5-Kanal-Verstärker - Wieviel Leistung brauch ich eigentlich

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Schimmelhirn
Stammgast
#1 erstellt: 15. Jan 2009, 12:54
Hallo zusammen,

ich habe vor mir in den nächsten Monaten eine Art 5.1 System (Boxen und Verstärker) für den Betrieb am HTPC zu bauen.

Da ich bisher nur ein Stereo Kompaktsystem habe, will ich zunächst mit einem Stereo-Amp starten, dann ordentliche Standboxen dafür bauen, zwischendrin noch ein aktiver Subwoofer und dann später dann 3 Kanäle im Amp + passende Boxen nachrüsten. Rein vom technischen sollte ich das mit entsprechender Lernkurve hinkriegen, aber bei der Auslegung des Gesamtkonzeptes fehlt mir jedes Gefühl.

Jetzt stellt sich mir die Frage, wieviel Leistung benötigt man eigentlich? Zuerst dachte ich an 5x80W(rms) mit je zwei LM3886 gebrückt an 8Ohm, aber ich werde dann mit dem Netzteil wohl Probleme bekommen (zu groß). Und manchmal ist ja auch weniger mehr

Lange Rede kurzer Sinn: Wieviel Leistung wird denn erfahrungsgemäß benötigt?
Die Anlage wird in einem offenen Wohnzimmer mit Küche ca. 30-40qm betrieben. Ich wohne in einem Mietshaus ;). Ich denke moderate Lautstärken werden eher mein Anwendungsfall sein. Ab und an etwas lautere Musik im Stereobetrieb.
Macht es Sinn die Frontlautsprecher mit mehr Leistung zu füttern und die hinteren Kanäle und Center mit weniger?

Achja, macht es beim Betrieb an der Soundkarte Sinn noch einen Preamp einzusetzen? Ich habe erstmal keinen vorgesehen, da die Lautstärke- und Klangregelung im PC gemacht wird...

Grüße, Schimmelhirn
Kay*
Inventar
#2 erstellt: 15. Jan 2009, 17:16


Wieviel Leistung wird denn erfahrungsgemäß benötigt?
...
Macht es Sinn ... mit mehr Leistung zu füttern

hängt (neben dem genannten) wesentlich vom Wirkungsgrad
der LS ab



mit dem Netzteil wohl Probleme bekommen (zu groß)

????
Besorge dir einen Baugruppenträger(Einschubsystem) und
baue modular.



Lautstärke- ...regelung im PC gemacht wird...

ich würde mir wenigstens eine passive Umschaltung am
Endstufeneingang überlegen ...
bzw. ich werde es so machen, vielleicht 4 6dB-Stufen.
Schimmelhirn
Stammgast
#3 erstellt: 15. Jan 2009, 18:12
Danke für deine Antwort.

Wenn die benötigte Leistung im Wesentlichen vom Wirkungsgrad der LS abhängt, schliesse ich daraus, dass ich mir kaum vorher überlegen kann wie ich meine Endstufe auslege? Ich meine ne ungefähre Größenordnung sollte doch pi*Daumen möglich sein... Ansonsten werd ich einfach auf Nummer sicher gehen und wirklich von 5*80W an 8Ohm ausgehen.

Beim Netzteil hab ich einfach das Problem, dass so ein Trafo bei großen Leistungen auch in seinen Abmessungen recht umfangreich wird. Nen Baugruppenträger möcht ich nicht nehmen, die sehen im Wohnzimmer nit ganz so toll aus, bzw. wenn sie es tun, hat man ne Menge Geld reingesteckt - zumindest was ich bisher gesehen habe -> Empfehlungen?

