Vor- und Nachteile Class D

Man muss unterscheiden zwischen einem mathematischen Ausdruck (Formel) der eine gültige Gesetzmäßigkeit idealisiert (und möglichst einfach) beschreibt und einem mathematischen Formalismus, der bestimmte Datenmengen von Messungen näherungsweise (!) in einer Funktion verknüpfen kann.

Im Falle von Licht- oder Schallwellen führt die Fourieranalyse zur Auffindung einzelner Frequenzen, die reale physikalische Ursachen haben. Im Falle von Rechtecksignalen als Spannungs- oder Stromwert führt die mögliche Darstellung aus Sinusschwingungen jedoch nicht unbedingt auf die physikalische Ursache. Es ist zwar möglich, dass das Rechtecksignal aus der Überlagerung von Schwingungsspektren besteht. Es ist aber auch möglich, dass dieses Signal einfach durch (unendlich) schnelle Betätigung eines Schalters entstanden ist. In diesem Fall ist die einfache geometrische Beschreibung durch Geraden mit „Knickpunkten“ näher an der physikalischen Realität als die (gleich genaue) Beschreibung durch Überlagerung von trigonometrischen Funktionen.

Es genügt also nicht, wenn man sich die theoretischen Darstellungen einer Schaltungsarchitektur ansieht (und dahinter die physikalische Realität vermutet). Die Qualität gerade der Class D Verstärkung wird weitgehend von der realen (analogen) Fähigkeit der verwendeten elektronischen und elektrischen Bauteile (selbst im Netzteil und seiner Abschirmung) bestimmt. Die unangenehmen hörbaren musikalischen Schwächen von sehr preiswerten Class D Endverstärkern sind daher nur zum Teil systembedingt , sondern zum überwiegenden Teil konstruktiv bedingt.

Gruß
Rainer

Dazu mein laienhafter Senf:

die Entwicklung einer periodischen Rechteckfunktion aus Sinus/Cosinus als Behelf ist etwas anderes als die Verfremdung eines Rechtecksignals durch dessen Verstärkung. Will sagen: das eine Problem entspringt der Mathematik, die eine Rechteckfunktion zu generieren sucht, das andere beschreibt die Unzulänglichkeit von Schalteinheiten mit Ladezeiten etc., sodass diese - wie übrigens auch Lautsprecher - kurvige Ein- und Ausschwinger generieren, wo das Signal eigentlich "zackig" umzusetzen ist (Stichwort "Dynamikauflösungsvermögen" https://de.wikipedia...erungsaufl%C3%B6sung).

Wird der Class-D-Verstärker bei einer Arbeitsfrequenz von rund 250 kHz mit einer Zykluszeit von 4 µs (4.000 ns) betrieben (in der Frequenzauflösung entsprechend 96 kHz Abtastrate), liegt die relative, auf einen Taktzyklus bezogene Dynamikauflösung, wiederum bei einer effektiven Deadtime von 10 ns, bei 1:400, mit 2 hoch 8 = 256 entsprechend 8 bit digitaler Auflösung. Bei einer Schaltfrequenz von 1 MHz, entsprechend einer Zykluszeit von 1 µs (1.000 ns), verbleibt innerhalb eines Taktzyklus die relative Auflösung von 1:100, mit 2 hoch 6 = 64 also entsprechend einer Auflösung von 6 bit. Wikipedia

EDIT: als Grundgedanke wollte ich auch darauf hinaus:

flexiJazzfan (Beitrag #52) schrieb:

Die unangenehmen hörbaren musikalischen Schwächen von sehr preiswerten Class D Endverstärkern sind daher nur zum Teil systembedingt , sondern zum überwiegenden Teil konstruktiv bedingt.

Class A Verstärker verbuchen als Vorteile, dass sie eine Sinusschwingung unverfremdet und schnell verstärken (geringe Latenz).
Aber das ist ein anderer Aspekt, genauer zwei andere.

Es ist aber auch möglich, dass dieses Signal einfach durch (unendlich) schnelle Betätigung eines Schalters entstanden ist. In diesem Fall ist die einfache geometrische Beschreibung durch Geraden mit „Knickpunkten“ näher an der physikalischen Realität als die (gleich genaue) Beschreibung durch Überlagerung von trigonometrischen Funktionen.

