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Audiophiler Class-D Verstärker

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Beobachter
Stammgast
#1 erstellt: 27. Nov 2004, 21:00
Ausnahmslos alle bisherigen Class-D Verstärker haben nur einen Vorteil gegenüber analogen Verwandten: Der Wirkungsgrad. Es gibt aber einen schaltungstechnischen Ansatz, bei dem ein PWM-Verstärker auch in der Klangqualität jedem Analogverstärker prinzipiell überlegen ist.
Wie jeder weiß, ist die maximale Schleifenverstärkung und damit letzlich die Präzision eines Analogverstärkers begrenzt, sonst wird er zu einem Oszillator. Es existiert ein idealer PWM-Modulator, der dieser Beschränkung nicht unterliegt. In der Literatur ist er nur als Rechteck-Dreieck-Generator bekannt.
Diese kleine Einleitung sollte genügen, um erstmal Neugier zu erwecken.

So long....
georgy
Inventar
#2 erstellt: 27. Nov 2004, 21:56
Sowas mag ich ja, erst heiß machen und dann ist plötzlich Schluß.
Wann gibt es denn den zweite Teil?
Beobachter
Stammgast
#3 erstellt: 28. Nov 2004, 12:53
Ich warte an dieser Stelle nicht auf Leute, die meckern, sondern auf solche, die mitdenken können.
georgy
Inventar
#4 erstellt: 28. Nov 2004, 12:58
Das war eigentlich ironisch gemeint, sorry wenn das falsch rübergekommen ist.
Hast du schon eine fertige Schaltung die du hier vorstellen würdest?

Beobachter
Stammgast
#5 erstellt: 28. Nov 2004, 15:20
Einfach eine fertige Schaltung zu präsentieren wäre ja wohl langweilig. Ich denke eher an ein gemeinsames Entwicklungsprojekt; je mehr fähige Leute mitmachen, desto besser!
Angeregt wurde ich hierzu durch das DIY-Projekt in diesem Forum, wo sich verschiedene Entwickler immerhin ca. ein Jahr lang darum bemühten, einen Class-D Verstärker z.T. mit den abgefahrendsten und teuersten Bauteilen zu entwerfen, ohne dass etwas adäquates dabei herausgekommen ist. Zum Vergleich: Mein erster Versuchsaufbau eines Class-D Verstärkers vor sechs Jahren hatte einen popeligen LF411 als Integrator und einen noch popeligeren LM311 als Komparator. Aus dem angeschlossenen Lautsprecher hörte man tatsächlich Musik. Die Klangqualität war besser als bei einem Analogverstärker der absoluten Spitzenklasse mit exakt gleicher Spannungsverstärkung und sogar das gerade noch mit dem Ohr direkt am Lautsprecher wahrnehmbare Grundrauschen war geringer!
Es kommt bei einem PWM-Verstärker also zu allererst auf das richtige Grundkonzept an.
Ausgangspunkt ist wie gesagt ein Rechteck-Dreieck-Generator bestehend aus einem Operationsverstärker ( OV ), einem Komparator ( K ), sowie einem Kondensator ( C ) und drei Widerständen ( R, R1 u. R2 ). E+ des OV liegt an Masse, C liegt zwischen OV-Ausgang und E-, R1 verbindet OV-Ausgang mit E+ von K, E- von K liegt an Masse, K-Ausgang ist über R2 mit E+ von K und über R mit E- des OV verbunden. Das ergibt einen selbstschwingenden Oszillator mit f= R2/(4xR1xRxC). Am Ausgang von K erhält man ein Rechtecksignal mit der Amplitude Ur und am Ausgang des OV ein exaktes Dreiecksignal mit der Amplitude Ud= Ur x R1/R2.
Legt man jetzt ein niederfrequentes Eingangssignal Ue mit fe<f/2 über einen Widerstand Re an E- des OV und schaltet hinter den Ausgang von K einen LC-Tiefpass und einen Lastwiderstand RL, so entsteht an RL die analoge Ausgangsspannung Ua= -Ue x R/Re.
Ich empfehle allen, die hier mitmachen wollen, diesen Zusammenhang erst einmal mathematisch nachzuvollziehen.

