Watt Ihr Volt

Watt denn nun? RMS oder Sinus?

Jahrzehntelang hat man uns eingebläut, dass man beim Verstärkerkauf auf die Angabe »Sinusleistung« achten soll und das »Musikleistung« oder gar »Impulsleistung« (PMPO) eher Phantasiewerte sind. Von Verstärkern, bei denen die Sinus-Angabe gänzlich fehlte, sollte man die Finger lassen. Heute? Gehen Sie mal in einem Elektronikmarkt und suchen Sie mal Sinus-Watt. Viel Glück!

Jaja… Auch ich neige manchmal dazu, mich von der suggestiven Watt-Kraft beeinflussen zu lassen. Letztens bemerkt, als ich eine Mini-Stereoanlage für den Nachwuchs kaufte. 50 Watt sollten aus dem Ding kommen. Reicht doch dicke…

Irgendwie war die Sinusleistung ein Wert mit dem auch ein Laie etwas anfangen konnte. Das Sinus-Messverfahren war festgelegt (standadisiert) und von daher vergleichbar zur Leistungsbeurteilung (denn nichts anderes ist diese Angabe). Genauso wie ein Kilogramm ein Kilogramm ist, ist (war) ein Sinus-Watt eben ein Sinus-Watt.

Sinus-Watt

Kennzeichnend für dieses Messverfahren war, dass die Hersteller immer den Lastwiderstand (genauer: die Impedanz eines Lautsprechers) angeben mussten, also z.B. 25 Watt an 8 Ohm, 50 Watt an 4 Ohm. Manche Hersteller gaben dann noch die Sinusfrequenz an, mit dem gemessen wurde (obwohl überflüssig, da dieses Messverfahren die Frequenz vorschrieb).

Was nicht gesagt wurde: Der Verstärker musste die Mess-Leistung »nur« 10 Minuten verzerrungsarm (etwa 1%) wiedergeben. Anders ausgedrückt: etwa 60 bis 70 Prozent der möglichen Maximalleistung. Oder nach Messeinheit »optische Lautstärkereglerposition«: etwa 1 bis 2 Uhr. Was »Maximalleistung« nun wieder war, liess sich nur berechnen (oder grob abschätzen). Einige wenige Hersteller haben das für den Kunden getan und brachten die »Nennleistung« ins Spiel. Dieser Wert war aber beileibe nicht verkaufsfördernd, weil »realistisch«. Aus den 50 Watt Sinus an 4 Ohm wurden dann zB. »magere« 34 Watt Nennleistung (die Nennleistung war immer ein »krummer« Wert). Es wäre an der Zeit – soviel sei jetzt schon vorweg genommen, dass die »Nennleistung« wieder ins Spiel kommt. Bei Staubsaugern geht das neuerdings ja auch – Stichwort: Saugleistung…

Ein redlich Wort macht Eindruck, schlicht gesagt.

(Aus »Richard II«)

Weitere Voraussetzung: Bei einem Stereoverstärker müssen beide Kanäle angesteuert werden, damit das Netzteil richtig belastet wird. Wird hingegen nur ein Verstärkerkanal angesteuert, führt dies bereits zu »schöngefärbten« Ergebnissen.

Wie auch immer. Da das Messverfahren vorgeschrieben war und sich nahezu jeder Hersteller daran hielt (halten musste), war die Ausgangsleistung eines Verstärkers vergleichbar. Man »schönte« zwar noch etwas mit der Musikleistung (als zusätzliche Angabe), das wars aber auch schon. Irgendwo tauchte immer der Sinus auf.

Bye bye, Sinus?
Bis Irgendwer, irgendwann, auf die glorreiche Idee verfiel, die bewährte (deutsche) Sinus-Angabe für nicht mehr zeitgemäß (oder gar realistisch) zu erklären.

RMS-Watt

RMS (Root Mean Square) kann man nicht so einfach – vor allem kurz und knackig – ins Deutsche übersetzen. Versuchen wir es mal: »Quadratischer Mittelwert (einer veränderlichen Grösse)«. Alles klar? Man kann es einfach auch als Durchschnittswert bezeichnen. Denn nichts anderes ist das nämlich. Das gesamte Messverfahren an sich ist dabei sehr aufwändig. Aber…

… RMS ist nämlich nicht gleich RMS. Es muss zwischen dem Messverfahren bei einem Lautsprecher und dem Verfahren bei Verstärkern unterschieden werden.

