L-Acoustics LA7.16i im Test

Mit der 16-kanaligen Endstufe LA7.16i bietet L-Acoustics eine neue Kategorie von Verstärkern an, die komplette Systeme mit Hauptlautsprechern, Delays, Fills und Monitoren aus einem 2-HE-Gerät versorgen kann. Möglich werden soll dies, ohne dass die Stromversorgung instabil würde, mit dem L-Smart Adaptive Power Management und unter Einbeziehung der Heterogenität von Lautsprecher-Setups.

(Bild: Anselm Goertz)

Übersicht:

L-Smart für höhere Reserven

Signalverarbeitung und Routing

LA Network Manager

Filter und Air Comp

Array Morphing

Frequenzgänge an verschiedenen Lasten

Störpegel bei Nutzung analoger/digitaler Eingänge

Leistung adaptiv zur Verfügung stellen – auch über 100 Prozent?

FFT-Analyse des Ausgangssignals

Verzerrungswerte bei mehrkanaliger Belastung

Leistungswerte: extrem stabiles Verhalten

Leistungsvermögen an verschiedensten Signaltypen

In der Klasse besonders relevant: Stärke der Netzbelastung

Fazit: neue Geräteklasse

Eine Vielzahl von Lautsprechern wird meist benötigt, um alle Bereiche gut abzudecken. Denkt man nur an eine Hauptbeschallung mit Topteilen und Subwoofern, diversen Delay- oder Fill-Systeme und auch noch Bühnenmonitoren, dann kommt man schnell auf zehn oder mehr Endstufenkanäle, um diese alle unabhängig ansteuern und versorgen zu können. Mit herkömmlichen zwei- oder vierkanaligen Endstufen plus der zugehörigen Controller bestückt man da schon ein ansehnliches Rack. Eine andere, immer wichtiger werdende Anwendung, für die viele bis sehr viele Endstufenkanäle benötigt werden, sind „Immersive Audio“-Konzepte, wie das bei L-Acoustics hauseigene L-ISA System.

Moderne Class-D-Endstufen und leistungsfähige DSPs machen es heute möglich, vieles davon in einem kompakten Gerät zu kombinieren. Mit der 16-kanaligen Endstufe LA7.16i, oder „Multichannel amplified controller“, wie man es bei L-Acoustics ganz richtig nennt, eröffnet man eine neu Geräteklasse, da es bislang im Hochleistungssektor nur Endstufen bis maximal acht Kanäle gab. Die Entwicklungsarbeit für den LA7.16i wurde innerhalb der L-Acoustics- Gruppe von verschiedenen spezialisierten Teams durchgeführt.

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L-Smart für höhere Reserven

Neben der hohen Funktionsdichte in einem kompakten Gerät bietet diese Art Endstufe noch den weiteren Vorteil, dass alle Kanäle aus einem gemeinsamen „Leistungs-Pool“ versorgt werden. Nicht alle Kanäle wie Fill- oder Delay-Systeme benötigen eine hohe Leistung, so dass dann entsprechend größere Reserven für die Hauptlautsprecher und Subwoofer zur Verfügung stehen, die sonst ungenutzt bleiben würden. Zusätzlich zu den unterschiedlichen Leistungsanforderungen gibt es auch zeitliche Unterschiede zwischen den Eingangs- und Ausgangssignalen. Diese können ausgenutzt werden, um die Leistungsabgabe zu maximieren. Durch dieses, bei L-Acoustics „L-Smart“ genannte Konzept, können alle Komponenten der Endstufe optimal genutzt werden, wobei gleichzeitig höhere Reserven zur Verfügung stehen und Überkapazitäten vermieden werden. Lädt man die Setups der L-Acoustics-Lautsprecher in die Endstufe, dann wird einem basierend auf einem durchschnittlichen Musiksignal auch direkt in Prozent angezeigt, wie weit die Endstufe damit ausgelastet ist.

Die zugehörige Software „LA Network Manager“ enthält eine Leistungsanzeige, die den Stromverbrauch anzeigt, wenn die Lautsprechervoreinstellungen in die Verstärkerkanäle geladen werden, sowie die Konzepte der nominalen und maximalen Nutzung. Die Nennauslastung ist ein beliebiger Wert bis zu 100 %, bei dem alle angeschlossenen Lautsprecher ohne Probleme bis zu ihrer max. SPL betrieben werden können. Bei Werten von mehr als 100%, bis zu einem Maximum von 150%, kann es zu einer vorübergehenden Reduzierung der Verstärkung an den Ausgängen kommen. Wird der Verstärker bis zum Maximum von 150% belastet, würde dies weniger als 2 dB bedeuten, was in der Praxis völlig unkritisch ist.

