– avagy beosztással élők figyelmébe!
Az aktuális társadalmi helyzet rengeteg embert erőforrásainak beosztásra kényszeríti. Sokak számára ez teljesen új, szokatlan állapot, amit nehezen kezelnek. A zene-rajongók tábora ez alól kivételt képez, ők folyamatosan erőforrásaik beosztására vannak kényszerítve, – igaz néha tudtukon kívül. Ebben az írásban szokatlan irányból közelítve lebbentjük fel a fátylat a tápellátás terhelhetőségének hangzásra gyakorolt hatásairól. Ha azt hiszi, hogy a téma lerágott csont, hiszen a gyártók régen megoldották – legalábbis a készülékek ajánlása, és műszaki adatok fejezetének ígérete szerint – gondolja újra! Elmeséljük, hogy miért.
Elsőként tisztáznunk kell, hogy mi mindenre fogy el az energia egy készüléken belül, mert tudni kell, hogy ha mind hanggá alakulna, az maga lenne a szónikus Kánaán. Nyugi, erről szó nincs, erről az ár és hangzás minőség kategóriák hosszú sora tanúskodik. Példaként egy végerősítőt fogunk felemlegetni, mert a dolog ebben a készülék-osztályban a leginkább látványos, annak ellenére, hogy mindegyikben jelen van.
A legfőbb ellenség a melegedés, amelyre minden zenerajongó legnagyobb barátjaként tekint. Van, aki egy órával korábban is bekapcsolja a masináját, mielőtt leülne elé muzsikát hallgatni, hogy az erősítő biztosan bemelegedjen. A bemelegítés időtartama természetesen függ attól, hogy ki mennyire gondolja komolyan ezt a dolgot. A meleg termelése viszont energiát igényel, nem is keveset! Kétféle meleget kell megkülönböztetni. Az egyik tényleg a barátunk, optimalizálja az áramkörök hangját, boldogan pazarolunk rá a villanyszámlára szánt keretből. A másik fajta melegedés forrása lényegében ugyan ez, de ekkor már torzítás okozójaként tekintünk rá. Miről is van szó?
(A jó öreg energia megmaradás törvénye a hibás. Való igaz, ezt a modern gyártók képesek legalábbis papír alapon meghazudtolni úgy, hogy a készülék által a hálózatról felvett teljesítmény többszörösét képes a leadni pusztán úgy, hogy összeadjuk a csatornánkénti kimeneti teljesítményeket. Ám ez elsősorban házimozi erősítőnél igaz, amely most nem tárgya ennek az írásnak.)
Jelen esetben a törvényt a valós értelmezésének irányából közelítjük, mert ez mindig igaz. Szóval bele pumpálunk egy rendszerbe egy adott mennyiségű energiát, amit az nem használ el, mert a gazdának esze ágába sincs bőgetni a hangfalait főleg nem a bemelegítés időtartama alatt vagy a szomszédok más zenei ízlése folytán. Mi történik a fel nem használt energiával? Hővé alakul, ami veszteségként könyvelendő el, annak ellenére, hogy legalábbis a zenehallgatás kezdeti fázisában, barátként tekintettünk rá. Ha mindössze ennyit kéne figyelembe vennünk, ezzel a leegyszerűsített törvény megközelítés móddal, csak annyi lenne a dolgunk, hogy felhasználjuk az összes bepumpált energiát, és mikor meguntuk a zenélést, egyszerűen kikapcsoljuk a „jéghideg”, már gyalázatos hangúvá fajult végfokunkat. Sajnos ez még kevésbé igaz, mint a házimozi-erősítők csatornánkénti teljesítmény adata! Sokkal gyakrabban fordul az elő, hogy a forró, gyalázatos hangú készülékünk hagyja abba velünk az élvezkedést. Miért? Mert nem csak az energia, de a veszteség is örök, sőt tud fokozódni!