Was meinst du genau mit passiver Umschaltung? Schaltung passiv, aber ich aktiv per Knopf? Wenn ichs mir recht überlege, gar kein schlechter Gedanke...
alex-schreiner
Neuling
#4 erstellt: 15. Jan 2009, 18:56
5w rms pro kanal und man kann schon party machen. einzig für den subwoofer darf es mehr sein, aber wie schon angemerkt: es kommt auf den wirkungsgrad der boxen an!

falls du den LM3886 verwenden möchtest: ich finde ein LM3886 pro kanal reicht aus. die spannungsversorgung musst du nicht für die maximalangaben aus dem datenblatt dimensionieren, der trafo ist noch bezahlbar für ein bisschen heimkino.
Kay*
Inventar
#5 erstellt: 15. Jan 2009, 21:22


Baugruppenträger sehen im Wohnzimmer nit ganz so toll aus

Du bist der Erste, der offenbar immer um seinen Amp
herumgehen wird. Vor einen BGT kann man jede beliebige
Front schrauben, aber
es geht um den modularen/flexiblen Aufbau


passiver Umschaltung

z. B. per Relais geschaltete Widerstände,
sorgt für höheren Pegeln auf den Zuleitungen und
verbessert den Störabstand (gerade, wenn nur eine digi.
Regelung zwischen PC und Amp existiert)


Trafo bei großen Leistungen

für Wohnzimmerbetrieb würde ich Trafo=Ausgangsleistung
dimensionieren, so etwa 5x 50W Trafo=300W

p.s.
so'n üblicher Yamaha-Trümmer hat bestenfalls 5(7)x40W
bei gemeinsamer Belastung aller Kanäle
Schimmelhirn
Stammgast
#6 erstellt: 15. Jan 2009, 22:06

Du bist der Erste, der offenbar immer um seinen Amp
herumgehen wird.


tatsächlich wird der Amp nahezu frei stehen. Deshalb muss er auch von der Seite und von oben eine gute Figur machen. Einzig hinten ist niocht so wichtig... Aber das Gehäuse soll hier nicht das Thema sein.

Auf jeden Fall danke für die Anregungen, ich werde dann wohl doch etwas weniger Leistung veranschlagen. Das macht es dann doch erheblich einfacher - und günstiger.

Grüße, Schimmel
M.D
Stammgast
#7 erstellt: 18. Jan 2009, 16:40
Hallo
http://www.elv.de/2x...ail_10/detail2_13255
Einmahl den und den 4x40 Watt ist auch dort zu finden.
Reicht eigentlich völlig aus .
Und der Trafo wird auch nicht so Groß und
Lest sich alles recht kompakt halten.
Grüße
M.D
Kay*
Inventar
#8 erstellt: 18. Jan 2009, 19:13

M.D schrieb:
Hallo
http://www.elv.de/2x...ail_10/detail2_13255
Einmahl den und den 4x40 Watt ist auch dort zu finden.
Reicht eigentlich völlig aus .
Und der Trafo wird auch nicht so Groß und
Lest sich alles recht kompakt halten.
Grüße
M.D


Wer lesen kann, hat Vorteile!

oben steht was, von wegen 8ohm
pelmazo
Hat sich gelöscht
#9 erstellt: 18. Jan 2009, 19:17
Vielleicht greife ich die Fragen nochmal von einem etwas grundsätzlicheren Standpunkt auf, zum Teil auch als Diskussionsbeitrag und Gedankenanstoß.

Auf der einen Seite steht die Frage wie viel Verstärkerleistung man braucht. Das hängt natürlich vom gewünschten Schallpegel, von dem zu beschallenden Raum und von den Lautsprechern ab.

Auf der anderen Seite steht die Frage, welche Leistung das Verstärker-Netzteil abgeben können muß.

Letztere Frage ist auf den ersten Blick einfach zu beantworten und ich widme mich ihrer zuerst. Man zählt einfach die Leistung der einzelnen Kanäle zusammen. Das ist aber genau genommen verkehrt, obwohl dabei oft keine ganz verkehrten Ergebnisse rauskommen.