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Signalverarbeitung und Routing

Abb. 1 zeigt das Blockschaltbild einer LA7.16i. Die Eingangsseite beginnt mit einem Milan-AVB-Interface sowie je einem analogen und einem AES/EBU-Eingang. Die beiden letztgenannten dienen dabei primär als Fallback für die Milan-AVB- Zuspielung oder auch mit Override-Funktion als Zuspielung im Falle einer Sprachalarmierung. Das Milan-AVB-Interface verfügt über eine primäre und eine sekundäre Schnittstelle, über die entweder eine redundanten Signalzuspielung oder aber eine Daisy-Chain-Vernetzung möglich ist.

L-Acoustics gehört ebenso wie Meyer Sound und d&b Audiotechnik auch der Milan-Initiative (Media-integrated local area network) an, die sich die Entwicklung eines übergeordneten Protokolls für Milan-AVB-Anwendungen zum Ziel gesetzt haben. Der Input Selector ermöglicht für die 16 internen Kanäle die Auswahl aus 128 Milan-AVB-Channels und den beiden AES/EBU-Eingängen bzw. dem analogen Eingang. Die nachfolgende Matrix 16 × 16 ordnet die Kanäle entsprechend der geladenen Setups zu. Wählt man z. B. ein K2-Setup aus, dann werden die zughörigen vier Ausgänge direkt dem entsprechenden Eingang zugeordnet.

Danach folgt das System Alignment mit Gain, Delay und Polarity, die je nach gewähltem Setup immer für alle daran beteiligten Kanäle gleich lautend einstellbar sind. Der nächste Funktionsblock wird mit „System Tonal Balance“ bezeichnet und enthält diverse vom User einstellbare Filter sowie die Array-Morphing-Funktion, die nicht für einzelne Kanäle, sondern nur für vorab zu erstellende Gruppen anwendbar sind. Der letzte Funktionsblock vor den eigentlichen Endstufen enthält abhängig vom gewählten Setup die systemspezifischen Filter- und Limiter-Einstellungen mit IIR- und FIR-Filtern. Bei den Limitern finden sich unter der Bezeichnung „L-Drive“ Schutzfunktionen zur Auslenkungsbegrenzung, eine Temperaturüberwachung und ein Peak- Limiter zum Schutz vor zu hohen Spannungsspitzen.

Die Endstufen der 16 Kanäle werden individuell vor zu hohen Ausgangsströmen geschützt und alle zusammen über das Power Management L-Smart aus dem Netzteil versorgt. Details hierzu an späterer Stelle.

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LA Network Manager

L-Acoustics Systeme können mit Hilfe der Network Manager zusammengestellt, konfiguriert, getunt und im Betrieb überwacht werden. Dabei stehen eine Menge praktischer und sinnvoller Funktionen zur Verfügung, was von der schnellen Netzwerkkonfiguration über einen Systemcheck mittels Impedanzprüfung bis zur Pegelmessung und einem Real-Time-Analyzer im Betrieb reicht. Das allein würde schon reichen, einen kompletten Artikel zu füllen. Daher gehen wir hier nur auf die im Zusammenhang mit der LA7.16i relevanten Dinge ein. Abb. 2 zeigt dazu eine Übersicht der Ausgänge der LA7.16i, wo man sich einen schnellen Überblick verschaffen kann, welche Setups in welchen Kanälen geladen sind, wie Gain, Mute und Polarity eingestellt sind und wie die aktuelle Aussteuerung und eine mögliche Gain-Reduction aussehen.

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Filter und Air Comp

Die für Kanalgruppen verfügbaren Filter teilen sich in zwei Kategorien auf. Zum einen die Standard-EQs und die Array- Morphing-Filter mit speziellen Funktion zur Anpassung eines Arrays abhängig von der Länge, dem Curving und der Distanz zum Array.

Schauen wir zunächst auf den Standard-EQ, der acht klassische IIR-Filter als PEQ oder Notch anbietet, vier vorkonfigurierte FIR-Filter für den Frequenzbereich oberhalb von 1 kHz und ein ebenfalls vorkonfiguriertes Air-Comp- Filter. Letzteres kompensiert, wie der Name schon sagt, die mit der Frequenz zunehmende Luftdämpfung (Dissipation).

Im unteren Teil von Abb. 4 sind die zugehörigen Kurven zu sehen, die so ausgelegt sind, dass nur in dem Frequenzbereich kompensiert wird, wo es noch sinnvoll möglich ist und keine extremen Anhebungen dazu erforderlich werden. So beträgt z. B. die Luftdämpfung bei 15 kHz auf 100 m Entfernung bei 20°C und 40% Luftfeuchtigkeit schon 38 dB, die natürlich nicht kompensiert werden können. Daher zeigen die Kurven nach der Anhebung auch noch eine Tiefpassfunktion, die den Frequenzbereich zurücknimmt, der so stark durch die Luftdämpfung betroffen ist, dass er ohnehin keine Relevanz mehr hat, wo es dann besser ist diesen einfach auszublenden, um damit den Hochtönern darunter mehr Reserven zur Verfügung zu stellen. Die AIR- Comp-Filter sind als linearphasige FIR-Filter realisiert und können daher auch unbedenklich mit unterschiedlichen Einstellungen innerhalb eines Line-Arrays eingesetzt werden.