Bis später....
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#6 erstellt: 30. Nov 2004, 00:12
über sowas hab ich auch schon nachgedacht. das problem bei der sache ist, daß der ausgangsfilter die hf-anteile sauber vom ausgang fernhalten, aber gleichzeitig auch höhen bis 25-30khz nahezu verlustlos durchlassen muß - alles bei entsprechender leistung versteht sich. darin sehe ich beim nachbau das größte problem. die erzeugung des ansteuersignals für die leistungstransistoren mag auch noch gehen - nur was ich nun wieder nicht weiß ist, wie schnell die spannung am ausgang der eingangsspannung nachgeführt werden kann. im extremfall muß die schaltung 30.000mal pro sekunde den ausgangsfilter komplett umladen. naja, so richtig hab ich da noch keine lösung, aber wenn mir irgendjemand mal eine kaputte impulse sd-1200 zukommen läßt, kann ich vielleicht genaueres sagen. leider hab ich es noch nicht geschafft, so eine endstufe zu bekommen und konnte demzufolge noch nicht messen, wie sowas funktioniert.
Beobachter
Stammgast
#7 erstellt: 30. Nov 2004, 10:25
Hallo Schlafmützen, aufwachen!

An dieser Stelle geht es um nichts Geringeres, als die Realisierung eines Mythos: Der ideale Verstärker.

Ich warte immer noch auf Leute, die in der Lage sind, das aus den bisherigen Ausführungen zu erkennen und zu erklären.

Muß ich hier denn alles allein machen?
zucker
Inventar
#8 erstellt: 30. Nov 2004, 11:18
Na na, Herr Beobachter,

sollte sich hier ein Interessentenkreis bilden, so wird sich eine Nachfrage sicher einstellen. Es ist sicherlich eine Bereicherung für das Forum, wenn sich jemand mit der Materie auskennt und mit Rat unfd Tat zur Seite steht aber es läuft hier alles auf Zwanglosigkeit.
Zudem hast Du schon 2 User, die mehr wissen wollen. Eine Podiumsdiskussion wird wohl nur an der Uni möglich sein.
Deshalb wäre ein etwas gemäßigter Stil angebrachter. Zudem, was dem einen sein Eigen, muß dem anderen noch lange nicht behagen.
pelmazo
Hat sich gelöscht
#9 erstellt: 30. Nov 2004, 19:57

An dieser Stelle geht es um nichts Geringeres, als die Realisierung eines Mythos: Der ideale Verstärker.


Wo hab' ich das bloß schon gehört (in meinem Gedächtnis rumkram...)? Irgendwer hatte doch auf den idealen Verstärker schon ein Patent, bist das Du?

Deine Schaltung scheint mir eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Referenzdesign von International Rectifier zu haben.

http://www.irf.com/technical-info/refdesigns/iraudamp1.pdf

Das nur für die Leute, die ein Schaltbild wollten. Oder gibt's da einen wesentlichen Unterschied? Ich muß zugeben, ich war bisher zu faul mir das genauer anzusehen, ich will auch keinen Class D Verstärker bauen, zumindest im Moment nicht...
Beobachter
Stammgast
#10 erstellt: 01. Dez 2004, 11:47
Die IRF-Applikation enthält einen klassischen Fehler, den die meisten machen. Er betrifft die Rückkopplung, die hier zwar die Impulsbreite, aber nicht auch die Impulshöhe stabilisiert. Der angegebene, zugestanden für ein solches Design recht niedrige Klirrfaktor, bezieht sich auf 1kHz. Er steigt zu höheren Frequenzen aber stark an und führt zu einem sehr "harten", zischeligem Klangbild. Der Verstärker ist daher nur für Subwoofer geeignet.

Ein noch größerer Fehler wäre es übrigens, das Rückkopplungssignal hinter dem LC-Ausgangsfilter abzunehmen, da dieses dann für jegliche Korrektur prinzipiell viel zu spät käme.

Soviel vorerst dazu, wie man es nicht machen sollte.
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 01. Dez 2004, 12:32
eine impulshöhen-kompensation sollte sich über einen tiefpass im rückkoppelzweig realisieren lassen (um die dem LC-ausgangsfilter tatsächlich zugeführte energie zu bestimmen) - oder besser über ein geregeltes netzteil. die impulshöhe ist ja solange konstant, wie die versorgungsspannung konstant ist. die verluste an den mosfets sind dabei sicher zu vernachlässigen, man kann ja auch besser geeignete typen oder parallelschaltungen einsetzen wenn man so hohe leistungen fahren will.
Beobachter
Stammgast
#12 erstellt: 01. Dez 2004, 13:36
Beide Verfahren zur Impulshöhen-Stabilisierung sind in Hinsicht auf die Klangqualität bei höheren Signalfrequenzen wirkungslos und zugleich sinnlos aufwändig.

Die Auskopplung des Ausgangssignals über ein integrierendes RC-Glied ist genauso wirkungslos ( weil zu träge ), als über den LC-Ausgangsfilter.

Die einzig wirkungsvolle, weil praktisch verzögerungsfreie Amplituden-Stabilisierung ist ein mitgekoppelter Komparator. In der von mir beschriebenen Grundschaltung ist dafür der Widerstand R2 vorgesehen.
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#13 erstellt: 01. Dez 2004, 14:26
bei hohen frequenzen wird aber auch die versorgungsspannung nicht wesentlich einbrechen, sodaß die impulshöhen sowieso recht konstant sind (die regelung in diesem bereich also nicht arbeiten muß). und das geregelte netzteil macht dann den rest.
Beobachter
Stammgast
#14 erstellt: 01. Dez 2004, 17:35
Es ist ganz egal, mit welchem Aufwand man die Betriebsspannung eines schlechten Verstärkers stabilisiert, es bleibt ein schlechter Verstärker.

Was soll ansonsten der ganze Aufwand, wenn ein simpler Widerstand an der richtigen Stelle das Problem erst gar nicht entstehen läßt. Der mitgekoppelte Komparator ändert seine Schaltschwellen jeweils exakt proportional zur Betriebsspannung und kompensiert den Spannungsabfall am R_DSon der MOSFETs gleich mit.
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#15 erstellt: 01. Dez 2004, 17:44
gut, dann melde ich diesen thread mal ab wenn der herr beobachter sowieso alles am besten weiß. wieso willste dann diskutieren - bau es doch einfach und schau nach wie es funzt...

@pelmazo:
danke für den link !
Beobachter
Stammgast
#16 erstellt: 01. Dez 2004, 19:02
Manchmal bin ich eben noch schlimmer als "Commander Data".

Wie bereits gesagt, habe ich die Prinzipschaltung schon vor sechs Jahren praktisch getestet. Vielleicht sind aber noch andere daran interessiert, das Ergebnis nachzuvollziehen.

Die Vorteile des Prinzips werden in der Patentschrift DE19838765A1 genauer beschrieben.

Patentamt: https://depatisnet.dpma.de
omulki
Stammgast
#17 erstellt: 02. Dez 2004, 03:18
Hallo Beobachter,

sehr gerne würde ich das Ergebnis auditiv nachvollziehen. Existiert dein Test- Aufbau noch?
Rein theoretisch scheint die Lastausregelung im Bezug auf die UBs sinnvoll. Ich würde das aber gerne im Hörerleben bestätigen. Wie oft habe ich in der Praxis schon ernüchternde Erkenntnisse gewinnen müssen... Gerade bei besonders ausgeklügelten Methoden der Gegenkopplung.



Die Klangqualität war besser als bei einem Analogverstärker der absoluten Spitzenklasse...
Das macht mich neugierig! Entweder, Du weisst nicht, was du da sagst oder ich muss unbedingt mit Dir zusammenarbeiten. Ganz ehrlich, das würde ich gerne herausfinden.


Es ist ganz egal, mit welchem Aufwand man die Betriebsspannung eines schlechten Verstärkers stabilisiert, es bleibt ein schlechter Verstärker.
Das ist sicher korrekt. Ich finde aber die Argumentation unter Zuhilfenahme schlechter Verstärker in einem Thread dann fehl am Platz, wenn in selbigem Produkte der absoluten Spitzenklasse getoppt werden sollen. Ich denke außerdem, ich habe noch nie einen Analogamp gebaut, dessen Ausgangssignal nachvollziehbar von Schwankungen der Betriebsspannung beeinflusst war. Typischerweise vergleiche ich das Ausgangssignal mit dem Sollwert am Eingang :-)
Vermutlich waren das jeweils keine schlechten Verstärker und insofern nicht von Deiner Aussage betroffen.

Sei doch so nett und poste die Gesamtschaltung, damit wir hier einen gemeinsamen Nenner finden.

Wenn es Dir eher um Rätselspiele, bzw. die Zurschaustellung Deines technischen Intellektes geht, poste doch diesen Thread ohne Schaltplan unter nntp://de.org.mensa und wir können dort einen Wettstreit unserer beider Arroganz ausfechten, dessen Ausgang spannend sein könnte...

