Tentokrát se mi dostal ku přátelskému seznámení široce konfigurovatelný až osmikanálový zesilovač pracující v pulzním režimu, vybavený navíc digitálním signálovým procesorem. Máte-li chuti a času, usedněte a počtěte procítěná slova o umu lidských hlav a rukou.
Vůkol okolo dokola
Co se velkých ozvučovacích zesilovačů týká, kvalita jejich zvuku přestala být limitujícím článkem zvukového řetězce poté, co si konstruktéři uvědomili, že ne všechno se při návrhu jejich obvodů dá dohonit silnou zpětnou vazbou, ale že slušné parametry musí vykazovat i vlastní obvody zesilovače v přímé větvi s rozpojenou zpětnovazební smyčkou. Proto taky dnes už nemá cenu se při výběru zesilovačů honit za setinami procent zkreslení nebo pár decibely odstupu navíc, když jich většina přístrojů stejně má přes stovku. V celém zvukovém řetězci jsou jiní a větší kazihrouti, již kvalitu reprodukce limitují. Často je jím i samotné ozvučované prostředí na cestě od reprobedny k uším publika, a to vyměnit většinou nemůžete. Důležitější při srovnávání výkonových zesilovačů tak bývá jednak uživatelské pohodlí - hlavně při stěhování aparatury je důležité, do kolika litrů či kilogramů se potřebný výkon vejde. U touringového PA taky záleží na tom, jak špatné počasí a jak nešikovné bedňáky aparatura ještě přežije, u pevně instalovaného ozvučení zase, jak dlouho a jak tlustou vrstvu prachu zařízení ještě snese bez větší úhony na své funkci.
Poměr váhy a objemu k výkonu jsem pro vás proto spočítal z dostupných čísel a uvedl v tabulce parametrů. Ostatní výše zmíněné parametry prospekty neuvádějí - ani snad nevím, jak by některé šly spolehlivě kvantifikovat. Navíc pokud bych je měl zjistit, musel bych ten krásný přístroj aspoň částečně zničit, čehož by mi jednak bylo líto, jednak crash-testy nebyly domluveny - zapůjčené bylo nutno vrátit v původním stavu.
Třída D
Ovšem shora vypsané povídání o silných zpětných vazbách platí beze zbytku pro zesilovače klasické, plně analogové. Zesilovací obvodová systematika je řadí v zásadě do třech druhových tříd A, B a C, jimiž odstupňovala i jejich energetickou účinnost - třída A je na tom v tomto náhledu nejhůř - zesák hřeje nejvíc. V každé téhle třídě funguje výkonový prvek zesilovače, tedy výkonový tranzistor nebo elektronka, jako rychle se měnící proměnný odpor, kdy část napájecího výkonu pustí dál do výstupu a zbytkem se sám ohřeje. Ovšem nenápadný, leč podstatný půvab zde tohoto přístroje spočívá v nepříliš nápadném řádku „Class D“ v jeho technických údajích. To znamená, že výkonové tranzistory u něj fungují, laicky popsáno, jako ještě mnohem rychleji cvakající vypínače, tedy že se funkčně využívá pouze dvou jejich stavů z celé tranzistorové převodní charakteristiky, a to když je úplně otevřený a úplně zavřený. Výkonový prvek tak ohřívají jenom zbytkové odpory těchto krajních stavů a proud po krátký, ale pořád ještě nějaký čas, kdy přechází z jednoho toho stavu do druhého. Výsledkem jsou zesilovače s bezkonkurenční energetickou účinností a vynikajícími dynamickými vlastnostmi.
Součástí takového zesilovače je šířkový pulzní modulátor na jeho vstupu. To znamená, že nulovému signálu odpovídá vysokofrekvenční obdélníkový signál s vyrovnanými šířkovými, vlastně časovými, proporcemi v jeho kladné i záporné části. A čím je větší třeba okamžitá kladná velikost signálu, tím je širší i kladná část modulovaného signálu, tedy delší dobu je signál v úrovni „max-plus“ oproti té záporné. A naopak při opačné periodě. Při zesilování tedy signál mění jenom „šířku“ (vlastně čas - dobu trvání) obdélníkových impulzů a ne jejich „výšku“, tedy napěťovou velikost. Před samotným výstupem signálu ze zesilovače se z něj tento pomocný - modulační vysokofrekvenční - signál samozřejmě odfiltruje, aby vyšel co možná úplně bez něj.
