Berekenen het vermogen van een versterker


Pa luistert in zijn werkamer altijd op een rustig niveau naar een klassieke muziek zenders.
En nu komt zoonlief thuis, pa is nog aan het werk en zoonlief die propt een DeadMetal CD in de lade, niemand thuis en blazen maar!

Pfff wat een onzin. Vandaag is het opa die boenke-boenke doet op de auto-"hifi" en de kleindochter die Mozart en Bach speelt - beide nog meegemaakt daarstraks, op de parking van de Aldi in Steenokkerzeel.

hoe beter de vraag geschreven, zoveel te meer kans op goed antwoord
blackdog

Golden Member

Hi big_fat_mama,

Wat ik in mijn verhaal duidelijk wil maken is dit, het opgenomen vermogen is afhankelijk van de belasting en de andere zaken die ik aantip.
Daar wordt in mijn ogen veel te makkelijk aan voorbij gegaan.

Een luidspreker is niet 4 of 8 Ohm, luidheid hangt van het weer te geven signaal hangt sterk af van wat ik hierboven heb aangegeven.
Een sinus signaal in de te testen versterker sturen, niet meer dan 0,1% vervorming en dan met de Wet van Ohm berekenen wat het vermogen van de versterker is.

Ik schets een voorbeeld waar ik tegenaan ben gelopen, dat jij wat anders hebt meegemaakt maakt in totaal niet uit, het gaat er om wat ik duidelijk probeer te maken.
Of iemand nu Jaap of Piet heet, Marie is ook goed, het kan ook de hulp in de huishouding zijn die gabber house draait als er geen bewoners thuis zijn, doet dit iets af aan het voorbeeld?

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Hoi Brammerd, die tweede reactie van me was een uitdagertje hoor, beetje plagerig eigenlijk. Ik probeerde er op ludieke wijze op te wijzen dat we beter bij de oorspronkelijke vraag blijven. (en het was ook een fraaie aanleiding om mijn frustratie te luchten bij die opa die op vijftig jaar tijd niet veel smaak of nuance had bijgeleerd, toch niet aangaande muziek)

Hoe kunt ge het vermogen (piek en RMS) berekenen van een versterker als ge de Ohm van de boxen en de voedingsspanning over de eindtransistoren weet ?

Al uw opmerkingen waren terecht en lezenwaardig en interessant - maar gingen voorbij aan die oorspronkelijke vraag.

[Bericht gewijzigd door big_fat_mama op 13 oktober 2021 21:50:05 (16%)]

hoe beter de vraag geschreven, zoveel te meer kans op goed antwoord
blackdog

Golden Member

Hi big_fat_mama,

Sorry, maar mijn mening/opmerkingen zijn niet voorbij de oorspronkelijke vraag...
Ik geef uitgebreid aan hoe het een en ander in elkaar steekt.

De TS geeft zelf al aan dat het onduidelijk is hoe het in elkaar steekt en ik probeer het zo duidelijk mogelijk aan te geven hoe het in de praktijk in elkaar steekt.

Ik kan wat opmerkingen maken over het besturen van een vliegtuig, bij die windrichting en die sterkte moet je dit doen.
Jij bent dan de eerste die op mijn nek springt om mij duidelijk te maken dat wat ik zeg, "wat beperkt is" en dat je daarmee nu niet echt een vliegtuig kan goed kan besturen.

Nog maar een keer...
Einstein: Alles moet zo simpel mogelijk gemaakt worden, maar niet simpeler.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

Op 13 oktober 2021 21:43:58 schreef blackdog:
Hi big_fat_mama,

Wat ik in mijn verhaal duidelijk wil maken is dit, het opgenomen vermogen is afhankelijk van de belasting en de andere zaken die ik aantip.
Daar wordt in mijn ogen veel te makkelijk aan voorbij gegaan.

nee, er wordt bewust op gewezen dat dit niet uitmaakt voor het RMS vermogen dat de versterker KAN leveren.

kijk, mijn Porsche heeft 250 KW aan vermogen onder de kap. als ik op ijs rijd kan ik dat vermogen nooit omzetten op de grond, het ding gaat gewoon slippen. Moet het opgegeven vermogen dat de motor kan leveren daaraan aangepast worden door de fabrikant? Ferdinand gaat het met dat laatste niet eens zijn :-)

blackdog

Golden Member

Hi kris van damme,

Ik begrijp niet wat je duidelijk probeert te maken.

