The Spirit of Art in Technology CLASS “A” offengelegt & erklärt Eine technische Plauderei: “Wie funktionieren Verstärker” ——— und ——— “Was ist Class A?” Randall Smith Mesa Engineering Randall Smith M esa Engi neer i ng 2 Class A - Entmystifiziert & Erklärt EINFÜHRUNG B esorgen Sie sich ein Glas ihres Lieblingsgetränks und legen Sie die Füße hoch. Wir werden uns mit einem umfangreichen und zähen Thema auseinandersetzen und hoffen, dass Sie es trotzdem informativ und unterhaltsam zu lesen finden… Wir werden Sie am Ende auch nicht abfragen! Zwei Fragen, die mir öfters gestellt werden, lauten: „Was ist Class A“ und „Was ist der Unterschied zwischen dem Lonestar und seinem Bruder, dem Lonestar Special“. Weil diese zwei Verstärker bis auf dem Endstufendesign gleich sind, können wir beide Fragen kombinieren und zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen. Wenn Sie einmal die Gelegenheit bekommen sollten, beide Verstärker im Vergleich zu hören, werden Sie eine Demonstration der musikalischen Relevanz all dieser Technik, die wir hier zu erklären versuchen, bekommen. Sie werden Class A und Class AB, „single-ended“ und „push-pull“, 6L6 und EL34 direkt vergleichen können. Das Lernen hat noch nie so viel Spaß gemacht! Aber langsam, denn dieser Stoff ist ziemlich tiefgreifend. Keiner kann erwarten alles in einem Durchgang zu begreifen. Ich habe praktische Erfahrung und habe Jahrzehnte über dieses Zeug nachgedacht und lerne immer noch Neues. Es wird eher so sein, dass, jedes Mal wenn Sie ein Stück lesen, ein oder zwei Sachen anfangen werden einen Sinn zu ergeben, und Ihr Verständnis wird Schritt für Schritt wachsen. Ein bisschen wie das Erlernen eines Musikinstrumentes. Zuerst einen Überblick über die zwei Amps: Der Lonestar Special hat alle Eigenschaften des originalen Lonestars, mit Ausnahme des „Tweed-Power“ (Sie werden bald verstehen warum „tweed“ nicht nötig ist.) Der „Special“ hat die gleiche zweikanalige Vorstufe, inklusive schaltbaren Drive für Kanal 2, den hinreißenden Reverb mit eigenem Bright-Schalter, den RöhrenEinschleifweg mit hard-bypass Relais (welche die zwei Sendund Return-Röhren, mitsamt ihrer Pegelpotis und Buchsen aus dem Signalweg nimmt), den schaltbare Lüfter, das AluminiumChassis und so weiter, wie sein großer Bruder. Class A - Entmystifiziert & Erklärt 3 Aber da, wo der Lonestar vier große 6L6 Endröhren einsetzt, mit kanalspezifischer Leistungsumschaltung zwischen 10, 50 oder 100 Watt, hat der Special vier EL84-er, die knackigen kleinen Powerpunks mit neun Stiften. Jedes Endstufendesign hat seine musikalischen Stärken, und viele Gitarristen hätten am Liebsten beide Amps. Die 6L6-er liefern enorm lebhafte Wärme mit schimmernden Höhen und genügend cleanen Headroom um damit überall auftreten zu können. Diese Endröhren laufen „push-pull“ in Class AB - zwei für 50 Watt, oder vier in „pushpull-parallel“ für 100 Watt, immer noch Class AB. Die EL84-er im Special klingen etwas schnoddriger und aufmüpfiger mit ihren glockenartigen Höhen. Auch sie sind schaltbar, sogar zwischen drei Leistungsklassen: 30, 15 oder 5 Watt, zuweisbar pro Kanal. Diese Leistungsklassen sind perfekt für‘s Üben, für‘s Studio und für den Gig in kleineren Clubs. Das unterschiedliche Pegel- und EL-84-er werden Verzerrverhalten der drei Leistungsklassen ist für maximale unglaublich interessant. Die EL84-er werden für vintage Wärme in maximale vintage Wärme in Class A betrieben. Class A betrieben. In der 30 Watt Position arbeiten alle vier Röhren in einer push-pull-parallel-Konfiguration. Als nächstes können zwei Röhren abgeschaltet werden - für 15 Watt aus den verbleibende Zwei. Aber das, was diesen Amp wahrlich „special“ macht, ist die patentierte Möglichkeit auf nur einen EL84 zu schalten, für 5 Watt delikat tönendes single-ended Class A Nirwana. Zugegeben, dieses Geplapper klingt bekannt, Sie haben die meisten dieser Worte schon einmal gehört und gelesen. Verkäufer jonglieren gerne damit herum, um Ihnen einen Amp schmackhaft zu reden und Sie vielleicht auch ein wenig einzuschüchtern. Der Kunde nickt den Kopf und weiß: „Ja, ja, Class A, das Beste, nicht wahr?“ Nur wenige haben den Mut mal nachzufragen und eine echte Erklärung zu verlangen. Und die könnte Ihnen der Verkäufer wahrscheinlich gar nicht geben, denn er weiß auch nicht mehr als Sie! Wenn Sie dies aber (vielleicht einige Male) durchlesen, dann sind Sie der breiten Masse weit voraus. 4 Class A - Entmystifiziert & Erklärt ÜBERSICHT D as Wichtigste was der Musiker wissen sollte ist, dass die verschiedenen Klassen und Konfigurationen der Endstufen verschiedenen klanglichen und stilistischen Zwecken dienen. Keine ist geradeheraus besser. Ein Spieler, der maximalen cleanen Headroom sucht, wird sich für einen Class AB push-pull Verstärker entscheiden, denn hohe Leistung ist seine Stärke. Ein Spieler der auf einem gewissen vintage Flair aus ist, wird wohl die Class A Variante bevorzugen, und egal um welche Röhre es geht, es wird definitiv leiser klingen. Beide können sowohl warm/satt als auch schnoddrig/scharf klingend gemacht werden - meist unter Einfluss von anderen wichtigen Aspekten der Klangformung, wie Preamp und Treiberstufe, Transformator- und Komponentenauswahl, sowie natürlich verschiedene Lautsprecheroptionen. (Es ist von keiner nachweislichen Bedeutung, ob der Amp „Point to Point“ verdrahtet oder ein gut gemachtes Printboard verwendet wird.) Die Röhrenauswahl ist entscheidend: EL34-er, 6L6-er oder 6550-er klingen unterschiedlich, speziell im Clipbereich. Figur 1 zeigt die Wellenform eines Gitarrentons. Die Sogar verschiedene Marken des selben vertikale Achse steht für Amplitude, oder Lautstärke, in Volt. Die horizontale Achse steht für Zeit. Typus Röhre können dramatisch unter- gemessen Wie Sie sehen, bleibt die Frequenz konstant (A-440Hz) schiedlich klingen. Wenn Sie also mehr auch wenn die Amplitude nach dem Anschlag schnell geringer wird, genau wie eine Saite vibriert. Diese Welüber die schalttechnischen Klassen wis- lenform der elektrischen Spannung (wie es auf einem Oszilloskop sichtbar wäre) sieht eigentlich dem Bild sen möchten, dann lesen Sie bitte wei- einer vibrierenden Saite sehr ähnlich. ter. Bedenken Sie aber: der wichtigste Aspekt eines Verstärkers ist, was er für Sie tun kann! OK, ZURÜCK AUF DIE SCHULBANK! F angen wir an mit der wesentlichen Unterscheidung zwischen „Wirkungsklasse“ (class of operation) und „Leistungskonfiguration“ (power configuration). Dies sind zwei getrennte Dinge, die unterschiedlichen Aspekte der Verstärkerfunktion beschreiClass A - Entmystifiziert & Erklärt 5 ben. Viele Menschen (auch die, die angeblich Ahnung haben) vermischen diese Begriffe, was nur zur Verwirrung beiträgt. Fangen wir also an aufzuräumen, indem wir sie getrennt behandeln. Diese Begriffe werden meist bei der Betrachtung der Endstufe eines Verstärkers verwendet, aber sie sind auch relevant in der Vorstufe, nur das hier meistens alles „single-ended“ und „Class A“ ist. KONFIGURATION (AUFBAU) M it Konfiguration meinen wir, wie und mit welchen und mit wie vielen Röhren die Endstufe aufgebaut ist. Die meistgebrauchten Begriffe aus diesem Gebiet sind: „Single Ended“ (linear), „Push-Pull“ (Gegentakt) und „parallel“. In singleended Systeme durchläuft das ganze Signal einen einzigen Pfad und wird von einer Röhre zur Anderen verstärkt. Stellen Sie sich Ihr Gitarrenkabel vor: Das ist single-ended. Es gibt (abgesehen von der Erdleitung) nur einen Leiter für das Signal, welches zwischen Plus- und Minus-Spannung hin und her schwingt, genau wie die Saiten sich über den Tonabnehmer bewegen. Und wenn dieses Signal die Vorverstärker-Abteilung erreicht, bleibt es singleended. In ganz wenigen Verstärkern ist sogar die Endstufe singleended mit nur einer Röhre - wie ein alter Fender Champ mit seiner 6V6 Endröhre. Meistens wird single-ended Endstufentechnik eingesetzt weil es billiger ist, aber es gibt einige interessante und einzigartige klangliche Aspekte, über die wir noch sprechen werden. Wesentlich mehr verbreitet ist aber die “push-pull“ Endstufenkonfiguration. Hier wird das Signal zuerst in zwei Hälften verteilt, die zueinander um 180° Phasenverdreht Abbildung 2 zeigt eine Gitarrensaite, die mit einer Frequenz von 440 sind. Die „Plus-Signale“ werden mal in der Sekunde direkt über einem Tonabnehmer schwingt. Der Tonabnehmer ist eine Spule mit Hunderten von Umwicklungen feinsten von einer Röhre verstärkt, die „MiDrahtes um einen Permanentmagnetkern. Die Bewegung der Saite stört das Magnetfeld des Permanentmagneten und bewirkt eine Wechselspannus-Signale“ von einer anderen. nung in der Spule. Das ist ein Beispiel für ein „single-ended“ Signal. In der Zeichnung verzichten wir aus Gründen der Deutlichkeit auf das Ganz zum Schluss werden die beiAusklingen des Signals. den Hälften im Ausgangsübertra6 Class A - Entmystifiziert & Erklärt ger wieder zu einem „single-ended“ Signal zusammengefügt, das den Lautsprecher antreibt. (Denken Sie dabei an einem DuschWasserhahn mit separatem Heiß- und Kaltwasserhahn, wo das Wasser zu einem warmen Strahl zusammengemischt wird.) Die meisten Endstufen verwenden diese push-pull Konfiguration, weil die Endstufenröhren damit viel effizienter arbeiten. Sie produzieren mehr Power und weniger überflüssige Hitze, aber das werden wir später noch genauer erklären. Nehmen Sie inzwischen zur Kenntnis, dass für push-pull immer mindestens ein Paar Röhren gebraucht wird, und mehrere Paare (parallel) dazugeschaltet werden können, um die Leistung zu erhöhen. Darum sieht man immer zwei, vier, sechs und manchmal sogar Abbildung 3 zeigt ein symmetrisches Mikrofonsignal. Das „Erden“ in Mitte der Spule (Center Tap Ground) bewirkt zwei „single-ended“ noch mehr Endröhren, aber immer der Signale in Gegenphase. Die obere Welle ist wie die Welle von Abb. 2. Die Untere ist ähnlich, aber sie steht auf dem Kopf, denn die Erde ist eine gerade Anzahl. oben bei diesem Teil der Spule, und die generierte Spannung ist auch EINE SACHDIENLICHE AB- umgekehrt und deshalb in Gegenphase zu der oberen Welle. Wenn die Spannung in der obere Welle nach Positiv schwingt, schwingt sie im gleichen Moment in der unteren Welle nach Negativ. Das Erden der Spulenmitte bewirkt also dieses symmetrische push-pull Signal. SCHWEIFUNG P ush-pull ist also dem symmetrischen Ausgangssignal von Mikrofonen sehr ähnlich. Deren Signal wird auch in zwei gegensätzliche Phasen aufgeteilt und in zwei separate Leiter (plus eine geerdete Abschirmung) geführt. Der Grund dafür ist das Ausschalten von Nebengeräuschen. Mikrofone haben ein sehr schwaches Ausgangssignal, das erheblich verstärkt werden muss bis es brauchbar wird. Der hohe Verstärkungsfaktor bedeutet, dass Nebengeräusche, die irgendwie im Kabel geraten, auch verstärkt werden und zum Problem werden können. Diese Nebengeräusche entstehen durch elektro-magnetische Wechselfelder die sich heutzutage fast überall in der Äther (Luft) befinden, und von den Leitern des Mikrofonkabels induziert werden, meist als 50oder 100-Herz Brummen. „Induziert“ bedeutet in diesem Falle, dass das Kabel quasi als „sekundäre Wicklung“ eines Transformators funktioniert, und die streunende magnetische Energie in elektrische Spannung Class A - Entmystifiziert & Erklärt 7 umsetzt, die sich als Brummen äußert. Sogar ein sehr gut abgeschirmtes Kabel nimmt unakzeptable Mengen Brumm auf. Die Lösung ist, diese Tatsache einfach zu akzeptieren und am Mischpult zu bekämpfen. Und hier kommt push-pull oder „symmetrische Betriebsart“ gerade richtig. Das Aufteilen des Signals in zwei symmetrische Hälften beinhaltet, dass von einer Hälfte die Phase herumgedreht wird, während die Phase der andere Hälfte gleich bleibt. Wenn beispielsweise das Originalsignal von + auf - auf + geht, würde sie in einem Leiter gleich bleiben, während sie in dem anderen Leiter gleichzeitig herumgedreht wird und von - auf + auf - geht. Beim Zusammenfügen der zwei Signalhälften zu einem „single-ended“ Signal wird die phasengedrehte Signalhälfte wieder zurückgedreht und zu der nicht-gedrehten Signalhälfte addiert. Ohne diese „Zurückdrehung“ würden die Signalhälften einander auslöschen (+ zu - = 0; - zu + = 0). Das Zurückdrehen wird einfach so vom Transformator gemacht, indem der „Ground“ (Erde-) Referenzpunkt in der Mitte der Wicklung, oder an einem Ende liegt. Das Ergebnis dieser Phasendreherei ist, dass jene Störsignale, die bei einer symmetrischen Leitung von Außen in das Kabel eindringen, in beiden Leitern gleich, bzw. „in Phase“ sind. Beim Zu- Abbildung 4 zeigt einen Transformator zum Umwandeln eines singleended Signals in ein symmetrisches Signal, bzw. in zwei gegenphasige „push-pull“ Signalhälften. Das funktioniert in beide Richtungen. Ein Mikrofonsystem hat z.B. je einen Transformator am Ende des Kabels, um das Signal für die Kabelstrecke symmetrisch, und dann für das Mischpult wieder single-ended zu machen. In einer push-pull Endstufe sitzen die Endröhren an der symmetrischen Seite des Trafos, und der Lautsprecher an der single-ended Seite. 8 Class A - Entmystifiziert & Erklärt rückwandeln in ein single-ended Signal werden diese Signalhälften sich gegenseitig völlig auslöschen. Dieser Prozess nennt sich „Gemeinsame Modus Unterdrückung“ und der einzige Zweck für ein symmetrisches Kabel ist die Unterdrückung dieser Störsignale. Humbucker Tonabnehmer verwenden den gleichen Trick um Störgeräusche zu unterdrücken. Weil die Wirkungsweise symmetrischer Mikrofonkabeln und Humbuckern bei den meisten Musikern einigermaßen bekannt ist, haben wir diese kurze Abschweifung zum besseren Verständnis eingebaut. Es ist gleichzeitig eine gute Einführung in das push-pull Prinzip, denn speziell das Auslöschen von gleichphasigen Signalen wird bei der Diskussion über unterschiedliche Klang-Charakteristiken bei den verschiedenen Konfigurationen der Endstufen enorm wichtig, wie wir etwas später noch erfahren werden. MEHR ÜBER KONFIGURATIONEN P arallel bedeutet nichts anderes, als dass identisch verdrahtete Röhren nebeneinander eingesetzt werden, um die Leistung zu erhöhen - egal ob bei push-pull oder single-ended Konfigurationen. Aber in der Praxis wird es bei single-ended Schaltungen selten eingesetzt, und zwar deswegen: Auch wenn eine zusätzlich parallele Röhre die Leistung verdoppelt, würden die gleichen zwei Röhren in push-pull Konfiguration die Leistung verdreifachen, oder sogar noch mehr. Der Grund dafür liegt bei einem anderen Begriff, den wir als nächstes behandeln werden: DIE BETRIEBSKLASSEN D ie Betriebsklassen (Classes of Operation) beschreiben die Betriebs-Arbeitspunkte der Röhren, unabhängig von derer Konfiguration. Sind sie in „Class A“, „Class B“ oder „Class AB“? (Es gibt sogar eine „Class C“ obwohl die nur für Radiosender genutzt wird.) „Bias“ bezieht sich auf die verschiedenen Spannungen an den Röhrenkomponenten und ihren Zusammenhang, Class A - Entmystifiziert & Erklärt 9 speziell aber auf die negative Vorspannung des Steuergitters. Diese Spannungen bestimmen, wieviel Strom durch eine Röhre fließt, sowohl „bei der Arbeit“ (wenn sie verstärken) als auch im „Leerlauf“ (wenn sie auf den nächsten Ton warten). Deshalb ist die „Class Of Operation“ völlig separat von der Konfiguration der Röhren Die „Class Of Operation“ wird zu verstehen. Jeder Verstärker hat eine bestimmt von den vorhandenen „Class“ und eine Konfiguration. Spannungspotentialen an den Röhren Weil die Vorstufe eines Verstärkers und ist völlig separat von deren Animmer single-ended und in Class A ordnung zu betrachten. Jede Endstufe betrieben wird, reden wir eigentlich hat sowohl eine „Class“ als auch eine nur bei Endstufen von anderen Klasbestimmte Konfiguration. sen und Konfigurationen. Es ist dort, wo die harte Arbeit geleistet wird und die Leistung (die Ausgangs-Watt-Zahl) generiert wird. Vorstufen verstärken zwar die Signalspannung (Volt) ebenfalls, aber die Schaltungen sind „hochohmig“ (high impedance) und es fließt nur sehr wenig Strom (Ampere). EINE ZWEITE KLEINE ABSCHWEIFUNG L assen Sie mich schnell den Unterschied zwischen Spannung (Volt) und Strom (Ampere) erklären. Spannung ist ein Maß des Energiepegels und Strom ist das Maß des Energieflusses. Es muss zumindest ein wenig von beiden geben, um überhaupt „Strom“ zu erzeugen, sie können aber in sehr breit gefächerten Verhältnissen auftreten. Hier zwei Beispiele: Sie kennen den unangenehmen elektrostatischen Schock, den Sie bekommen wenn Sie über einen Teppich gelaufen sind und ein Metallteil berühren. Die Ladung die Sie dabei aufgenommen haben, kann leicht über 100.000 Volt liegen und das ist kein Tippfehler! 100.000 Volt ist der Bereich einer Überlandleitung Ihres Energiebetriebes. Glücklicherweise gibt es aber so gut wie keinen Amperefluss (Leistung die Menge der Elektronen), sonst würden Sie kurzerhand geröstet werden und sterben. Diese sehr hohe Spannung kann sich nur aufbauen durch den extrem hohen Widerstand trockener Luft: Die statische Ladung auf Ihren Körper kann sich deshalb aufbau- 10 Class A - Entmystifiziert & Erklärt en, weil sie von der Luft nicht konstant abgeleitet wird. Als Kontrastbeispiel dient Ihre Autobatterie. Sie hat nur 12 Volt und Sie können, ohne überhaupt etwas zu spüren, beide Pole mit den Händen berühren. Trotzdem kann diese Batterie eine enorme Stromstärke entwickeln - 1000 Ampere oder mehr - um Ihren Motor zu starten oder um ein versehentlich zwischen den Polen geratenen Schraubenschlüssel zu schmelzen! Die Elektronen haben zwar ein relativ geringes Potential, aber es gibt so viele von ihnen, dass das Kabel richtig dick sein muss, um deren HochAmpere-Fluss zu bewältigen. „Power“ oder Leistung wird in Watt gemessen, und es ist das Produkt aus Spannung und Strom (Volt x Ampere = Watt). Die Signale in der Vorstufe Ihres Verstärkers sind im Bereich von etwa 1 Volt (den Ausgang Ihrer Gitarre), hinauf bis gute 100 Volt massivem Overdrive Signals kurz vor der Endstufe. Die Stromstärke bleibt aber ziemlich niedrig, im Bereich von 1 Milliampere (ein Tausendstel Ampere). Wie bei der statischen Aufladung gibt es also kaum Leistung. Dagegen ist die 100 Watt Leistung die zur Antreibung Ihres Lautsprechers benötigt wird (20 Volt mal 5 Ampere) eher im Bereich der Autobatterie. Sie sehen also, dass das Produzieren von Ausgangsleistung ein ganz anderer Job ist, als das bloße Verstärken eines Preamp-Signals. Deshalb wurden für diesen Job verschiedene „Classes“ und Konfigurationen der Endstufen entwickelt. Und deshalb braucht man auch einen AusgangsÜbertrager (-Transformator). CLASS A POWER UND CATHODE BIASING D er Term „Class A“ wird öfter gebraucht, alsob es etwas mystisches und ganz spezielles wäre, musikalische Magie. Und vielleich stimmt es sogar, wenigstens für manche Stilrichtungen. Class A hat eine natürliche Wärme und Sanftheit, sogar noch wenn sie in Verzerrung getrieben wird und wild und aufsässig klingt. Mancher Gitarrist beschreibt es auch als „saftig“ und gleichzeitig dynamisch. Class A ist die älteste, einfachste und billigste Art die Endstufe-Röhren zu betreiben. Class A ist auch die wenigst effizienteste Art und die (Hitze-) verlustreichste dazu. Class A - Entmystifiziert & Erklärt 11 Deshalb wurde viel Entwicklungsarbeit in das Ziel gesteckt, die Ineffizienz von Class A zu unterlaufen. (Vielleicht ist es sogar gerade diese überschüssige Hitze, die den warmen Ton produziert!) Grund für die Tatsache, dass Class A so kostengünstig hergestellt werden kann ist, dass bei Class A keine „Bias Supply“ benötigt wird. Das Class A hat eine natürliche Wärme ist eine extra Spannungsversorgung und Sanftheit, sogar noch wenn für die Vorspannung der Steuergatter sie in Verzerrung getrieben wird der Endröhren. Sie produziert eine und wild und aufsässig klingt. negative Spannung (ca. -50 Volt für 6L6 Röhren) die dafür sorgt, dass der Arbeitspunkt der Röhren sich zu Class AB verschiebt, wodurch ohne die große Wärmeverluste von Class A viel mehr Leistung produziert wird. Nahezu alle Gitarrenverstärker arbeiten entweder in Class A oder Class AB. Zu den Unterschieden kommen wir später. Zurück zu unseren historischen Wurzeln. Jede Spannungsversorgung, auch die „Bias Supply“, benötigt einen Gleichrichter, um die 230 V Wechselspannung des Netzes in Gleichspannung zu wandeln, ein paar Widerstände, um die richtige Spannung einzustellen, sowie einige Filter-Kondensatoren um diese Gleichspannung zu glätten. AC (Wechselspannung/-strom) ist eine Spannung die fluktuiert, wo das Potential, wie unsere Netzspannung, ständig zwischen plus und minus pendelt. DC (Gleichspannung/-strom) hat ein konstantes Potential, wie bei einer Batterie. Weil AC fluktuiert, kann man sie „transformieren“ um das Verhältnis Spannung/Strom (und die Phasenlage, wie wir schon sahen) zu ändern. Obwohl Thomas A. Edison Anerkennung dafür bekommen hat, dass er Elektrizität in die Städte brachte, hat er damals starrsinnig (und fälschlicherweise) Gleichstrom befürwortet. Nikolai Tesla sah die Vorteile von Wechselstrom: Damit kann man verlustarm und über lange Distanzen hohe Spannungen übertragen, die man unterwegs auf einen für den Hausgebrauch ungefährlichen Wert heruntertransformieren kann. Die Rivalität zwischen den beiden Männern war erbittert und ging so weit, dass Edison den elektrischen Stuhl „erfand“, den er nur mit Wechselspannung betrieb, um zu zeigen, wie tödlich 12 Class A - Entmystifiziert & Erklärt diese Spannung ist. Leider (für ihn und das arme Opfer) schlug es zunächst fehl und brauchte drei Anläufe bis es klappte! (Hör mal, ich habe Stromschläge von AC und DC erlitten und kann ehrlich sagen, das es sich nicht wesentlich unterschiedlich anfühlt!) Früher war die Technik zum Gleichrichten von Wechselstrom noch sehr primitiv - es wurde dazu für gewöhnlich eine Röhre benötigt, obwohl auch schon Selen-Gleichrichter benutzt wurden; die aber genau so unhandlich, unzuverlässig und teuer waren. Heute haben wir Silizium Dioden, die den Job zuverlässig machen, und nur ein paar Cent kosten. (Ich betone dies, weil wir ein Patent auf Verstärker besitzen, die sowohl mit Silizium Dioden als auch mit Röhren zur Gleichrichtung arbeiten, um die feinen musikalischen Unterschiede herauszustellen. Dieses Feature finden Sie z.B. in beiden Lonestars sowie in unserem Dual Rectifiers. Aber das Thema Gleichrichtung möchte ich ein anderes Mal tiefer behandeln.) Für „Class A“-Betrieb kann man sich die komplette Bias Supply sparen (und damit einiges an Kosten). Ein einfacher Widerstand zwischen der Erde und den Endstufenröhren tut‘s auch. Es ist genaugenommen korrekter diese Schaltung „Kathode Bias“ zu nennen, denn nicht immer gehen die Röhren tatsächlich in den „Class A“ Betrieb, auch wenn es so genannt wird. Das ist aber ein technischer Unterschied und für viele anscheinend nicht so wichtig, denn der Begriff „Class A“ hat viel mehr Sex-appeal und verspricht eine ungeheure Magie. Damit kann der Ausdruck „Kathode Bias“ nicht mithalten, auch wenn beide Worte in den meisten Fällen das Gleiche beschreiben. Bleibt noch zu erwähnen, dass Class A auch mit einer separaten festen Bias Spannung erreicht werden kann, aber diese Variante wird in Gitarrenverstärker praktisch nie verwendet. WAS GENAU IST DANN CLASS A? W as Class A wirklich bedeutet wird im RCA Tube Manual (die ultimative Röhren-Bibel) wie folgt definiert: „Die Gitter-Vorspannung und die Gitter-Signalspannung sind so beschaffen, dass in der Röhre zu jeder Zeit ein Anodenstrom fließt“. Class A - Entmystifiziert & Erklärt 13 Ist das klar? Ich selbst habe über diese Definition jahrelang nachgegrübelt und bin zu dem Schluss gekommen, dass sie sowohl einfacher als auch komplexer ist wie sie erscheint. Um es zu vereinfachen, denken Sie an das britische Wort für Röhre: Valve (Ventil, Wasserhahn), mate. Class A bedeutet einfach, dass der Hahn nie ganz schließt und immer etwas durchlässt, auch wenn es nur noch tröpfelt. (Wie sexy ist das?) In einer Röhre fließt elektrischer Strom (wie einen Nebel aus Wassertröpfchen) von der heißen Kathode (das ist das Kernstück in der Mitte mit dem glühenden Heizfaden drin) zur Anode (das größere Gebilde direkt unterm Glas). Dazwischen befindet sich das Gitter, eine spiralförmige Wendel aus feinem Draht mit viel Platz zwischen den Windungen. Das Gitter funktioniert als Steuerelement, wie der Griff eines Wasserhahns, zum Regulieren des Elektronenstroms zwischen Kathode und Anode: Die Anode ist stark positiv geladen und zieht die Elektronen an, die buchstäblich aus der Kathode hervorkochen. Die Elektronen, die es bis zur Anode schaffen, bilden den sogenannten Anodenstrom. Zwischen Kathode und Anode befindet sich aber das Steuergitter, Abbildung 5 zeigt eine Triode-Röhre, wie zum Beispiel eine Hälfte einer ECC83 (12AX7). Die Kathode hat eine elektronenfreundliche Oberfläche und wird von der Heizung in seinem Inneren erhitzt. Dadurch hängt um die Kathode eine Wolke von Elektronen, wie Wasserdampf über fast kochendem Wasser. Diese Elektronen werden von der positiv geladenen Anode stark angezogen. Dazwischen liegt aber das Gitter, das so „gebiast“ (geladen) ist, dass es noch etwas negativer als die Kathode ist. Dadurch wird der Elektronenfluss weitgehend abgehalten. In Class A wird das VorPotential dieses Steuergitter so eingestellt, dass bei Leerlauf (kein Signal) etwa die Hälfte der Elektronen durchdas Gitter durchfließen können. Eine kleine Änderung des Gitter-Potentials (der Signalspannung) bewirkt dann sehr große Änderungen im Elektronenfluss - so funktioniert eine Verstärkerröhre! 14 Class A - Entmystifiziert & Erklärt welches noch etwas negativer geladen ist als die Kathode, und damit die Elektronen abhält, weil die ja auch negativ geladen sind. Je negativer das Potential des Gitters ist, desso weniger Elektronen können zur Anode hindurchschlüpfen. Wenn es weniger negativ wird, können mehr Elektronen durch das Gitter hindurchströmen. Um den Anodenstrom zu regulieren brauchen Sie also das Gitterpotential nur geringfügig zu variieren - ein bisschen herauf oder hinunter - und schon strömen die Elektronen, oder werden abgehalten. Genau wie der Griff am Wasserhahn. Weil das Gitter nicht direkt im Kathode-Anode-Weg eingebunden ist (es „hängt“ quasi nur im Vakuum zwischen Kathode und Anode) und keine Leistung verbraucht, kann es den Anodenstromsehr leicht steuern. Ein kleine Änderung der Gitterspannung bewirkt eine große Änderung des Anodenstroms. Der Grid-Bias (Gitter-Vorspannung) aus der RCA Definition ist das feste Potential des Gitters, welches für die Balance zwischen der Anziehungskraft der Anode und der Abstoßungskraft des Gitters sorgt, um zu bestimmen wieviel Strom fließt, wenn kein Signal anliegt. Per Definition bedeutet „Class B“ der Punkt wo im Leerlauf gar kein Strom mehr fließt und die Röhre „dicht macht“. Das Gitter ist so negativ und seine Abbildung 6 zeigt das Schaltbild einer ECC83 (12AX7) Triode Abstoßungskraft so hoch, dass kein in einer typischen Verstärkerschaltung. Der Widerstand von 1500 Ω bewirkt eine „Kathoden-Bias“ (Vorspannung der Strom fließt solange kein Ton gespie- Kathode) von etwa 1,5 Volt über dem „0“-Potential der Erde. Der Widerstand von 1 M (Million) Ω am Gitter ist groß genug lt wird. In Class A fließt im Leerlauf um Gitter oder Signal nicht zu belasten, hält aber das statische Potential des Gitters auf „0“ Volt, und das ist „negativ“ im Beaber ständig Strom, im besten Fall zug zur leicht positiven Kathode. Die Anode („plate“) ist stark geladen und wird bei Leerlauf von seinem „Plate Load 50% des maximal möglichen An- positiv Resistor“ (Anoden Lade-Widerstand) ungefähr auf die halbe von 200 Volt gehalten. Dadurch ist die odenstroms (auch das werden Sie Versorgungsspannung Röhre (bei keinem Signal) in der Mitte vom geraden Teil der Kennlinie „gebiast“. Das Gleiche wie bei dieser Verstärkerröhre bald verstehen). gilt für Endstufenröhren die in Class A arbeiten. Die „alternating grid voltage“ (Gitter-Signalspannung) ist nichts anderes als das Signal Ihrer Gitarre, das die Röhre verstärken wird. SIE sind es, der spielt. IHRE Art, die Saiten zu berühren ist das, was die Signalspannung Class A - Entmystifiziert & Erklärt 15 produziert, die vom Verstärker aufbereitet wird um im Endeffekt den Speaker anzutreiben. Diese Signalspannung besteht aus „Frequenzen“ (zum Beispiel einen 440 Hz Ton) und Amplitude (Lautstärke). Wenn Sie den Ton hart anschlagen, kommt etwa 1 Volt aus Ihrer Gitarre. Während die Saite ausklingt wird das Signal schwächer, bleibt aber bei 440 Hz Wechselspannung. Die 1 Volt Signalspannung alteriert genaugenommen zwischen Plus ½ V und Minus ½ V, denn das ist was der Tonabnehmer von sich gibt wenn die Saite schwingt. Wenn die positive Halbwelle dieser Signalspannung das Gitter der ersten Vorverstärker Triode erreicht, macht es die negative Bias-Spannung ein bisschen weniger negativ, wodurch mehr Anodenstrom fließen kann. Umgekehrt bremst die negative Halbwelle den Anodenstrom stärker aus, weil dabei das Gitter negativer wird. Und das, meine sehr verehrten Damen und Herren, ist die Arbeitsweise einer Röhre, oder Valve oder Tube. Vorstufenröhre oder Endröhre - es ist im Prinzip das Gleiche, nur die Größe ist verschieden. Bei Class A werden die Betriebsparameter so gewählt, dass die Röhre nie komplett dicht machen kann und immer, wenn auch nur wenig, Strom durchlässt. Und das ist das Beste an Class A, denn bei einer Röhre, die ständig stoppen und starten muss, sind die „nicht-lineare“ (die unangenehm klingenden-) Verzerrungen wesentlich größer. Verzerrung, entschieden die Ingenieure von RCA, ist schlecht. In ihrer Welt sollten Verstärker niemals in Verzerrung getrieben werden. Aber auch ein Class A Verstärker kann verzerren, wenn das Eingangssignal nur groß genug wird, so dass sie zeitweise komplett dicht macht und damit Class A verlässt. Im Hi-Fi-Bereich kann man davon ausgehen, dass dies nie der Fall sein wird. Die Signale bleiben dezent klein weil Verzerrung schlecht klingt, und so bleibt der Amp immer in Class A. Aber es gibt ja auch noch Gitarrenverstärker. Da ist das eine ganz andere Geschichte: Mas16 Class A - Entmystifiziert & Erklärt sive Signale werden mit der ANODE Absicht generiert VerzerGITTER rungen und Overdrive zu züchten. Die armen alten Ingenieure würden schockiert und erstaunt sein, wenn sie wüssten, was wir mit ihren Röhren machen! Und das ausgerechnet für mehr Musikalität! Ich habe mich mit einigen dieser Abbildung 7 zeigt dieselbe 12AX7 Röhre unter Arbeitsbedingungen. Bei der Herren öfters getroffen und positiven Halbwelle des Eingangssignals wird die zurückhaltende Kraft des Gitters vermindert, und es können mehr Elektronen zur Anode fließen. Die Anode unterhalten. Ja, sie waren wird dadurch im Potential „heruntergezogen“ von +100 Volt (im Leerlauf ) bis auf +50 Volt (beim positiven Teil des Eingangssignals). Bei der negativen entsetzt wenn sie es über- Halbwelle am Gitter ist es umgekehrt: Das Gitter wird negativer und hält mehr Elektronen zurück, wodurch die Anodenspannung auf +150 Volt steigen kann. haupt erst mal glauben Auf diese Art bewirkt eine Eingangsspannung von 1 Volt eine Potential-Ändevon 100 Volt an der Anode. Durch die Entkopplung dieser „wechselnden konnten. Versuchen Sie rung Gleichspannung“ mit einem Kondensator oder Transformator, wird die Gleichabgeblockt und ein reines Wechselspannungssignal von jemanden, der Gitarre nur spannungskomponente 100 (oder +50 und -50) Volt steht zur weiteren Verarbeitung bereit. vom Lagerfeuer kennt, mal zu beschreiben, wie ein Verstärker ein Trommelfeuer aus übelsten Verzerrungen ausspuckt… WIE EIN VERSTÄRKER ARBEITET J etzt werden wir etwas Grundsätzliches behandeln, das viele Musiker verwirrt. In jedem Verstärker wird das schwache Signal Ihrer Gitarre nicht langsam „aufgebaut“ bis es einen Lautsprecher antreiben kann, es gibt vielmehr ein riesengroßen Reservoir an sehr hoher Spannung, welche zu jeder Zeit bereit steht und die Leistung liefert, die Ihre Lautsprecher bewegt. Wie ein großer Stausee. Und wie beim Stausee ist es Gleichstrom, der ohne Schwankungen oder Wellen stetig durch die Turbinenröhre fließt. Was der Verstärker jetzt macht ist, dass er diesen Gleichstrom mit dem Gitarrensignal moduliert. Gewissermaßen ist der Verstärker ein Wandler von Gleichstrom in Wechselstrom (das Gegenteil von Gleichrichter). Spielen Sie einen leisen 440 Hz Ton, dann reagiert der Anodenstrom mit geringen Schwankungen, spielen Sie Class A - Entmystifiziert & Erklärt 17 laut, dann sind auch die Stromschwankungen größer, aber immer noch 440 Hz. Das Gitter der Endröhre ist wie ein Wasserhahn in der Turbinenleitung (Röhre) des Kraftwerkes. Der Hahn ist nie ganz zu, aber durch periodisches Öffnen und Schließen entstehen Wellen - ein Duplikat Ihres Gitarrensignals, nur viel leistungsfähiger. Bei der Kette aus Vorstufenröhren denken Sie bitte an einen Flaschenzug. Das Signal wird nach und nach so aufbereitet, bis es kräftig genug ist, die großen Endstufenröhren anzusteuern. „Aber was ist jetzt mit dem Class A“, werden Sie sich fragen, „wenn bei Class A immer Strom fließt, warum hör ich dann nichts wenn ich nicht spiele?“ Gute Frage. Und hier Abbildung 8 zeigt einen kompletten, aber sehr vereinfachten Verstärker in linearer (sindie Antwort: Im Leergle-ended) Konfiguration. Die Power Supply (Spannungsversorgung) besteht aus einem Transformator, der die Netzspannung von 230 Volt auf etwa 450 Volt hochtransformiert, lauf, wenn Sie also einem Gleichrichter, der aus der Wechselspannung Gleichspannung macht und einem Kondensator, der diese Gleichspannung glättet und als Reservoir (wie einen Stausee) nichts spielen, fließt dient. Strom fließt aus dieser Power Supply durch die Endröhre, den Ausgangsüberträger reiner Gleichstrom (Output Transformer) und den Kathodenwiderstand. Die Schwankungen dieses Stroms (nämlich das Signal) werden vom Ausgangsübertrager, in für Lautsprechern verwertbare durch die primäre Leistung transformiert. Der Vorverstärker sorgt dafür, dass das schwache Gitarrensignal genügend verstärkt wird, um als Steuersignal für die Endröhre zu dienen. Wicklung des Ausgangsübertragers. Ein Transformator kann aber nur Wechselstrom umsetzen. Anders ausgedrückt: Nur die Wechselstromkomponente in der primären Wicklung kann im Eisenkern des Transformators ein magnetisches Feld erzeugen, welches die sekundäre Wicklung wieder in Strom umsetzen kann. Ein konstanter (Gleich-) Strom durch die primäre Wicklung erzeugt bei der sekundären (Lautsprecher-) Wicklung rein gar nichts. Schauen Sie sich das Bild noch mal an: Sie haben dieses riesige Gleichstrom-Reservoir, an welches die Endröhre und der Übertrager angeschlossen sind. Es fließt ein konstanter Strom, aber die Endröhre funktioniert wie ein Hahn, der 440 mal in der Sekunde 18 Class A - Entmystifiziert & Erklärt periodisch ein „bisschen mehr auf“ und dann ein „bisschen mehr zu“ macht. Oder „viel mehr auf“ und dann „viel mehr zu“ für laute Töne, immer noch 440 mal pro Sekunde. Der Strom der durch die primäre Wicklung des Ausgangsübertragers fließt, unterliegt also einer Schwankung von 440 Hz. Diese Schwankung überträgt er als Lautsprecher-Signal in die sekundäre Wicklung, und zwar nur die Schwankung, ohne die Hochspannungskomponente. Der Ausgangsübertrager zwiAuch das ist Verstärkung. Diesmal schen Ihren Endstufenröhren ist es Strom-Verstärkung (viel Amund Lautsprechern transformiert pere, relativ wenig Volt) und diesnicht nur die verschiedenen Immal ist es Transformator-entkoppelt, pedanzen von Röhren und Speaim Gegensatz zu der Entkopplung ker, er hält auch den Gleichstrom in der Vorstufe, die für gewöhnlich von Ihren Lautsprechern fern. von Kondensatoren gemacht wird. Der Ausgangsübertrager hat also drei wichtige Aufgaben: 1). Die Impedanz Anpassung von hochohmig/hoch“voltig“/nieder“amperig“ an der Anodewicklung zu niederohmig/nieder“voltig“/hoch“amperig“ an der Lautsprecherwicklung. 2). In Gegentakt-Endstufen sorgt er für die Umwandlung des push-pull-Signals in ein single ended Signal. 3). Er hält die (lebensgefährliche) Hochspannung vom (von außen zugänglichen) Lautsprecheranschluss fern. Aber wichtiger noch: Der Ausgangsübertrager ist ein entscheidender Teil der klanglichen Identität eines Verstärkers. Einer der ersten Transformatorpioniere, mit dem ich das Glück hatte zusammenzuarbeiten, war ein uralter Mann, der mir lehrte: „Sohn, Ausgangsübertrager sind nur zur Hälfte Wissenschaft und zur anderen Hälfte schwarze Magie. Aber die schwarze Magie-Hälfte ist was zählt.“ Wie wahr! LEERLAUFSTROM D ie Operationsklassen wirken sich nicht nur auf die Verstärkung aus, auch der Leerlauf ist davon betroffen. Sehen wir uns Class B mal an, weil es so einfach und plakativ ist. In Class B ist der Bias so eingestellt, dass kein Strom fließt wenn kein Class A - Entmystifiziert & Erklärt 19 Signal anliegt. Es wird keine Power verbraucht und keine Hitze generiert. (Denken Sie an „null Umdrehungen pro Minute“ beim „Leerlauf“ Ihres Autos). Dann aber, wenn ein Signal auf das Gitter trifft, wird die Röhre von den positiven Halbwellen angeschaltet, sie fängt an Strom zu leiten, direkt vom Netzteil in den „Last“ (load - für gewöhnlich eine Sende-Antenne) und es findet dabei eine sehr effektive Stromverstärkung statt. Ein bisschen wie ein elektrisches Golfmobil oder neuere Elektroautos. Der Motor hört auf zu drehen wenn der Wagen steht. Wenn Sie fahren wollen, startet der Motor sofort wieder. Der Bereich ist von „Ausgeschaltet“ bis „volle Kraft“. Aber zum Fahren muss man zuerst Gas geben damit Strom fließen kann. Und dann gibt es Class AB. Dabei dreht der Motor auch in Leerlauf, wenn Sie anhalten, aber nur ganz langsam (ein wenig Strom fließt) und nur mit wenig Kraft. Sie könnten die Kupplung kommen lassen und ganz langsam herumfahren ohne Gas zu geben, aber zum richtigen Fahren (laute Töne) müssen Sie das Gaspedal durchtreten. Dabei geht der Motor dann automatisch in Class B. In vielerlei Hinsicht ist Class AB für Audio das Beste von beidem und es ist wie der 6L6 Lone Star, die Rectos, Stilettos und den meisten Fenders und Marshalls arbeiten. Sein hoher Wirkungsgrad macht es zum Inbegriff von Power für gute, cleane Audio. Und dann gibt es die gute alte Class A. In eine single-ended, reine Class A Schaltung fließt der Strom zu etwa 50%, auch wenn gar kein Signal anliegt. Wenn dann ein Signal am Gitter eintrifft, fluktuiert der Strom vielleicht zwischen 60% und 40% des Maximums. Ein lauteres Signal bewirkt eine Schwankung von - sagen wir - 80% bis 20%. Und volle Power bewirkt ein Stromfluss zwischen 100% und 0% beim A-440 Ton oder welcher Frequenz auch immer am Eingang anliegt... Beachten Sie, dass der Stromfluss bei einem echten Class A Amp immer um die Mittellinie 50% schwankt, die als Leerlaufstrom gilt. Das bedeutet auch, dass es keine „netto“-Zunahme im Stromfluss gibt, wie bei Class B oder AB, egal wie laut Sie spielen. Bei einer single-ended Konfiguration sind die Abnahmen und Zunahmen des Stromflusses gleich, gegengesetzt und momentan 20 Class A - Entmystifiziert & Erklärt (im „Rhythmus“ der Ton-Frequenz) um diese 50% Mittenlinie. Im einen Moment fließt mehr Strom, im Nächsten um genau so viel weniger. Über eine bestimmte Zeitdauer genommen, bleibt er konstant. In einem reinen Class A Push-Pull Amp fließt im Leerlauf 100% des maximal möglichen Stroms, 50% von jeder Seite. Wenn ein Eingangssignal den Strom in der „Push“ Röhre von 50% auf 70% anhebt, fällt er in der „Pull“ Röhre von 50% auf 30% ab. Die zwei Signalhälften ergänzen den Stromfluss abwechselnd gegensätzlich, so dass als Gesamtstrom immer 100% fließen. (Nicht alle Class A Verstärker die sich so nennen, arbeiten perfekt nach diesem Prinzip, auch wenn sie in die Sättigung gehen, aber der Lonestar Special tut es. Man kann den gesamten Anodenstrom messen und dieser ändert sich nicht - egal welches Eingangssignal anliegt.) Denken Sie daran, dass nur die Schwankungen in den zwei Anodenströmen vom Ausgangsübertrager zum Speaker weitergegeben werden. DISSIPATION B emerken Sie, dass im Class A Beispiel der Stromfluss immer um die 50%-Leerlauf-Mittellinie zentriert ist. Das nennt man: „Gebiased um die Mitte des linearen Bereiches“. Und das ist entscheidend für wenig Verzerrung. Die anderen Betriebsklassen, Class B und Class AB sind bestimmt nicht mal annähernd um diese Mitte des linearen Bereiches gebiased, und deshalb können sie „kühler“ arbeiten und mehr Power produzieren. Können Sie sich noch an vorhin, an den großen Nachteil von Class A erinnern, dass sie so heiß und ineffizient ist? Hier kommt ein neuer Begriff für Sie: Dissipation (Verschwendung, Ausschweifung - und wir reden hier nicht von der Lebensweise eines Keith Richards). Dissipation ist verschwendete Power, die von der Röhre in Hitze umgewandelt wird. Um die Analogie zum Auto nochmals zu bemühen: Class A ist wie ein Auto, dessen MoClass A - Entmystifiziert & Erklärt 21 tor ständig bei vollen Umdrehungen läuft, mit getretener Bremse und schleifender Kupplung. Die ganze Power verpufft einfach und wird in Hitze umgesetzt. Um eine brauchbare Wirkung (fahren) zu erhalten, müssen Sie Bremse und Kupplung etwas lockern, und das Auto setzt sich in Bewegung. Dann erst geht ein Teil der Power in die Bewegung, während noch immer viel Power in der schleifenden Bremse und Kupplung verschwendet (dissipated) wird. Für größere Geschwindigkeit lockern Sie die Bremse noch etwas mehr und für die volle Ausnutzung der Power (und die volle Geschwindigkeit) lassen Sie die Bremse und die Kupplung ganz raus. Jetzt wird fast alle Power für das Fahren genutzt und die Dissipation ist gering. Aber Sie können ja nicht andauernd volle Kanne fahren, und so ist es auch beim Class A: die höchstdynamische Natur der Musik impliziert, dass die meiste Zeit die Bremse getreten sein wird, nur ab und zu wird sie für die dynamischen Spitzen ganz gelockert, und dann kommt die Power auch tatsächlich voll beim Lautsprecher an. Nochmals zum Mitschreiben: Class A Verstärker, SingleEnded oder Push-Pull leiden an maximale Dissipation im Leerlauf. Die ganze Power der gleichgerichteten Netzspannung verschwindet durch die Röhren und wird zur Hitze. Nur wenn diese Power fluktuiert (z.B. mit 440 Hz) wird ein Teil davon umgesetzt in Klang aus den Speakern. Nur dieser Teil wird nicht in Hitze umgesetzt. Trotzdem ist der Verlustwert einer Röhre das, was ihre Leistung stärker eingrenzt als die nützliche Power, die sie abgeben kann. Wie bei der Kupplung des Autos ist es das Schleifen, das die Hitze verursacht und die Power damit zunichte macht, nicht die Bewegungs-Power wenn die Kupplung voll greift. Lange bevor Class A Power - im retro-vintage Sinne die wir alle lieben - sexy wurde, gab es nur eine Richtung in der Ent22 Class A - Entmystifiziert & Erklärt wicklung der Verstärkertechnik, und die war: Mehr Power und höherer Wirkungsgrad. Es gab (noch) keinen geheimnisvollen Nimbus, der Class A umgab, sondern man war sich seiner Unzulänglichkeiten durchaus bewusst, und es herrschte das Bestreben nach mehr sauberer Leistung und weniger Hitze. Andere Röhren-Betriebsarten wurden dazu entwickelt genau das zu tun. Class B und Class C sind beide hocheffizient und ziemlich kühl laufend. Sie arbeiten großartig in Radiosendern, wo gewalDie Power, die durch die Endröhtige Mengen Power benötigt werden. ren fließt und den Speaker antreibt Diese Betriebsarten sind derart gebigeht NICHT als Hitze verloren. ast, dass im Leerlauf so gut wie kein Trotzdem ist der Verlustwert eiStrom fließt, und der ganze Strom der ner Röhre das, was ihre Leistung durch die Röhre fließt in sinnvolle, stärker eingrenzt als die nützbrauchbare Ausgangsleistung umgeliche Power, die sie abgeben kann. setzt wird. Leider sind diese „Classes“ ungeeignet für Audio: Es gibt zu viele Verzerrungen durch das ständige Anund Abschalten der Röhren. Und so entwickelten die Designer in den späten 30-er Jahren eine spannende neue Konfiguration, die sowohl die Verzerrung von Class B als auch den Hitzeverlust von Class A überwinden konnte. Es ist die schon erwähnte „pushpull“ Konfiguration, und mit ihr wird der Class AB Betrieb möglich, mit hoher Effizienz und geringen Verzerrungen. CLASS AB H ier arbeiten „Class“ und „Konfiguration“ wirklich Hand in Hand zu ihrem gegenseitigen Vorteil. Die push-pull Konfiguration mit ihrer symmetrischen Wirkungsweise ermöglicht auch Class AB, und wie geil ist das! Und zwar aus folgenden Gründen: Wir haben erklärt, dass ein Pärchen push-pull Röhren in Class A so eingestellt werden muss, dass es im Leerlauf pro Röhre zu 50% leitet (so dass Audio-Leistung und VerlustLeistung gleich wichtig sind). Und wir erwähnten Class B, wo die Röhren so eingestellt sind, dass sie im Leerlauf „zu“ machen, und beim auf- und zumachen viel Verzerrung erzeugen. Was Class AB jetzt macht; Sie „schliesst“ die Lücke in der Class A - Entmystifiziert & Erklärt 23 Übergangsphase des Class B push-pull Betriebsmodus, indem die Röhren solchermaßen gebiast werden, dass sie nicht ganz „zu“ machen: Etwas Strom fließt auch im Leerlauf und beim Wechsel von der einen auf die andere Seite des push-pulls. Vorhin hatten wir die Analogie zu ein paar Dusch-Wasserhähnen mit separaten Heiß- und Kalt-Wasserhahn hinzugezogen, um zu erklären wie push-pull funktioniert. Stellen Sie sich jetzt vor, dass Sie beide Hähne mit einem Stab verbinden, so dass beide drehen, wenn Sie den Stab bewegen. Nehmen wir mal an, dass eine Links-Bewegung des Stabs „Heiß“ aufdreht und „Kalt“ zudreht. Eine Rechts-Bewegung macht genau das Gegenteil. Bei Class B wäre es so, dass in der Mittenstellung des Stabs überhaupt kein Wasser fließen würde. Eine kleine Bewegung nach links würde „Heiß“ aufdrehen, aber „Kalt“ auslassen - war ja schon zu. Beim Zurückdrehen nach rechts würde in der Mittenstellung das Wasser kurz zu fließen aufhören (Leerlaufstellung) und dann würde „Kalt“ anfangen zu laufen. Die „tote“ Mittenstellung verkörpert die Class B-typische Übernahme-Verzerrung. Für Class A müssen wir beide Hähne halbwegs aufdrehen, bevor wir sie verbinden. Wenn wir den Stab dann nach links oder rechts bewegen, ändert das im gesamt-Wasserfluss nur wenig, nur die Mischung ändert sich, nach links wird‘s wärmer, nach rechts kälter. Die Tatsache, dass nun das Wasser immer fließt und nicht abgestellt werden kann, repräsentiert die typische Dissipation von Class A. Für Class AB müssten Sie die beiden Wasserhähne nur soweit aufdrehen, dass sie gerade ziemlich stark tropfen. Zusammengenommen verrinnt also ständig ein wenig lauwarmes Wasser. Nach dem Montieren des Das könnten Sie ausprobieren, aber nur falls Sie gegenläufige WasStabs verursacht eine serhähne haben 24 Class A - Entmystifiziert & Erklärt kleine Links-oder Rechts-Bewegung eine dramatische Zunahme des Wasserflusses - entweder warm oder kalt fließt jetzt in Strömen; viel stärker als das „Leerlauf“-Träufeln. Und genau das ist der Vorzug von Class AB: Im Leerlauf geht nur wenig Wasser verloren, aber bei Bewegungen ist die Wirkung doch sehr beeindruckend. Elektronisch gesehen, ist Class AB push-pull wie zwei symmetrisch eingestellte Verstärker, die ihr gegenseitiges Spiegelbild darstellen. Im Leerlauf leiten Sie den Strom zu etwa 10% bis 30% - je nach Bias-Einstellung. Aber weil sie näher an OFF als an ON gebiast sind, laufen sie noch ziemlich kühl. Sie haben auch das Potenzial viel mehr „auf“ zu machen als „zu“ (sie sind ja im Leerlauf schon fast zu...). Für kleine Signale mit geringer Amplitude arbeiten sie genau wie ein Class A Verstärker. Sie modulieren lediglich den Leerlauf-Strom, ohne dass eine Röhre ganz zu- oder besonders weit aufmachen müsste. Wenn Sie aber lauter spielen, kommt die Asymmetrie der Class B zum tragen. Abwechselnd macht eine Seite weit auf, während die andere Seite zumacht, so dass einmal die eine Seite im leitenden Bereich kommt, dann wieder die andere. In dem Moment, als die eine Seite ganz „dicht“ macht, ist die andere Seite schon lange im linearen Bereich angelangt und verhindert dadurch die „Cut-off“ Verzerrungen. Indem in dieser Class A Zone der gering-amplitudigen Signale die Push- und die Pull-Hälfte einander überlappen, gibt es keinen „toten Punkt“ in der Mitte, und die Übernahme ist fließend. Und die Reduzierung der Verlust-Hitze (Dissipation) ist enorm. Abbildung 9A zeigt das Ausgangssignal einer Class A Endstufe, bei der maximal möglichen Lautstärke eines cleanen Signals. Die Schaltung ist so eingestellt, dass die Mitte des linearen Bereichs der „Signal-Null-Linie“ entspricht. Das Signal schwankt zwischen 0% und 100%, oder - von der Mittellinie aus gesehen - zwischen -50% und + 50%. Es bedeutet, dass die Röhre im Class A - Entmystifiziert & Erklärt 25 Leerlauf 50% ihres maximal möglichen Strom leitet, und ganz schön heiß wird. In 9B zeigen wir den gleichen Verstärker, wenn er in Übersteuerung getrieben wird. Das Eingangssignal möchte, dass die Endstufenröhre mehr als 100% (und weniger als 0%) gibt, aber das geht nicht, also werden die Spitzen abgeschnitten. Die gestrichelten Linien zeigen den abgeschnitten Teil des Signals. Das Signal ist immer noch symmetrisch, um die 50% Mittellinie gebiast. In Abb. 9C sehen Sie die gleiche Röhre, diesmal weit aus der Mitte des linearen Bereichs gebiast. Sie kann immer noch die gleiche Signal-Amplitude bewältigen, aber die assymetrie der BiasEinstellung bei 10% sorgt dafür, dass die negative Signalhälften nur 10% „Platz“ haben und bei 0% abgeschnitten werden, während die positive Hälften 90% Raum zur Entfaltung haben. Das Ergebnis ist eindeutig nicht gut für sauberen Audio! Wenn wir aber eine zweite Röhre als Spiegelbild einsetzen, und also push-pull fahren, dann können wir die Signalformen kombinieren, wie in Abb. 9D zu sehen ist. Die Bias-Einstellung auf 10% schafft ein Class A Bereich 26 Class A - Entmystifiziert & Erklärt für niedrige Amplituden zwischen 0% und +/- 10%, in dem beide Röhren arbeiten. Darüber hinaus macht immer eine der beiden Röhren zu, und überlässt die Signalverstärkung der anderen Röhre. Das natürlich wieder mit eine Frequenz von z.B. 440 Hz. Und da liegt nun der große Vorteil, wenn Sie mir noch folgen können. Weil wir den Leerlauf-Strom verringert haben, indem wir den Bias weit von der Mitte des linearen Kennlinienbereichs eingestellt haben, können wir jetzt die Spannung wesentlich erhöhen und die Verlustleistung trotzdem unter den Wert halten, wie sie bei Class A wäre. Und wenn die Spannung der Röhren steigt, steigt damit auch die cleane Leistung des Verstärkers ganz wesentlich. Abbildung 11 zeigt das vereinfachte Schaltbild eines Push-Pull-Verstärkers. Vergleichen Sie die Widerstandswerte in der Vorstufe (preamp) und die der Phasenumkehrstufe (phase splitter). In der Vorstufe sorgt das Verhältnis von etwa 1 kOhm Kathode zu 100 kOhm Anodenwiderstand für einen theoretischen Verstärkungfaktor von 100, während in der Phasenumkehrstufe die Anode- und Kathodewiderstände gleich sind, und es da auch keine Verstärkung gibt. Die zwei Signale, die von der Kathode und von der Anode abgegriffen werden haben also die gleiche Amplitude wie das Eingangssignal am Gitter, sind jedoch zueinander in Gegenphase und dazu da, die Endstufenröhren anzusteuern. Deren Anoden werden durch den Ausgangsübertrager mit hoher Gleichspannung versorgt, während deren Gitter mit einer negativen Gleichspannung (BiasSpannung) versorgt werden, die die Röhren so einstellt, dass sie assymetrisch verstärken und sich dadurch zum Class AB ergänzen. Die Wikungsweise ist wie sie in Abb. 9D dargestellt wurde. Bei Übersteuerung sieht das Ausgangssignal aus wie in Abb. 9B. Class A - Entmystifiziert & Erklärt 27 VERZERRUNGEN IN DER ENDSTUFE D ie Verzerrungen in einem Verstärker nehmen ganz dramatisch zu, wenn das Eingangssignal so stark ist, dass es versucht die Röhre zu zwingen jenseits der 0% und 100% Grenze hinauszugehen, was natürlich nicht möglich ist. Diese Art von Overdrive-Verzerrung kann sowohl im Preamp als auch in der Endstufe auftreten, wenn sie mit einem sehr starken Signal angefahren werden, speziell, wenn die Schaltung absichtlich extra Verstärkung dazu bereitstellt. Eine typische Wellenform für ein Signal das „overdriven“ oder „clipped“ wird, ist in Abb. 9B zu sehen. Bei Endstufen ist es meistens der Fall, dass bevor die Spannungsversorgung in die Knie gehen würde, die Endstufenröhren selber ihre Sättigung erreichen. Die Anoden haben dann im Inneren buchstäblich keinen Platz mehr und es fließt soviel Strom, dass weitere ankommende Elektronen keinen Platz mehr finden. Es ermöglicht die Option, durch Zuschalten von weiteren Endstufenröhren die Leistung eines Verstärkers zu erhöhen. Bei authentischem Retro-Ton geht es erst mal um die Power-Stufe und wie sie verzerrt oder „clipt“. Jeder Verstärker hat seinen „Sweet Spot“, abhängig von der Leistung des Verstärkers und der aktuellen, tatsächlich gespielten Lautstärke. Die Lone Stars geben Ihnen, mit ihrem Leistungsfenster von 5, 15, 30, 50 oder 100 Watt, je nach Amp und Einstellung, die Möglichkeit, den Sweet Spot des Power Clips bei verschiedenen Lautstärken zu erreichen. Ich kam 1969 auf die Idee des Herausnehmens von Endröhren-Pärchen, für die Band „Flying Circus“, aus Marin County. Sie spielten in Bill Grahams Fillmore als Opener, und die Band danach musste das gleiche Equipment benutzen, denn das war Bill‘s Politik um lange Umbau-Pausen zu vermeiden. Sie hatten gerade für viel Geld neue JBL Lautsprecher in ihre Twins eingebaut und hatten Angst, dass die Hard-Rock Band, die nach ihnen spielte, die Speakers schießen könnte. Also fragten sie mich um Rat, wie sie die Leistung ihrer Fender Twins drosseln könnten. 28 Class A - Entmystifiziert & Erklärt Das Ausschalten eines Pärchens 6L6 Endröhren, mittels eines kleinen Schalters, den ich unter dem Chassis einbaute, erfüllte den Zweck. Später entdeckten wir auch die klanglichen Vorteile (als sie vergaßen den Schalter wieder zurückzusetzen) und seitdem habe ich dies in vielen Verstärkern angewandt, sogar pro Kanal zuweisbar (patent pending). VERSCHIEDENE VERZERRUNGSARTEN E ine andere Art von Verzerrung entsteht durch den „CutOff“ (das Abreißen des Stroms) beim Wechsel von „Push“ auf „Pull“. Diese sogenannte „Cross-Over“-Verzerrung (auch „Notch“-Verzerrung genannt) klingt harsch und unangenehm. Sie besteht aus höheren Obertönen aus der ungeraden Reihe. Ein Marshall mit EL34-er Röhren, die zu „kühl“ gebiast wurden, wird einiges an CrossOver Verzerrung produzieren, mehr als jeder Fender mit 6L6-er. Womit ich sagen will, dass ein Teil der Verzerrungs-Eigenheiten an den verschiedenen Röhrentypen liegt. Eine Reduzierung der Bias Spannung (d.h. indem ich sie weniger negativ mache) weitet die Class A Zone im CrossOver Bereich aus und wird diesen (Cross-Over-Verzerrungs-) Zustand oft etwas mildern oder gar beseitigen. In EL-34 Verstärkern aber, kann diese Verzerrung wieder leicht zum Vorschein kommen, wenn die Röhre mit einem sehr großen Eingangssignal angesteuert wird. Dann nämlich, wird die negative Vorspannung des Bias von den hohen Signalspannungen völlig „überfahren“ und sie kann sogar im positiven Bereich enden. Dieser Zustand wird Class AB2 genannt. Wenn das passiert, ziehen die EingangsGitter selber die Elektronen aus der Kathode an, aber das wird nicht in Speaker-Power umgesetzt werden können. Sie mögen jetzt denken, dass die Ehrfurcht vor Class A zu folgender Schlussfolgerung hinweisen könnte: Je negativer die Bias (und je mehr der Class AB-Verstärker in Richtung Class A operiert), umso besser der Klang. Falsch! Zwar fällt die messbare Verzerrung weiter, während die Bias-Spannung negativer wird, aber für Gitarrenamps gilt, dass der Sound einen „Sweet-Spot“ überschreitet. Jenseits davon wird der Sound leblos und verliert Class A - Entmystifiziert & Erklärt 29 seinen Glanz. Das ist auch einer der Gründe, weshalb alle Mesa/ Boogie Verstärker mit festgelegtem, korrektem Bias ausgeliefert werden, damit dieser Sweet-Spot auch beim Röhrenwechsel (mit Mesa Röhren) bestehen bleibt. Eine der interessantesten Features der Lone Stars ist die Fähigkeit die Konfiguration der Endstufe von Push-Pull auf singleended zu schalten. Das ist weit mehr als nur eine Röhre aus der Schaltung zu nehmen. Insgesamt eine recht kniffelige Sache, worauf wir ein Patent angemeldet haben. Vergessen wir nicht, dass beim Push-Pull- (wie auch beim symmetrischen Betrieb) alles annuliert wird, was bei beiden Signalen phasengleich ist. Und genau das passiert mit dem zweiten VerzerrungsOberton, er wird annulliert und verschwindet. Der „zweite Verzerrungs-Oberton“ ist die technische Beschreibung einer Verzerrungskomponente, die genau eine Oktave über den Grundton der verzerrt wird liegt. Alle Mesa/Boogies haben Es ist nicht nur der dominanteste Anteil eine feste Bias-Spannung, der Röhrenverzerrung, es ist auch die wohldie genau auf dem „Sweetklingendste, wärmste und saftigste VerzerSpot“ eingestellt ist. rungskomponente, durch seinen einfachen harmonischen Gleichklang zum Grundton. Diese Verzerrungskomponente wird beim Push-Pull-Betrieb aber völlig eliminiert, so wie Nebengeräusche in einem symmetrischen Mikrofonkabel gelöscht werden. Technisch gesehen gab es diesen Grund für den Class A Push-Pull Betrieb: Das Löschen jeglicher Verzerrungen. Vorteile im Bezug auf Leistung und Verlustwärme kamen dann bei Class AB Push-Pull noch dazu. Eine enorme Zunahme an Leistung und Effektivität, sowie dass der Großteil der Verzerrung komplett gelöscht wird! Wow! Das ist ja toll! Musikalisch gesehen fällt die Reduzierung dieser Verzerrungskomponente gar nicht so maßgeblich ins Gewicht, weil sie nicht (wie Verzerrungen der höheren Harmonischen) harsch klingt, sondern sich im Gegenteil eher süßlich und besänftigend an den ursprünglichen Grundton schmiegt. Denn was da zu 3% bis 20% hinzugefügt wird, ist der gleiche Ton, nur eine Oktave höher. Das ist ein perfektes Beispiel dafür, dass technische Mes30 Class A - Entmystifiziert & Erklärt sungen absolut irreführend sein können im Vergleich zur real gefühlten klanglichen Wirklichkeit. (Gleichzeitig sind schon kleine Anteile der 5ten, 7ten und höheren Harmonischen sofort wahrnehmbar als nerviges, grelles Gesäge.) Die vorherrschende Verzerrungskomponente, die in PushPull Endstufen übrig bleibt ist die dritte Harmonische, eine Oktave plus Quinte über den Grundton. Diese ist, musikalisch gesehen, noch einigermaßen konsonant und kann sogar dazu helfen, mit seinem Punch und seiner durchschlagenden Kraft den Verstärker im Bandsound besser durchkommen zu lassen. Wenn Sie den Lone Star Special von seinem 5 Watt single-ended Modus in den 15 Die „zweite Harmonische“ ist Watt push-pull Modus schalten, können Sie nicht nur der dominanteste diese subtilen Änderungen in der VerzerrungAnteil der Röhrenverzerrung, scharakteristik gut wahrnehmen: Der 5 Watt es ist auch die wohlklingendste, Modus klingt unaufdringlich, edel glänzend wärmste und saftigste Verund voller lebendigen Nuancen - perfekt fürs zerrungskomponente, durch Spiel wenn Sie allein sind, oder für Studioauf- seinen einfachen harmonischen nahmen. Fünfzehn Watt push-pull klingt hell, Gleichklang zum Grundton. glockenschlag-artig und durchdringend - insgesamt besser, um im Bandmix durchzukommen. SIMUL-CLASS POWER H ier kommt etwas, dass Sie in keinem technischen Lehrbuch lesen können, obwohl Sie es unter US Patente 4.532.476 und 4.593.251 genau dokumentiert finden. Simul-Class ist eine Push-Pull-Parallel-Konfiguration, bei welcher die parallele Paare unterschiedlich gebiast sind. In Wirklichkeit sind es zwei separate und unterschiedliche push-pull Verstärker, die jeder für sich und „simul“-tan in verschiedenen Klassen betrieben werden. Ein Paar Röhren läuft in Class AB und das andere Paar ist auf Class A gebiast. Das Class A Pärchen bestimmt den Klang, während das Class AB Pärchen die Pferdestärken liefert. Das Class A Pärchen glättet nicht nur den „toten Punkt“ während des Wechsels von Push auf Pull, es verhindert auch ein totales Abbrechen des Stroms im AusClass A - Entmystifiziert & Erklärt 31 gangsübertrager. Denn die Cross-Over Verzerrungen, die wir vorhin erwähnten, werden noch verstärkt durch die „Rückschlagsspannungen“, die abwechselnd von dem zusammenbrechenden Strom in der andere Hälfte des Ausgangstransformators generiert werden. Hier die technische Erklärung: Wir hatten kurz erklärt, wie einen Transformator nur Strom-Änderungen weitergibt - und keinen stetigen Stromfluss. Nun, während durch die eine Hälfte einer primären Wicklung (das ist die Verstärker-Seite, im Gegensatz zu der Lautsprecher Seite) eines Push-Pull Ausgangsübertragers gerade (wechselweise, z.B. wieder bei 440 Hz) Strom fließt, kann es sein, dass in der anderen Hälfte der Strom bei stärkere Signale gerade abgerissen ist. Das magnetische Feld, welches sich kurz zuvor (als noch Strom floß) im Eisen des Trafos aufgebaut hatte, bricht in dem Moment als der Strom abreißt zusammen und verwandelt sich wiederum in einen Spannungs-Rückstoß. Und das ist eine weitere Verzerrungskomponente. (Um noch mal zur Auto-Analogie Simul-Class klingt glatter, zurückzukehren: Die Spannung, die die wärmer und weniger durch- Zündkerze zündet wird genau so erzeugt. schlagend als unsere standard Wenn die Ladung von der Zündspule 100 Watt Konfiguration. Kurz plötzlich entfernt wird, verwandelt sich der gesagt hat es mehr Class A gespeicherte Magnetismus augenblicklich Charaktereigenschaften. in einen Stromstoß, der die Kerze, und damit das Benzingemisch zündet.) Inzwischen wissen Sie, dass Class A nur sinnvoll ist als Kombination einer festen Biasspannung mit einem Signal, also kann Simul-Class dafür sorgen, dass der Push-Pull Verstärker beim Verarbeiten von großen Signalen oberhalb dieses Cut-Off Punktes bleibt. Selbst wenn das Class AB Pärchen in dem Moment aufgehört hat Strom zu ziehen, hält das Class A Pärchen einen gewissen Stromfluss durch die Primärwicklung des Transformators aufrecht und verhindert ein Zusammenbrechen des Magnetfeldes und den darauf entstehenden Spannungs-Rückstoß. Viele Simul-Class Verstärker hatten ihr Class A Paar als Triode geschaltet. Dies bedeutet, dass die Schirmgitter dieser zwei 32 Class A - Entmystifiziert & Erklärt Röhren direkt an den Anoden gelegt werden, und dadurch wirkungslos werden. Stellen Sie sich ein Schirmgitter als Beschleuniger vor, eine Art Katalysator, es erhöht die Empfindlichkeit der Röhre für eingehende Signale. Mit deaktiviertem Schirmgitter, hat die verbleibende Triode eine viel weichere Ansprache auf eingehende Steuersignale und geht viel später in den Bereich in dem Verzerrungen einsetzen. Das klangliche Ergebnis ist zu vergleichen mit dem weicheren Sound vom Fingerspiel (zupfen) im Gegensatz zum harten Plektrum-Anschlag. Der Ton hat immer noch die gleiche Frequenz und ist möglicherweise gleich laut, aber das Obertonverhalten und die Ansprache, und dadurch die Klangfarbe, sind anders. Außerdem reduziert die Triode-Betriebsart die Power um etwa die Hälfte. Sie finden Simul-Class heutzutage unter anderem in unseren Mark IV und Stereo 2:Ninety Verstärkern, und es war als Vorgänger im geheiligten Mark II-C Modell - Lieblingsamp von Metallica - eingebaut. Simul-Class klingt glatter, wärmer und weniger durchschlagend als unsere standard 100 Watt Konfiguration. Kurz gesagt hat es mehr Class A Charaktereigenschaften. MILES UND COLTRANE D ieses Technik-Geschwätz könnte noch ewig weiter gehen. Es ist wirklich nicht leicht zu wissen wo man aufhören sollte. Es gäbe noch so viel zu erzählen… Es erinnert mich an eine Anekdote aus den Tagen der großartigen Miles Davis Band, wo John Coltrane regelmäßig Soli von 20, 30, 40 Minuten oder gar noch länger spielte. Als Miles sich darüber beschwerte, sagte Trane: „Man, es gibt noch so viel zu erzählen, ich weiß nicht - wie beendest Du ein Solo?“ Worauf Miles bedächtig erwiderte: „… Du nimmst einfach das Instrument aus dem Mund.“ THE END (wenigstens im Moment) Class A - Entmystifiziert & Erklärt 33 34 Class A - Entmystifiziert & Erklärt MESA PATENTE Original Lead/Rhythm Dual Mode Amplifier 4,211,893 Simul-Class Power Amp 4,532,476 Simul-Class Power Amp 4,593,251 Lead/Rhythm Dual Mode Amplifier (Simplified) 4,701,957 Dyna-Watt Power Amp 4,713,624 Tweed & Spongy Power - Mains Voltage Reduction 5,091,700 Selectable Dual Rectifier 5,168,438 TriAxis Preamp – Programmable Midi Control of 8 Tube Modes 5,208,548 Progressive Linkage - Variable Power Tube Power Section 5,559,469 Parallel FX Loop with Mix Control 6,522,752 Mute Circuit 6,621,907 Solo Control – Pre-settable, Footswitchable Volume Boost 6,724,897 Class A - Entmystifiziert & Erklärt 35 Exklusiver Vertrieb für D/Ö Roland Meinl Musikinstrumente GmbH & Co. KG Musik-Meinl-Straße 1 91468 Gutenstetten www.meinldistribution.eu [email protected] Translation: Terstall - Dez. 2010