Verstärker

Yamaha XMV8140-D: Achtkanalige Installationsendstufe mit Dante-Interface im Test

Die XMV-Serie von Yamaha besteht aus vier Verstärkermodellen mit vier oder acht Kanälen und Leistungen von 140W oder 280W pro Kanal. Alle Modelle sind mit oder ohne Dante-Interface verfügbar und können über eine zugehörige Software konfiguriert und überwacht werden.

Yamaha XMV8140-D(Bild: Anselm Goertz)

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Inhalt dieses Praxistests:


Als besondere Eigenschaften sind die wählbare Betriebsart für Low-Z mit 4Ω- oder 8Ω-Lautsprechern oder für 70/ 100V-Systeme sowie der hohe Wirkungsgrad der Verstär­ker zu nennen. Das alles prädestiniert die XMV-Verstärker für Festinstallationen aller Art, wo es auf flexible Einsatz­möglichkeiten und geringe Betriebskosten ankommt. Letztere spielen vor allem dann eine wichtige Rolle, wenn die Geräte im Dauereinsatz sind.

Äußerlich kommen alle Modelle nahezu identisch daher. Die 2-HE-Gehäuse sind solide gebaut und unprätentiös in der Erscheinung. Alle Einstellungen lassen sich über die Taster, den Inkrementalgeber und die dreistellige Sieben­segmentanzeige auf der Frontseite (siehe Foto oben) be­dienen. Über die „Function“ Taste wird die Funktion aus­gewählt und anschließend über den Inkrementalgeber für den jeweils ausgewählten Kanal eingestellt. Lediglich die etwas kryptischen Bezeichnungen in der Siebensegmentanzeige bei der Funktionsauswahl erfordern einen kurzen Blick ins Manual.

Yamaha XMV8140-D: Rückseite mit den analogen Eingängen, den Lautsprecherausgängen, diversen Dreh- und DIP-Schaltern sowie den zwei Netzwerkbuchsen für das Dante-Interface
Aufschlussreiche Rückseite: Rückseite mit den analogen Eingängen, den Lautsprecherausgängen, diversen Dreh- und DIP-Schaltern sowie den zwei Netzwerkbuchsen für das Dante-Interface (Bild: Anselm Goertz)

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Ausstattung

Wie so oft ist die Rückseite bezüglich der Funktion eines Gerätes aufschlussreicher als die Front. Bei den XMV-Modellen finden sich hier die symmetrischen analogen Eingänge paarweise auf Euroblock-Anschlüssen und die Lautsprecherausgänge auf einer Klemmleiste, an der die Lautsprecherkabel am besten mithilfe von Gabelschuhen zu befestigen sind. Die darüber gelegenen DIP-Schalter ermöglichen es, die Endstufen jeweils paarweise für den Low-Z-Betrieb mit 4Ω- oder 8Ω-Lasten oder für 70V- bzw. 100V-Systeme zu konfigurieren. Ebenfalls möglich ist der Brückenbetrieb von je zwei Kanälen im Low-Z-Modus mit verdoppelter Leistung. Über zwei weitere An­schlüsse mit Euroblock können mögliche Fehlerzustände abgefragt oder die Endstufe ferngesteuert in den Standby-Modus geschaltet werden. Links auf der Rückseite befinden sich weitere DIP- und Drehschalter zum Festlegen einer Geräte-ID und einiger weiterer Funktionen.

Die Netzwerkanbindung erfolgt je nach Ausführung der XMV mit oder ohne Dante-Interface über einen separaten Netzwerkanschluss oder über den Anschluss für das Dante-Netzwerk. Die Geräte ohne Dante verfügen dafür über zwei YDIF-Anschlüsse, ein proprietäres Yamaha-Format, über das sich bis zu 16 Audiokanäle bei Kabellän­gen bis zu 30 m übertragen lassen. In der Dante-Ausfüh­rung befindet sich ein Audinate Brooklyn-Modul in der Endstufe, das entweder im redundanten Modus mit pri­märem und sekundärem Netz oder mit Daisy-Chain-Ver­kabelung betrieben werden kann.