Ursprünglich kommt das RMS-Messverfahren aus dem Lautsprecherbereich. Hier bekommt der Lautsprecher eine Geräuschkulisse welches das Audio-Frequenzspektrum »wirklichkeitsgetreu« abbilden soll, vorgesetzt (rosa Rauschen – das nennt sich tatsächlich so). Die angeschlossenen Messgeräte ermitteln dann daraus, wie hoch der Lautsprecher belastet werden darf / kann. Dieser Wert ist immer in RMS angegeben – also als effektive Leistung! Das Sinus-Messverfahren ist für Lautsprecher nicht geeignet.

Nun könnte man ja annehmen (und es wird auch vielfach genauso erklärt), dass man das Messverfahren aus dem Lautsprecherbau direkt auf den Verstärker anwendet. Und genau das ist falsch! Das Lautsprecher-Messverfahren kann so nicht als seriöse Leistungsbeurteilung von Verstärkern eingesetzt werden – ist z.T. sogar völlig unbrauchbar.

Wie nun genau das RMS-Messverfahren bei Verstärkern aussieht? Trotz intensiver Recherche konnte ich darauf keine (genaue) Antwort finden – dafür habe ich jede Menge Ansätze gefunden, wie man bei RMS »schönrechnen« kann. Und das ist noch »wohlwollend« formuliert. Alle derartige Maßnahmen zielen nämlich darauf hinaus, dass Netzteil möglichst nicht realistisch zu belasten.

Eine seriöse RMS-Messungen läuft (angeblich) wie folgt ab: Ein Verstärker wird entsprechend der Frequenzanteile im »rosa Rauschspektrum«, Frequenz für Frequenz, sinusmäßig (Ha, also doch!) »durchgeorgelt«. Mit Hilfe der EDV-Technik geht das relativ fix und es lässt sich dann – ebenfalls mit Hilfe der EDV – schnell der »Durchschnittswert« errechnen. Je mehr einzelne Frequenzen, desto genauer das Ergebnis (theoretisch fast 20.000 gemäß 16Hz [tiefster hörbarer Ton] bis 20kHz [höchster Ton], praktisch dürften 1.000 Frequenzen schon viel sein).

Angeblich (man muss ja vorsichtig sein) sollen RMS-Ergebnisse auch so zustande kommen: Messung bei irgendwas unter 500Hz (Netzteilbelastung), bei 1kHz und bei 10kHz. Dann etwas Grundschul-Mathematik – fertig. Bei Single-Ended Röhrenverstärker macht man es sich angeblich noch leichter: Man nimmt die Anodenverlustleitung der betreffenden Endröhre und dividiert dann durch vier. Diese grobe Pi-mal-Daumen-Schätz-Faustformel muss immer wieder für Phantasiewerte in RMS (!) herhalten. Die tatsächliche, maximale, Ausgangsleistung liegt um einiges niedriger. Würde so mancher Single-Ended tatsächlich das leisten, womit er angepriesen wird – die Anoden wären schon längst verdampft…

  • Stutzig sollte man generell immer dann werden, wenn bei Nennung RMS-Watt die Widerstandsangabe fehlt, also zB. 10 Watt (RMS) an 4 Ohm (Ω). Fehlt die Widerstandsangabe, können die 10 Watt auch an einem halben Ohm gemessen worden sein – und das ist nun einmal ganz was anderes als 10 Watt an 4 Ohm. Einfache »Pi-mal-Daumen« Formel: Je grösser der Widerstand (Ohm), desto weniger Leistung (Watt).
  • Der Gesetzgeber hat vorgeschrieben, dass die Leistungsaufnahme aller elektrischen Geräte, also auch Verstärker, anzugeben ist, zB. 100 Watt. Es ist physikalisch unmöglich, dass ein Verstärker dann Leistungen produziert, die der Leistungsaufnahme nahe kommt oder darüber liegt (Sämtliche Energieprobleme wären mit einem Schlag gelöst: Man bekommt mehr ‘raus, als man hineingesteckt hat). Bei Röhrenverstärkern dividiert man die Leistungsaufnahme am besten durch sieben, um »Watt pro Kanal« realistisch einschätzen zu können.