Gleiches gilt für die vier als FIR 1 bis FIR 4 deklarierten Filter, die in ihrem Kurvenverlauf fest definiert sind und wo nur das Gain zwischen +6 und -15 dB variiert werden kann. Werden benachbarte Filter mit gleichem Gain eingestellt, dann ergänzen sich die Kurven zu einem Plateau, so wie es die roten Kurven in Abb. 4 oben zeigen. Die acht IIR-EQs können als normale Bell- oder Notch-Filter definiert werden. Bei den Bell-Filtern reicht der Einstellbereich von 20 Hz bis 20 kHz mit einer Güte von 0,5 bis 40 und einem Gain von +10 bis -24 dB (siehe Abb. 5). Da das interne Processing in der Endstufe mit 96 kHz abläuft, sind die Bell- Kurven über den gesamten Frequenzbereich bis 20 kHz in ihrem Verlauf unverändert und werden nicht durch die Annäherung an die halbe Abtastrate gestaucht.

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Array Morphing

Ein speziell für Line-Array definiertes Filter verbirgt sich hinter der Bezeichnung „Array Morphing“. Aus langjähriger Erfahrung hat sich bei L-Acoustics eine Standardabstimmung für Line-Arrays ergeben. Diese als „L-Acoustics Refe- rence“ bezeichnete Kurve beschreibt ab 1 kHz zu den tiefen Frequenzen hin eine kontinuierlich ansteigende Kurve, die bei 100 Hz einen Wert von +10 dB erreicht. Die Kurve basiert auf einem Array aus zwölf V-DOSC-Systemen mit einer eingestellten Coverage von 10-80 m, gemessen in einer Entfernung von 40 m. Der Knickpunkt dieser Kurve verschiebt sich, wenn das Array größer wird, anders gecurvt wird oder sich der Abstand zum Array ändert.

In Abb. 6 ist die Referenzkurve gestrichelt zu erkennen. Mit dem Zoom Factor stellt man nun zunächst ein, wie sich das Array in Relation zum Reference Array verhält. Wird das Array größer, die Entfernung kleiner oder das Curving größer, dann stellt man einen Zoom Factor >1 ein. Bei umgekehrten Änderung ist es entsprechend ein Zoom Factor <1. Durch die Einstellung ändert sich die rote Kurve in Abb. 6. Die zweite Einstellung LF Contour kann nun dazu benutzt werden, die durch den Zoom Factor veränderte Kurve wieder auf die Referenzkurve hin zu korrigieren. Je nach Anwendung kann die Zielfunktion aber auch von der Referenzkurve abweichen. Geht es primär um Sprachübertragung oder klassische Musik, dann wäre ein insgesamt eher ebener Kurvenverlauf anzustreben, geht es um EDM, dann darf speziell unterhalb von 100 Hz der Anstieg auch noch stärker ausfallen.

Wie sich die beiden Einstellungen LF Contour und Zoom auswirken, zeigt Abb. 7. Welche Werte für ein Array passend sind, kann in der Soundvision-Simulation vorab bestimmt und von dort aus auch direkt in den Network Manager übertragen werden.

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Frequenzgänge an verschiedenen Lasten

Beginnen wir mit der Frequenzgangmessung in Abb. 8 mit mehreren Kurven in Abhängigkeit von der Last.

Die Verstärkung bei Nutzung der analogen Eingänge liegt bei 32 dB. 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. Je niedriger die Impedanz der Last ist, umso stärker fällt die Kurve zu hohen Frequenzen hin ab. Für die LA7.16i ist der dadurch entstehende Pegelverlust mit 0,25 dB an einer 4-Ω-Last jedoch so gering, dass man dem keine Bedeutung beimessen muss. Bei 20 kHz setzt ein steiles Tiefpassfilter ein und schneidet alles oberhalb ab, da hier keine relevanten Audiosignale mehr zu erwarten sind. Das Tiefpassfilter ist als linearphasiges FIR-Filter ausgelegt und verursacht daher keine Phasendrehung. Die Latenz über alles beträgt 3,84 ms und kann bei Bedarf durch den low latency operating mode auf 1,18 ms verkürzt werden.