Schwer darauf einzugehen ohne gleich jemanden anzugreifen, was nicht beabsichtigt ist.
Also: das ist auch reine Theorie, Einen solchen Schalter gibt es nicht. Systemtechnisch würde man in diesem Falle von einer
unendlichen Bandbreite sprechen.
In den Ingenieurswissenschaften stellt man sehr schnell fest, das die Mathematik kein Selbstzweck ist, sondern eine
Hilfswissenschaft mit der man physikalische Vorgänge versucht zu beschreiben. Nicht umgekehrt.
Eine Abkopllung von mathematischen und physikalischen Gegebenheiten ist schlicht weg eine Überzeichnung mit einer Prise
gewollter und/oder unbeabichtigter Komödie.

Böötman (Beitrag #51) schrieb:

Beispiel 3 (Formel 28 mit zugehörigem Graph) zeigt ein Rechtecksignal. Weiter unten entspricht das zugehörige Amplitudenspektrum exakt meiner Aussage. Auf der Grundlage verstehe ich nicht so ganz was daran falsch sein soll und bitte höflichst um Erleuchtung eines wissenden.

Formel 28 ist die Theorie mit praktisch nicht erreichbaren Rahmenbedingungen. Formel 29 zeigt einen praxisgerechteren Fall. So ungefähr sieht ein Rechteck "in Natur" aus ... Nochmal: die Anstiegsgeschwindigkeit ALLER Verstärker ist endlich, genau deshalb kann es kein "sauberes" Rechteck geben, sondern es entsteht IMMER so etwas in der Art wie es Formel 29 zeigt.

Solltest Du mal ein Oszillographenbild mit perfektem Rechteck sehen, dann ist nur die Auflösung nicht fein genug ...

Böötman (Beitrag #47) schrieb:

... Sinusschwingunge welche von den ungeraden vielfachen harmonischen überlagert ist.

Harmonische sind die geradzahligen Oberschwingungen, ungeradzahlige sind nicht-harmonische Oberschwingungen. Ungerade harmonische gibt es schlicht nicht. Harmonisch / geradzahlig und unharmonisch / ungeradzahlig sind jeweils synonyme Begriffe.

Edit: Antworten auf Parallelthread dorthin übertragen ...

Gruss, Werner B.

AusdemOff (Beitrag #54) schrieb:

Eine Abkopllung von mathematischen und physikalischen Gegebenheiten

... was auch immer darunter zu verstehen ist. Beispiel: Einstein hat mit seiner Theorie bahnbrechende neue Erkenntnisse geliefert, ohne die es keine Laser und GPS geben würde. Trotzdem rechnet alle Welt "für den Alltag" weiterhin mit Newtons Gravitationstheorie, weil sie i. d. R. ausreicht.

100, erst recht mehrere 100 Jahre vorher waren die wissenschaftlichen Gegebenheiten jeweils ganz andere.

Vielleicht wird sogar Einstein irgendwann revidiert, auch wenn er in den letzten Jahren mehrfach beeindruckend bestätigt wurde...

Werner_B. (Beitrag #55) schrieb:

Nochmal: die Anstiegsgeschwindigkeit ALLER Verstärker ist endlich, genau deshalb kann es kein "sauberes" Rechteck geben, sondern es entsteht IMMER so etwas in der Art wie es Formel 29 zeigt.

Es stellt sich auch die Frage, welchen Ton bzw. welches Dynamikereignis ein Rechteck jeweils abbildet bzw. beschreibt. Je nach Skalierung bzw. Abbildungsgeschehen kann die Messung unter gegebenen technischen Verstärkungsmöglichkeiten mehr oder weniger wie ein Rechteck aussehen, oder aber die Ein- und Ausschwingungen dominieren das Messergebnis.

Die Mathematik als Hilfswissenschaft für die Ingenieurwissenschaft zu bezeichnen, ist schon ziemlich frivol! Eigentlich sind die Ingenieurswissenschaften die Hilfswissenschaften zur Lösung praktischer Aufgaben unter Zuhilfenahme der Naturwissenschaften und etwas Rechnen. Aber damit sind wir ja hier auch im richtigen Bereich und benötigen eigentlich keine Mathematik und keinen Einstein - jedenfalls nicht für den Class D Verstärker.