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Low-Z und 100V

Für den Betrieb eines Verstärkers im 100V-System werden entweder Übertrager in der Endstufe oder Direct-Drive Verstärker eingesetzt, die auch ohne Übertrager bereits eine Ausgangsspannung von 100V (141Vpk) zu liefern in der Lage sind, was bei herkömmlichen Endstufen nur sehr leistungsstarke Modelle können. Alternativ können auch zwei Kanäle in Brückenschaltung betrieben werden. Bei­des ist jedoch nicht optimal. Yamaha setzt daher bei den XMV-Modellen auf ein Schaltungskonzept, bei dem die Versorgungsspannung der Endstufen an die jeweilige Anwendung angepasst wird. Im Low-Z-Modus liefert das Netzteil eine geringere Spannung und im 100V-Modus eine entsprechend hohe. Durch die Anpassung der Ver­sorgungsspannung bleiben die Verluste in der Endstufe niedrig, und der Verstärker arbeitet in allen Betriebsarten sehr effektiv. Die Umschaltung erfolgt dabei nicht global, sondern immer paarweise für zwei Verstärkerkanäle, die aus einem Zweig des Netzteils versorgt werden. So kön­nen mit den XMV-Verstärkern auch gemischt Low-Z- und 100V-Lautsprecher betrieben werden. Speziell bei Festinstallationen kommt diese Konstellation häufiger vor, wo entfernte Lautsprecher über die 100V-Schiene angeschlossen und die näher liegenden niederohmig betrieben wer­den. Zusätzlich besteht dann auch noch die Möglichkeit, wenn mal etwas mehr Leistung z.B. für Subwoofer benö­tigt wird, zwei Kanäle gebrückt im Double-Power-Modus zu betreiben.

Somit ist eine maximale Flexibilität für alle Lautsprecher­typen gewährleistet. Dazu ein einfaches Beispiel: Von einer achtkanaligen XMV-Endstufe in einer Gaststätte treiben vier Kanäle je paarweise gebrückt zwei Subwoofer an, zwei weitere im Low-Z-Modus zwei Topteile, und die bei­den noch verbleibenden Kanäle laufen im 100V-Modus und versorgen die Lautsprecher in den peripheren Berei­chen.

Innenansicht des XMV8140-D
Innere Werte
Innenansicht des XMV8140D. Die rechte Hälfte belegt das Netzteil, auf der linken Seite befinden sich vier jeweils zweikanalige Endstufenmodule.
(Bild: Anselm Goertz)

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Amp-Editor

Neben den eigentlichen Endstufen enthalten die XMV-Endstufen auch noch ein DSP-System mit diversen Schutzfunktionen für die Endstufen, Limitern, Hochpass­filtern und einer automatischen Umschaltung von den digitalen zu den analogen Eingängen. Abb. 1 aus der zu­gehörigen Amp-Editor Software zeigt ein Blockschaltbild der internen Signalverarbeitung. Die acht Wege können ihr Signal über die analogen oder digitalen Eingänge er­halten. Möchte man die Signalzuspielung redundant ge­stalten, dann besteht die Möglichkeit, auf dem digitalen Signalweg einen Pilotton zu überwachen und, falls die­ser ausfällt, auf den analogen Eingang umzuschalten. Im Signalweg folgen danach eine Phase-Invers-Umschal­tung und auswählbare Hochpassfilter mit Eckfrequenzen von 40Hz oder 80Hz. Im 70/100V-Modus ist immer mindestens das 40Hz-Hochpassfilter aktiv. In der Ein­stellung HPF „off“ für den Low-Z-Modus liegt die Eck­frequenz des Hochpassfilters bei 15Hz. Alle Hochpassfil­ter sind Filter 3. Ordnung mit einer Steilheit von 18dB/Oktave (Abb. 2).

Blockschaltbild der achtkanaligen XMV8140-D im Amp-Editor
Amp-Editor
Abb. 1: Blockschaltbild der achtkanaligen XMV8140-D im Amp-Editor
(Bild: Anselm Goertz)
Gain Werte in Abhängigkeit von der Einstellung für den 4Ω-, 8Ω- oder 100 V-Modus
Gain-Werte für 4Ω, 8Ω oder 100V Modus
Abb. 2: Gain Werte in Abhängigkeit von der Einstellung für den 4Ω-, 8Ω- oder 100 V-Modus. Das Gain wird immer so angepasst, dass bei ca. +5dBu Eingangspegel Vollaussteuerung erreicht wird. Im 100 V-Modus obligatorisch und im Low-Z-Modus optional können Hochpassfilter 3. Ordnung bei 40Hz oder bei 80Hz aktiviert werden.
(Bild: Anselm Goertz)

Generell ist der Einsatz eines Hochpassfilters im Signal­weg sinnvoll. Für niederohmige direkt angeschlossene Lautsprecher ohne Übertrager schützt das Hochpassfilter bei 15Hz die Lautsprecher von extrem tieffrequenten Sig­nalanteilen. Bei 70/100V-Lautsprechern ist die Situation noch etwas kritischer, da die Übertrager in den Lautspre­chern bei tiefen Frequenzen schnell in die Sättigung gera­ten und dann Verzerrungen erzeugen. Zusätzlich fällt dort die Eingangsimpedanz meist weit unter den Nennwert, was den Verstärker unnötig belasten würde. Für typische Installationslautsprecher mit 100V-Übertrager empfiehlt es sich daher, grundsätzlich das 80Hz-Hochpassfilter zu setzen. Nur bei größeren Lautsprechern, die eine Wieder­gabe unterhalb von 80Hz noch sinnvoll erscheinen lassen, sollte man das 40Hz-Hochpassfilter wählen.

