Klasse D

Det går altid helt galt, når man tænker lineært i ikke lineære sammenhænge.
På diagrammerne er der vist principper med trekantgeneratorer, og de bruges jo reelt aldrig.
Men ellers må man sige, at netop "Naturligt" oscillerende forstærkere, har den egenskab, at de godt kan fungere som open loop designs.
Men at finde sådan en i det virkelige liv, tror jeg bliver en længere historie.

Nutidige designs er selvoscillerende, og derfor kræves der feedback,ellers går oscillationen i stå.
Dernæst er feedback som regel taget efter filteret, og derved bliver filteret noget helt andet, end det syner.
Oven i det skal man forstå, at der er tale om noise shaping, som ændrer ret meget på det output man får fra forstærkeren.
Læg hertil, at der er flere, som anvender mere end 1 feedback loop.

Nielsen skrev: Det går altid helt galt, når man tænker lineært i ikke lineære sammenhænge.
På diagrammerne er der vist principper med trekantgeneratorer, og de bruges jo reelt aldrig.
Men ellers må man sige, at netop "Naturligt" oscillerende forstærkere, har den egenskab, at de godt kan fungere som open loop designs.
Men at finde sådan en i det virkelige liv, tror jeg bliver en længere historie.

Nutidige designs er selvoscillerende, og derfor kræves der feedback,ellers går oscillationen i stå.
Dernæst er feedback som regel taget efter filteret, og derved bliver filteret noget helt andet, end det syner.
Oven i det skal man forstå, at der er tale om noise shaping, som ændrer ret meget på det output man får fra forstærkeren.
Læg hertil, at der er flere, som anvender mere end 1 feedback loop.

Ja ok, jeg tror bare det er det "filter" der laver problemerne i lave impedanser/store fasedrej mht dybbassen.
Der er altid fokuseret på afrulning i toppen mht filter komponenternes værdi kontra impedans, men jeg kan intet finde omkring hvordan filteret opfører sig i basområdet i meget svære belastninger.
Til tider lyder det som om filterkomponenterne har byttet plads = Alt det dybeste bas er væk, som en helt almindelig 50 watt kl.a/b forstærker nemt kan fremtrylle.
Men det var et sidespring, sorry :blush:

Enhver konvertering medfører tab af detaljer. En alment accepteret kendsgerning.
Klasse D. Jeg er interesseret i at få hele forklaringen med. Helt fra ideens undfangelse.

Det der undrer mig. Hvis ikke klasse D alene udspringer i billiggørelse og lavere resourceforbrug i konstruktion og anvendelse hvad er så den reelle begrundelse for at omdanne et lineært signal til behandling i et ikke lineært kredsløb kompenseret med diverse feedback for til sidst at sende et tilnærmet lineært signal videre til højttaleren?

jeg har selv started en tråd på diyaudio som gav mig en del mere indsigt. Jeg startede den på baggrund af en diskussion her på siden

læs den - jeg synes faktisk den blev ret god

www.diyaudio.com/forums/class-d/296951-c...fier-resolution.html

En fordel ved klasse D er muligheden for at undgå konvertering. Afspiller du digital vil du have DA konvertering. Hvis du afspiller digitalt til PWM kan man undgå DA konvertering og lave en digital til PWM konvertering istedet. Der er så mange der mener, at dette ikke er en lydmæssig fordel, men der siges så meget og hvem har ret. Det bedste klasse D jeg har hørt, har været med digitalt kontrolleret PWM.

En anden mulighed fordel er nul crossover forvrængning

Nu er der så slet ikke tale om nogen konvertering, signalet forbliver i det analoge domæne hele vejen igennem forstærkeren.
Man kan sige, at modulationen foregår i tidsdomænet, og ikke i frekvensdomænet, og derfor skal der blot et LPF til, at vende tilbage til frekvensdomænet i udgangen af forstærkeren.