In den anderen "analogen" Verstärkern hat man das Problem der Linearität der Verstärkung innerhalb eines begrenzten Arbeitsbereichs , den man nicht verlassen sollte. Bei den Class D Verstärkern nutzt man die Transistoren "nur" als schnelle Schalter (soweit ich das verstanden habe) hat jetzt aber das Problem der endlichen Schaltzeiten und daraus folgend eine (wie oben schon aus Wikipedia zitiert) etwas bescheidene Dynamikauflösung -verglichen mit der hohen Frequenzauflösung.
Ich formulier es mal für mich: Hohe Lautstärke bei wenig Dynamikdifferenzierung. (Liest sich wie eine Beschreibung einer PA Anlage für Rockmusik -sorry)

Ich habe einmal einen Bericht über Devialet gelesen, wo einige praktische Probleme angesprochen wurden, mit denen die sich seit Jahren beschäftigt haben - und für deren Lösung sie jetzt richtig viel Geld verlangen! Seitdem bleibt bei mir ein Misstrauen gegenüber allerlei einfachen Class D Modulen.

Gruß
Rainer

Werner_B. (Beitrag #55) schrieb:

Böötman (Beitrag #47) schrieb: ... Sinusschwingunge welche von den ungeraden vielfachen harmonischen überlagert ist. Harmonische sind die geradzahligen Oberschwingungen, ungeradzahlige sind nicht-harmonische Oberschwingungen. Ungerade harmonische gibt es schlicht nicht. Harmonisch / geradzahlig und unharmonisch / ungeradzahlig sind jeweils synonyme Begriffe.

Ihr haut Euch ja hier die Mathematik um die Ohren und warum es keine ungeraden Harmonischen gibt weiß ich nicht, vielleicht ist es auch nur aus dem ganzen Begrifflichkeiten Sumpf manchmal schwierig. Letztendlich geht es doch um Signalverzerrungen und dann ob es lineare oder nicht lineare Verzerrungen sind.

Uwe

Uwe_1965 (Beitrag #58) schrieb:

warum es keine ungeraden Harmonischen gibt weiß ich nicht, vielleicht ist es auch nur aus dem ganzen Begrifflichkeiten Sumpf manchmal schwierig. Letztendlich geht es doch um Signalverzerrungen und dann ob es lineare oder nicht lineare Verzerrungen sind.

Es gibt auch ungerade Harmonische: http://www.sengpiela...ltoene-Obertoene.pdf

Ein Vielfaches eines Grundtons (als Obertöne) gehören zu einem Ton bei Instrumenten dazu und bilden die Klangfarbe.
Ich glaube nicht, dass ein Class D Verstärker so etwas "absichtlich" hinzufügt.

Im übrigen wird gelegentlich als Vorteil hochwertiger Röhrenverstärker beschrieben, dass diese zwar relativ viel Klirr mitliefern, dieser jedoch zumeist eher als nicht unangenehm oder angenehm wahrgenommen wird.

Weiß ich doch, siehe auch mein Link, vielleicht hätte ich noch das dazugehörige Smilie hinzu fügen sollen, ich wars ja nicht, der schrieb :

Ungerade harmonische gibt es schlicht nicht.

m übrigen wird gelegentlich als Vorteil hochwertiger Röhrenverstärker beschrieben, dass diese zwar relativ viel Klirr mitliefern, dieser jedoch zumeist eher als nicht unangenehm oder angenehm wahrgenommen wird.

Richtig, gerade die geradzahligen sind da gefragt

Uwe

Hörstoff (Beitrag #59) schrieb:

Uwe_1965 (Beitrag #58) schrieb: warum es keine ungeraden Harmonischen gibt weiß ich nicht, vielleicht ist es auch nur aus dem ganzen Begrifflichkeiten Sumpf manchmal schwierig. Letztendlich geht es doch um Signalverzerrungen und dann ob es lineare oder nicht lineare Verzerrungen sind. Es gibt auch ungerade Harmonische: http://www.sengpiela...ltoene-Obertoene.pdf

o.k., o.k. Da hat sich in meiner kleinen grauen Zelle wohl geradzahlig mit ganzzahlig unvorteilhaft gekreuzt.

Gruss, Werner B.