Wat ik omschijf geeft goed aan hoe het in elkaar steekt, een luidspreker systeem dat bij 10KHz 24 Ohm is,
kan bij die impedantie nooit het vermogen opnemen dat de versterker kan leveren bij zeg 8 Ohm.

De belasting impedantie en en het vermogen van de versterker voor de impedantie waarvoor hij ontworpen is, bepaald het opgenomen vermogen.
Je kan de versterker die voor 8 Ohm bedoeld is wel met 2 Ohm belasten, tot zijn stroomreserve op is, vervorming spuit dan ondertussen de versterker uit.

Mijn eerste stukje in dit topic geeft goed aan hoe het een en ander in elkaar steekt in de praktijk.

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
jerome

Golden Member

Op 12 oktober 2021 18:29:16 schreef brmo:
Ik heb zelf een eindversterker gemaakt (2x 400W - 4 Ohm).

De berekening is dus gelukt.

Op 13 oktober 2021 22:18:49 schreef blackdog:
Hi kris van damme,

Ik begrijp niet wat je duidelijk probeert te maken.

Wat ik omschijf geeft goed aan hoe het in elkaar steekt, een luidspreker systeem dat bij 10KHz 24 Ohm is,
kan bij die impedantie nooit het vermogen opnemen dat de versterker kan leveren bij zeg 8 Ohm.

Bram, als je de luidspreker of andere last meeneemt, bepaal je niet het rms vermogen dat de versterker kan leveren , maar van een keten.
das wat lastig voor het specificeren , iedere luidspreker is anders. daarom op weerstanden. Doe je met de wagen toch ook? gaat op een testbank voor bepalen vermogen. heb je altijd de zelfde omstandigheden.
Voor Iemand die van meters houdt met veel cijfertjes achter de komma moet de test eenduidig zijn, toch? :-)

blackdog

Golden Member

Hi Kris,

Wat schat jij in, zou ik aan 50 versterkers hebben gemeten of zou het er meer als 1000 kunnen zijn in mijn leven?

Ik heb in de av industrie gewerkt en zeer veel aan versterker apparatuur gemeten.

Altijd was de eerste test, 1khz net onder het clippen te testen wat het vermogen is bij een bepaalde netspanning en belasting.

Ik denk dat ik ondertussen wel weet hoe de vork in de steel zit. :-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

@Blackdog: je meting was toch wel in de gespecificeerde weerstand?

Lees dit draadje nog eens door: Kris wijst terecht op een gespecificeerde load en die noem je niet. De discussie is een misverstand denk ik.

En daarna komen toch pas de (stabiliteit) tests in inductieve en capacitieve belastingen. En de slew-rate en vervormingsmetingen. Maar misschien deden we bij Philips (@kris ?) dan iets fout.....

[Bericht gewijzigd door Brightnoise op 14 oktober 2021 12:08:30 (21%)]

Hoop gezever. Wat de TS wil horen is:

Het piek vermogen wordt bepaald door de voedingspanning.

Stel je voeding is +/- 10V en je luidspreker is 8 Ohm.

Je kan nu 10V op de luidspreker zetten, dan gaat er 1.25A lopen -> 12.5W.

Dit is echter als je een perfect 10V blokgolf aanbied. Wil je sinusvormige audio kunnen weergeven, dan is de piekspanning 10V en je RMS waarde maar 7.07V. de RMS stroom is dan 7.07/8, dus U.I = 6.25W.