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Störpegel bei Nutzung analoger/digitaler Eingänge

Im nächsten Schritt wurden der Störpegel an den Ausgä gen und der S/N der Endstufe gemessen. Zunächst wurde die maximale Ausgangsspannung bestimmt. Diese liegt bei 157 Vpk und somit bei ca. 43,1 dBu. Dem gegenüber steht der an den Ausgängen zu messenden Störpegel, der einmal bei Nutzung der analogen Eingänge und einmal mit digitalen Eingängen gemessen wurde. Die analogen Eingänge wurden dazu mit einem Widerstand von 200 Ω abgeschlossen. Der so gemessene Störpegel lag bei -62 dBu unbewertet und bei -64 dBu(A) mit A-Bewertung. Nach der Umschaltung auf die digitale Signalzuspielung verbesserten sich die Werte auf sehr gute -74 dBu und -76 dBu(A). Legt man den A-bewerteten Störpegel zu Grunde, dann wird bei Nutzung des analogen Eingangs ein Störabstand von 107 dB und mit digitaler Signalzuspielung ein Wert von sehr guten 121 dB erreicht. Die zugehörigen Störspektren aus Abb. 9 zeigen die Messung mit analogen und digitalen Eingängen. Der etwas schlechtere Störabstand bei Nutzung des analogen Eingangs ist weniger relevant, da dieser, wenn überhaupt, nur als Fallback genutzt wird.

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Leistung adaptiv zur Verfügung stellen – auch über 100 Prozent?

Jason, du bist Product & Technology Marketing Engineer bei L-Acoustics. Was gab den Anstoß, den LA7.16i in dieser Form zu konstruieren?

Jason Kelly: Wir haben den LA7.16i entwickelt, um eine effizientere und wirtschaftlichere Lösung für Mehrkanal- und Hybridanwendungen zu bieten und die Grenzen der aktuellen Vierkanal- Verstärkerdesigns zu überwinden. Obwohl diese Anwendungen den Großteil der täglichen Anwendungsfälle ausmachen, wurden die Designs nicht für eine effiziente Leistung in Mehrkanalszenarien entwickelt. Sie sind so dimensioniert, dass sie alle Kanäle gleichzeitig über einen längeren Zeitraum mit Leistung versorgen können, aber in der Praxis kommt diese Anforderung selten vor. Wir mussten anders denken. LA7.16i ist eine neue Art von Amplified Controller, der die realen Bedürfnisse eines Soundsystems ausnutzt, indem er Leistung effizienter liefert und Energie effektiver einsetzt, um eine preiswertere Lösung pro Kanal und mit hoher Verstärkerdichte für mittlere bis große Festinstallationen zu bieten.

(Bild: Jason Kelly)

Die Funktionen des LA7.16i wurden auf der Grundlage einer detaillierten Analyse des Einsatzes von L-Acoustics-Systemen in der Praxis entwickelt. Mit der Fähigkeit, nahezu jeden L-Acoustics-Lautsprecher anzusteuern, ist der LA7.16i ein besonders leistungsstarker und kompakter Amplified Controller. Die Konzepte von Nominal und Maximized Use, innerhalb der intelligenten Power Management Toolbox von L-Smart, geben Designern und Integratoren die Möglichkeit, ihre Systeme so zu gestalten, dass sie die Effizienz und Wirtschaftlichkeit je nach Projektanforderungen maximieren, ohne dabei an Leistung zu verlieren.

Welche Rolle spielt L-Smart dabei?

Kelly: Die Algorithmen, die hinter der L-Smart-Technologie stehen, steuern den gesamten LA7.16i und sind für seine Leistung entscheidend. Sie überwachen und steuern die wichtigsten Funktionen innerhalb des Amplified Controllers. Sensoren, die überall im LA7.16i platziert sind, informieren die Algorithmen über den Status der Hardware. Die Algorithmen nutzen diese Daten, um die Hardware zu kontrollieren und zu steuern und bilden so eine Echtzeit-Feedback-Schleife.

Zusätzlich zu den Sensoren verwendet der LA7.16i Lautsprecher-Modellierungen, um zukünftige Anforderungen vorherzusagen und Ressourcen zu verwalten. Die Integration dieser fortschrittlichen Verarbeitungs- und Hardware-Management-Technologie nennen wir L-Smart. Durch den Einsatz eines fortschrittlichen, vorausschauenden DSP liefert der LA7.16i die Leistung in Echtzeit an die Ausgänge, wenn diese sie benötigen. Jeder Kanal kann jederzeit 1300 W an 8 Ohm (oder 1100 W an 4 Ohm) liefern, und L-Smart verteilt die verfügbare Leistung adaptiv, wenn die Kanäle sie benötigen. Diese neu entwickelten Technologien ermöglichen es uns, die Elektronik zu überwachen, die angeschlossenen Lasten zu modellieren und die Anforderungen an die Leistungsabgabe zu antizipieren. L-Smart vergleicht und prognostiziert kontinuierlich den Bedarf des Systems.