Mi tudja fokozni? Ennek megértéséhez félvezetőt választottunk példaként, azon belül is a masinánk bemelegítéséért felelős végfok tranzisztort. Csak úgy kerülhető el az, hogy mélyen belemenjünk a témába és elhisszük, hogy a rengeteg áram meghökkentően kis felületen folyik át. (ez is a teljesítmény része a P = U x I képlet szerint, ahol az U, a tápfeszültség, állandó értékű – ez csak álom, de erről majd később) Ahogyan az alkatrészen átfolyik az áram, erősen fel is melegíti azt. Minél nagyobb az áram, annál inkább. Ne legyintsünk, hogy erre van a hűtőborda, mert bár az tényleg erre van, viszont hatása sokkal később érezhető, mint kellene, irgalmatlan mennyiségű visszamaradó hőről beszélünk, amit az alkatrésznek ki kell bírni mielőtt ez a hő eloszlik!
A muzsika, a tranzisztor szempontjából, hirtelen áramlökések sorozata. Ezek az áramlökések a réteg hőmérsékletet sokkal gyorsabban emelik, mint ahogy azt a hűtőborda el tudná vezetni. A réteghőmérséklet egy magára valamit is adó végtranzisztor esetében 5x 10x magasabb, mint amit a hűtőbordán mérhetünk. És kit érdekel ez?
Leegyszerűsítve az ellenállás nevű paraméter a legkomolyabb „érdeklődő”. A kristályrácsban a melegedés hatására rezegnek az atomok. Minél inkább rezegnek, annál nagyobb az ellenállása, azaz a vesztesége, ami további hőt termel, mert az a dolga. Ez egy öngerjesztő folyamat, aminek hő megfutás a neve. A macska rúgja meg! A zenében pont a mélyhangú impulzusok, beütések azok, amik a legnagyobb áramlökést és melegedést okozzák a félvezetőn belül – pedig hogy szeretjük őket!
Hol van az áram áteresztő-képesség határa? Ezt a hőmérséklet és a felület mérete határozza meg. Gondoljunk a klasszikus izzólámpára, amelyben wolfram szál izzik. Annyi Watt az izzó teljesítménye, amekkora a maximálisan áteresztett áram mennyisége állandó feszültség mellett. Nincs ez másként a félvezetők esetében sem, de itt a maximális hő-disszipáció értéke a fontos. A gyártó dolga nem más, mint jól megválasztani azt a félvezető típust a készülék végfokába, ami képes megfelelő teljesítmény mennyiséget hővé alakítani úgy, hogy még maradjon egy kicsi a hangra is, mielőtt „villanykörtévé” változik, a koránt sem állandó – legalábbis általában – tápfeszültség érték mellett. Most, itt kanyarodunk vissza a címben ígért erőforrás beosztás kérdésköréhez! A fenti kalandozásra azért volt szükség, hogy mindent érthető legyen.
Tehát, hőn szeretett erősítőnkben van néhány vasaló talpnál is melegebb (tényleg!) rétegű félvezetőnk, egy csomó átmeneti ellenállással megáldott csatlakozásunk, és rengeteg passzív elemünk, amelyeket úgy kell energiával ellátni, hogy még a muzsikára is maradjon legalább egy kicsi. Ezt előállítani a tápegység dolga. A dolga végezetlenség viszont rettenetesen bele hallatszik a hangba, erre igen sokan tanúk a zenerajongók táborában. Miért nem tudják teljesíteni, vagy csak igen ritkán, a gyártók az általuk ígért túlméretezett tápegység beépítését? Mert rengeteg mindent kéne figyelembe venni. Ebbe még a felhasználói szokások is beletartoznak, náluk a változatosság félelmetesen sokrétű, lehetetlen küldetés mindegyiket kiszolgálni. Hogy mást ne említsünk, kivétel nélkül mindenki azzal kezdi, hogy hangfalat köt az erősítő kimenetére, ami „teljesen felborítja” a mérnökök számításait.
