangaben in der Unterhaltungselektronik
In den Katalogen und Prospekten sind Leistungsangaben in erster Linie dazu da, den Käufer zum Kauf zu bewegen. Sie sagen allerdings überhaupt nichts über die Tonqualität aus. Es ist etwa dasselbe wie eine Geschwindigkeitsangabe beim Auto. Ein Döschwo fährt ebenso 100km/h wie ein Porsche. Was jedoch interessanter wäre, ist, wie schnell ein Porsche oder Döschwo auf 100km/h kommt. Genau diese Angabe gäbe es für Verstärker auch. Es ist die sogenannte Anstiegszeit. Dies ist z.B. die Zeit, die ein Verstärker bräuchte, um schnellstens von 0 Volt auf 1 Volt zu kommen. Diese Angaben gibt es jedoch in der Unterhaltungselektronik nicht, denn sonst wären die Verstärker ja wirklich im Prospekt vergleichbar. Was ist jedoch der Vorteil eines "schnellen" Verstärkers? Er tönt klarer und durchsichtiger, weil er alle Musikinstrumente und Stimmen präzise wiedergeben kann!
Leistungsdefinitionen
In Prospekten findet man die verschiedensten Arten von Leistungsangaben. Die häufigste Angabe ist die Musikleistung:
Die Musikleistungist nach DIN-Norm die Leistung, die ein Verstärker oder Lautsprecher maximal 10 Minuten aushalten muss. Danach darf er kaputt gehen! Die Tonqualität ist dabei völlige Nebensache! Es darf scherbeln, was da Zeug hält!
Dies ist wohl nicht im Interesse des verwöhnten Musikhörers. Dieser dreht den Verstärker nur so laut auf, dass es gerade nicht scherbelt. Diese Leistung ist dann nach DIN-Norm die Sinusleistung. Diese ist etwa die Hälfte der Musikleistung. Verkaufstechnisch tönt 100Watt Musikleistung natürlich besser, als die Leistungsangabe von 50 Watt Sinus. Dann gibt es noch die Spitzen- oder Maximalleistung, oft auch Impulsleistung genannt. Dabei handelt es sich um eine kurze Leistungsspitze (im Millisekunden-Bereich), die der Verstärker abgeben kann bzw. der Lautsprecher aushält. Da diese Leistung noch höhere Werte hat, als die Musikleistung, ist sie für den ernsthaften Musikhörer völlig uninteressant. Diese Angabe dient lediglich der Verkaufsförderung.
Die Sinusleistungist die Leistung, die ein Verstärker maximal abgeben kann, ohne hörbar zu verzerren. Dadiesbezüglich keine Klarheit besteht, wird noch angegeben, bei welchem Klirrfaktor dieLeistung gemessen wurde. Gemessen wird meist mit einem Sinuston von 1000Hz.
Je grösser der Klirrfaktor, desto schlechter der Ton. Ein Klirrfaktor ab ca.10% ist ohne Messgeräte hörbar. Die Sinusleistung beträgt ca. 50 bis 70% der Musikleistung, je nach Messmethode. Eine ähnliche Leistungsangabe ist die Nennleistung oder Effektivleistung.
Die momentan Aktuellste Leistungsangabe ist dieamerikansche Angabe Watt rms. DieBezeichnung rms bedeutet root mean square = Wurzel aus dem durchschnittlichen Quadrat. Sie entspricht amehesten der europäischen Definition der Effektivleistung. Wobei bei rms nicht einSinus-Ton als Messsignal genommen wird, sondern ein Signal, das alle möglichen Frequenzenenthält: Das rosa Rauschen (Pink Noise).
Leistungsberechnung
Einfach betrachtet entsteht Leistung aus Widerstand mit anliegender Spannung, die verheizt wird. Sobald dieser Widerstand etwas erzeugt, (z.B. Licht, Wärme etc.) spricht man vom Arbeitswiderstand. Dies kennen wir aus unserem täglichen Leben, denn auch wir gehen nur mit Widerstand an die Arbeit, vor allem, wenn Hochspannung herrscht.