Nu hangt het van je versterker af of je helemaal precies 10V aan de uitgang kan krijgen. Gemiddelde versterkers (waar jij het denk ik over hebt) hebben twee torren in serie, vaak nog in emittervolger configuratie, dus minimaal 1.2V spanningsval. Dan is je piekspanning maar 8.8V, dus 6.22V RMS, .78A stroom 4.8W vermogen.

Ga je "klasse D" dan heb je echter verwaarloosbaar spanningsval over de uitgangstrap en zit je weer aan de 6.25W.

Doe je niet 1 kant van de speaker aan GND, maar aan een tweede versterker, dan kan je 20V op de speaker zetten 2.5A, 50W uit de blokgolf 25W voor sinus vormige audio.

Als je nu een voeding hebt die het zojuist uitgerekende vermogen van de uitgangstrap niet kan leveren, dan kan de RMS waarde lager zijn.

Ook nog moet je rekening houden met dat muziek niet 1 sinusvormige toon is. Ga je complexere golfvormen willen weergeven dan moet je ruim onder bovengenoemde limiet blijven: Anders krijg je op bepaalde stukjes dat de voeding niet hoog genoeg is. Als dat gebeurt krijg je vervorming.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Dat berekenen is echt een fluitje van een cent.
Ik zie dat er een hoop mensen hebben gereageerd en veel geschreven hebben, ik heb lang niet alles gelezen.
Om even het voorbeeld van Frederick E. Terman te nemen, waarbij de voedingsspanning van de eindversterker 30 Volt symmetrisch is.
In de pieken zal over de transistoren een spanning staan waarbij de transistoren in verzadiging staan, dus laten we daarvoor 2 Volt nemen.
Dan is de piekspanning van een halve sinus dus 28 Volt.

Hiervan neem ik de effectieve waarde dat is U/(1/√2)=19,8 Volt.
Het vermogen is de effectieve spanning in kwadraat gedeeld door de weerstand:
U^2/R= 19,8^2/8=49 Watt.
Ik gebruik voor de weerstand 8 ohm, neem ik nu 4 ohm dan is het piekvermogen 98 Watt.

Maar dit zijn piekwaarden, het kan zijn dat de sinusvorm flink vervormd is, het maximale vermogen valt dan een stuk lager uit.
Het is ook nog mogelijk dat de voedingsspanning niet aan deze waarde komt, omdat de voeding de gevraagde stroom niet kan leveren, m.a.w. de spanning zakt in.

"tijd is relatief"
blackdog

Golden Member

Hi,

Ik begrijp groot deel van jullie opmerkingen niet...
Wat ik aangeef is waar het in de praktijk op neer komt en dat het precies willen meten van het vermogen lastig en niet zo zinnig is.

Ik heb zeker aangegeven over 4 en 8 Ohm belastingen en dat het er in de praktijk er meestal anders uit ziet,
dit wat de belasting uit de versterker trekt i.v.m. de variërende impedantie over het audio gebied van de aangesloten luidsprekerbox.

Vermogensmetingen heb ik op net zo'n manier gedaan als bij Philips of andere bedrijven, dat is geen "Rocket Sience"
Er komen allerlei eenheden voorbij voor vermogens van versterkers en de meeste zijn marketing bullshit, de FTC en DIN normen hebben geprobeerd dit een beetje in te dammen.

Vooral bij de grote vermogen versterker gaan er veel meer zaken meespelen, wat ik in mijn lange post hierboven al heb aangegeven.
Als je de maximale piek piek spanning op een scoop meet en dan een vermogens berekening gaat doen, door de piek piek spanning door 2√2 te delen en dan te kwadrateren en als laatste door de belasting impedantie te delen, krijg je een vermogen er uit.
Maar is dat nu bij 0,1%, 1% of 10% vervorming dit is lastig op de scoop af te lezen.

