Analogtechnik Intelligente Verstärker – alles dreht sich um die Bässe

Intelligente Verstärker ergeben verglichen zu herkömmlichen Klasse-D-Verstärkern eine deutlich aufgewertete Audio-Lösung, weil sie den Lautsprecher kontrolliert ausreizen.

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Schulz-Electronic GmbH

Micro-Epsilon Messtechnik GmbH & Co. KG

Bürklin GmbH & Co. KG

Texas Instruments Deutschland GmbH

Haben Sie als Kind auch das Dosentelefon ausprobiert – zwei mit einer Schnur verbundene leere Konservendosen? Ganz ähnlich klingt nicht selten der von Mobiltelefonen gelieferte Sound – bedingt durch die Miniaturisierung der Geräte und der Lautsprecher.

Sofern Sie in den letzten Jahren nicht immer auf das jeweilige Spitzenmodell umgestiegen sind, wissen Sie, dass die Wiedergabe von Sprache und Musik über die eingebauten Lautsprecher quälend sein kann. Der Grund hierfür ist, dass die Hersteller die Audiowiedergabe kaum als Alleinstellungsmerkmal genutzt haben. Besonders die Basswiedergabe lässt zu wünschen übrig.

Dies ändert sich zurzeit mit Hilfe einer Technik, die wir gern als „Smart Amplifier“ (Smart Amp), also als intelligenter Verstärker bezeichnen. Intelligent nennen wir diese Verstärker deshalb, weil sie im Gegensatz zu den traditionellen Verstärkern in der Lage sind, die Lautsprecher gefahrlos kurzzeitig bis an ihre Grenzen zu belasten. Indem sie das Verhalten des Lautsprechers bei der Wiedergabe von Musik erfassen, können intelligente Verstärker mithilfe fortschrittlicher Algorithmen eine Menge Sound selbst aus den Kleinst-Lautsprechern eines Mobiltelefons herausholen, ohne dass es für die Ohren zur Qual wird.

Wie sind Lautsprecher aufgebaut?

Bevor wir genauer auf „Smart Amp“ und ihre Funktionsweise eingehen, gilt es einen weiteren entscheidenden Bestandteil der Audio-Signalkette zu verstehen: den Lautsprecher. Ist der Lautsprecher nicht korrekt konstruiert, kann keine Audioverarbeitung oder Verstärkung der Welt die Mängel kompensieren – gleich welcher Verstärker zum Einsatz kommt. Es wäre so, als würde man einen Rasenmäher mit Raketentreibstoff betreiben: Viel Leistung, aber keine Möglichkeit, sie richtig einzusetzen. Wenn man aber – um bei dem Beispiel zu bleiben – mit einem soliden Motor beginnt, ist das Hinzufügen eines intelligenten Verstärkers so, als würde man einen Turbolader nachrüsten, der die Möglichkeiten des Motors auf kontrollierte Weise vollständig ausreizt.

Lautsprecher bestehen aus einem Rahmen, einem Magneten, einer Schwingspule und einer Membran (Bild 1). Ein elektrischer Strom, der die Schwings durchfließt, erzeugt ein Magnetfeld, das mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten des Lautsprechers in Wechselwirkung tritt. Verändert sich der elektrische Strom, bewegt sich die Schwingspule auf- und abwärts, sodass die mit ihr verbundene Lautsprechermembran hörbare Schallwellen erzeugt.

Man bezeichnet die Bewegung der Membran als ‚Auslenkung‘, und eben diese Auslenkung hat ihre Grenzen. Werden diese überschritten, entstehen hörbare Verzerrungen, und im Extremfall kann der Lautsprecher sogar beschädigt werden. Herkömmliche Verstärker begrenzen die Auslenkung mithilfe einer einfachen Equalizer-Funktion. Um allerdings für alle Lautsprecherbauarten, Einsatzbedingungen und Audiosignale Schutz zu bieten, sind diese Filter meist sehr konservativ konzipiert und somit nicht in der Lage, den einzelnen Lautsprecher wirklich bis an seine Grenze zu bringen.

Ein zweites Problem bei den Lautsprechern ist, dass der durch die Schwingspule fließende Strom zwangsläufig nicht in Schall, sondern in Wärme umgewandelt wird. Wird der Lautsprecher überlastet, kann dies zur Beschädigung der Schwingspule führen, wenn der Lack auf dem Spulendraht schmilzt. Wenn sich die Schwingspule durch die vom Verstärker gelieferte Energie erwärmt, muss sie diese Wärme über den Magneten an die umgebenden Strukturen abgeben. Bei herkömmlichen Verstärkern wird die maximale Leistung auf einen Wert begrenzt, der den Lautsprecher nicht beschädigt, auch wenn er dauerhaft anliegt.

Diese Maximalleistung muss alle Lautsprecherbauarten, Einsatzbedingungen und Signale berücksichtigen. Folglich ist sie meist zu konservativ angesetzt und bleibt damit hinter dem zurück, was der Lautsprecher eigentlich verkraften würde.

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