Pokud si pořešíte klasickou úlohu z mateřsko-školní fyziky - dva odpory sériově spojené, jeden z nich je proměnný. Tedy jakože reprák a výkonový tranzistor. A kdy ten proměnný odpor (tedy výkonový tranzistor) hřeje nejvíc? Když jsou oba odpory právě stejné, milé děti. Fajn, a kdy nejmíň? Když je ten proměnný odpor buď nulový nebo nekonečný, čili když je vyzkratovaný nebo odpojený (a tranzistor úplně otevřený nebo zavřený). To je myšlenkový základ veškeré pulzní regulace. Nejvíc se uplatnila ve stabilizovaných zdrojích, třeba do počítačů, protože tam jsou nároky na rychlost jejich výkonových členů nižší než u audio zesilovačů. V této branži se první vlaštovky, tedy zesilovače ve třídě D, objevovaly už koncem 70. let (viz třeba časopis Amatérské rádio 4/1979 na straně 136), ale funkční nároky na součástky z nich donedávna dělaly spíš technické lahůdky než zesilovací standard. Ovšem časy se sunou a evoluce jde vpřed i v této oblasti. Spínané zdroje už jsou víceméně standardem v elektronice obecně - a vývoj jde dál, možná teď zrovna k pulzně pracujícím audio zesilovačům.
Takových zesilovacích modulů najdete v PowerMatch PM8500 celkem osm s výkonem 500 W do 4 nebo do 2 Ω. Dají se spojovat do třech typů můstků až do výkonu 2x 2 kW do 4 Ω. Jen normalizované ozvučovací výstupy hromadného ozvučení 70 a 100 voltů jsou k mání dvou nebo čtyřkanálové.
Jak jsem už psal, u velkých zesilovačů bývá důležitější, než jak hraje, neboť hrají skoro všechny aspoň slušně, ale co vydrží. Prospekt k testovanému přístroji uvádí ochranu proti přehřátí, stejnosměrnému napětí z výstupu, vysoké frekvenci na výstupu, hlídá limitní výstupní napětí i proud, cizí napětí zvenku do výstupu a vypnutí napájecího proudu za provozu. Kromě toho, že sám hnedle reaguje omezením zesílení nebo odpojením výstupu, rozsvítí chybovou LED diodu na panýlku a po lince k tomu určené odešle hlášení o chybě.
| prozátěž | 2 Ω | 4 Ω | 8 Ω | 70V | 100V | |
| výstupní výkon | 8x500 W | 8x500 W | 8x300 W | |||
| 4x1000 W | 4x1000 W | 4x1000 W | 4x800 W | 4x1000 W | ||
| 2x1000 W | 2x2000 W | 2x1000 W | 2x1600 W | 2x2000 W | ||
| harmonické zkreslení (THD) | na jmenovitém výkonu při 1 kHz | <0,1 % | <0,1 % | <0,1 % | 1 % | 1 % |
DSP
Ovšem nejen osmi zesilovači vybaven jest Bose PowerMatch PM8500. Jeho součástí je taky digitální signálový procesor v konverzi 24 bitů vzorkovaný na 48 kHz. Má v sobě zadrátovány a naprogramovány jednak routing osmi vstupních konektorů do osmi vstupů zesilovačů, čili kterej kam, pro každý ze vstupů má atenuátor čili zeslabovač od 0 do 60 dB po skocích 0,5 dB, dále pak firemní repráková přednastavení „Bose Professional“ vyrovnávající charakteristiku mnoha firemních reprobeden, jež tvůrci předpokládají jako zátěž na výstupu, ještě pětipásmový parametrický vstupní ekvalizér, pásmový crossover s volitelnými aproximacemi filtrů podle pánů Butterwortha, Bessela a Linkwitze s Rileym, a to až do digitálně namodelovaného 8. řádu, tedy útlumu 48 dB na oktávu. Následuje devítipásmový parametrický výstupní ekvalizér, prostorový procesor s programovatelným zpožděním až tři vteřiny, a výstupní limitér reagující jak na špičky, tak na efektivní hodnotu signálu.