Grüße von einem Besitzer diverser mutmaßlich schlechter Verstärker,

Oliver F.S. Mulki.


[Beitrag von omulki am 02. Dez 2004, 03:32 bearbeitet]
Beobachter
Stammgast
#18 erstellt: 02. Dez 2004, 11:52
Beobachter@Omulki

Der Testaufbau existiert leider nicht mehr. Der Analogverstärker, den ich damals zum Hörvergleich heranzog, war eine Eigenentwicklung, dessen Einstufung in die absolute Spitzenklasse aber nicht von mir, sondern von einer bekannten deutschen Hifi-Fachzeitschrift stammt.

Der schlechte Verstärker, der an einer stabilisierten Versorgungsspannung auch nicht besser wird, ist natürlich ein PWM-Verstärker ohne mitgekoppeltem Komparator, wie z.B. die genannte IRF-Applikation. Ich dachte es wäre klar, dass sich diese Aussage eben nicht auf einen Analogverstärker bezieht.

Einen Schaltplan könnte ich mal eben aus dem Gedächtnis heraus zeichnen, wäre allerdings im Format MULTISIM.
-scope-
Hat sich gelöscht
#19 erstellt: 02. Dez 2004, 20:04
Hallo,

ich hab nicht alles mitgelesen, würde mich aber dennoch für einige in der Praxis messbare Eigenschaften eines solchen ultimativen? Class-D Verstärkers interessieren.

Interessieren würden mich z.B. einige Anhaltswerte:

Die dynamische Dämpfung (dB), und
THD+N bei 1 & 10 KHz und 100 mW Ausgangsleistung


Gruss
Scope


[Beitrag von -scope- am 02. Dez 2004, 20:08 bearbeitet]
Beobachter
Stammgast
#20 erstellt: 03. Dez 2004, 12:47
Provokante Antwort auf bequeme Frage:

Solange der Klirrfaktor unter allen sinnvollen Meßbedingungen unter 0,1% bleibt, braucht man keinen Gedanken mehr an ihn zu verschwenden. Ab jetzt zählt als einziger Maßstab nur noch das Ohr! ( Das könnte von einem Röhrenfreak stammen, bin ich aber nicht. )

Ich habe mich damals ca. 1 Jahr lang fast ausschließlich mit PWM-Verstärkern beschäftigt und dabei fast alle denkbaren Schaltungsvarianten getestet. Selbst unter Verwendung der hochwertigsten Bauteile blieb die Klangqualität aber immer weit hinter dem Standard selbst eines durchschnittlichen Analogverstärkers zurück.

Erst durch die Anwendung des oben beschriebenen Schaltungsprinzips konnte ich die entscheidende Verbesserung erzielen. Die Pinzipschaltung steht in jedem Lehrbuch als Rechteck-Dreieck-Generator, nirgends findet man jedoch den Hinweis, dass es sich gleichzeitig um einen idealen PWM-Modulator handelt.

Der Vorteil besteht darin, dass diese Schaltung als einzige in der Lage ist, sowohl Linearitätsfehler der Dreieckspannung, als auch Schwankungen der Betriebsspannung praktisch verzögerungsfrei zu kompensieren. Schon bei einer Taktfrequenz von 150kHz kann man eine Klangqualität erzielen, die jeden Analogverstärker übertrifft, da hier sowohl für den Integrator als auch für den Komparator Bausteine mit beliebig hohem Verstärkungs-Bandbreiten-Produkt einsetzbar sind, was bei Analogverstärkern aus Stabilitätsgründen nicht erlaubt ist.

Die erzielbare Klangqualität hängt dann weitestgehend "nur" noch von der Qualität des LC-Filters am Ausgang ab. In jedem Fall ist hier die Verwendung von Luftspulen zu empfehlen.
pelmazo
Hat sich gelöscht
#21 erstellt: 03. Dez 2004, 13:22

Die erzielbare Klangqualität hängt dann weitestgehend "nur" noch von der Qualität des LC-Filters am Ausgang ab. In jedem Fall ist hier die Verwendung von Luftspulen zu empfehlen.