Klasse D udspringer af den ide, at man gerne vil lave en forstærker med høj effektivitet, lav vægt, lav produktionspris, lav støj og lav forvrængning.
Konceptet er lineært som klasse A.
Og som bekendt er klasse A det eneste af de lineære koncepter, som ikke har iboende forvrængning.
Det har klasse D heller ikke.
Klasse D har så den fordel, at det kan realiseres på ganske lidt plads, hvilket giver ekstrem power density, og derved meget færre og mindre parasitter.
På de bedste designs er PSRR på den gode side af 70 dB, og deres strømformåen kan nærme sig 100A.
Sikringskredsløbene er relæløse lynhurtige digitale overvågningskredsløb, som lukker ned for festen meget hurtigt, hvis det skulle gå for vildt for sig.
Ud over det er der holdbarheden, som pga. de termiske forhold er meget længere på klasse D, end den er på klasse A konstruktioner.

Sammenligner man med klasse A/B, så er der også tendensen til, at klasse A/B forvrænger mest ved svage niveauer pga. cross over dist. Den tendens har klasse D ikke, den har et mere lineært forløb.
Hvis man skal finde en downside på klasse D, så er det power ved høje frekvenser. Tendensen er, at filteret naturligt vil begrænse evnen til, at afgive store strømme ved høje frekvenser. Interessen for netop dette eksisterer ikke rigtigt udenfor målelaboratoriet, men det er et forhold, som klasse D endnu ikke er helt på højde med de bedste lineære amps på.

Her er lige et par links, hvor man selv kan kigge på målinger på en lineær forstærker op imod en klasse D. Bel Canto med nCore NC500 moduler og Boulder 2150

Boulder koster 100.000$ pr. par, og Bel Canto koster 5.000$ pr. par.
Læg i øvrigt mærke til, at Boulder ikke er i nærheden af, at opfylde egne specs mht. power.
Den er opgivet til 1KW i 8 Ohm det dobbelte i 4 og det 4 dobbelte i 2 Ohm.
Dog skal det nævnes, at den på andre områder måler aldeles fremragende.

Når man sammenligner disse målinger, så bliver man nødt til, at kyle alle sine fordomme fra sig, for her viser klasse D virkelig hvad det kan. Og samtidig er klasse D på alle måder langt mere praktisk og økonomisk.
Hvor store strømme man kan hive ud af en Boulder 2150 ved jeg ikke, men jeg ved, at Hypex modulet stopper ballet ved 26A vha. sikringskredsløb. Det mener jeg er et udmærket valg. I vores eget TC modul er det svjh. 60 A der er grænsen.
Grænsen bestemmes som regel af induktorens konstruktion, ringkerner kan bære de største strømme, idet mætning foregår blødt, og det er netop ringkerner der sidder på TC.

Når det kommer til klasse d konstruktionernes detaljer, så opstår der det problem, at der er lige præcist ingen som helst, der vil ud med hvordan de har gjort. Nogle af de skrappeste får endda patent på deres teknologi, og man kan bare glemme alt om diagrammer.
Det man kan få fingrene i, er typisk nogle af komponentleverandørernes application notes. Det er f.eks. IRS, eller Silicon Labs, der mange gange leverer gatedrivere og MOSFETs til skrappe klasse D forstærkere.
Putzeys, ICEPower m.fl vil aldrig fortælle noget som helst om, hvordan de har opnået deres resultater.
Hypex nCore ved jeg bygger på højere ordens noise shaping delta sigma, postfilter feedback og en rent diskret opbygning, men derudover ved jeg intet, og får det nok heller aldrig.
Ud over det, så lægges rigtig mange funktioner i en klasse D amp i dag på chip, så heller ikke der, kan man få indblik i teknologien.
Man er på den måde stillet på samme måde som med op-amps, hvor f.eks. OPA2111 anvender 385 transistorer pr. forstærker, og hvor en NE5532 klarer sig med noget mindre. Det eneste man selv kan forholde sig til er, hvordan den skal bruges, og hvad resultatet bliver.
Det bedste man kan gøre for forståelsen af klasse D er, at begribe hvilket signal det er man faktisk behandler og så forstå, at kravene til den type signalbehandling er helt anderledes end de er til lineære signaler.
Man må ganske enkelt ikke blande disse ting sammen.