Und da sind wir wieder bei der eingangsseitig erwähnten Mini-Stereoanlage. Ich habe in Gedanken die annoncierten 50 Watt sofort durch zwei geteilt und das in RMS gesetzt, also 25 Watt RMS pro Kanal und sofort 50% (allein wegen dem Gewicht) abgezogen. Beim Testhören kam ich zu der Überzeugung, dass selbst dieser Wert gestrunzt war. Mit Ach und Krach kamen hinterher 2 Watt Sinus heraus. Das schont zwar die Nerven der Eltern (Hey, wir waren auch mal jung!), führt aber zu leidigen Diskussionen, also – »Return to sender…«

Da das (seriöse) RMS-Messverfahren ziemlich aufwändig (und damit teuer) ist, steht zu vermuten, dass viele RMS-Leistungsangaben geschätzt sind (vor allem, wenn man sich die Netzteilelektronik so mancher Verstärker – auch Röhrenverstärker – anschaut) oder umgerechnet wurden. Der Sinuswert und der RMS-Wert liegen theoretisch dicht beieinander, wobei der RMS-Wert bestenfalls um etwa 15% bis 20% höher als der Sinuswert ist. Einige munkeln jedoch etwas von 30% und mehr!

Es ist vielmehr anzunehmen, weil es einfacher und billiger ist, »mal eben« eine (!) Sinusleistung zu ermitteln und dann beispielsweise 20% dazuzurechnen, als einen Verstärker seriös nach RMS »durchzuorgeln«. Hierzu reicht ein Sinusgenerator (aus Kostengründen meist ein Computerprogramm), ein Multimeter, eine Formel und ein Taschenrechner. Wenn ich mir so manches Netzteil anschaue, steht zu vermuten, dass selbst das nicht gemacht wird.

Man speist das Sinussignal ein, dreht das Lautstärkepoti »voll auf« und misst an einem Lautsprecherausgang (der natürlich mit einem Lastwiderstand abgeschlossen wurde) dann die Wechselspannung. Die Grundformel (Spannung (U) mal Strom (I) ist Watt)

    \[ P=U*I \]

muss umgestellt werden, da wir den Strom nicht kennen und eine zusätzlich Messung (bzw. zusätzliches Messgerät) zu teuer ist. Dafür kennen wir aber den unabdingbaren Lastwiderstand:

    \[ P=\frac{ U^{ 2 } }{ R } \]

Übrigens: Sie sehen, auch hier wird »quadratisch gerechnet«. OK, setzen wir also ein: U = 20 Volt, R ist 8 Ohm. Nach der zuvor genannten Formel erhalten wir nun: P = 50 Watt effektiv und nur auf eine Frequenz bezogen. Das ist aber immer noch ein eher theoretischer Wert, der aber meist einfach in RMS umbenannt wird. Passt dieser Wert aber nicht zu den Endröhren (wie sind hier bei Röhrenverstärker), wird soweit »abgerundet«, dass es logisch erscheint.

Konsequenz?
Also, für mich persönlich hat dieses RMS-Watt in etwa genau den gleichen Wahrheitsgehalt wie die berüchtigte »PMPO-Leistung«, von der wir alle ja wissen, das dieser Wert nur unter Zuhilfenahme irgendwelcher Drogen zustande kommt.

Back to Sinus!

Man kann über die »Deutsche Industrie Normung« (DIN) ja schimpfen wie man will. Bezüglich der Leistungsangaben war die Sinus-Angabe ehrlicher – auch wenn wir keinen 1kHz-Sinuston als Dauerbeschallung hören würden. Darum gehts ja auch nicht – erst mit dieser Angabe waren Verstärker vergleichbar. Mit RMS geht das heute so nicht. Und so entstehen manchmal sehr abenteuerliche Phantasiewerte. Derjenige Hersteller, der heute noch die Sinus-Angabe verwendet, ist daher vertrauenswürdiger, denn man kann diese Angabe leicht nachvollziehen bzw. messen.

Zu guter Letzt:
Man kommt um den Sinus gar nicht drumherum, wenn man den Röhrenverstärker (Verstärker im allgemeinen) ordentlich durchmessen und einstellen will. Es geht also gar nicht ohne den Sinus.

Abschliessend, ganz ohne Wortspiel, aus »Was ihr wollt«:

Das ist gewiß; wer artig mit Worten tändelt, kann sie geschwind leichtfertig machen.

frihu

…hört gerne Musik. Über Röhrenverstärker. Musikrichtung egal. Ausser Jazz, Hip-Hop, House, Metal, Trash, Schlager, Volksmusik, Gangsta-Rap (noch schlimmer, wenn in Deutsch gebrüllt). Da krieg' ich ein Hörnchen. Autor der Bücher: Hören mit Röhren, Röhrenschaltungen und High-End Röhrenschaltungen. Artikel in hifi-tunes (Röhrenbuch 2): Bauteileauswahl für Röhrenverstärker und EL509 Single-Ended Röhrenverstärker im Selbstbau

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