Dynamikumfang von Schaltverstärkern

[fosti]

..... Aber zurück zum Thema, in http://www.anaview.com/sites/default/fil...300-F1.pdf wird für einen bestimmten Schaltverstärker weniger als -8 Bel Klirr bei 7000 Hz und 100 Milliwatt angegeben. Das sollte in den meisten Fällen HiFi ergeben.

Also wozu der Aufriss?

[fosti]

Mal seine Website überflogen. Ein anderer Mensch hat in diesem Forum geschrieben, daß Herr Keele auch Lautsprecher mit konstanter Bündelung in beiden Dimensionen entworfen haben soll, aber ich kann jene nicht finden. Jedenfalls ist es möglich. ......

Jo hatter, die 100°x100° Hörner hiervon: http://jblpro.com/pub/obsolete/443035.pdf

[Grasso]

Also wozu der Aufriss?

Zur Versicherung.

Jo hatter, die 100°x100° Hörner hiervon: http://jblpro.com/pub/obsolete/443035.pdf

Die Welt ist klein!

[JFA]

Bipolare Tranistoren

Nur mal als Hinweis: für Schaltverstärker werden KEINE bipolaren Transistoren benutzt, sondern MOSFETs. Bipolare werden durch das vollständige Durchsteuern gesättigt, dadurch ist die Ausschaltzeit extrem lang. Die Schaltgeschwindigkeit von MOSFETs hängt von der Gatekapazität bzw- ladung ab. Wir reden da von Zeiten im Bereich 10 - 50 ns.

Eigentlich ist die Schaltzeit für die Audioperformance egal, solange man die Schaltfrequenz hoch genug wählen kann. Nur die Effizienz geht dann flöten. Will man die optimieren, wählt man Transistoren mit geringem Qg (=> kurze Schaltzeit) und Rds(on) (=> geringe Verluste im "On"-Zustand"), sowie die Schaltfrequenz so niedrig wie möglich.

[JFA]

Mal seine Website überflogen. Ein anderer Mensch hat in diesem Forum geschrieben, daß Herr Keele auch Lautsprecher mit konstanter Bündelung in beiden Dimensionen entworfen haben soll, aber ich kann jene nicht finden.

Da muss man nichts entwerfen, da muss man lediglich das "1D"-CBT nehmen und gewinnt die zweite Dimension durch Rotation um die orthogonale Achse (oder umgekehrt durch Projektion). Das kann man auch noch für höhere Dimensionen weiterführen, allerdings wird dann die praktische Umsetzung... schwierig. Zu dem Thema habe ich eine PPT von Keele angehängt.

Zum Thema Schaltverstärker auch noch zwei PDFs. Das eine ist über das Spektrum verschiedener PWM-Modulationen (schwere Kost!), das andere habe ich wegen der Devialet-Beweihräucherung mal angehängt. Was ich aus der Presse-Beschreibung von deren Verstärker-Technologie ADH gelesen habe, ist es ziemlich genau das. Als ich die mal auf der HighEnd darauf angesprochen habe, drucksten die ziemlich rum. Vielleicht machen die Franzosen das etwas komplizierter, aber... ach, seien wir ehrlich, es ist ein simpler current dumper, vor Ewigkeiten mal bei Quad erdacht, und dann in ein schickes Gehäuse gepackt (und das Layout ist genial!).

[スピーカ]

...Devialet-Beweihräucherung mal angehängt. Was ich aus der Presse-Beschreibung von deren Verstärker-Technologie ADH gelesen habe, ist es ziemlich genau das. Als ich die mal auf der HighEnd darauf angesprochen habe, drucksten die ziemlich rum. Vielleicht machen die Franzosen das etwas komplizierter, aber... ach, seien wir ehrlich, es ist ein simpler current dumper, vor Ewigkeiten mal bei Quad erdacht, und dann in ein schickes Gehäuse gepackt (und das Layout ist genial!).

Ich hatte auf Error Feed-Forward nach Sandmann's Class-S getippt. Die Idee, wenn auch alt, ist trotzdem nicht schlecht.

Gruß Patrick

[JFA]

Ich bin mal gemein: die Sandmann-Geschichte ist auch bloß ein verfeinerter Current Dumper.

