Blokgolven en hun relatie met wat je hoort

Hoewel meettechnische resultaten lang niet altijd een directe relatie hebben met de klankmatige kwaliteit van een versterker kun je met een 10 KHz blokgolf wel een indruk krijgen hoe een versterker zich gedraagt.

Definitie

De ideale blokgolf heeft een oneindige stijgtijd afgewisseld door periodes van zuivere gelijkspanning. Net als de ideale versterker bestaat dit niet; de stijgtijd zal altijd een bepaalde waarde hebben, die we wel zo hoog mogelijk willen hebben, en de periodes van zuivere gelijkspanning zullen altijd een bepaald verloop hebben, wat geringer is naarmate de frequentie hoger wordt.
Wat gebeurt er nu precies? Als het goed is, is de voor de meting gebruikte oscillator in meettechnische zin beter dan de te meten versterker. De versterker zal dus altijd te traag moeten zijn om de stijgtijd van de oscillator bij te benen. Bij een sterk tegengekoppelde versterker zie je het volgende gebeuren; in zijn ijver om de snelle stijgtijd van de oscillator bij te houden gaat de versterker er als een haas vandoor om, boven aangekomen, door te schieten en weer, te ver, terug te vallen, weer omhoog te schieten enz. Deze uitslingering noemen we overshoot; de versterker schiet door. Aan het begin van de gelijkstroom periode zien we een slingering van een zeer hoge frequentie, die, naarmate de versterker instabieler is, langer aanhoudt. Als een versterker minder sterk is tegengekoppeld en/of stabieler van zichzelf is, is de overshoot minder, maar de steilheid is ook (vaak) minder.

Hoe interpreteren we dit alles?

De mate van overshoot versus de mate van tegenkoppeling vertelt iets over het hoogfrequentgedrag van de versterker en de stabiliteit bij complexe belastingen. Zoals ik al eerder geconstateerd heb, de ideale versterker bestaat niet, dus ook hier moeten we weer leven met een compromis. Als we kiezen voor klankmatige kwaliteit, en dat doen we, dan is een matige stijgtijd te verkiezen boven overshoot. Het probleem is namelijk dat het klankmatige gevolg van overshoot een wat korrelig en agressief hoog is. Een versterker met duidelijk minder, of zelfs geen overshoot hoeft zeker niet mat te klinken, integendeel, aangezien de controle over het hoog beter is kan zo’n versterker helderder klinken omdat de onaangename vervorming minder is. (Een wat lagere stijgtijd mag gezien worden als “aangename vervorming”…)

De kunst is om een versterker zodanig te ontwerpen dat 1: de steilheid voldoende is; dit hangt samen met de hoogweergave en de dempingsfactor en 2: de overshoot tot een minimum beperkt blijft.
Kortom: Meetresultaten kunnen volkomen nietszeggend zijn als het gaat om de klankmatige beleving van een versterker, maar als we ze op de juiste manier interpreteren kunnen ze iets zeggen over het gedrag van een versterker onder bepaalde omstandigheden, wat dan weer iets zegt over het klankkarakter onder die omstandigheden. In ieder geval zijn metingen een onmisbaar hulpmiddel om de technische toestand van een versterker vast te stellen.