Dus als je het precies wil weten, zal je een vervormings meter moeten gebruiken om het goede punt te bepalen volgens de specs van de versterker bouwer(welke gegevens vaak beperkt zijn)

Alles wat ik hier in dit topic heb geschreven geeft aan dat het precies willen weten van het versterker vermogen niet echt zinnig is, dit omdat het van zeer veel eigenschappen afhankelijk is.
De formule om uit te rekenen wat het vermogen is ligt gewoon vast, de RMS waarde van een sinus vormig signaal met zichzelf vermenigvuldigen en dan delen door de belasting impedantie, dus U kwadraat gedeeld door R.

Mijn manier van het meten van de totale voedingspanning dit door drie te delen, kwadrateren en dan door de belasting impedantie te delen geeft gewoon een aardige indruk van het vermogen van de versterker, meestal binnen 5% wat mooi genoeg is, wil je meer en preciezer doe dan deze test eens, zoals hieronder vermeld.

Testje
Zet maar eens een versterker op je testbank en je houd verder nergens rekening mee, 230V stekker er in, 1KHZ sinus op de ingang, audio meetset en belasting op de uitgang, verrrek... deze versterker, deze versterker haalt de 2x 600-Watt aan 4Ω niet? (je trekt op dat moment ongeveer 1,6KW uit het net!)

Blijkt de 230V aansluiting in je meetomgeving te veel in te zakken en de trafo in de versterker is eigenlijk voor 240V netspanning, blijf je bij het tegelijk uitsturen van beide kanalen aan 2x 548-Watt te komen bij 0,1% vervorming.
Dat is de praktijk en daarom is het voor de gebruiker niet zo zinnig precies te willen weten hoeveel Watt de versterker precies is.(samen met de andere redenen die ik heb aangetipt)

Bij 240V netspanning en een lage Ri van het 230V Net, korte dikke kabels naar je 4Ω belasting weerstanden met goede aansluitingen, dan heb je kans dat je zelfs 2x623-Watt meet als de versterker fabrikant lief is. :-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
eSe

Honourable Member

De conclusie die ik hier uit trek: Zelfs mensen die heel hun leven bezig zijn met soldeerbouten, schroevendraaiers en meetapparatuur hebben geen eenduidige manier om het vermogen van een versterker te bepalen :) :+

Laat staan een leek die zijn keuze moet maken uit de advertenties in "serieuze" HiFi magazines, verkopers in audio/video winkels, online verkopers...

Heeeel lang geleden stond er een artikel in Elektuur met de titel "Wat is Watt?" Als ik het goed heb is men daar ook niet met een oplossing gekomen.

Moeilijke materie, en waar liggen de grenzen? Echt de versterker max uitsturen zonder rekening te houden met vervorming? Frequentiebereik inperken of toch maar gaan van 20hz tot 100Khz?...

Zijn er standaard normen om versterkers te vergelijken, soort van "oude" DIN norm?

Groetjes,
eSe

A transistor protected by a fast-acting fuse will protect the fuse by blowing first.
blackdog

Golden Member

Hi eSe, :-)

Wat ik uitleg zit volgens mij geen woord Frans bij.
Vermogens berekening aan de hand van een Sinus top top spanings metingen of een RMS meter, ligt gewoon vast, daar is geen speld tussen te krijgen.

Maar wat zijn de meetconditie en in hoeverre is dit allemaal van belang bij de gebruiker van de te testen versterker.
Dat heb ik geprobeerd hier uit te leggen, het geheel is namelijk nogal complex.
Geen gebruiker hoort b.v. het verschil of hij 220V of 235V netspanning heeft bij een flink uitgestuurde versterker zonder dat deze grof in het clipen gaat.