@Kjeldsen
@Nielsen

Tak for indlæggene. De bidrager begge til udvidelse og forståelsen af teknologien.

Med konvertering mente jeg ikke fra analog til digital, men omsætning af det analoge signal i det kendte format til variabel pulsbredde. Kan man ikke kaldet den form for konvertering? Jeg forstår det sådan at det foregår uden tab Tilbage er så kun induktionen (filteret i udgangen) til at hindre træerne i at gro ind i himmelen. :whistle:


P.s. Crossover forvrængning kan undgås uden brug af klasse D. Det kræver "kun" at der er styr på den temperaturafhængige bias. Indrømmet. Det kan være svært nok

PWM signalet dannes jo vha. det indkommende signal, uden nogen form for algoritme eller andet hokus pokus.
Men man kalder det jo også I/V konvertering, hvis det er det man laver, helt uden at konvertere noget som helst, så mon ikke man godt kan kalde det for en slags konvertering..
PWM er dog et ubrudt signal, som af mange forveksles med et diskret tids signal, hvilket det ikke er.

Induktoren i udgangsfilteret kan man sådan set også slippe uden om, idet der faktisk findes filterløse klasse D forstærkere, så ikke engang det, kan man længere bruge imod princippet. Dog anvendes det oftest i mindre forstærkere indtil videre.
Måske det også dukker op i lidt større sammenhænge på et tidspunkt, men indtil da modkobler man sig ud af filterproblemerne, og det går sågar helt forrygende.
Træerne vokser aldrig ind i himlen, og det gør de så heller ikke for så vidt angår klasse D, men forstærkerklassen er så heldig, at det er den, der kommer nye og mere lineære komponenter til.
Og allerede hvor den er nu, kan klassen snildt konkurrere med alle andre forstærkerklasser på tæt ved alle parametre.
Det er med andre ord nok noget, som vi skal til at vænne os til.
Det tog også noget tid, førend PCM audio for alvor trådte ind i den bedre del af markedet. Jeg var da selv pænt længe om, at tage det til mig. Siden da har jeg da ikke set mig tilbage.
Nu i dag anvender jeg en computer, og et ustyrlig godt USB => S/P/DIF interface, som har jordet alle mine øvrige digitale kilder, og så kostede det kun omkring 1.500 + en slat. Skal man have en pladespiller til at lave det samme, så skal man bruge flere nuller.
Det bliver sikkert noget lignende med klasse D, ICEPower er på vej med deres ICE EDGE bestykkede moduler, som jeg tror bliver rimelig svære, at snige sig uden om.

Mht. cross over forvrængning i klasse A/B forstærkere, så kan man godt glemme, at slippe uden om, for det kan man ikke.
Den Boulder jeg linkede til, har et sliding bias kredsløb, som skulle forhindre cross over, og den kommer lige så skidt fra det, som alle andre. Den har nemlig helt typisk klasse A/B forvrængningsmønster, omend niveauet er imponerende lavt.
Den forvrænger mere ved svage niveauer end når skrues op.
At undgå cross over forvrængning er der kun metode til, og det er klasse A bias, så er den der ikke mere.
Desuden så kan man f.eks. prøve, at skrue ned for bias på an klasse A forstærker, f.eks. fra 50 Watt klasse A til 40 Watt klasse A eller noget helt andet. Selv ved lave niveauer vil man kunne høre forskellen. Så man behøver ikke engang spille så højt, at forstærkeren trækkes ud af klasse A, for at opleve aftagende lydkvalitet med aftagende bias.
Det fænomen kan så godt være det der gør, at vores preamp ikke tager notits af støj på udgangen, for den er også i den grad med klasse A bias.
Man kan forestille sig strømmen i en klasse A forstærker som Niagara Falls, hvor du så forsøger at gøre vandet gult ved at tisse ind i det. Jeg tror ikke på, at du får ret meget farve i det vand.

