Signaalaanpassing van audiocomponenten
Al jaren blijven de fabrikanten
de audio-apparatuur zo maken dat het ene component niet op het andere aanpast.
Twee beruchte voorbeelden hiervan zijn een cd-speler op een versterker en
voorversterker op een eindversterker. Op deze pagina wordt de achtergrond
hiervan nader toegelicht.
Voorbeeld 1 – cd-speler en
versterker:
Voorbeeld 2 –
voorversterker en eindversterker:
Het gevolg van de
misaanpassing is dat menig versterker het maximale uitgangsvermogen al bereikt
wanneer de volumeregelaar zo ongeveer op stand drie à vier staat als stand tien
het maximum is. Het bereiken van het maximale niveau wordt ook wel vastlopen
genoemd. Eenvoudig gezegd kan de versterker al op stand drie eigenlijk niet
harder meer gezet worden. Het gaat nog wel harder klinken, maar dat is vooral
omdat het geluid enorm gaat vervormen. De geluidskwaliteit gaat daarbij met
sprongen achteruit.
De reden dat de
fabrikanten dit doen zal hoogstwaarschijnlijk een commerciële zijn. De
versterker lijkt namelijk een enorm krachtig apparaat te zijn als het op die
stand al oorverdovend klinkt. De knop kan immers nog tot tien. Een versterker
van een ander merk in de winkel die dat niet doet zal vast geen verkoopsucces
worden.
De verkeerde aanpassing
heeft echter een paar fikse nadelen:
o
Er is kans op beschadiging van luidsprekers, versterker
en oren wanneer de volumeregelaar wat te enthousiast wordt opengedraaid of
wanneer wordt overgeschakeld van de ene bron naar de andere, zoals bijvoorbeeld
o
De volumeregelaar wordt maar over een klein bereik
gebruikt. Zo zal de stand van de volumeregelaar in de dagelijkse praktijk
meestal niet verder komen dan 1 à 2. Op dit huiskamervolume wordt dus maar
gebruik gemaakt van 10 à 20 % van de volumepotmeter. In dit dus hele
belangrijke gebied is de kans heel groot dat een behoorlijk verschil tussen de
geluidssterkte van linker en rechter kanaal aanwezig is. Onbalans in dit gebied
is bij de meeste versterkers eerder regel dan uitzondering en is ook nog eens
wisselend met elke verdraaiing van het volume. Dit is niet alleen erg irritant,
maar het geeft ook een groter negatief effect op de geluidskwaliteit dan
menigeen misschien zou verwachten. Bovendien zal juist dit belangrijke gedeelte
van de potmeter door het intensieve gebruik eerder slijten. Dit kan zich uitten
door krakende geluiden tijden het verdraaien.
o
Bij een losse voor- en eindversterkercombinatie kan
er ruis klinken uit de luidsprekers wanneer de volumeregelaar nog op nul staat
en verdwijnt wanneer u de voorversterker uitschakelt. Dit is natuurlijk een
hele hinderlijke bijwerking. Veelal is die bijwerking geheel onnodig.
o
Bij veel versterkers is het toonregelingcircuit
gekoppeld aan de stand van de volumeregelaar. Een theoretisch goed doordachte
constructie, maar in de praktijk absoluut zinloos als de componenten niet goed
op elkaar zijn afgestemd. Het gebruik van toonregeling is bij de meeste
audioliefhebbers taboe vanuit puristische overwegingen. Toch is het van belang
te vermelden dat door de misaanpassing van niveaus het gevaar voor
overbelasting aanzienlijk wordt vergroot. De hoeveelheid versterking is meestal
gerelateerd aan de stand van de volumeregelaar en wel zodanig dat de
compensatie steeds minder wordt naarmate de regelaar verder wordt opengedraaid.
Door de misaanpassing wordt het maximale vermogen al op een veel lagere stand
van de volumeregelaar bereikt. Op die stand telt dan nog eens de extra
versterking van lage en hoge tonen op waardoor het effect wordt vergroot en de
versterker nog eerder zal vastlopen.