Binnenkort in de audiosectie van dit Forum een test van de Dynaco versterker, die ik hier heb staan, om door de testmangel te halen. :-)

Groet,
Bram

Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"

en eigenlijk boeit het ook weinig. gaat iemand het horen of ik een 1W versterker of een 10W versterker in de huiskamer heb?
met goeie speakers kan die 1W meer kabaal (decibels) maken dan een 10W op middelmaat speakers

ik hou van werken ..., ik kan er uren naar kijken

Dit is juist Fcapri, omdat ons menselijk gehoor op het logaritme van bepaalde niveaus werken.
Een verdubbeling in het vermogen zal je daardoor nauwelijks kunnen merken in verschil.

"tijd is relatief"

Op 13 oktober 2021 23:26:56 schreef blackdog:
Hi Kris,

Wat schat jij in, zou ik aan 50 versterkers hebben gemeten of zou het er meer als 1000 kunnen zijn in mijn leven?

Ik heb in de av industrie gewerkt en zeer veel aan versterker apparatuur gemeten.

Altijd was de eerste test, 1khz net onder het clippen te testen wat het vermogen is bij een bepaalde netspanning en belasting.

Ik denk dat ik ondertussen wel weet hoe de vork in de steel zit. :-)

Groet,
Bram

Klopt.
Ikzelf ben druk in de 100 Volt techniek, het verlost je in elk geval van de formule voor het parallel schakelen van luidsprekers.
Het vermogen dat de luidspreker opneemt bij 100 Volt (of 70 Volt) is bepalend voor het aantal dat je aan kunt sluiten op een versterker. Zijn de vermogens gelijk, dan is de versterker precies aangepast.
Wat het meten betreft. Ik heb tijden gewerkt met versterkers van Philips, zowel de buizen als de transistorexemplaren. Tot en met de SQ4 was het opgegeven vermogen gelijk het continu of RMS vermogen. Je kon de versterker dus ook in de industrie gebruiken, om bijv spanningen te verkrijgen met een andere frequentie als 50 Hz. De versterkers leverden gewoon langdurig het volle vermogen. Met de komst van SQ45 was dat gedaan. Het IEC vermogen werd geïntroduceerd. En inderdaad, de versterkers leveren gewoon het opgegeven vermogen. Laat je evenwel een sinustoon er op staan, dan zal de versterker en de voeding flink opwarmen en uiteindelijk defect raken als er geen beveiliging is. Philips heeft dat ondervangen door op de ingang een NTC te zetten, die thermisch gekoppeld was met het koellichaam van de eindtransistoren. Op zeker moment wordt de NTC zo warm, dat die de ingang zal knijpen en zo het afgegeven vermogen reduceert tot een waarde die de versterker heel laat.

Op 14 oktober 2021 13:18:37 schreef blackdog:
Ik begrijp groot deel van jullie opmerkingen niet...

Geen woord Frans bij hoor!

Dat het niet eenduidig te bepalen is, dat weet jij, dat weet ik, maar de details daarvan kan de TS denk ik geen zak schelen.

TS wil denk ik 1 van 2 dingen.

1) Hem is een 12V versterker verkocht met 300W Piekvermogen. Hij wil onderbouwing hebben voor: "Maar dat kan toch nooit!". Goed nieuws: inderdaad!

2) Hij wil een versterker bouwen van zeg 100W (dat willen ze allemaal). Hij wil dan uitrekenen wat z'n voeding minimaal moet zijn.

Voor beide gevallen is: "Dit is de basis berekening, maar het bruikbare vermogen kan zomaar een stuk lager zijn" denk ik een voldoende antwoord.

Indien scenario 2 van toepassing is, dan kunnen we hem aanmoedigen om z'n ontwerp-beslissingen hier te overleggen en DAN of evt als het ding minder presteert dan gehoopt is het moment om over details van waarom de basis berekening de boel overschat te beginnen.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Allen bedankt voor jullie reactie. Is niet zo simpel als ik dacht.

Groeten
Bruno Mols

Het basisantwoord op uw vraag is wel degelijk simpel, beste Bruno, en werd ook enkele keren gegeven, in erg verschillende vormen.