Ich muss mich korrigieren: DEVIALET hat keine reinen Class D Verstärker sondern setzt Hybridverstärkung ein!
Zitat aus der Website:
"Das Beste zweier Welten. ADH kombiniert als Hybrid-Technologie die Feinheiten und die Linearität analoger (Class A) mit der Kraft und Kompaktheit digitaler (Class D) Technologie. Beide arbeiten parallel und liefern die beste Verstärkerleistung, die je erreicht wurde."

Die Ergebnisse lesen sich messtechnisch so:
Zitat:
0.0005% THD+N (HARMONISCHE VERZERRUNG + HINTERGRUNDRAUSCHEN) BEI VOLLER LEISTUNG UNTER 6Ω ;
0,00025% THD BEI 10W UNTER 6Ω;
130 DB RAUSCHABSTAND;
0.001Ω AUSGANGSIMPEDANZ;

Es scheint also so zu sein, dass man die Vorteile von Class A und Class D sinnvoll verbinden kann, wie das auch in Wikipedia angedeutet ist.

Gruß
Rainer

Echt jetzt? Class D für 10W? In Kombination mit Class A? - Echter Fortschritt.

AusdemOff (Beitrag #63) schrieb:

Echt jetzt? Class D für 10W? In Kombination mit Class A? - Echter Fortschritt.

Du musst ganz lesen. Die 10-Grenze gilt nur für 0,00025% THD. Bei voller Leistung sind es dann 0,0005%.

Nur soviel, um Devialet ist es m.M..n in den letzten 2 Jahren sehr ruhig geworden

hifipirat (Beitrag #6) schrieb:

Auflösung und räumliche Darstellung war alles sogar ein Ticken besser als bei der Rotel. Aber in actionreichen Filmszenen fiel dann doch auf, dass unten herum der Schub beim Tiefbass fehlte. Bei tieffrequenten Tönen bebte bei der Rotel der Boden unterm Sitzplatz, was bei der NAD einfach nicht da war. Ich konnte mir das nicht erklären, da die NAD vom Papier her eigentlich genug Leistung mitbringen sollte. Einen Defekt bei der NAD vermute ich mal auch nicht. Wie gesagt, es sind subjektive Wahrnehmungen, was nicht bedeuten soll, dass alle Class D Verstärker dieses Verhalten bei der Basswiedergabe haben.

Deine Wahrnehmung hat dich hier nicht getäuscht und alle aufgeführten Höreindrücke sind auf den höheren Dämpfungsfaktor des NADs zurückzuführen, sprich weniger Nachschwingen der Chassis und eine korrektere Wiedergabe mit mehr Details.

Anro1 (Beitrag #65) schrieb:

Nur soviel, um Devialet ist es m.M..n in den letzten 2 Jahren sehr ruhig geworden :(

Die wurden ja auch von der Purifi-Technologie kalt erwischt und die kostet so nebenbei auch nur einen Bruchteil.
Und da nun NAD auch Purifi und Dirac Live in Kombination hat, wüßte ich keinen Grund einen Devialet mit Sweet Room / Sam zu bevorzugen.

Ich möchte hier noch mal auf das Thema Stromverbrauch zurück kommen.
Meine Kombi Yamaha CX-A5200 / MX-A5200 verbraucht ca. 400 W im Durchschnitt und läuft im Wohnzimmerheimkino ca. 3 h am Tag.
Wenn ich überschlage 400*3*360/1000=432 kWh bei einem Preis von 30 cent, dann komme ich auf 130 Euro Stromkosten pro Jahr.
Kein Vermögen, aber auf der anderen Seite auch irgendwie rausgeschmissenes Geld. Eine Class D Endstufe würde hier erheblich weniger kosten.
Und bei der üblichen moderaten Lautstärke im Wohnzimmer läuft die MX-A5200 ja quasi die ganze Zeit im Leerlauf und heizt nur die Bude mit Ruhestrom.
Ich werde darüber nachdenken...

Vielleicht ist die Emotiva XPA-11 eine gescheite Alternative. Ist das Class-D ?
Oder dann eben die Rotel RMB-1512

Ich finde, der Stromverbrauch und die Stromkosten eines einzelnen sind da nicht so wichtig. Millionen Mal ein kleiner Verbrauch gibt eben auch einen grossen. Meiner Meinung nach, sollte man überall dort, wo es ohne Qualitätseinbusse möglich ist, weniger Strom zu verbrauchen, das auch machen, wenn sowieso ein Neukauf ansteht.