Je nach gewähltem Modus für die Endstufen wird auch das Gain angepasst, so dass die Eingangsempfindlichkeit bezogen auf Vollaussteuerung immer gleichbleibt. Der Wert liegt je nach Signalform bei 3 bis 5dBu.

Möchte man die Endstufen vom PC aus einstellen oder überwachen, dann geschieht das mit der Amp-Editor Soft­ware (Abb. 1), die man online oder offline für Verstärker der XMV- und PC-Serie nutzen kann. Ebenfalls vorhanden in der Amp-Editor Software ist eine Datenbank der Yamaha-Lautsprecher und eines Generic Speakers, mit denen man sich übersichtliche Ansichten einer Anlage erstellen und auch zur Fernsteuerung nutzen kann.

Filter, X-Over-Funktionen und Ähnliches gibt es in den DSPs der XMV-Endstufen im Gegensatz zur PC-Serie nicht, da man hier davon ausgeht, dass diese meist im Zusammenhang mit den MTX-Matrix-Prozessoren oder dem MRX7-Prozessor eingesetzt werden.

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Messwerte

Das Kapitel Messwerte beginnt wie immer mit dem Fre­quenzgang der Endstufe in Abhängigkeit von der Last. Abb. 3 zeigt dazu mehrere Kurven bei Belastung der Aus­gänge mit 4, 8 oder 16Ω, ohne Last und mit typischen Lautsprechern mit 4Ω oder 8Ω Nennimpedanz. Die Ver­stärkung bei Nutzung der analogen Eingänge im 4Ω-Modus liegt bei 25,5dB. Bedingt durch das Schaltungs­konzept einer Class-D-Endstufe mit passiven Tiefpassfil­tern in den Ausgängen kommt es abhängig von der Last zu mehr oder weniger starken Schwankungen im Frequenz­gang am oberen Ende des Übertragungsbereiches.

Frequenzgänge gemessen mit verschiedenen Lasten von 4, 8 und 16Ω, ohne Last und mit typischen Lautsprecherimpedanzen für 4Ω und 8Ω Nennimpedanz
Frequenzgang
Abb. 3: Frequenzgänge gemessen mit verschiedenen Lasten von 4, 8 und 16Ω, ohne Last und mit typischen Lautsprecherimpedanzen für 4Ω und 8Ω Nennimpedanz
(Bild: Anselm Goertz)
Phasengang in Abhängigkeit vom ausgewählten Hochpassfilter.
Phasengang
Abb. 4: Phasengang in Abhängigkeit vom ausgewählten Hochpassfilter. Die Grundlatenz beträgt 2,15ms.
(Bild: Anselm Goertz)

Je niedriger die Impedanz der Last ist, umso stärker fällt die Kurve zu hohen Frequenzen hin ab. Relevant wird das, wie man an den Kurven aus Abb. 3 sieht, jedoch erst bei einer 4Ω-Last. Reale Lautsprecher haben jedoch meist eine zu den hohen Frequenzen hin ansteigende Impedanz, was den Effekt wieder abschwächt. Die Messungen mit realen 4Ω- und 8Ω-Lautsprecherimpedanzen spiegeln in schwacher Ausprägung den Impedanzverlauf der Laut­sprecher wider, woraus Pegelschwankungen von +0,4 bis –0,7dB für einen 4Ω-Lautsprecher entstehen, die in Re­lation zum Frequenzgang eines Lautsprechers jedoch ver­nachlässigbar sind.

In Abb. 4 sind die Phasengänge der Endstufe für die drei Einstellungen der Hochpassfilter auf off, respektive 15Hz, sowie 40Hz und 80Hz abgebildet. Da es sich um Filter 3. Ordnung handelt, beträgt die Phasendrehung jeweils 270° über alles und 135° bei der jeweiligen Eck­frequenz. Für die Darstellung der Phase wurde die Grund­latenz der Endstufe von 2,15ms abgezogen.

Die Abbildungen 5 und 6 zeigen die Störspektren an den Ausgängen der Endstufen einmal für die Nutzung der analogen Eingänge (Abb. 5) und einmal für die digita­len Eingänge (Abb. 6). Die drei Spektren wurden jeweils für die Betriebsarten 4Ω (rt), 8Ω (gr) und 100V (bl) er­mittelt. Der maximale Ausgangspegel beträgt abhängig von der Betriebsart 30,4dBu (4Ω), 33,7dBu (8Ω) und 43dBu (100V). Die verfügbare Dynamik beträgt somit etwas über 100dB bei Nutzung der analogen Eingänge und 107 bis 110dB über die digitalen Eingänge. Mit A-Bewertung für den Störpegel verbessern sich die Werte nochmals um 2–3dB. Monofrequente Komponenten, die besonders störend sein können, gibt es in den Spektren keine, so dass man von einem insgesamt sehr guten Er­gebnis sprechen kann.

Störpegel am Ausgang bei Nutzung der analogen Eingänge exemplarisch für Kanal 1 abgebildet
Störpegel analog
Abb. 5: Störpegel am Ausgang bei Nutzung der analogen Eingänge exemplarisch für Kanal 1 abgebildet. Der Wert ist abhängig vom Modus (4Ω, 8Ω oder 100V).
(Bild: Anselm Goertz)
Störpegel am Ausgang bei Nutzung der digitalen Eingänge exemplarisch für Kanal 1 abgebildet
Störpegel digital
Abb. 6: Störpegel am Ausgang bei Nutzung der digitalen Eingänge exemplarisch für Kanal 1 abgebildet. Der Wert ist abhängig vom Modus (4Ω, 8Ω oder 100V).
(Bild: Anselm Goertz)

Die Messung des Dämpfungsfaktors aus Abb. 7 zeigt den typischen Verlauf einer Class-D-Endstufe, die zu den höheren Frequenzen hin abfällt. Bis 1kHz liegt der Wert bei ca. 90 und fällt dann bei 10kHz auf einen Wert von knapp unter 20 ab. Zu noch höheren Frequenzen bricht die Kurve dann weiter ein, da sich hier das Ausgangs-filter zunehmend bemerkbar macht. Wichtig ist ein hoher Dämpfungsfaktor jedoch vor allem bei tiefen Frequenzen, wo der Lautsprecher eine gute Kontrolle durch den Verstärker benötigt, um nicht zu lange auszu­schwingen. Die hier gemessenen Werte von ca. 90 sind in der Praxis mehr als hinreichend, da meist durch Kabel- und Kontaktwiderstände ohnehin noch größere Wider­stände auf dem Signalweg entstehen. Die Messung des Dämpfungsfaktors musste für die XMV über die Klemm­anschlüsse zusammen mit der Last erfolgen. Einen zwei­ten Anschluss pro Kanal, der sonst neben der Last als Messkontakt benutzt werden kann, gibt es hier nicht, was die Werte schon per se etwas verschlechtert.

Eine weitere Messung bei Class-D-Verstärkern ist die FFT-Analyse des Ausgangssignals mit einer sehr hohen Abtastrate. Abb. 8 zeigt eine solche Messung der XMV8140D mit einer Abtastrate von 2,5MHz, dem höchsten Wert, der mit einem APx555 möglich ist. Bei dieser Art der Messung werden sowohl die Class-D-Schaltfrequenz wie auch mögliche Störungen innerhalb und auch außer­halb des Audiofrequenzbereiches sichtbar. Für die Mes­sung in Abb. 8 wurde zusätzlich ein 1kHz-Nutzsignal ein­gespeist. Die Amplitude des Nutzsignals am Ausgang betrug bei dieser Messung 10 V. Gut zu erkennen ist die PWM-Schaltfrequenz bei 384kHz mit einer Spannung von 1V und deren ganzzahligen Vielfache bis knapp un­ter der Messgrenze bei 1MHz.

Dämpfungsfaktor bezogen auf 8Ω exemplarisch für Kanal 1 gemessen
Dämpfungsfaktor
Abb. 7: Dämpfungsfaktor bezogen auf 8Ω exemplarisch für Kanal 1 gemessen
(Bild: Anselm Goertz)
FFT-Spektrum des Ausgangssignals gemessen mit 2,5MHz Samplerate
FFT-Spektrum
Abb. 8: FFT-Spektrum des Ausgangssignals gemessen mit 2,5MHz Samplerate. Bei 1kHz erkennt man das Nutzsignal mit einer Spannung von 10V. Reste der PWM-Schaltfrequenz in einer Größenordnung von 0,7V finden sich bei 384kHz und den ganzzahligen Vielfachen.
(Bild: Anselm Goertz)

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Verzerrungswerte

Insgesamt vier Messungen beschäftigen sich mit dem Verzerrungsverhalten des Verstärkers. Abb. 9 zeigt dazu die THD+N-Werte in Abhängigkeit vom Eingangspegel, gemessen bei Frequenzen von 100Hz, 1kHz und 6,3kHz für eine Belastung mit 8Ω bei gleichzeitigem Betrieb aller acht Kanäle. Bei 100Hz und 1kHz lie­gen die Kurven in einer Größenordnung von –80dB (= 0,01%) bis –74dB. Bei 6,3kHz gibt es einen Anstieg bis auf ca. –58dB. Die Werte können als guter Durchschnitt be­zeichnet werden. Die glei­che Messung wurde auch für nur einen belasteten Kanal durchgeführt, liefer­te jedoch nahezu identi­sche Ergebnisse und ist da­her hier nicht abgebildet. Bei allen Messreihen betrug die maximale Ausgangsleis­tung an der Clipgrenze bzw. dort, wo der Limiter be­grenzend eingriff, ca. 100W.