De Filter Link lost het op
De bovenstaande
problemen zijn op te lossen door het gebruik van de Δ-FL Filter Link. Door
het apparaat op te nemen tussen de cd-speler en de versterker of tussen voor-
en eindversterker ontstaan alleen al wat betreft de signaalaanpassing de
volgende voordelen:
o
De volumeregelaar zal veel fijner en over een stuk
groter gebied te gebruiken zijn. Het volume wordt heel gemakkelijk en
nauwkeurig regelbaar zonder zenuwachtig gedrag. Aangezien het bruikbare gebied
zo’n drie tot vier keer zo groot wordt, wordt de onbalansvariatie tussen links
en rechts ook met dezelfde factor gereduceerd. Bovendien hebben de meeste
regelaars in het gebied dat nu veel gebruikt zal worden aanzienlijk minder
onbalans.
o
De signaal-ruisverhouding van een voor- en
eindversterkercombinatie kan worden verbeterd, in sommige gevallen zelfs tot
een factor tien oftewel 20 dB.
o
Voor het meest optimale resultaat kan een cd-speler
met regelbare uitgangen via de Actieve Interlink direct aangesloten worden aan
een eindversterker. De voorversterker kan dan geheel vervallen. De
signaalniveaus kunnen aan elkaar worden aangepast. Daarnaast wordt ook nog eens
van alle andere voordelen die in de andere hoofdstukken beschreven staan
geprofiteerd, zoals de filtering voor stoorsignalen.
o
Wanneer het gebruik van toonregeling is gewenst dan
zal de compensatie gerelateerd aan de stand van de volumeregelaar weer werken
zoals het ontworpen is, namelijk alleen bij lage geluidniveaus en met steeds
minder invloed naarmate het volume hoger is. Dit voorkomt overbelasting en
beschadiging van de componenten.
De Filter Link kan
op de verschillende manieren aangesloten worden zoals in de volgende
voorbeelden wordt toegelicht.
Voorbeeld 1:
Voorbeeld 2:
Voorbeeld 3:
Technische
achtergrond
Hoe verkeerd de
afstemming tussen de componenten is laat een eenvoudig rekenvoorbeeld heel
duidelijk zien. Daarbij is uitgegaan van het uitgangsniveau van de meeste
cd-spelers dat zich zo rond 2 Volt effectief bevindt. Sommige cd-spelers zitten
zelfs nog hoger. Gezien de constructie van de elektronica moet dit niveau ook
wel zo hoog zijn omdat anders de enorme signaal-ruisverhouding van de cd-speler
begrensd wordt door de signaal-ruisverhouding van de audioschakelingen en dat
is natuurlijk niet de bedoeling. Anderzijds is het bedenkelijk als het afgezet
wordt tegen de signaal-ruisafstand van versterkers die ongunstiger wordt
naarmate de gevoeligheid aan de ingang groter is.
Het maximale
signaalniveau wordt bij vrijwel alle hedendaagse cd’s bereikt. Er zijn zelfs
cd’s waarbij het audiosignaal vastloopt tegen dat maximum, soms incidenteel
maar soms ook zeer grof en vaak. Voornamelijk in het verleden zijn er wel cd’s
gemaakt op een uitzonderlijk laag niveau, zelfs tot –20 dBFS. Het bijzondere
daaraan is dat die het aanpassingsprobleem eigenlijk bij de bron oplossen
doordat het maximum signaalniveau bij lange na niet bereikt wordt.
Logischerwijs verklaart dit het enorme verschil in luidheid dat tussen sommige
cd’s bestaat.
Rekenvoorbeeld voor- en eindversterkercombinatie
In het volgende
rekenvoorbeeld is uitgegaan van een bestaande bij elkaar behorende voor- en
eindversterkercombinatie die werkelijk in de handel is van een bekend en als
goed gekwalificeerd audiomerk. De combinatie verschilt overigens niet wezenlijk
van de andere merken. De versterkingsfactor van de voorversterker blijkt een
factor vijf te zijn en die van de eindversterker dertig. De eindversterker kan
een maximum vermogen leveren per kanaal van 112,5 Watt in 8 W. Wanneer de uitgangsspanningen (U) worden
teruggerekend vanaf de luidspreker rollen hier de volgende getallen uit:
Uuit eindversterker = 30 V
Versterkingsfactor
= 30
Uin
eindversterker = 1 V
Uuit
voorversterker = 1 V
Versterkingsfactor
= 5
Uin
voorversterker = 200 mV
Samenvattend
betekent dit dat bij een ingangsniveau van 200 mV effectief in de
voorversterker bij het volume op tien en de toonregeling in de stand neutraal
een vermogen van 112,5 Watt in de luidspreker wordt opgewekt. Dit klopt
overigens ook precies zoals de fabrikant de apparatuur specificeert.