Ein Fehler ist daß im Verstärker selbst Verluste entstehen, und er daher mehr Leistung aufnimmt als abgibt. Die Differenz wird zu Wärme, die der Verstärker verheizt. Wie groß diese Verluste sind hängt vom einzelnen Verstärker ab, besonders von dessen Betriebsart (Klasse-A, AB, C oder D). Man kann daher nichts Generelles dazu sagen. Das Netzteil muß jedenfalls die Leistung liefern, die der Verstärker aufnimmt, und nicht nur die, die er an den Lautsprecher abgibt.

Bei allen Verstärkern außer den Klasse-A Verstärkern ist die Aufnahmeleistung des Verstärkers stark davon abhängig welches Signal abgespielt wird, und in gewissem Ausmaß auch wie sich die Last verhält. Ein ohmscher Widerstand, wie man ihn als Meßhilfsmittel hernimmt, ist nicht der schlimmstmögliche Fall in dieser Hinsicht. Es gibt Lautsprecher, die durch ihre Impedanzeigenschaften bei "ungünstigen" Signalen zu einer erheblich höheren Leistungsaufnahme des Verstärkers führen als ein einfacher Lastwiderstand, und es ist durchaus möglich daß dabei weniger Leistung an die Last abgegeben wird (sprich, der Verstärker wird heißer).

Ein weiterer Faktor ist daß reale Musik sich in ihrem Leistungsbedarf ganz anders verhält als ein Sinussignal, wie man es zur Messung verwendet. Der Leistungsbedarf von realer Musik ist dabei erheblich kleiner als der des Meßsignals. Das liegt daran daß Musik stark impulsbehaftet ist, und daher zwar unter Umständen eine recht hohe Momentanleistung braucht, im Mittel aber mit relativ wenig Leistung zufrieden ist. Die spontane Leistung kann aber aus den Siebkondensatoren befriedigt werden, während der Trafo bloß für die mittlere Leistung ausgelegt zu sein braucht. Man muß aber dazu sagen daß die stark komprimierten "Lautstärkewahn-CDs" den Unterschied zwischen Spitzenleistung und mittlerer Leistung deutlich verkleinert haben, nicht unbedingt zum Nutzen der Qualität. Trotzdem wird man immer noch einen deutlichen Unterschied feststellen zwischen der Leistungsaufnahme mit einem Meßsignal, und der mit einem Musiksignal. Daher ist es immer noch sinnvoll, sich zu überlegen ob man das Geld für einen großen Trafo ausgeben will, nur um Meßsignale mit maximalem Pegel abspielen zu können.

Ich würde also eher folgendes Vorgehen bei der Abschätzung der benötigten Netzteil-Leistung vorschlagen: Man bestimmt die Leistungsaufnahme eines Verstärkerkanals bei der maximalen Aussteuerung mit einem rosa Rauschen an einer "realistischen bis ungünstigen" Last. Damit man dabei nicht taub wird kann man das entweder simulieren, oder eine entsprechende Kombination aus Widerständen, Kondensatoren und Induktivitäten als Last verwenden. Mit maximaler Aussteuerung meine ich hier einen Pegel, der die Rauschspitzen schon merklich ins Clipping treibt, aber noch keine deutlichen Klangänderungen erwarten läßt.

Diese Aufnahmeleistung multipliziert mit der Kanalzahl sollte als Netzteil-Leistung reichen. Dabei ist weiterhin zu berücksichtigen, daß die Leistungsangaben für Trafos in der Regel für eine Widerstandslast gelten, und nicht für die Gleichrichtung und Siebung, wie sie im Verstärker normal sind. Das ist ein Unterschied, denn dadurch wird der Strom im Trafo statt sinusförmig stark impulsförmig, was die Verluste steigert. Bessere Trafohersteller bieten auch Leistungsangaben für die übliche Gleichrichtung/Siebung, oder sie bieten Literatur darüber wie man sie findet.

Jetzt aber noch zum Thema der benötigten Ausgangsleistung des Verstärkers.

Auch hier kommt einem wieder in die Quere daß es bei normaler Musik um stark impulsartige Signale geht, die im Durchschnitt wenig Leistung brauchen, aber für die korrekte Wiedergabe der Impulse trotzdem hinreichend "Headroom" im Verstärker, damit der nicht anfängt zu begrenzen. Die Leistungsangabe eines Verstärkers paßt dazu schlecht, denn sie bezieht sich auf Sinussignale, die eben gerade nicht impulsartig sind.