Men man kan godt skabe lidt mindre cross-over i en stereo-amp.
Man vender fasen i mediets ene kanal. Samtidig vender man ht-fase i samme side (det vil genoprette fasen)
I forstærkerens kredsløb vil kanal ude af fase udligne hurdler ved kanal i fase.
Og det giver bedre kanaloverhør.
Bevares, ikke at der bliver tale om en anden amp, men alligevel, noget forbedring som er værd at tage med.

nv skrev: Men man kan godt skabe lidt mindre cross-over i en stereo-amp.
Man vender fasen i mediets ene kanal. Samtidig vender man ht-fase i samme side (det vil genoprette fasen)
I forstærkerens kredsløb vil kanal ude af fase udligne hurdler ved kanal i fase.
Og det giver bedre kanaloverhør.
Bevares, ikke at der bliver tale om en anden amp, men alligevel, noget forbedring som er værd at tage med.

Sjovt nok også løsningen på class d half bridge problemet kaldet bus pumping. Den anden og mest korrekte løsning er dog BTL/full bridge

Det kan man gøre, men ikke for at minimere cross over forvrængning.
Tricket har jeg set første gang i Beolab 5000 forstærkeren fra 1967.
Fidusen er, at man påtrykker strømforsyningen mindre stress på den måde.
Det kræver dog, at konstruktionen er beregnet til det, fordi der ofte et eller andet sted i en stereoforstærker deles stel mellem kanalerne.

Så må min amp (Electro Research) være bygget til det.
Jeg får en tand bedre kanaloverhør (renere lyd i begge kanaler samtidig).
Jeg har ikke anlægget permanent på den måde, da jeg kommer dertil, ved at vende ene pu-kanal, hvilket jo så betyder mine andre medier (tuner og cd) spiller ude af fase.
Og det gider jeg kun for en stund ad gangen.

nv skrev: Så må min amp (Electro Research) være bygget til det.
Jeg får en tand bedre kanaloverhør (renere lyd i begge kanaler samtidig).
Jeg har ikke anlægget permanent på den måde, da jeg kommer dertil, ved at vende ene pu-kanal, hvilket jo så betyder mine andre medier (tuner og cd) spiller ude af fase.
Og det gider jeg kun for en stund ad gangen.

Tænker du ikke mere på kanaloverhør/kanalseparation når du vender den ene fase ?
Du kan egentlig også gøre det på de andre medier, du skal bare have en fasevender (opamp) på det ene signalkabel

@Nielsen

Tak for svar. Jeg beundrer din evne til at sælge varen. Seriøst!! Du får klasse D til at fremstå som menneskets udfrielse af årtiers formørkede HI-FI verden. Fyldt med alt hvad man kan finde af dårligdomme ved det vi hidtil har brugt. :: ::

Tak!

Jeg må med på vognen og betragte mine nykonstruktioner som den sidste generation af fortiden. Retro i rendyrket form.

Kaj. skrev: @Nielsen

Tak for svar. Jeg beundrer din evne til at sælge varen. Seriøst!! Du får klasse D til at fremstå som menneskets udfrielse af årtiers formørkede HI-FI verden. Fyldt med alt hvad man kan finde af dårligdomme ved det vi hidtil har brugt. :: ::

Tak!

Jeg må med på vognen og betragte mine nykonstruktioner som den sidste generation af fortiden. Retro i rendyrket form.

Bare synd at 90% af dem lyder som en brækket arm - var jeg dig (Kaj) fortsatte jeg der hvor du allerede er

Jeg fortsætter som om intet er hændt. Indtil videre slipper jeg for induktionen i udgangen. Den kan jeg af mange årsager ikke li' !