Okouknuto
Zanechme však teorií a rozbalme škatuli: 4 kW výkonu v 19” racku výšky 2 HU není zatím příliš obvyklé. Zepředu čtyři LED diody, šest gumových tlačítek, podsvětlený displej, kolečko pro volbu parametru, pak ještě přístrojová USB samice. LED diody mají stálou funkci, význam tlačítek je proměnný s nápovědou na displeji. Sedmým tlačítkem je stisknutí kolečka pro navolení vybrané možnosti.
Operativně lze měnit základní parametry zesilovače, přiřadit kanál ke vstupu, citlivost 0, 12 nebo 24 dBu, zatlumit zvolený kanál, nastavit zpoždění, zvolit kompenzační ekvalizaci pro různé uvedené firemní reprobedny, nastavit pro každý vstup atenuátor od 0 do -60 dB nebo zpoždění. Programování crossoveru a veškerá parametrická ekvalizace jsou ponechány USB lince.
Jestliže linky USB spolehlivě běhají po kabelech do délky pěti metrů, konektor USB umístěný na předním panelu tedy chápu tak, že technik naběhne v čase potřeby s noťáskem, po připojení nastaví přes firemní software, co je k nastavení či přenastavení potřeba, nastavené uloží, notebook odpojí a zesilovač takto běží do další změny sám.
Teď kouknem’ zezadu. Osm třípólových konektorů typu Phoenix Contact se symetrickými analogovými vstupy, jeden ten sám v oranžové barvě zapojený jen dvoupólově ke kontaktu relé pro chybová hlášení, k tomu dvě osmipólové svorky Phoenix Contact s výstupy pro reprobedny a pod přišroubovaným deklíkem je schovaná šachta s dvouřadým plošňákovým konektorem na dně pro zasunutí desky s osmi digitálními vstupy, již lze dokoupit zvlášť. A samozřejmě samice pro síťový napájecí přívod s šikovnou drátovou klipsničkou proti vytržení samce.
Pokud byste konektory Phoenix Contact neznali a ani v místním elektronicko-součástkovém krámě ani netušili, o co jde, hrst těchto konektorů, akorát pro všecky díry, je dodávána přímo ve škatuli se zesilovačem. A k nim ještě pytlík s odrušovacími ferity nacvaknutelnými zubatou zadrhovací plastovou páskou rovnou na kabely. Do mrtě propracované detaily jsou známkou dobré firmy, ne?
Poslechnuto
Zesilovač hrál, jak zesilovač hráti má. Připojil jsem, zapnul a kochal se. Vyzkoušel si korekce na různé bedýnky, projel, co se projet dalo. Zajímaly mě ochrany, ale moc jsem přístroj zase netrápil, protože pokud bych to přehnal, tímhle článkem bych si na nový určitě nevydělal. Zkrat na výstupu zafungoval bez prodlení a spolehlivě, limitace limitovala i svítila, ale přehřívat jsem ho radši moc nezkoušel.
Řád filtru se řídí počtem frekvenčně závislých prvků v jeho obvodu, tedy indukčností nebo kondenzátorů. V matematickém vyjádření se to pak projeví počtem nulových bodů nebo pólů na jeho přenosové funkci, což je závislost signálu na výstupu ku signálu na vstupu. Výhybka s jedním koďanem je filtr 1. řádu a má útlum 6 dB na oktávu od své mezní frekvence. U filtrů 2. řádu (útlum 12 dB/okt) lze rozlišit mezní frekvenci a činitel jakosti filtru - dva frekvenčně závislé prvky v obvodu vám toho víc neumožní. U filtrů od 3. řádu výš lze vzájemnou polohu nulových bodů a pólů optimalizovat podle nějakého parametru - ty ostatní vám pak trošku utečou, ale takový je svět. Čebyševova aproximace hledá co nejstrmější útlum za cenu překmitů charakteristiky i v propustném pásmu, a proto se u crossoverů (česky: reprákových výhybek) nepoužívá. Butterworthova aproximace je naopak optimalizovaná na co nejmenší překmity v charakteristice, Besselova je vyladěna pro nejmenší fázové posuny a Linkwitz-Rileyovy filtry jsou pro repráky asi nejvhodnější kompromis mezi „Butterworthem“ a „Besselem“. Jsou s co nejmenšími fázovými přemety a taky bez zdvihu na dělicí frekvenci. Matematika k nim byla poprvé uveřejněna časopise JAES 24/1 v únoru 1976. Rozsáhlejší klábos o frekvenčních filtrech, a tedy i crossoverech, najdete buď v muzikusím čísle 3/1999 na straně 85 nebo sáhněte po náročnějším čtení o lineárních obvodech, třeba od mého oblíbeného prof. Josefa Čajky.