[スピーカ]

Ich bin mal gemein: die Sandmann-Geschichte ist auch bloß ein verfeinerter Current Dumper.

Nö, ist nicht gemein, sehe ich auch so

[Grasso]

Hallo!

Aber zurück zum Thema, in http://www.anaview.com/sites/default/fil...300-F1.pdf wird für einen bestimmten Schaltverstärker weniger als -8 Bel Klirr bei 7000 Hz und 100 Milliwatt angegeben. Das sollte in den meisten Fällen HiFi ergeben.

Phantasie. Man kann von der Linearität bei hohem Pegel nicht so einfach auf die Linearität bei nierdigem Pegel extrapolieren, weder so: weniger Pegel gleich bessere Linearität, noch so: weniger Pegel gleich schlechtere Linearität. Wenn die benötigte, vom Komparator vorgegebene An-Zeit viel kleiner als die Schaltzeit der Endtransistoren wird, verschlucken letztere das Signal.

Es gibt wahrscheinlich einen Trick, um trotz langsamer, das heißt zeitlich nichtlinearer Endtransistoren eine hohe Linearität zu erzielen, so wie es auch einen Trick gibt, um Klasse B linearer zu machen, nämlich Klasse A/B. Wahrscheinlich ist dieser Trick mit Wirkungsgradverlust verbunden. Mal die Stromwindeln anschauen.

[3eepoint]

Ok, wenn du es so formulierst muss ich gestehen das da was dran sein könnte, ich wälz gleich mal meine Bücher was die zu zu kurzen Schaltzeiten und deren effeckten sagen.

Der Trick zur Linearisierung heißt übrigens Gegenkopplung, und ist ein ziemlich tiefgehendes und oft missverstandenes Thema. Wenn du möchtest kann cih dir n paar Buchempfehlungen geben wo zu solchen Sachen n bischen was drin steht.

[Grasso]

Gegenkopplung ist kein Allheilmittel, 3eepoint, sondern an enge Vorgaben geknüpft. Current dumper, die Stromwindeln, die JFA ins Gespräch gebracht hat, könnten funktionieren. Hier ist dem Schaltverstärker ein linearer Verstärker mit hohem Ausgangswiderstand parallel geschaltet. Der Ausgangswiderstand ist gerade so niedrig, daß der Linearverstärker das Defizit, daß der Schaltverstärker bei kleinen Pegeln hat, noch ausgleichen kann. (Zu niedrig, und der Wirkungsgrad leidet unnötig.) Das gesamte System ist so stark gegengekoppelt, daß eine ausreichende Linearität erzielt wird. Allerdings darf der Schaltverstärker zu den Zeiten, wo er schon Signale verschluckt, keine niedrige Ausgangsimpedanz haben, sonst schließt er den Linearverstärker kurz.

[3eepoint]

Kein Allheilmittel, macht es aber relativ linear, und das war die Frage, natürlich klappt es besser wenn das Grunddesign schon linear ist, aber das muss man erstmal schaffen

[JFA]

Wenn die benötigte, vom Komparator vorgegebene An-Zeit viel kleiner als die Schaltzeit der Endtransistoren wird, verschlucken letztere das Signal.

Es gibt 3 Zustände, in denen das passieren kann:

1. Schaltfrequenz zu hoch
kann eigentlich nur durch Dusseligkeit des Entwicklers oder Bauteilefehler geschehen

2. Eingangssignal zu hochfrequent
Einfacher Eingangstiefpass behebt das Problem

3. Modulator übersteuert
bei fremderregten PWMs ohne weiteres möglich, bei selbstschwingenden PWMs dürfte es nicht passieren, weil die ihre Periodendauer automatisch anpassen

Übrigens wird dann nicht nur Signal verschluckt, sondern gleich der ganze Verstärker. Entweder langsam (ein paar Sekunden), weil die Transistoren nie voll oder ganz durchgesteuert sind, über die Transistoren
also ordentlich Leistung abfällt, oder ganz schnell weil plötzlich obere und untere Seite offen sind, was praktisch Kurzschluss bedeutet und der maximal erlaubte Strom überschritten wird.

Edit noch hinterher: Selbstschwinger haben immer Rückkopplung

[Grasso]

Das macht für mich wenig bis keinen Sinn, JFA. Ich habe für mich ein Gesetz gefunden; je hochfrequenter und kleiner das Signal, desto kürzer die benötigte An-Zeit. Du hast doch selbst Stromwindeln, deren einziger Zweck ist, Fehler bei kleinen Pegeln zu korrigieren, ins Gespräch gebracht.

[JFA]

Ich habe für mich ein Gesetz gefunden; je hochfrequenter und kleiner das Signal, desto kürzer die benötigte An-Zeit.

Das ist ja schön, dass Du dieses Gesetz gefunden hast, das hat nur mit der Realität nichts zu tun.

Im Anhang mal ein Beispiel-Bild, wie so eine Modulation aussieht. Sinus-Eingangssignal, Sägezahnträger. Gut zu sehen, dass die An/Aus-Zeiten vom Pegel abhängig sind. Stell Dir die Frequenz höher vor, dann wären die rote und die blaue Kurve einfach nur gestaucht. Schaltzeiten wären aber die gleichen.

Du hast doch selbst Stromwindeln, deren einziger Zweck ist, Fehler bei kleinen Pegeln zu korrigieren, ins Gespräch gebracht.

Die sollen keine Fehler bei kleinen Pegeln korrigieren, sondern einem total ineffizienten ClassA-Verstärker auf die Sprünge helfen. Ein vernünftig gebauter ClassD-Verstärker hat solche Krücken nicht nötig.

[Grasso]

Im Anhang mal ein Beispiel-Bild, wie so eine Modulation aussieht. Sinus-Eingangssignal, Sägezahnträger. Gut zu sehen, dass die An/Aus-Zeiten vom Pegel abhängig sind. Stell Dir die Frequenz höher vor, dann wären die rote und die blaue Kurve einfach nur gestaucht. Schaltzeiten wären aber die gleichen.

Die An-Zeit ist vom Pegel abhängig, darin sind wir uns einig. Bei vorgegebener Modulationsfrequenz ist sie nicht von der Signalfrequenz abhängig, da hast Du recht. Da man zur Darstellung höherer Signalfrequenzen aber höhere Modulationsfrequenzen benötigt (mindestens 2*Signalfrequenz, Samplingtheorem), habe ich auch recht.

Die sollen keine Fehler bei kleinen Pegeln korrigieren, sondern einem total ineffizienten ClassA-Verstärker auf die Sprünge helfen. Ein vernünftig gebauter ClassD-Verstärker hat solche Krücken nicht nötig.

Wir reden doch von Current Dumper, oder? Der wurde von "Quad" patentiert (inzwischen wieder frei) und soll die Probleme, die Klasse-B-Silizium-Verstärker mit Signalen kleiner als 0,6V haben, lösen. Den hast Du in diese Diskussion eingebracht und hast wie auch die Chinesen im von Dir angehängten PDF geschrieben, daß er auch Schaltverstärkern gut zu Gesicht stünde.

[JFA]

Die An-Zeit ist vom Pegel abhängig, darin sind wir uns einig. Bei vorgegebener Modulationsfrequenz ist sie nicht von der Signalfrequenz abhängig, da hast Du recht.

Natürlich habe ich das.

Da man zur Darstellung höherer Signalfrequenzen aber höhere Modulationsfrequenzen benötigt

Ja und? 1.) Was hat das mit Dynamik zu tun? 2.) solange die Modulationsfrequenz hoch genug für JEDES denkbare Eingangssignal ist, schert sich doch keiner darum, oder? Das "JEDES" lässt sich übrigens wunderbar mit einem einfachen Tiefpass eingrenzen.

(mindestens 2*Signalfrequenz, Samplingtheorem)

Die PWM ist eine zutiefst analoge Operation, das Samplingtheorem kommt hier nicht zur Anwendung. Dennoch gibt es eine obere Grenzfrequenz, ab der Modulationsprodukte in das Basisband gelangen (ca. Fs/3). Ist im Prinzip das gleiche wie Aliasing.

Wir reden doch von Current Dumper, oder? Der wurde von "Quad" patentiert (inzwischen wieder frei) und soll die Probleme, die Klasse-B-Silizium-Verstärker mit Signalen kleiner als 0,6V haben, lösen.