Verzerrungen (THD+N) in Abhängigkeit vom der Eingangspegel (x-Achse in W) an einer 8x 8Ω Last
THD+N Verhältnis Pegel
Abb. 9: Verzerrungen (THD+N) in Abhängigkeit vom der Eingangspegel (x-Achse in W) an einer 8x 8Ω Last. Messungen exemplarisch für einen Kanal bei 100Hz (- – -), 1kHz (–––) und 6,3kHz (···). Bei 6,3kHz steigen die Verzerrungswerte deutlich an.
(Bild: Anselm Goertz)
Verzerrungen (THD+N) abhängig von der Frequenz exemplarisch für Kanal 1 und 2 bei jeweils 25W Ausgangsleistung an einer 8Ω (–––) und an einer 4Ω (- - -) Last
THD+N Verhältnis Frequenz
Abb. 10: Verzerrungen (THD+N) abhängig von der Frequenz exemplarisch für Kanal 1 und 2 bei jeweils 25W Ausgangsleistung an einer 8Ω (–––) und an einer 4Ω (- – -) Last.
(Bild: Anselm Goertz)

Weitere THD-Kurven aus Abb. 10 wurden bei konstantem Pegel und einer Ausgangsleistung von jeweils 25W in Abhängigkeit von der Frequenz gemessen. Die insgesamt vier Kurven zeigen zwei exemplarische Kanäle an 4Ω- und an 8Ω-Lasten gemessen. Bei 1kHz und 6,3kHz finden sich die bekannten Werte aus Abb. 9 für einen Eingangspegel von 3dBu wieder.

Ebenfalls für Lasten von 4Ω und für 8Ω wurde das Klirrspektrum bei 1kHz aus Abb. 11 gemessen. Die Aus­gangsleistung betrug jetzt jeweils 50W. Die dominanten Verzerrungskomponenten sind ungerader Ordnung (k3, k5, …), die auch zu den höheren Ordnungen hin auf einem konstanten Niveau bleiben und nicht abfallen. Alle Verzerrungskomponenten liegen jedoch deutlich unter­halb von -80dB entsprechend 0,01% und sind somit unkritisch.

Klirrspektrum exemplarisch für Kanal 1 und 2 bei jeweils 50W Ausgangsleistung an einer 4Ω (rt,bl) und an einer 8Ω (gr,li)) Last
FFT-Spektrum
Abb. 11: Klirrspektrum exemplarisch für Kanal 1 und 2 bei jeweils 50W Ausgangsleistung an einer 4Ω (rt,bl) und an einer 8Ω (gr,li)) Last. Alle Verzerrungskomponenten liegen unterhalb von -80dB (0,01%) und sind somit unkritisch.
(Bild: Anselm Goertz)
 Transient Intermodulationsverzerrungen (DIM100) in Abhängigkeit vom Eingangspegel (x-Achse) gemessen exemplarisch für Kanal 1 und 2 an einer 8Ω (–––) und an einer 4Ω (- - -) Last
DIM Verhältnis
Abb. 12: Transient Intermodulationsverzerrungen (DIM100) in Abhängigkeit vom Eingangspegel (x-Achse) gemessen exemplarisch für Kanal 1 und 2 an einer 8Ω (–––) und an einer 4Ω (- – -) Last.
(Bild: Anselm Goertz)

Als abschließende Verzerrungsmessung folgt noch die DIM(Dynamic Intermodulation Distortion)-Messung (Abb. 12), bei der ein 15kHz Sinus mit einem steilflankigen 3,15kHz-Rechteck überlagert wird. Ausgewertet werden die dabei entstehenden Intermodulationsprodukte. Diese Messung fördert vor allem Schwächen bei schnellen transienten Signalen zutage. Die steilen Flanken des Rechteckanteils fordern die Endstufe deutlich mehr als ein eingeschwungener Sinus bei der THD-Messung. Der DIM-Messung wird daher auch eine große Bedeutung im Zusammenhang mit den klanglichen Qualitäten einer Endstufe zugeschrieben. Sobald hohe Ströme gefordert werden, steigen die transienten Verzerrungen häufig stark an, was hier jedoch nicht der Fall ist. An der Clip-Grenze, die bei ca. +3dBu Eingangspegel (x-Achse) er­reicht wird, liegen die Werte mit –55dB sowohl bei einer 8Ω-Last und wie auch bei einer 4Ω-Last.