Was ist der Unterschied zwischen Nominal Use und Maximized Use?

Kelly: L-Smart ermöglicht es dem LA7.16i, seine Ressourcen dynamisch zu verwalten und zu maximieren. Wenn den Ausgängen im LA Network Manager oder in Soundvision Presets zugewiesen werden, zeigt die Leistungsanzeige das „Worst-Case“-Szenario an und geht davon aus, dass alle zugewiesenen Lautsprecher gleichzeitig die maximale Leistung benötigen. Die Leistungsanzeige berücksichtigt keine zeitlichen oder Pegelabweichungen zwischen den Ausgangskanälen.

Power-Gauge-Werte bis zu 100% bedeuten, dass alle Lautsprecher gleichzeitig bis zu ihrem maximalen SPL betrieben werden können und der LA7.16i wie jeder andere verstärkte Controller reagiert; wir nennen dies Nominal Use. Werte über 100 % bedeuten Maximale Nutzung, d. h. L-Smart optimiert die verfügbaren Ressourcen und maximiert die Leistungsabgabe so weit wie möglich, aber eine vorübergehende Reduzierung der Leistung ist möglich.

Wie entscheide ich mich nun für einen der beiden Modi?

Kelly: Bei der Entscheidung, ob eine nominale oder eine maximale Nutzung implementiert werden soll, ist es wichtig zu berücksichtigen, wie das System wahrscheinlich genutzt wird und welche Risiken und Auswirkungen eine kurzfristige Reduzierung der Ausgangsleistung hat. Wenn z. B. mehrere angeschlossene Lautsprecher nicht ihre volle Ausgangsleistung liefern müssen oder zeitliche Unterschiede aufweisen, weil sie als Surrounds, Fills oder Balkon-Delays verwendet werden, kann Maximized Use verwendet werden, da es unwahrscheinlich ist, dass das Worst-Case-Szenario eintritt.

Wie weit kann man mit dem Leistungsbudget über 100% gehen – und welche Einschränkung wäre damit verbunden?

Kelly: Es gibt keine feste Regel, die festlegt, wie weit man die 100 % des Leistungsbudgets überschreiten kann und ab welchem Punkt L-Smart die Ausgangsleistung verwalten muss. Es hängt auch davon ab, wie heterogen der Systemeinsatz ist. Aber wenn man zum Beispiel das Power-Gauge auf 150 % auslastet, würde dies im schlimmsten Fall zu einer momentanen Reduzierung von weniger als 2 dB an allen Ausgängen führen. Warum alle 16 Ausgänge? Wenn man ein Line-Source-System mit Strom versorgt, muss die Pegeländerung auf alle Frequenzbänder und angeschlossenen Lautsprecher gleichermaßen angewendet werden. Es ist auch wichtig, daran zu denken, dass diese Art von Schutz separat und zusätzlich zum L-Drive ist.

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FFT-Analyse des Ausgangssignals

Die Messung des Dämpfungsfaktor (ohne Abbildung) lieferte bis 1 kHz sehr gute Werte von ca. 500 bezogen auf 8 Ω und darüber hinaus eine langsam abfallende Kurve, die bei 10 kHz einen immer noch guten Wert von 80 erreicht.

Eine weitere Messung bei Class-D-Verstärkern ist die FFT-Analyse des Ausgangssignals mit einer sehr hohen Abtastrate. 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. 10 wurde zusätzlich ein Nutzsignal 1 kHz eingespeist, dessen Amplitude am Ausgang 10 V betrug. Gut zu erkennen ist die PWM-Schaltfrequenz von über 400 kHz mit einer Spannung von 0,7 V. Die Schaltfrequenz ist bei der LA7.16i jedoch nicht fix, sondern passt sich der gelieferten Ausgangsspannung an und kann variieren.

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Verzerrungswerte bei mehrkanaliger Belastung

Drei weitere Messungen beschäftigen sich mit dem Verzerrungsverhalten des Verstärkers. Die Abb. 11-13 zeigen dazu die THD+N-Werte in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung, gemessen bei Frequenzen von 100 Hz, 1 kHz und 6,3 kHz für eine Belastung mit 2 × 8 Ω sowie bei 8 × 8 Ω und 8 × 4 Ω bei gleichzeitigem Betrieb der acht Kanäle. Eine Messung mit gleichzeitiger Belastung aller 16 Kanäle war auch uns mangels entsprechend vieler Lastwiderstände nicht möglich, hätte aber auch keine weiteren Informationen geliefert: Mit acht Kanälen wird bei dieser Messung eine volle Auslastung des gemeinsamen Netzteils erreicht. Der Hersteller weist aber darauf hin, dass ein solcher Betriebsfall (identische Ausgangssignale bei voller Leistung) insbesondere für diese Verstärkerklasse eher als Ausnahme zu betrachten sei, wodurch L-Smart auch bei voller Kanalauslastung seine Vorzüge klar ausspielen könne. Das Netzteil liefert die notwendige Leistung für maximal ca. 6500 W an den Ausgängen der Endstufen: Die sind jedoch nur kurzzeitig möglich, da sonst eine Standard-16-A-Netzsicherung mit C-Charakteristik auslösen würde. Die Steuerung des Netzteils „kennt“ das Verhalten eines 16-A-C-Automaten und begrenzt die Stromaufnahme aus dem Netz exakt so, dass dieser nicht auslöst. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass die Endstufe die alleinige Last an dieser Sicherung ist.