Das kann sein, dass das die ursprüngliche Intention von Quad war. Und bei ClassB hat man auch diese Probleme. Die hat man bei ClassD aber explizit NICHT. Also warum dann einen ClassA daneben setzen? Weil ClassA sich immer noch gut verkaufen lässt, ClassD nicht. Und weil ClassA entweder kaum Leistung hat, oder als Heizkraftwerk durchgeht, macht man halt den Mix.

Den hast Du in diese Diskussion eingebracht

Richtig, weil mMn die Devialet-Verstärker nichts anderes sind.

und hast wie auch die Chinesen im von Dir angehängten PDF geschrieben, daß er auch Schaltverstärkern gut zu Gesicht stünde

Nein, wo denn bitte?

[Grasso]

Die PWM ist eine zutiefst analoge Operation, das Samplingtheorem kommt hier nicht zur Anwendung.

Falsch. In der Pulsweitenmodulation werden Stichproben (samples) genommen, nur bleiben sie nicht wie in Eimerketten oder Datenwertrechnern unkodiert, sondern werden als "größer oder kleiner als die Dreieckschwingung" kodiert. Die Pulsweitenmodulation ist bei endlicher Modulationsfrequenz zeitdiskontinuierlich.

Sie ist desweiteren theoretisch tatsächlich pegelkontinuierlich, wie Du schreibst. Doch beim CORPVS DELICTI, dem Tonfrequenz-Schaltverstärker, begrenzt die nicht unendlich kleine Schaltzeit der Endtransistoren die Pegelauflösung nach unten.

Also warum dann einen ClassA daneben setzen? Weil ClassA sich immer noch gut verkaufen lässt, ClassD nicht. Und weil ClassA entweder kaum Leistung hat, oder als Heizkraftwerk durchgeht, macht man halt den Mix.

Der Kleinstromverstärker für einen Current Dumper muß keine Klasse A sein, Klasse A/B tut es auch.

Nein, wo denn bitte?

Nirgendwo, tschuldigung.

[JFA]

Der Pegel wird diskontinuierlich, nur die Zeit bleibt noch kontinuierlich.

1.) Es gibt keine diskreten Pegelstufen, weil der Pegel des Eingangssignals kontinuierlich in das An/Aus-Verhältnis des Ausgangssignals moduliert wird
2.) Es ist zeitkontinuierlich, weil die "Abtastung" (tut mir leid, mir fällt gerade kein besseres Wort ein) zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgt.

Das sind zwei grundlegende Kennzeichen von "analog". Im Grunde ist es wie eine Winkelmodulation (z. B. UKW/FM), mit dem entscheidenden Unterschied, dass das Ursprungssignal im Basisband erhalten bleibt. Daher reicht ein simpler Tiefpass zur Demodulation.

Der Kleinsignal-Linearverstärker für einen Current Dumper muß keine Klasse A sein, Klasse A/B tut es auch.

Wozu dann den Dumper? Für ein bisschen höhere Effizienz? Der Aufwand lohnt sicht nicht.

[Grasso]

1.) Es gibt keine diskreten Pegelstufen, weil...

Ich verstehe, was Du meinst. Theoretisch gibt es im Ausgangssignal eines Schaltverstärkers tatsächlich keine diskreten Pegelstufen. Nur praktisch wird mittendrin die Leistung geschaltet, die fetteste Pegelstufe der Welt. Das mit Kleinsignalverfahren wie Frequenzmodulation zu vergleichen, führt am Problem vorbei.

2.) Es ist zeitkontinuierlich, weil die "Abtastung" (tut mir leid, mir fällt gerade kein besseres Wort ein) zu jedem beliebigen Zeitpunkt erfolgt.

Die Modulationsfrequenz ist endlich, also entstehen Fehler, die nur mit Tiefpassfilterung kaschiert werden können, genau wie bei digitalem Audio. Nach dieser Filterung ist das alles zeitkontinuierlich, weil ein Sinus eben zeitkontinuierlich ist.

Wozu dann den Dumper? Für ein bisschen höhere Effizienz? Der Aufwand lohnt sicht nicht.

Ich dachte, wir wären schon weiter. Hast Du schon Schaltverstärker oder überhaupt Verstärker gebaut?