Einigermaßen normale Räume und Lautsprecher vorausgesetzt wird man bei noch erträglicher Lautstärke oft nicht einmal über 1 Watt Lautsprecherleistung hinaus kommen, aber wegen des oben gesagten bedeutet das nicht, daß ein Verstärker mit ein paar Watt ausreicht. Es wäre in der Tat besser, wenn man die Ausgangsleistung des Verstärkers völlig getrennt von dessen Clipping-Grenze betrachten würde.

Bei vielen Verstärkern (aber nicht allen) kann man die Clipping-Grenze indirekt aus der maximalen Abgabeleistung erschließen. Man berechnet dazu die Spitzenspannung eines Sinussignals, das an der Nenn-Widerstandslast die angegebene Verstärkerleistung zur Folge hätte. Das wird einige Volt niedriger sein als die Spannung der Verstärker-internen Spannungsversorgung. Wer den Verstärker selbst gebaut hat kann die Clipping-Grenze natürlich direkter bestimmen.

Diese Clipping-Grenze sollte um den Faktor 5 höher sein als die typische Ausgangsspannung des Verstärkers bei lauter, aber noch "üblicher" Lautstärke, so wie sie im gegebenen Raum und an den gegebenen Lautsprechern auftritt bzw. auftreten soll. Dieser Faktor ist zwar etwas willkürlich, soll aber die in der Praxis auftretenden Impulshöhen abdecken, relativ zum normalen Musikmaterial. Die meisten Musikarten dürften mit diesem Faktor gut bedient sein, manche besonders perkussiven und dynamischen Arten profitieren aber von einem noch größeren Faktor.

Ich spare mir im Moment mal konkretere Berechnungen und bin auf Feedback gespannt.
Schimmelhirn
Stammgast
#10 erstellt: 23. Jan 2009, 17:00
Hallo Pelmazo,

sry, ich habe deinen Beitrag erst jetzt gelesen, dann geb ich mal Feedback, soweit von meiner Seite aus möglich.

Erstmal zum Stand der Dinge:
Mittlerweile habe ich mich dafür entschieden 50W pro Kanal an 8Ohm mit einem LM3886 in der Standartbeschaltung aus dem Datenblatt zur Verfügung zu stellen. Mit 50W an 8Ohm hat der LM3886 selbst eine Verlustleistung von ca. 31W. Macht also 81W Leistung pro Kanal, wenn ich wirklich 50Weff an den Lautsprecher bringen will. Durch die Gleichrichtung geht mir noch etwas verloren und ich komme bei ca. 95W pro Kanal raus.
Meine wahl ist dann auf einen 500VA Trafo gefallen für 5 Kanäle. Ich denke das reicht dicke für Musik.

So, und dann zur Clippinggrenze. Ganz hab ich das noch nicht verstanden, aber will mal sehen:

Laut Datenblatt liegt die Clipping-Spannung bei etwas unter 3V. Damit liegt die Clippinggrenze bei runden +/- 32V.
Wenn ich jetzt den Faktor 5 anwende komme ich bei einer Durchschnitts-Musik-Spannung von etwa 6,4Vss raus --> 10W Musikleistung an 8Ohm wäre dann deiner Meinung nach optimal für diesen Verstärker...

Wenn ich nun davon ausgehe, dass ich mir 2-Wege-Lautsprecher mit etwa 85dB/W/m Kennschalldruck bauen werde, könnte ich deiner Meinung nach von ca. 93dBA im Abstand von 1m in guter Qualität ausgehen. Darüber muss ich bei entsprechender Impulsbelastung mit Qualitätseinbußen rechnen...

Hab ich das so richtig verstanden?
Ich hoffe, denn jetzt hab ich tatsächlich einen Richtwert wie ich den Verstärker auslegen muss. Vielen Dank!!!!