Bei 100 Hz und 1 kHz liegen die so gemessenen Verzerrungswerte in einer Größenordnung von -90 dB bis 80 dB (=0,01%). Bei 6,3 kHz steigen die THD+N-Werte auf -60 dB, womit man sich immer noch in einem guten Bereich befindet. An einer 4-Ω-Last fallen die THD-Werte geringfügig schlechter aus.

Die etwas wirr zurücklaufenden Kurven am Ende der Grafiken sind ein messtechnischer Artefakt, da die Werte hier über der Leistung aufgetragen werden. Sobald der Limiter eingreift und etwas zurückregelt, läuft dann auch die Kurve in der Grafik zurück. Die kleine Sprungstelle in den Kurven bei 500 mW bzw. 1 W steht in keinem Zusammenhang mit den Endstufen, sondern entsteht mal mehr oder weniger stark ausgeprägt durch die hier verwendeten D/A-Umsetzer, was jedoch völlig unkritisch ist.

Weitere THD-Kurven aus Abb. 14 wurden bei konstantem Pegel und einer Ausgangsleistung von 235 W in Abhängigkeit von der Frequenz gemessen. Die insgesamt vier Kurven zeigen zwei exemplarische Kanäle an 4-Ω- und an 8-Ω-Lasten. Bei 1 kHz finden sich die bekannten Werte aus Abb. 12 und Abb. 13 wieder.

Ebenfalls für Lasten von 4 Ω und für 8 Ω wurde das Klirrspektrum bei 1 kHz aus Abb. 15 gemessen. Die Ausgangsleistung betrug dabei 470 W sowohl an 8 Ω wie auch an 4 Ω. Die dominanten Verzerrungskomponenten sind ungerader Ordnung (k3, k5, …) und fallen zu den höheren Ordnungen hin gleichmäßig ab. Auffälligkeiten gibt es bei dieser Messung keine.

Als abschließende Verzerrungsmessung folgt noch die DIM (Dynamic Intermodulation Distortion) Messung (Abb. 16), bei der ein 15-kHz-Sinus mit einem steilflankigen 3,15-kHz-Rechteck überlagert wird. Ausgewertet werden die dabei entstehenden Intermodulationsprodukte. Diese Messung fördert vor allem Schwächen bei schnellen transienten Signalen zu Tage. Die steilen Flanken der Rechteckanteils fordern die Endstufe deutlich mehr als ein eingeschwungener Sinus bei der THD-Messung. Der DIM-Messung wird daher auch eine relativ große Bedeutung im Zusammenhang mit den klanglichen Qualitäten einer Endstufe zugeschrieben. Die LA7.16i erreicht hier mit Werten an 8 Ω von deutlich unter 65 dB bis zum Einsatzpunkt der Limiter sehr gute Ergebnisse. Mit einer 4-Ω-Last liegen die Werte etwas höher, aber immer noch im guten Bereich. Der steile Anstieg bei 4 Ohm Last stammt vom Einsatz des aktivierten Ausgangstrom-Clippers bei dieser Last, der den max. Ausgangsstrom auf ca. 24-25 A begrenzt.

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Leistungswerte: extrem stabiles Verhalten

Im ersten Schritt der Leistungsmessungen wurde eine Messung mit Sinussignalen durchgeführt, womit sich das zeitliche Verhalten der diversen Limiter in einer Endstufe gut abbilden lässt. Für die Messungen aus Abb. 17 und 18 wurde die Endstufe dazu auf einem, zwei, vier oder acht Kanälen mit 8 Ω (Abb. 17) oder 4 Ω (Abb. 18) Widerständen belastet. Die zeitlichen Verläufe der gemessenen Ausgangssignale wurden in dieser Reihenfolge übereinander geplottet. Bei einem, zwei oder vier belastete Kanälen gab es keine Unterschiede, so dass die hinten liegenden Verläufe für einen oder zwei Kanäle in den Grafiken nicht sichtbar sind. In allen drei Fällen wurde konstant über 6 s eine Leistung von 904 W an 8 Ω und von 1408 W an 4 Ω abgegeben. Schaut man genau hin, dann liefert die 4-Ω-Messung ein im Detail zunächst widersprüchliches Ergebnis von 1408 W bei einem Spitzenwert der Ausgangsspannung von 100 Vpk, was bei einem Sinus einer Leistung von 1250 W an 4 Ω entspricht. Der etwas höhere Wert in der Messung kommt jedoch dadurch zustanden, dass der Limiter in 4-Ω-Modus ein leichtes Clipping des Signals zulässt, womit der RMS-Wert der Ausgangsspannung etwas ansteigt. Bei dieser Messung zeigte die Leistungsaufnahme aus dem Stromnetzt einen Wert vom über 7 kW an, die der 16 A C Automat für diese Zeitspanne auch verkraftet ohne auszulösen. Die Fuse Protection in der Endstufe greift hier ganz knapp noch nicht ein. Bei einer achtkanaligen Last wird der Limiter für den Netzstrom jedoch umgehend benötigt. An 8 Ω werden 900 W pro Kanal noch für knappe 4 s zugelassen, bevor dann die Leistung auf 8 × 500 W dauerhaft reduziert wird. Die Leistungsaufnahme aus dem Stromnetz beträgt dann 4540 W. Das gleiche Verhalten ist an 4-Ω-Lasten zu beobachten. Auch hier werden für knappe 4 s 8 × 900 W zugelassen, die dann danach auf 8 × 468 W begrenzt werden. Im Vergleich zu anderen Endstufen dieser Leistungsklasse ist das ein extrem stabiles Verhalten.

Eine weitere Messung zur Erfassung des Verhaltens der Limiter wurde mit dem Setup für einen passiven 2-Wege-Lautsprecher, der X12, gemacht. Soll der Limiter einen Lautsprecher mit passiver Weiche auf beiden Wegen sicher vor einer Überlastung schützen, dann muss dieser frequenzabhängig reagieren und für den Hochtöner entsprechend der geringeren Belastbarkeit früher eingreifen. Ein solches Verhalten kann durch einen Side-Chain-EQ im Limiter erreicht werden, der die unterschiedlichen Belastbarkeiten in Abhängigkeit von der Frequenz abbildet. Die Messung aus Abb. 19 mit Sinussignalen von 100 Hz, 1 kHz und 10 kHz und einem Pegelsprung von +20 dB von 1-5 s zeigen das Verhalten des Limiters mit dem X12-Setup. Im Arbeitsbereich des Tieftöners wird nach einem kurzen Peak zu Beginn des Bursts auf 391 W bezogen auf 8 Ω limitiert und für den Hochtöner bei 10 kHz auf 80 W. Beide Werte entsprechen den thermischen Belastbarkeiten der Treiber und bieten somit einen guten Schutz.

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Leistungsvermögen an verschiedensten Signaltypen

Für die beiden nachfolgenden Grafiken zur Leistungsmessung wurden folgende Werte bestimmt:

• die Impulsleistung für eine 1 ms dauernde einzelne Periode eines 1-kHz-Sinussignals
• die Sinusleistung bei einem konstant anliegenden 1-kHz- Sinussignal nach einer Sekunde, nach zehn Sekunden und nach einer Minute
• die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 12 dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
• die Leistung bei einem konstant anliegenden Rauschen mit 6 dB Crestfaktor nach zehn Sekunden, nach einer Minute und nach sechs Minuten
• die Leistung nach EIAJ gemessen mit einem gepulsten 1-kHz-Sinussignal von 8 ms Dauer alle 40 ms. Das Signal hat einen Crestfaktor von 10 dB.
• die Leistung nach CEA 2006 mit einem 1-kHz-Sinussignal, dessen Pegel alle 500 ms für 20 ms einen Pegelsprung von +20 dB erfährt. Das Signal hat einen Crestfaktor von 16 dB.
• die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 1-kHz-Burst einer Länge von 33 ms gefolgt von einer 66 ms Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Signals beträgt 7,8 dB.
• die Leistung für einen sich periodisch wiederholenden 40-Hz-Burst einer Länge von 825 ms gefolgt von einer 1650 ms Ruhephase. Der Crestfaktor dieses Signals beträgt ebenfalls 7,8 dB.

Angegeben wird je ein Leistungswert, der sich berechnet aus dem Effektivwert der Spannung und einer, der aus dem Wert Spitze-Spitze der Spannung durch 2,82 bestimmt wird. Für ein konstant anliegendes Sinussignal sind beide Werte gleich. Für alle anderen Signale ist die Differenz abhängig vom Crestfaktor des Signals. Mit diesen Signale wurde die Endstufe einmal nur einkanalig belastet gemessen, womit sich die Werte der Endstufen selber erfassen lassen und einmal mit achtkanaliger Belastung, wo dann der Limiter für den Netzstrom der primär begrenzenden Faktor ist. In beiden Messreihen zeigt die Endstufe auch hier ihre Standhaftigkeit unter optimaler Ausnutzung der Möglichkeiten des Stromnetzes mit einer 16-A-Phase.

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In der Klasse besonders relevant: Stärke der Netzbelastung

Die Netzbelastung ist bei Endstufen hoher Leistung ein wichtiges Thema. Abb. 22 zeigt dazu mit zwei Kurven zunächst 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. Daraus ergibt sich für die LA7.16i ein sehr guter Wirkungsgrad von 85 bis 90%.

Eine zweite Messung aus Abb. 23 stellt den Spannungsverlauf im Stromnetz, den von der Endstufe aufgenommenen Strom und die sich daraus berechnete Leistungsaufnahme dar. 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. Bis auf einen leichten Versatz und ein wenig Verzerrung der Kurvenform (verursacht durch die EMV-Filterkondensatoren) folgt der Stromverlauf (blau) in Abb. 23 dem Spannungsverlauf (rot) nahezu perfekt. Der Powerfactor beträgt 0,98. Als Verzerrungsanteil (THD) ausgedrückt beträgt der Wert 7%. Erreicht wird dieser sehr gute Wert durch eine aktive PFC- Schaltung (Powerfactor Correction).

Die Eckwerte für die Leistungsaufnahme der LA7.16i sind:

• Standby: 14 W
• Idle: 204 W
• Max. mit 12 dB CF Noise: 2750 W
• Max. mit Sinussignal: 4540 W

Die hier gemessenen Werte sind Momentaufnahmen und können je nach Außentemperatur, Vorgeschichte und Signalform geringfügig abweichen. Etwas auffällig ist der recht hohe Wert für die Leistungsaufnahme von 204 W ohne Signal, wobei es sich natürlich um in Summe 16 Kanäle statt nur vier oder acht handelt. Ein möglicher Ausweg besteht darin die Endstufe, wenn längere Zeit kein Signal anliegt, in den Standby-Modus zu versetzen, wo die Leistungsaufnahme dann auf 14 W sinkt. Die Zeitspanne für den Wechsel vom Standby zurück in den Normalbetrieb wird im Datenblatt mit 9 s angegeben.

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Fazit: neue Geräteklasse

Mit der 16-kanaligen LA7.16i eröffnet L-Acoustics eine neue Geräteklasse bei den Hochleistungsendstufen. Auf 2 HE finden sich 16 Endstufenkanäle mit einem gemeinsamen großen Netzteil, einem DSP-System und einer Milan-AVB- Schnittstelle. Die maximale Ausgangsleistung pro Kanal liegt bei ca. 900 W an 8 Ω und ca. 1400 W an 4 Ω. Die maximale Ausgangsleistung pro Kanal liegt bei ca. 900 W an 8 Ω und ca. 1400 W an 4 Ω, wobei kurzzeitig an 8 Ω Last auch ca. 1500 W erreicht werden. Die Summenleistung aller 16 Kanäle erreicht demnach Spitzen von über 20 kW (für wenige ms) und für längere Zeitspannen sind es ca. 6,5–7 kW, bevor langfristig der DSP durch die Fuse Protection die zur Verfügung stehende Gesamt-Ausgangsleistung auf ca. 4 kW begrenzt zum Schutze des Sicherungsautomaten.

Derzeit sind drei Patente für verschiedene im LA7.16i verwendete Technologien angemeldet. Das L-Smart Adaptive Power Management ermöglicht es dem LA7.16i, seine Ressourcen dynamisch zu verwalten und zu maximieren und erlaubt es, alle Endstufenkanäle entsprechend ihrem aktuellen Bedarf zu versorgen.

Weitere Ausstattungsmerkmale sind die schon von anderen L-Acoustics-Endstufen bekannten Schutzschaltungen L- Drive für die Lautsprecher, reichhaltige Filterfunktionen inklusive der Array-Morphing-Filter zur Anpassung von Arrays verschiedenster Größe und Einstellung sowie die schnell zu bedienende und übersichtlich gestaltet Network Manager Software.

Der Listenpreis der LA7.16i beträgt 16.200 € netto (Stand 2023), was auf den ersten Blick natürlich viel erscheint. Bedenkt man jedoch, was man alles dafür bekommt und dass ein so hoch integriertes Gerät viel Aufwand erspart und dabei auch noch schnell und sicher zu bedienen ist, dann relativiert sich
der Preis wieder. Sehr gute Messwerte, ein äußerst stabiles Leistungsverhalten und sehr flexiblen Einsatzmöglichkeiten in der L-Acoustics-Umgebung sind weitere gute Argumente für die LA7.16i.

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