Lege ich an einen Widerstand Spannung an, fliesst ein Strom durch diesen Widerstand. Die Auswirkung davon ist dann Leistung in Form von Wärme(Widerstand/Heizschlaufe) oder Licht(Glühlampe) oder Ton(Lautsprecher).
Die Formel für Leistungheisst:
P=U x I oder P=U2/R
Also: Anliegende Spannung im Quadrat geteilt durch den Widerstand.....
Da ein Ton keine gleichbleibende Spannung ist, sondern eine Spannung, die sich dauernd ändert, ist es nicht so einfach, zu definieren, wie die daraus entstehende Leistung anzusehen ist. Betrachtet man nur einen kleinen Auschnitt von einer tausendstel Sekunde, ist es entscheidend, in welchem Moment ich die Spannung messe. Messe ich an einem Lautsprecher genau in dieser tausendstel Sekunde die Spannung, in der die höchste Spannung der Ton-Schwingung anliegt, komme ich auf eine enorme Leistung! Zwei tausendstel Sekunden später liegt jedoch die Ton-Schwingung bei Nulldurchgang, und ich messe dann keine Spannung, also keine Leistung. Um zu einem vernünftigen Ergebnis zu kommen muss also der Spannungsverlauf über eine gewisse Zeit (Periode) betrachtet werden. Sie hätten es ja auch nicht gerne, wenn Ihr Chef Ihre Arbeitsleistung genau in der Znünipause messen würde. Besser ist die Leistungsmessung über den ganzen Tag.
Für die Wechselspannung gibt es 3 verschiedene Betrachtungen:
Die spitzen-spitzenSpannung Uss
Die spitzen Spannung Us
Die effektiv Spannung Ueff
Da die Leistung von der Spannung am Arbeitswiderstand abgeleitet wird gibt es ebenso eine spitzen-spitzen Leistung, eine spitzen-Leistung und eine effektiv-Leistung. Die sinnvollste Betrachtung ist bei der Leistung allerdings die effektiv-Leistung.
Praktische Beispiele
Mit dem Oszilloskop sehe ich ein Signal an einem 4Ohm-Lautsprecher wie in obigem Bild, und messe eine Spannung Uss von 60Vss.
- Daraus leite ich ab, das Us = Uss/2 sind, also 30Vs
- Weiter leite ich ab, das Ueff = 0.707 x Us sind, also 21.21Veff
- Die spitzen-spitzen Leistung wäre somit Pss = Uss x Uss/R = 60V x 60V/4Ohm = 900 Watt !
- Die spitzen Leistung wäre somit Ps = Us x Us/R = 30V x 30V/4Ohm = 225W
- Die effektiv Leistung wäre somit Peff = Ueff x Ueff/4 = 21.21V x 21.21V / 4Ohm = 112.46 Watt
Die Frage bleibt offen, welche Leistung der Hersteller nun im Prospekt meint. In den meisten Fällen kann dies nur eine Messung klären.
Einfache Betrachtungen zum Thema Leistung für den blutigen Laien
Wenn Sie einen 300W-Lautsprecher kaufen haben Sie noch lange nicht 300Watt Lautstärke! Sie brauchen auch noch einen Verstärker, der soviel Leistung bringt! Einfach gesagt: Der Lautsprecher muss die angegebene Leistung nur aushalten können, ohnezu verbrennen! Leistungsangaben sind Glückssache! Wird Ihre Arbeitsleistung gemessen, wenn sie voll in der Arbeit stecken,kommt ein anderes Ergebnis raus, als wenn man Ihre Arbeitsleistung in der Znünipause misst. Deshalb sind Vereinbarungen wichtig, wie und wann gemessen wird! Genauso verhält es sich mit Leistungsangaben in der Elektronik.