A tervezés során a mérnök pontosan kiszámítja azt, hogy mekkora teljesítményre lesz szükség a végfok korrekt működtetéséhez, esetleg hozzátesz egy kicsit a veszteségekre, és megnézi, hogy mindez belefér-e a tápegységre szánt gyártási költségbe. A büdzsé kategóriában viszont túl sok meglepetést nem lehet betervezni. Ám, a hangfal nem egy kiszámítható dolog – legalábbis terhelés szempontjából. Hol ennyi, hol annyi az ellenállása. Néhány típus 0,5 Ohm-tól akár kOhm nagyságrendig változtatja az impedanciáját a frekvencia függvényében. Ha 4 Ohm-al számolt a mérnök normál esetben, esetleg dupla teljesítmény igényt még bele tesz a pakliba, de ennél több már nem nagyon férhet bele. Nyolcszoros igényre, (4 Ohm osztva 0,5 Ohm-al) plusz veszteségek már garantáltan nem tudja felkészíteni a tápegységet. Mihez tud akkor nyúlni? A hit mindig segít! Megspékeli a tápegységet energia tároló kapacitásokkal, és hisz abban, hogy ez elég ideig kitart a hirtelen megnövekedett teljesítmény idejére. Ennek egy alapvetően gyenge tápegység esetén pont annyi előnye, mint hátránya van.
Előnye, hogy a tárolt töltést rendkívül gyorsan, szinte kifújja magából a kondenzátor. Ám, az ezt követő pillanatban már szeretne felkészülni a következő kifújásra, és nagy levegőt vesz. Kicsit szakszerűbben fogalmazva, mikor kisült a kondenzátor, utána az átlag feszültségre szeretne feltöltődni, és ehhez nem átall teljesítményt felvenni. Nem is keveset. Gondoljunk bele, mi történik ilyenkor! A tápegység éppen kezdené kiheverni a mély-beütés okozta traumát, mikor jön a kondi, és jól beterhel neki. Abba meg bele se merjünk gondolni, hogy mi történik például a modern, elektronikus zenék folyamatosan búgó, ultra-mély effektjei során!
Szinte hallom az első kérdést, hogy a milliós áron vásárolt végerősítőkkel kapcsolatosan mi a helyzet? Nos, nekik is megvannak a kínjaik, pedig ott aztán jelentős gyártási pénzösszeg van elkülönítve a majdnem minden igényt kielégítő tápegységre. Gyors és megfelelően erős tápegységet építeni ugyanis rettenetesen nehéz, mert vagy nem elég gyors, vagy nem elég erős. Alapállapot minden esetre, hogy a tápegységet a készülék által fogyasztott teljesítmény többszörösére kell méretezni, és ezen kívül még kondenzátorokkal is tele kell pakolni, hogy követni tudja a gyors változásokat. Ha ezek bármelyike nem teljesül, hiába folyna az áram, a tápfeszültség csökken, és ezzel együtt a teljesítmény is (gondoljon a képletre fent).
A második ki nem mondott kérdésére, hogy ha minden elektronikával foglalkozó szakember ennyire tudja a problémákat, mikor áll neki végre valamelyik megoldani az összes gondot? Válaszként álljon itt William Zane Johnson az Audio Research alapítójának és tervező mérnökének munkássága. Neki 48 évébe tellett az első erősítője megtervezése után az első általa akkor minden igényt kielégítőnek tartott tápegység megalkotása. Ekkor jelent meg a cége kínálatában először a Reference széria, mint referencia hang. Ennek már 25 éve, és azóta is a cégnél minden nap azzal telik, hogy az utód mérnökök próbálnak rajta javítani az új technológiák, vagy kapcsolás-technikák kipróbálásával. Egyébként, ha a név, vagy a márkanév nem ismerős, talán úgy beugrik, hogy High Definition. Bármilyen furcsán is hangzik, napjaink minőség kategória-jelzése bizony az aranykorban az Audio Research tulajdona volt és komoly jelentést hordozott. Egy élet valódi High-End gyakorlata állt mögötte, mielőtt napjainkra elcsépelték. Bill sajnos már nincs közöttünk, hogy megpróbáljon ideális megoldást keresni korunk nagy dinamikájú zenéihez szükséges ideális tápegység tervezésével, de ígéretes próbálkozások vannak.
Nos, valóban nehéz jó tápegységet készíteni, amelynek ereje jól beosztható, és még a zenére is elég jut belőle.