Maar
dit is niet de realiteit. De realiteit is dat de cd-speler een spanning van
twee Volt (= 2000 mV) levert. Wanneer het rekenvoorbeeld wordt omgedraaid en
net wordt gedaan alsof de audioapparatuur geen begrenzingen zou kennen dan
ontstaan hele andere getallen:
Uin
voorversterker = 2 V
Versterkingsfactor
= 5
Uuit
voorversterker = 10 V
Uin
eindversterker = 10 V
Versterkingsfactor
= 30
Uuit
eindversterker = 300 V
Een
voorversterker is vaak nog wel in staat om 10 Volt te leveren. De beperking zit
hier vooral in de eindversterker. Bij een uitgangsspanning van 300 Volt zou een
vermogen van maar liefst 11.250 W (11,25 kiloWatt) in een luidspreker van 8 W worden opgewekt. De versterker is echter in
werkelijkheid allang vastgelopen en produceert naar alle waarschijnlijkheid
signaalvormen die weinig meer met muziek hebben te maken en die flink
schadelijk kunnen zijn voor de aangesloten luidsprekers.
Een
al eerder genoemd nadeel is dat de signaal-ruisafstand van het totale systeem
tegelijkertijd nodeloos wordt verlaagd. Bij de genoemde combinatie van het alom
gewaardeerde merk is het zo dat er duidelijk ruis uit de luidsprekers is te
horen bij het volume op nul. Dit is ook logisch, aangezien het op zich lage
ruisniveau van de voorversterker een onnodige factor dertig in plaats van
slechts een factor drie wordt versterkt door de eindversterker, om daarop als
duidelijk hoorbare ruis uit de luidspreker te komen. De ruis verdwijnt dan ook
zodra de voorversterker wordt uitgeschakeld.
Rekenvoorbeeld geïntegreerde versterker
Bij een geïntegreerde
versterker uit de reeks van hetzelfde merk is het al niet veel anders, zoals
blijkt uit het volgende rekenvoorbeeld. De versterker kan eveneens een maximum
vermogen leveren per kanaal van 112,5 Watt in 8 W.
De ingangsgevoeligheid blijkt 150 mV te zijn.Wanneer de uitgangsspanningen (U)
worden teruggerekend vanaf de luidspreker rollen hier de volgende getallen uit:
Uuit versterker = 30 V
Uin
versterker = 150 mV
Versterkingsfactor
= 200
Samenvattend
betekent dit dat bij een ingangsniveau van 150 mV effectief in de versterker
bij het volume op tien en de toonregeling in de stand neutraal een vermogen van
112,5 Watt in de luidspreker wordt opgewekt. Dit is ook weer precies zoals de
fabrikant de apparatuur specificeert.
Wanneer
het rekenvoorbeeld wordt omgedraaid, de cd-speler twee Volt (= 2000 mV) levert
en net wordt gedaan alsof de audioapparatuur geen begrenzingen zou kennen dan
ontstaan ook hier andere getallen:
Uin
versterker = 2 V
Versterkingsfactor
= 200
Uuit
versterker = 400 V
Bij
een uitgangsspanning van 400 Volt zou een vermogen van maar liefst 20.000 Watt
(twintig kiloWatt) in een luidspreker van 8 W
worden opgewekt. Ook de geïntegreerde versterker zal daar echt niet toe in
staat zijn maar zal fors worden overbelast.
Hoe kan het worden het
opgelost?
Met
de Filter Link kunnen de vaak voorkomende misaanpassingen in signaalniveau
worden opgelost. Bij gebruik tussen cd-speler en geïntegreerde versterker wordt
het signaalniveau teruggebracht naar het globale maximale ingangsniveau volgens
de specificatie van de fabrikant. Het gehele volumeregelaarbereik is weer
beschikbaar met als voordelen een optimaal en comfortabel bedieningsgemak, een
toegenomen geluidskwaliteit door minimale onbalans en natuurlijk minder kans op
schade door overbelasting.