Ansonsten musst du mir das noch mal genauer erklären

Grüße, Schimmelhirn


[Beitrag von Schimmelhirn am 23. Jan 2009, 17:08 bearbeitet]
pelmazo
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 23. Jan 2009, 17:56

Schimmelhirn schrieb:
Mittlerweile habe ich mich dafür entschieden 50W pro Kanal an 8Ohm mit einem LM3886 in der Standartbeschaltung aus dem Datenblatt zur Verfügung zu stellen. Mit 50W an 8Ohm hat der LM3886 selbst eine Verlustleistung von ca. 31W. Macht also 81W Leistung pro Kanal, wenn ich wirklich 50Weff an den Lautsprecher bringen will. Durch die Gleichrichtung geht mir noch etwas verloren und ich komme bei ca. 95W pro Kanal raus.
Meine wahl ist dann auf einen 500VA Trafo gefallen für 5 Kanäle. Ich denke das reicht dicke für Musik.


Das wird reichen, aber streng genommen hast Du noch nicht berücksichtigt daß der Trafo für eine Gleichrichterlast mit Siebung weniger als die angegebenen 500VA liefern kann. Wenn man aber als abgespieltes Signal die Musik betrachtet ist es wohl sogar noch überdimensioniert.

Das ist eine der Überlegungen die ich anstoßen wollte: Orientiert man sich bei der Trafodimensionierung am "normalen" Betriebsfall oder an theoretischen Grenzwertberechnungen? Der Unterschied kann beträchtlich sein, und hat finanzielle Konsequenzen.


Laut Datenblatt liegt die Clipping-Spannung bei etwas unter 3V. Damit liegt die Clippinggrenze bei runden +/- 32V.
Wenn ich jetzt den Faktor 5 anwende komme ich bei einer Durchschnitts-Musik-Spannung von etwa 6,4Vss raus --> 10W Musikleistung an 8Ohm wäre dann deiner Meinung nach optimal für diesen Verstärker...


Eigentlich meinte ich den Faktor 5 als Scheitelwertfaktor (Crest-Factor), und der ist als das Verhältnis zwischen Spitzen- und Effektivwert definiert. Ein Rechtecksignal hat den Scheitelwertfaktor 1, ein Sinus hat 1,41 und Musik wird eben im Bereich von 3 bis 5 angesiedelt, oder je nach Art noch höher.


Wenn ich nun davon ausgehe, dass ich mir 2-Wege-Lautsprecher mit etwa 85dB/W/m Kennschalldruck bauen werde, könnte ich deiner Meinung nach von ca. 93dBA im Abstand von 1m in guter Qualität ausgehen. Darüber muss ich bei entsprechender Impulsbelastung mit Qualitätseinbußen rechnen...


Ja, so ungefähr geht das Argument. Um rauszufinden ob das reicht, brauchst Du noch die Distanz zum Hörplatz (die wird mehr als 1m sein), und den gewünschten Abhörpegel. Für das Freifeld kann man dann die Rechnung machen, und im Raum kann's nur lauter werden, wegen der Reflexionen.


Hab ich das so richtig verstanden?
Ich hoffe, denn jetzt hab ich tatsächlich einen Richtwert wie ich den Verstärker auslegen muss. Vielen Dank!!!!


Bis auf die kleineren Korrekturen haut das schon annähernd hin. Daß das keine besonders präzise Angelegenheit ist, liegt auf der Hand, und ist angesichts der vielen Variablen auch kaum besser zu machen.
kinodehemm
Hat sich gelöscht
#12 erstellt: 23. Jan 2009, 18:54
Moin,

vor allem kannst du auch bei HK-Anwendung davon ausgehen, das die max. Belastung aller Kanäle eigentlich nie zeitgleich erfolgt.

Schlimmstenfalls würde ich bei 'Originallautstärke' die LS am Amp als 'small' definieren und alles unter 80Hz auf den (die) sub's lenken.

Dann sind 'echte' 5x50W nie wirklich auszureizen...
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