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Leistungswerte

Bei den Leistungsmessungen bestätigte sich die vorher schon gemachte Feststellung, dass die XMV8140D die Leistungswerte unabhängig von der Anzahl der belaste­ten Kanäle erbringt. Bei Endstufen kleiner und mittlerer Leistung, die eine Netzphase nicht völlig auslasten und zudem noch über separate Abgriffe der Endstufen am Netzteil verfügen, ist das nicht ungewöhnlich. In der XMV8140D ist es schaltungstechnisch so, dass sich je­weils ein Endstufenpaar einen Ausgangszweig des Netz­teils teilt, welches dann die für den eingestellten Modus die passende Spannung liefert. Einen ersten schnellen Überblick, wie sich eine Endstufe verhält, liefert der Test mit einem Sinussignal, wie in Abb. 13 gezeigt. Ganz zu Beginn gibt es eine kurze Spitze, danach wird die Aus­gangsspannung auf ±40Vpk entsprechend einer Leistung von 100W an 8Ω begrenzt. Nach ca. 10s setzt dann ein weiterer Limiter ein, der die Ausgangsleistung nochmals deutlich reduziert. Nach 35s öffnet dieser Limiter wieder, um dann nach weiteren 10s wieder zu begrenzen. Dieses Verhalten könnte durch das Sinussignal verursacht werden, wo der Limiter bei dauerhaft anliegendem Pegel etwas überzogen reagiert.

Verhalten der XMV8140 bei einem dauerhaft anliegenden 1kHz-Sinussignal bei allen acht Kanälen
Lastverhalten Sinus
Abb. 13: Verhalten der XMV8140 bei einem dauerhaft anliegenden 1kHz-Sinussignal bei allen acht Kanälen. In den ersten 10s beträgt die verfügbare Ausgangsleistung 100W, danach wird deutlich limitiert. Nach 35s wird vorsichtig wieder aufgemacht, um dann aber nach 10s wieder zu limitieren.
(Bild: Anselm Goertz)
Verhalten der XMV8140 bei dauerhaft anliegendem EIA426B Noise mit 12dB (blau) und mit 6dB (grün) Crestfaktor auf allen acht Kanälen
Lastverhalten Noise
Abb. 14: Verhalten der XMV8140 bei dauerhaft anliegendem EIA426B Noise mit 12dB (blau) und mit 6dB (grün) Crestfaktor auf allen acht Kanälen
(Bild: Anselm Goertz)

Zieht man zum Vergleich die Messung aus Abb. 14 her­an, wo Noise-Signale mit einem Crestfaktor von 6 oder 12dB verwendet werden, dann greift hier der Limiter trotz der im Mittel höheren Dauerleistung nicht ein. Die Messung erfolgte für Abb. 14 über 360s ohne jegliche Einschränkung. Für das Signal mit einem Crestfaktor von 12dB betrug die Ausgangsspannung 108,7 Vpp und 13,8Vrms. Der Crestfaktor des Signals bleibt mit 12dB unverändert. Für das Signal mit einem Crestfaktor von 6dB betrug die Ausgangsspannung 101,7 Vpp und 17,4Vrms. Am Ausgang der Endstufe wurde jetzt ein er­höhter Crestfaktor von 9dB gemessen, was vermutlich durch den schon leicht vorhandenen Einsatz des Limiters begründet ist. Der scheinbare Widerspruch zur Messung mit dem Sinussignal findet sich nun darin, dass mit dem Noise-Signal über 360s eine Dauerleistung von 38W pro Kanal möglich ist, mit dem Sinussignal aber schon nach 10s auf knappe 20W limitiert wird. Vermutlich ist dieses Ver­halten in der Signalform begründet, wo das Noise als typisches Nutzsignal erkannt wird und der Sinus als Artefakt.

Bei den weiteren üblichen Leistungsmessungen wird nur die Messung für 8 × 8Ω Belastung aus Abb. 15 gezeigt, da alle anderen Belastungszustände zu fast identischen Ergebnissen führten und keine weitere Infor­mation liefern.

Leistungswerte der XMV8140D an 8Ω pro Kanal bei gleichzeitiger Belastung aller Kanäle
Leistungswerte verschiedener Signaltypen
Abb. 15: Leistungswerte der XMV8140D an 8Ω pro Kanal bei gleichzeitiger Belastung aller Kanäle; Werte für verschiedene Signaltypen
(Bild: Anselm Goertz)

Für die Grafik in Abb. 15 wurden folgende Werte be­stimmt:

  • die Impulsleistung für eine 1ms dauernde einzelne Periode eines 1kHz-Sinussignals
  • die Sinusleistung bei einem konstant anliegenden 1kHz-Sinussignal nach einer Sekunde, nach zehn Sekunden und nach einer Minute
  • die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 12dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
  • die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 6dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
  • die Leistung nach EIAJ gemessen mit einem gepulsten 1kHz-Sinussignal von 8ms Dauer alle 40ms. Das Sig­nal hat einen Crestfaktor von 10dB.
  • die Leistung nach CEA 2006 mit einem 1kHz Sinussig­nal, dessen Pegel alle 500ms für 20ms einen Pegel­sprung von +20dB erfährt. Das Signal hat einen Crest­faktor von 16dB.
  • die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 1kHz-Burst mit einer Länge von 33ms gefolgt von einer 66ms-Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Signals beträgt 7,8dB.
  • die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 40Hz-Burst mit einer Länge von 825ms, gefolgt von einer 1.650-ms-Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Sig­nals beträgt ebenfalls 7,8dB.