De verwarring komt ervan dat het simpele basisantwoord erg theoretisch is, en dat de praktijkwaarde heel wat lager kan en zal liggen. Meerdere deelnemers hebben geprobeerd daarop in te spelen, ook al was het eigenlijk de vraag niet.

Ik sluit me dan ook graag aan bij @rew juist hierboven: als we beter begrijpen waar uw vraag vandaan komt, dan kunnen we gerichter antwoorden.

Het zal wel niet zo bedoeld geweest zijn, maar uw aanvankelijke vraag zette begrijpelijkerwijs sommigen aan om meer antwoorden te bieden dan er vragen gesteld werden; hier en daar werd zelfs over metingen gerept, ook al werd daar compleet niet om gevraagd.

Kortom: laat eens weten waar de vraag vandaan komt? En met welke details we u verder van dienst kunnen zijn?

hoe beter de vraag geschreven, zoveel te meer kans op goed antwoord

Op 13 oktober 2021 19:27:22 schreef kris van damme:
mooi FET, je beschrijft de verhouding piek/rms in functie van het aangeboden signaal. das op zich een originele benadering, maar als ik me goed herinner is het niet dat wat bedoeld wordt met piek en RMS waarde van een versterker, want dan kan het alle kanten op... Voor beide tests wordt een gelijkvormig signaal gebruikt, een sinus. voor piekvermogen moet de sinus x milliseconden onder een bepaalde vervorming blijven. voor het RMS vermogen moet dit continue.

Met de uitleg van FET kan het toch niet alle kanten op.
Het piekvermogen is het vermogen op het moment dat het signaal zijn hoogste piek bereikt. Daar valt niets verkeerd aan te interpreteren.
Anderzijds is het 'piekvermogen gedurende een aantal milliseconden' een contradictie en puur arbitrair. Daarmee kan je pas alle kanten op.
Overigens, volgens wat ik zo lees in de reclames wordt met piekvermogen tegenwoordig echt het vermogen gedurende die ene piek bedoeld.
Het piekvermogen gedurende enkele milliseconden heette vroeger het muziekvermogen.

De DIN 45.500 norm is vrij duidelijk: RMS vermogen bij 1kHz en 1% THD bij de belasting waarvoor de versterker is gemaakt.
Dat zit dan tegen het moment van clippen aan. Maar goed het is een norm eind 60er jaren of zo.

Op 14 oktober 2021 21:01:24 schreef X3:
[...]
Met de uitleg van FET kan het toch niet alle kanten op.
Het piekvermogen is het vermogen op het moment dat het signaal zijn hoogste piek bereikt.

de hoogste piek? je bedoelt dus de amplitude? Ooit van RMS gehoord? als het zo eenvoudig was, dan is het gewoon in discussie over vierkantswortel 2... maar dat is het niet. Onze oortjes horen de RMS waarde. leg je oortjes even te luisteren bij Herman Helmoltz .

Op 14 oktober 2021 21:01:24 schreef X3:
[...]

Anderzijds is het 'piekvermogen gedurende een aantal milliseconden' een contradictie en puur arbitrair..

Zo eenvoudig en fout is het helemaal niet. die definitie komt uit het buizentijdperk. Muziek bevatte toen af en toe een bas. Die vraagt de hoogste energie, maar duurt niet lang. een buizenversterker kon die bas-slag aan 15 watt wel leveren maar, niet continue 15 watt.
Dat was ooit belangrijk in de vraag is de versterker al dan niet HiFi?

Dat ligt allemaal in een ver verleden, maar al die terminologie is intussen al generaties misbruikt om de hoogste cijfers te halen voor idioten die opgaan in de mijne is mooier dan de jouwe.. ( https://www.youtube.com/watch?v=Ke5mKjpw9Uo ).

Om aan al dat cijfertjes idiotisme ontsnappen verwijs ik dus naar de aloude eenduidige en sinds de jaren 30 gedefinieerde methode voor het meten van het RMS en piekvermogen, maar zelfs hier ligt dat moeilijk.