Shrnuto
V prospektu, jež je k mání i na internetu, jsou na úvod vyjmenována místa určení, kde by Bose PowerMatch PM8500 mohl nejlépe sloužit. Škobrtavě vám je tu přeložím: velké poslechové sály, divadla a představení, kostely, manéže, restaurace. Nic z toho sice nevlastním, kostel si možná koupím po výplatě za tohle povídání. Leč z parametrů a vlastním ozkoušením soudím, že zesilovač je v této konfiguraci ušit spíše pro instalační ozvučení, čili ozvučení nestěhovavé, v jednom sále a místě našroubované, neboť detailní ovládání tohoto zesilovače toliko po lince USB zřejmě předpokládá změnu jeho přebohatých parametrů spíš příležitostnou než pravidelně před každou akcí. Jako součást touringových racků bych viděl víc vhodnou síťovou verzi tohoto zařízení, čili velice podobný zesák PowerMatch PM8500N, který je zezadu osazen navíc konektorem RJ-45, známým to internetovým LAN konektorem z každého slušného počítače, a ten typ je taky vybaven příslušnou elektronikou ve svém pajšlu, umožňující měnit jeho parametry průběžně, třeba z místa zvukařova. I tak mohu závěrem říci ctěnému čtenářstvu nahlas a bez uzardění, že zesilovač je to pěkný a hezky hraje.
Info:
Bose PowerMatch PM8500 je osmikanálový zesilovač o výkonu až 8x 500 W do 4 Ω v impulzní třídě D. Je vybavený digitálním signálovým procesorem 24 bitů/48 kHz včetně ekvalizérů a crossoverů. Cena je 102 090 Kč.
Plus:
vynikající poměr výkonu k objemu i hmotnosti přístroje
kompenzační ekvalizace pro různé typy firemních reprobeden
variabilita nastavení
Mínus:
Kdybych o nějakém dopředu věděl, nechtěl bych diblíka do baráku.
TECHNICKÁ SPECIFIKACE:
| Frekvenční rozsah | na 1 W v toleranci ± 0,5 dB | 20Hz až 20 kHz |
| Odstup signálu od šumu | 1dB pod jmenovitým výkonem | >102 dB (A) |
| Harmonické zkreslení (THD) | na 1 W od 20 Hz do 20 kHz | <0,4 % |
| Intermodulační zkreslení podle SMPTE | na 60 Hz a 7 kHz | <0,4 % |
| Činitel tlumení | od 10 do 1000 Hz proti 4 Ω | >1000 |
| Vstupní citlivost | nastavitelná | 0,+4, +12, +24 dBu |
| Atenuátor | zvlášť pro každý vstup | 0až -60 dB po skocích 0,5 dB |
| Vstupní impedance | na analogových vstupech | >100 kΩ |
| Konverze A/D a D/A převodníků | 48kHz, 24 bitů | |
| latence (zpoždění signálu) | z analogového vstupu na výstup | <0,95 ms |
| Energetická účinnost | přibuzení růžovým šumem | >75 % |
| Napájecí napětí | 100až 240 V ~, 50 nebo 60 Hz | |
| Minimální funkční napájení | se sníženým výstupním výkonem | 80V ~ |
| Provozní teplota okolí | 0°C až 40 °C | |
| Rozměry | celého zařízení (i s uchycením 19”) | 483x 88 (2 HU) x 533 mm |
| samotného těla přístroje | 435x 88 x 525 mm | |
| Hmotnost | provozní | 12,9kg |
| přepravní v továrním balení | 15,7kg | |
| Výstupní výkon k váze | spočteno | 310,08W/kg |
| Výstupní výkon k objemu | spočteno | 199,03W/litr |
www:
