Basles
bas

Les 73 De versterker

Deze les is verzorgd door Erwin Deumes, waarvoor veel dank!

Inleiding

In deze les geef ik aan op welke aspecten je moet letten bij het aanschaffen van een versterker/luidspreker/combo specifiek bedoeld voor elektrische basgitaar danwel contrabas.
Deze tekst is NIET bedoeld voor huis-tuin-keuken audio-installaties, vermits daar andere kwaliteiten en eigenschappen belangrijk zijn.

1. Input

Hier bedoel ik elektrische basgitaar of contrabas mee.

Elektrische basgitaar

De omzetting van acoustische energie (= trilling van een snaar) naar elektriche energie gebeurd d.m.v zogenaamde elementen of coils. Een element is in feite niks meer dan een spoeltje in een magneet. Dat heeft als eigenschap dat een verandering in het magnetische veld een spanning introduceerd in het spoeltje. Je metalen snaren die trillen, doen het magneetveld veranderen, waardoor een stroompje gegenereerd word evenredig met die trilling. Als je snaren van plastic zouden zijn, waardoor het magneetveld niet veranderd, zou je dus niks horen. Probeer eens een nylon snaar op een elektriche gitaar... noppes - geen klank dus. Zingen in je elementjes werkt evenmin. Als je met een metalen voorwerp dichtbij je elementen zou bewegen tegen 440 keer per seconde (=440Hz), zou zou je een la horen. Je lage B-snaar bij een 5-snarige bas trilt tegen ruwweg 32Hz. Afhankelijk van hoe hard je snaren trillen, wordt er pakweg 50mV gegenereerd op deze manier.
Er zijn globaal gezien 2 types basgitaar: actief en passief. Het verschil is dat een actieve bas een ingebouwde voorversterker heeft. Wat een voorversterker juist doet, kom ik later nog op terug, maar wat hier belangrijk om weten, is dat hij ruwweg 10x versterkt. Je 50mV signaaltje wat je elementen genereren worden dus opgekrikt tot een robuuster 500mV. Dit maakt het signaal dus minder gevoelig voor storingen en maakt een actieve toonregeling mogelijk. Met een actieve toonregeling kun je bepaalde frequenties (eigenlijk frequentiebanden) versterken en verzwakken. Bij een passieve toonregeling alleen verzwakken. Een passieve toonregeling heeft ook geen "neutrale" stand. Nadeel van dit alles is dat er een batterij nodig is, die het op de meest onverwachte momenten laat afweten. Het nut van die toonregeling in een basgitaar zelf ontgaat mij volledig, omdat met een goede voorversterker (zie later) exact hetzelfde gebeurt. Ofwel regel je aan de bas, ofwel aan de versterker - samen is vragen om problemen met je geluid. Tip van Erwin: blijf van je toonregeling af. Ik heb hem zelfs verwijderd uit mijn bas.
Wat dan wel weer handig is om te regelen aan je bas is het "blenden" tussen de verschillende elementen. Een "hals"-element klinkt anders dan een "brug"-element. Uitproberen dus wat je lekker vindt klinken. Deze knop is op de meeste basgitaren aanwezig. Uiteraard vind je ook nog een volumeknop terug. Het gebruik hiervan spreekt voor zichzelf.

Contrabas

Hier heb je een aantal keuzes om je geluid - dat in feite trilling van lucht is - om te zetten naar een elektrisch signaal. Gebruikelijk zijn: microfoon, piezo-elementje, kam-element. Het valt buiten de scope van dit verhaal om deze 3 in detail te bespreken - belangrijk hier is te weten dat al die systemen een elektrisch signaalje produceren (net zoals de elektrische bas).

bas

2. Versterkers
Zo goed als alles in dit hoofdstuk geldt ook voor buizenversterkers, alhoewel ik daarover eigenlijk alleen onaardige dingen over kwijt wil.
Een versterker kun je opsplitsen in 2 grote delen:
a) voorversterkers
b) eindversterkers
Ze zijn ook los te verkrijgen, maar meestal wordt met versterkers beiden bedoeld.

Voorversterkers
Voorversterkers zijn bedoeld om je zwakke signaal, afkomstig van je bas/microfoon, te vormen/bewerken tot een "mooi" geluid. Welke knoppen zitten er nu zoal op een voorversterker, en waarvoor dienen ze?

* Gain : Deze knop bepaalt hoeveel het signaal van je bas versterkt wordt voor het naar de toonregeling gaat. Een bas signaal is pakweg 50mV en de rest van je voorversterker is gemaakt om met 1V te werken, dus de eerste trap moet gewoon je heel zwakke bassignaal opkrikken naar 1V. Hierbij is het belangrijk dat dit niet te hoog staat, want dan gaat alles oversturen. Als je hard speelt (met een plectrum bijvoorbeeld) moet je de gain dus wat minder hard zetten, Als je je snaren aait mag je wat meer gain hebben. De bekende "distortion" op een gitaar is eigenlijk een beetje teveel gain, waardoor je eerste trap wat overstuurt. Bij een gitaar klinkt dat wel tof, bij een bas is dit meestal niet gewenst.

* Passief/Actief: bij sommge voorverterkers heb je 2 ingangen, andere hebben een schakelaartje waarmee je kiest of je een passieve dan wel aktieve bas hebt. De stand "passive" heeft een grotre ingangsimpedantie (minimum 1 Ohm) en versterkt 20dB (10x), terwijl de stand "active" gewoon niks doet (ingangsimpedantie ruwweg 47k Ohm).

* Equalizer: Dit is een populaire term voor wat elektronici een filter met multiple frequency overdrachtsgrafiek plachten te noemen.
Er zijn 4 types te onderscheiden:
a) shelving: Dit is een toonregeling om het "hoog" en "laag" te versterken/verzwakken. Meestal ligt het kantelpunt (=de frequentie waar de afval/versterking begint) vast. Vanaf (voor "high") of voor (voor "low") dit kantelpunt werkt, vindt er versterking/verzwakking plaats tot het einde van het frequentiebereik. Dit vind je soms terug op een mengpaneel als "Low/High pass". Vb. high-pass 80hz --> Alles onder 80 hz wordt verzwakt, alles erboven word ongemoeid gelaten.

b) grafiisch: Bij een basversterker vind je meestal een 3-bands equalizer - dwz dat je 3 frequentiebanden verterkt/verzwakt. De volgende frequenties zijn ongeveer een richtgetal lo = 200Hz, mid = 1000Hz, high = 5kHz, en zijn vastgelegd (kunnen zonder soldeerbout niet gewijzigd worden). Sommige merken hebben een 7-bands tot zelfs 12-bands equalizer ingebouwd. Ziet eruit als een hele rij glijdende knopjes. Het is belangrijk te weten dat de frequenties aangeduid op zo'n equalizer banden zijn, en niet scherp 1 frequentie.
c) semi-parametrisch: hetzelfde als "b", maar dan met regelbare frequentie. Meestal zie je 3-bandssemi-parametrisch, waarbij de frequenties voor "bass" en "high" vastliggen, en je binnen redelijke grens de frequentie waarop de "middle" inwerkt kan kiezen.
d) full-parametrisch: hetzelfde als "c", maar hier is de breedte van de frequentieband (wordt ook Q-factor genoemd) ook instelbaar. Kom je eigenlijk alleen tegen op profesionele mengtafels.

* Pre-Shape : Dit is een voorgeprogrammeerde stand van je equalizer. Bij een Trace-Elliot GP7 heb je 2 pre-shapes: eentje voor jazz, eentje voor een meer rock geluid. Gewoon uitproberen of je dit lekker vindt klinken dus!

* Level : Dit is je eigenlijke volume. Deze knop bepaalt hoeveel signaal naar de eindversterkers wordt gestuurd om zodoende een luid hoorbaar signaal te krijgen uit je luidsprekers.

* Balanced Line Output : Een gebalanceerde (op XLR connector met 3 pinnen) uitgang om je geluid naar het mengpaneel te sturen. Hier staat gewoon lijn-niveau op (1V dus). Dit sigaal is gebalanceerd, zodoende heb je geen DI-box nodig.
Hierbij vind je meestal drie knopjes:
a) ground-lift :
b) pre/post EQ :
c) level -20dB/0dBV:
Tenzij je echt weet waarvoor deze dienen, kun je dit best aan je PA-technicus overlaten. Als je zeker wilt zijn dat je niks fout doet, zet dan ground-lift "ON", "PRE" EQ en level "0dBV".
* ... een hele hoop al dan niet nuttige knopjes.

Eindverstekers
Eindversterkers zijn bedoeld om vermogen aan de luidsprekers leveren.
De enige goede manier om het vermogen van een versterker op te geven, is het continu onvervormd sinus vermogen, of Continue RMS, waarbij de vervoming nog onder een bepaalde waarde blijft. Alle andere definities beogen slechts een groter getal te geven, dat geen recht doet aan wat er feitelijk gebeurt. Zo zijn er termen in zwang als "Piek vermogen", "Muziek vermogen" en nog wel enkele andere.
Het versterker vermogen wordt opgegeven bij een bepaalde luidspreker impedantie. Meestal 8 Ohm. Soms wordt een groter vermogen opgegeven bij 4 Ohm. Let er op met wat voor luidsprekers je wilt gaan werken. Het een is niet beter of slechter dan het ander, maar als je luidsprekers 4 Ohm zijn moet je versterker dat ook aan kunnen. Andersom, 8 Ohm luidsprekers met een 4 Ohm versterker kan geen kwaad, maar het maximum vermogen zal ongeveer de helft zijn.
Bijvoorbeeld: een versterker van 500 Watt RMS aan 2 ohm, geeft slechts 250 Watt aan 4 ohm en een pietluttige 125 Watt aan 8 ohm.
Een richtwaarde is 250 Watt voor een typische band met 2 gitaar en drum. Meer is beter, maar niet altijd zo leuk om te transporteren omwille van het gewicht. Voor contrabas kom je wel toe met 150 Watt. Houd er rekening mee dat vermogen logaritmisch geinterpreteerd word, dus dubbel zo hard als 100 Watt is 1000 Watt (en niet 200 Watt). Sowieso hangt vermogen af van je versterker EN luidsprekers. Speciaal het luidsprekerrendement is belangrijk (maar dit getal vind je nergens terug bij bas/gitaar-luidsprekers). Speakers met een rendement van 96dB klinken dubbel zo luid als die met een rendement van 90dB, ook al is het vermogen gelijk.Er zijn slechts een handvol eigenschappen die de geluidskwaliteit van een versterker bepalen.

* Frequentie bereik en fase-verschuivingen
Faseverschuiving (ook wel fasevervorming, phase distortion, dispersie, groeplooptijden, group-delay genoemd) is het verschijnsel dat de verschillende frequenties niet met de dezelfde vertraging doorgegeven worden. Bij versterkers is dit nooit een probleem; als de frequentie karakteristiek goed vlak is, is de fase karakteristiek ook recht. Bovendien is het menselijk gehoor betrekkelijk ongevoelig voor de fase van boventonen.

* Vervorming
minder dan 0.1 % over het hele frequentie bereik. Meestal wordt THD opgegeven. Total Harmonic Distorsion, of totale productie van harmonischen. Transistor versterkers halen gemakkelijk een vervormings percentage van 0.05% of minder. Dat betekent dat de vervormings producten zwakker zijn dan -66dB. Gezien de maskerings eigenschappen van het menselijk oor is dit volstrekt onhoorbaar. Een lager vervormings percentage is wel aardig, maar je zult het verschil niet meer kunnen horen. Bovendien: Luidsprekers vervormen zelden minder dan 1%.
Belangrijk is dat de vervorming ook bij een laag volume gering blijft. Bij eindversterkers ligt het gevaar van cross-over vervorming op de loer, en dat manifesteert zich bij uitgangsvermogens van enkele milliwatts. Interessanter is wellicht de mate waarin er intermodulatie producten ontstaan. Intermodulatie gaat altijd hand-in-hand met harmonischen productie en leidt steevast tot frequenties (tonen) die niet in het muzikale patroon passen.

* Brom
Bedoeld wordt de hoeveelheid brom (een ronkend of zoemend geluid) die je kunt horen als er geen ingangssignaal aangesloten is. Vaak wordt het aangegeven ten opzichte van een uitgangsvermogen van 1 watt. Je moet dan een getal zien van -90 dBWatt of groter (meer negatief).
Als het criterium van 1 Watt er niet bij staat, geldt het t.o.v. het maximum vermogen van de versterker. Voor een 100 Watt versterker moet je dan 40 dB meer eisen, dus -130 dB.
Brom is een gebrek van de (eind) versterker, van een ander apparaat in je installatie, of het ontstaat door een aardlus, of door onvoldoende afscherming.
Als je last van brom hebt moet je eerst eens alle signaalkabeltjes naar je versterker eruit halen, zodat je versterker alleen nog verbonden is met het lichtnet en met de luidsprekers. Als je dan nog steeds brom uit de luidsprekers hoort, moet je die versterker laten nazien.

* Ruis
Bedoeld wordt de hoeveelheid ruis (een sissend geluid), die je kunt horen als er geen ingangssignaal aangesloten is (of als de volume regelaar "dicht"staat). Vaak wordt het aangegeven ten opzichte van een uitgangsvermogen van 1 watt. Je moet dan een getal zien van -90 dBWatt of groter (meer negatief).
Als het criterium van 1 Watt er niet bij staat, geldt het t.o.v. het maximum vermogen van de versterker. Voor een 100 Watt versterker moet je dan 40 dB meer eisen, dus -130 dB. Ruis is een principiele kwestie, alle (analoge) apparatuur heeft een bepaalde ruisbijdrage.
Als er op een versterker ingang géén signaalbron aangesloten is, en je kiest die ingang met de volumeregelaar rechtsom, dan zul je vaak flink wat ruis horen. Dat hoeft niet slecht te zijn; sluit op die ingang een "stille" signaalbron aan (bijv. een CD speler zonder CD) en luister nog eens. Als je dan nog steeds veel ruis hoort, moet je gaan opletten. Draai dan een CD, en kijk hoeveel de volume regelaar terugmoet om de ruiten niet te laten springen. Luister bij die stand nog eens naar de "stille" Cd-speler. Als je dan niks hoort, is het wel okee.

bas

* Demping (dempingsfactor) of uitgangs impedantie
De bedoeling is dat de eigen beweging van de luidspreker door de versterker gedempt worden. Bij onvoldoende demping kan de eigen resonantie van de luidpreker de overhand krijgen. Bij basluidsprekers wordt dit het meest merkbaar door een wat boemerig geluid. Sommige bastonen klinken veel luider dan andere.
Voor een goede demping moet de uitgangsimpedantie van de versterker zo'n tien keer lager zijn dan die van de luidspreker. Lager is ook goed, maar nauwelijks meer beter. Een waarde van 0.8 Ohm of lager is okee.
Vaak wordt niet de uitgangsimpedantie opgegeven, maar de "dempingsfactor". Dit is een misleidende term die zo gedefinieerd is dat er gemakkelijk een groot getal ontstaat. De definitie is: 8 Ohm gedeeld door de uitgangsimpedantie van de versterker. Er wordt echter voorbijgegaan aan het feit dat de demping bepaald wordt door de som van de versterkerimpedantie, de kabelweerstand, eventueel de weerstand van spoelen in het wisselfilter en de gelijkstroomweerstand van de luidspreker zelf. En die laatste is zo'n 6 Ohm voor een 8 Ohm luidspreker. Het maakt dan niet erg uit of de versterker er een paar tiende of een paar honderste Ohm aan toevoegt.

bas

Elk dempings getal groter dan 10 is goed. Grotere getallen zijn niet meer beter. (maar je ziet vaak waardes van 100 of 400)
*** OPMERKING:
Met de stand van de techniek sinds ca. 1980 kunnen deze specificaties uitstekend gehaald worden met normaal in de handel verkrijgbare onderdelen en ontwerpregels die vrij algemeen bekend zijn in de elektronica gemeenschap. Er komen geen bijzondere technieken, patenten, octrooien of "fabrieks geheimen" aan te pas.
Andere eigenschappen zijn voor de geluidskwaliteit niet van belang maar hebben betrekking op de aansluitmogelijkheden of het bedieningsgemak.

Enkele opmerkingen die de geluidskwalitiet NIET beïnvloeden, maar desalnietemin belangrijk zijn:

Aansluitklemmen voor de luidsprekers
Gebruikelijk zijn de "jack" of "XLR" aansluitingen. Voor vermogens tot pakweg 500 Watt voldoet dit prima, maar je mag absolutt GEEN gitaarlkabel gebruiken. Een gitaarkabel (meer algemeen: instrumentkabel) is bedoeld om een flexibele verbinding te maken tussen het instrument en de voorversterker, dus is de gevlochten koperdraad binnenin zo dun mogelijk. Probleem is echter dat de weerstand van een kabel omgekeerd evenredig is met zijn diameter, waardoor de weerstand redelijk hoog wordt. De ingangsimpedantie van de doorsnee voorversterker is gelukkig hoog genoeg (typisch zo'n 10k-ohm) om de ohmse weerstand van deze kabel teniet te doen. Luidspreker kabels moeten echter een voldoende lage weerstand hebben (relatief ten opzichte van de luidsprekerimpedantie). Voor 8 Ohm luidsprekers moet je je richten op 0.4 Ohm of lager. Bij kabellengtes tot circa 5 meter kan dit gemakkelijk bereikt worden met een lichtnetsnoer van 0.5 mm2 ader doorsnede. Bij langere kabels is het verstandig om wat zwaarder snoer te nemen, bijvoorbeeld 0.75 mm2 of nog beter 1.5 mm2.
Als je nu toch zou proberen om een dunne kabel te gebruiken, verstook je je energie in de kabel i.p.v de luidsprekers en loop je het risico op korstluiting en oververhitting.
Profesioneel wordt "Speakon" gebruikt. Dit is een aanraak-veilige aansluiting - bij grote vermogens kun je echt gelektrocuteerd worden als je de luidsprekerklemmen zou aanraken. De mechanische stevigheid is ook veel beter, en je kunt absoluut geen foute verbinding maken. Als je bijvoorbeeld per ongeluk je luidsprekeruitgang zou verbinden met je ingang, heb je gegarandeerd vuurwerk (en kosten).

Klasse A, AB, B etc.
Deze aanduidingen geven geen "kwaliteitsklasse" of zoiets aan, zoals wel eens gesuggereerd wordt. Ze duiden op een intern technisch verschil met betrekking tot de manier waarop de eindtrap is opgebouwd. Bij een goed ontworpen versterker zijn er overigens geen waarneembare klank verschillen.
Bij een klasse A versterker voert de eindtrap constant een bepaalde stroom. De sterkte van deze stroom wordt gevarieerd met het signaal, maar hij wordt nooit nul.
Bij de zuivere klasse B versterkers voert de eindtrap geen stroom in de rustoestand. Pas wanneer er een signaal is, levert de ene helft van de eindtrap stroom voor de positieve delen van het signaal en de andere helft de stroom voor de negatieve delen. Er is hier een risico dat die positieve en negatieve helften niet goed op elkaar aansluiten. In dat geval ontstaat de z.g. overneem vervorming. Om dit probleem te verhelpen worden audio versterkers nooit met de pure klasse B gemaakt, maar er zit altijd een klein stukje klasse A in.
Klasse C wordt alleen gebruikt voor sommige toepassingen in de vermogenselektronica en bij sommige radiozender schakelingen. Deze klasse is niet geschikt voor audio toepassingen.
Klasse D (ook wel T genoemd) wordt al vele jaren toegepast in schakelende voedingen (Switched Mode Power Supplies) en voor het regelen van elektromotoren van zeer klein tot zeer groot. Sinds enkele jaren is deze techniek ook geschikt gemaakt voor audiotoepassingen. De belangrijkste voordelen van deze techniek zijn de geringe warmte ontwikkeling in de eindtransistoren (dat is van belang bij heel kleine audio apparaten zoals micro-setjes) en het hoge rendement, dus geringe stroomopname (dat is van belang bij batterij- of accu- gevoede apparatuur zoals mobiele muziek of -telefonie).
Het principe is dat de eindtrap zeer snel (honderden kHz) schakelt tussen plus- en min- voedingsspanning. De puls-pauze verhouding van dit schakelen bepaalt de gemiddelde stroom door de luidspreker. Deze klasse maakt het mogelijk om bijvoorbeeld een SP/Dif signaal -na de nodige digitale processing- zonder D/A converter en analoge versterking naar de luidsprekers toe te voeren. In feite is de digitale eindtrap een D/A converter die direct het vermogen aan de luidspreker(s) levert.
Dat klinkt allemaal erg fraai, maar er zitten een paar adders onder het gras die maken dat zo'n digitaal ontwerp zeker niet zonder meer tot een beter geluid leidt.

* Inschakel vertraging
Veel eindversterkers hebben een circuitje (een relais), dat pas enkele seconden na het inschakelen de luidsprekers met de versterker verbindt. Dit voorkomt onaangename "Bwoep" geluiden bij het inschakelen. Het heeft niets te maken met "opwarmen", want dat hoeft niet bij transistor versterkers. Het gebeurt soms dat zo'n relais slecht contact maakt.

* Beveiliging
Sommige eindversterkers zijn voorzien van beveiligings circuits die moeten voorkomen dat de versterker stuk gaat door overbelasting, of dat de luidsprekers stuk gaan door een defect in de versterker.
Als je erg dure luidsprekers hebt en/of ook regelmatig met een hoog volume wilt spelen, dan zijn zulke beveiligingen zeer gewenst.
Er zijn diverse varianten van de manier van beveiligen: waarschuwingslampje, uitschakelen, volume terugnemen, het afkoppelen van de luidsprekers, noem maar op.

bas

3. Luidsprekers
Er bestaan luidsprekers in alle maten en gewichten. Twee punten zijn belangrijk:
a) impedantie: let op met wat voor luidsprekers je wilt gaan werken. De een is niet beter of slechter dan het ander, maar als je luidsprekers hebt van 4 Ohm, moet je versterker dat ook aankunnen. Andersom, 8 Ohm luidsprekers met een 4 Ohm versterker kan geen kwaad, maar het maximum vermogen zal ongeveer de helft zijn.
Wet van Ohm: totale impedantie van 2 luidsprekers is:
--> parallel: R1 x R2 / R1 + R2.
--> serie: R1 + R2
Serieschakeling kom je in de praktijk zelden tegen. Meestal staan alle luidsprekeruitgangen van je versetker gewoon parallel.
Voorbeeld
Je hebt een luidspreker van 8 ohm en een van 4 ohm. Als je die samen aansluit, krijg je (8 x 4)/(8 + 4) = 2,6666 ohmb) vermogen: Luidspreker vermogens moeten minimaal het maximum vermogen van de versterker zijn (bij een bepaalde impedantie). Vermogens van 2 gelijke paralele luidsprekers mag je gerust optellen. Bijvoorbeeld: versterker van 500 Watt/4 ohm. Als je een 4 ohm luidspreker hebt van 550 Watt kun je dit probleemloos aansluiten.
Voorbeeld
Je hebt een versterker van 500 Watt van 2 ohm, en 2 luidsprekers van 200 Watt/8 ohm. Mag ik dit aansluiten? Ja hoor - berekening:
De totale impedantie is 8 x 8 / 8 + 8 = 4 ohm. Het totale vermogen van de luidsprekers is 200 + 200 = 400 Watt. De versterker levert 500 Watt aan 2 ohm, dus nog maar 250 Watt aan 4 ohm. Dit kan dus zonder problemen.

* Luidspreker-vermogen: dit moet je zien als het maximum vermogen dat deze luidspreker aan kan zonder kapot te gaan.
* Versterker-vermogen: dit is het vermogen dat een versterker maximaal kan leveren. Dit vermogen hangt af van de belasting van de versterker. Een versterker van 1000 Watt aan 4 ohm, kan dus 1000 Watt leveren aan een luidspreker van 4 ohm, maar levert slechts 500 Watt aan een luidspreker van 8 ohm, en slechts 250 Watt aan een luidspreker van 16 ohm. Als de weerstand verdubbelt, halveert het vermogen (ongeveer).

Binnengekomen zonder navigatie? Klik hier