Für die sinusförmigen Messsignale fällt die Auswertung leicht. Man erfasst den Effektivwert und berechnet daraus die Leistung. Die Sinuswelle sollte dabei noch nicht sicht­bar verzerrt sein. Für die Sinus Burst Signale nach EIAJ oder CEA lassen sich zwei Werte bestimmen. Zum einen der kurzzeitige Effektivwert während der Dauer des Bursts und der Effektivwert über alles inklusive der Signal­pausen. Das Verhältnis der beiden Werte beträgt für das EIAJ-Signal 7dB und für das CEA-Signal 13dB. Der Crest­faktor ist jeweils 3dB größer und beträgt somit 10dB bzw. 16dB. Für die Burst-Messmethoden werden in der Übersicht die Leistungswerte, berechnet aus dem kurzzei­tigen Effektivwert des Bursts, und der über alles Effektiv­wert angegeben. Eine weitere Burst-Messmethode arbei­tet mit 33ms langen 1kHz-Bursts, gefolgt von 66ms langen Ruhephasen. Hier beträgt der Crestfaktor 7,8dB. Angelehnt an diese Messung wurde speziell im Hinblick auf die Fähigkeiten einer Endstufe bei der Basswiedergabe, wo Töne häufig länger anstehen, der Burst in der Frequenz um den Faktor 25 auf 40Hz reduziert und die Zeitspannen entsprechend um den Faktor 25 verlängert.

Frontansicht des XMV8140D mit Innenleben
Frontansicht des XMV8140D mit Innenleben (Bild: Anselm Goertz)

Etwas anders gestaltet sich die Messung mit den Noise Signalen mit 12 oder 6dB Crestfaktor. Der Verstärker wird mit diesen Signalen bis an seine Clip-Grenze ausge­steuert und dann dauerhaft belastet. Gemessen werden nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten jeweils der Wert Spitze-Spitze (Vpp) und der Ef­fektivwert (Vrms) des Signals. Daraus werden vergleichbar zur Burst-Messung je ein Leistungswert aus dem Effektiv­wert der Spannung und einer aus dem Wert Spitze-Spitze durch 2,82 berechnet. Die Werte sind so mit denen der Burst-Messungen vergleichbar.

Die Messwerte aus Abb. 15 zeigen bei Signalen mit einem Crestfaktor von 12dB und für 20ms Sinusbursts Leistungs­werte von 183W bzw. 173W, die deutlich über den Anga­ben von 140W aus dem Datenblatt liegen. Die Werte für das Noise mit 6dB Crestfaktor sind etwas mit Vorsicht zu genießen, da das Ausgangssignal bei dieser Messung einen Crestfaktor von 9dB aufwies, so dass hier Werte von 80W für ein echtes 6dB-Signal richtiger wären. Es kann zusam­mengefasst werden, dass die XMV8140D, über alles betrach­tet, ein für Musik- und Sprachsignale gut abgestimmtes Leistungsverhalten bietet, das unabhängig vom Modus (4Ω, 8Ω oder 70/100V) der Endstufe und von der Anzahl der belasteten Kanäle immer zur Verfügung steht.

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Netzbelastung

Die Belastung des Stromnetzes ist auch bei kleineren End­stufen ein nicht zu vernachlässigendes Thema. Wichtige Aspekte sind dabei der Wirkungsgrad, die Netzbelastung (Stichwort Leistungsfaktor) und vor allem bei Dauerbetrieb in Festinstallationen auch die Ruheleistungsaufnahme.

Abb. 16 zeigt dazu mit zwei Kurven den Wirkungsgrad der Endstufe. Die blaue Kurve setzt die Ausgangsleistung in Relation zur insgesamt aus dem Stromnetz aufgenom­men Wirkleistung. Zusammen mit der Grundlast ergeben sich daher bei kleinen Ausgangsleistungen für den Wir­kungsgrad eher geringe Werte. Für die rote Kurve wird die Ausgangsleistung nur zu der zusätzlich zur Grundlast aufgenommenen Leistung in Relation gesetzt.

Wirkungsgrad in Abhängigkeit von Ausgangsleistung. Die blaue Kurve bezieht sich auf die Gesamtleistung und die rote Kurve auf den lastabhängigen Anteil ohne Grundlast
Effizienz
Abb. 16: Wirkungsgrad in Abhängigkeit von Ausgangsleistung. Die blaue Kurve bezieht sich auf die Gesamtleistung und die rote Kurve auf den lastabhängigen Anteil ohne Grundlast.
(Bild: Anselm Goertz)

Daraus ergibt sich für die XMV8140D ohne Grundlast ein sehr guter Wirkungsgrad von 90%. Die Grundlast, al­so die Leistungsaufnahme ohne Signal, liegt bei 69W und reduziert sich im Standby-Modus auf 25W. Wird die Endstufe über längere Zeit, z.B. über Nacht, nicht benö­tigt, lohnt sich auf Dauer schon, eine Umschaltung in den Standby-Modus vorzusehen, wenn nicht die Möglichkeit besteht, auch komplett abzuschalten.

Der aus dem Stromnetz aufgenommene Strom sollte in seinem Verlauf möglichst der Spannung folgen und die Endstufe sich somit vergleichbar einem reellen Wider­stand als Last für das Stromnetz verhalten. Abweichungen entstehen durch Verschiebungsblindströme (kapazitiv oder induktiv) und durch Verzerrungsblindströme (Ober­wellenanteil). Wie gut sich der Stromverlauf dem Span­nungsverlauf annähert, wird durch den Leistungsfaktor (PF = Powerfactor) messtechnisch ausgedrückt. Abb. 17 zeigt dazu die Messung der XMV8140D bei Volllast. Die blaue Kurve für den Strom ist gegenüber der Spannung (rot) etwas verzerrt, jedoch nicht durch Ladespitzen ge­stört. Der Powerfactor beträgt 0,94. Als Verzerrungsanteil (THD) ausgedrückt beträgt der Wert 15%. Ob hier eine Power Factor Correction (PFC) im Einsatz ist, geht aus den Unterlagen zur Endstufe nicht hervor. Der Stromverlauf deutet jedoch darauf hin.

Verlauf von Netzspannung (rot), Netzstrom (blau) und der daraus berechneten Leistungsaufnahme (grün)
Strom- und Spannungsverlauf
Abb. 17: Verlauf von Netzspannung (rot), Netzstrom (blau) und der daraus berechneten Leistungsaufnahme (grün)
(Bild: Anselm Goertz)

Die Eckwerte für die Leistungsaufnahme der XMV8140 sind:

  • Standby: 25W
  • Idle: 69W
  • mit 12dB CF Noise: 252W
  • mit Sinussignal: 640W

Die hier gemessenen Werte sind Momentaufnahmen und können je nach Außentemperatur, Vorgeschichte und Signalform geringfügig abweichen. Wird die Endstufe mit einem Signal mit 12dB Crestfaktor voll ausgelastet, dann beträgt die Leistungsaufnahme 252W. Diese Belastung entspricht ungefähr dem „1/8 Output Power“-Test aus dem Datenblatt, wo ein Wert von 223W angegeben wird. Liefern die acht Kanäle mit einem Sinussignal in der Summe kurzzeitig eine Leistung von 544 W, dann beträgt die Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz 640W.

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Fazit

Mit den acht Modellen der XMV-Endstufenserie hat Yamaha schon seit einigen Jahren bewährte Universal­werkzeuge für den Installationsmarkt im Programm. Zwei Leistungsklassen mit 140W oder 280W pro Kanal, vier oder acht Kanäle und das optionale Dante-Interface bie­ten für viele typische Anwendung ein passendes Modell. Mit der Möglichkeit, die Endstufenkanäle paarweise im Low-Z Modus einfach oder in Brücke zu betreiben oder für 70/100V-Systeme anzupassen, wird die Flexibilität weiter erhöht. Die Bedienung am Gerät fällt leicht, und eine passend zugeschnitten PC-Software zur Einstellung und Überwachung gibt es ebenfalls. Aus Sicht des An­wenders könnte für manche Anwendungen der Wunsch aufkommen, über das integrierte DSP-System noch einige Zusatzfunktionen wie einfache Filter oder Delays zu er­möglichen. Das wäre dann aber auch schon der einzige kleine Kritikpunkt. Die Messwerte fallen allesamt gut bis sehr gut aus. Die Verarbeitung der Endstufe ist exzellent, und das Gehäuse ebenso wie alle Bedienelemente und Anschlussmöglichkeiten sind solide ausgeführt. Die Preise sind in Anbetracht des Funktionsumfanges und der hohen Qualität der XMV-Serie mehr als angemessen.

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Preise

Model netto UVP in €
XMV4140 1.533 €
XMV4140-D 2.172 €
XMV4280 2.308 €
XMV4280-D 2.894 €
XMV8140 2.894 €
XMV8140-D 3.610 €
XMV8280 4.352 €
XMV8280-D 5.032 €

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