Luftspulen? Braucht man da nicht eine Amateurfunklizenz? Oder andersrum gesagt da braucht man eine ziemlich dichte Blechkiste sonst kriegt man kein CE-Zeichen, oder?
-scope-
Hat sich gelöscht
#22 erstellt: 03. Dez 2004, 13:28
Hallo,


Solange der Klirrfaktor unter allen sinnvollen Meßbedingungen unter 0,1% bleibt,


Solange du derart "provokant" auf ganz normale technische Fragen antwortest, wird man deinen Ausführungen sicherlich nicht die Beachtung schenken, die du dir anscheinend wünschst.
Meine Frage war danz klar formuliert. THD+N, bzw. SINAD bei geringer Ausgangsleistung.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass jeder der einen weltbewegenden, innovativen Verstärker aufgebaut hat, diesen auch entsprechend unter die Lupe genommen hat.

Auch wenn wie so oft "nur das Ohr" zählt.

Ich fände es schön, wenn also die Werte bezüglich der dynamischen Dämpfung und SINAD bezogen auf kleine Leistung
mal gepostet werden, selbst wenn sie für Manchen "weitgehend uninteressant" scheinen.
Beobachter
Stammgast
#23 erstellt: 03. Dez 2004, 14:30
Wer unbedingt Meßwerte braucht, kann sie ja selber messen. Sorry, aber ich habe momentan einfach nicht die Zeit, mich mit praktischen Versuchen zu diesem Thema zu beschäftigen, da ich an anderen Projekten arbeite.

Ich habe das Thema hier einfach mal in den Raum gestellt, weil sich einige Leute dafür interessieren könnten, die vielleicht eine sinnvolle Freizeitbeschäftigung suchen. Aus Zeitgründen muß ich mich dabei auf die Rolle des Ideenlieferanten beschränken, wobei eine wirklich innovative Idee doch mindestens so wertvoll sein sollte, wie ein fertiger Schaltplan+Layout für eine 08-15 Applikation.

Zum Thema Luftspule:

Ich habe das Wörtchen "nur" in Anführungsstriche gesetzt, weil die Entwicklung eines LC-Ausgangsfilters für eine audiophile Class-D-Endstufe tatsächlich eine Wissenschaft für sich ist - nichts für Amateure.
Das gilt natürlich auch für das Platinenlayout. Mit selbstgebastelten, einseitigen Platinen braucht man hier erst gar nicht anzufangen.
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#24 erstellt: 03. Dez 2004, 16:17

Beobachter schrieb:
Ich habe das Thema hier einfach mal in den Raum gestellt, weil sich einige Leute dafür interessieren könnten, die vielleicht eine sinnvolle Freizeitbeschäftigung suchen. [...]

hmm so weit so gut...

Beobachter schrieb:
Zum Thema Luftspule:

Ich habe das Wörtchen "nur" in Anführungsstriche gesetzt, weil die Entwicklung eines LC-Ausgangsfilters für eine audiophile Class-D-Endstufe tatsächlich eine Wissenschaft für sich ist - nichts für Amateure.
Das gilt natürlich auch für das Platinenlayout. Mit selbstgebastelten, einseitigen Platinen braucht man hier erst gar nicht anzufangen.

ah-ja. na gut, dann investiere ich als sinnvolle freizeitbeschäftigung mal ein paar milliönchen euros in ein supertech-labor, das mir das passende platinenlayout, eine luftspule mit gewünschten werten plus trägheitsfreie mosfets entwickelt - wobei das ganze natürlich nicht größer als eine streichholzschachtel ist, keinen klirrfaktor kennt und mindests 2x5kw RMS leisten kann.

(ironie-mode off)

du solltest mal drüber nachdenken was du hier schreibst. wenn das sowieso nichts für amateure ist, wieso baust du deinen mist dann nicht einfach alleine ?! !!

so, mir reichts mit dem jetzt endgültig, ich komm wieder wenn ich meinen class-d amp fertig hab und ihr dann immer noch nicht weiter seid.

mfg und c ya...
pelmazo
Hat sich gelöscht
#25 erstellt: 03. Dez 2004, 16:19

Ich habe das Wörtchen "nur" in Anführungsstriche gesetzt, weil die Entwicklung eines LC-Ausgangsfilters für eine audiophile Class-D-Endstufe tatsächlich eine Wissenschaft für sich ist - nichts für Amateure.
Das gilt natürlich auch für das Platinenlayout. Mit selbstgebastelten, einseitigen Platinen braucht man hier erst gar nicht anzufangen.


Es ist mir durchaus klar daß das ein schwieriges Thema ist, sonst hätte ich nicht gerade die HF-Abstrahlungsproblematik erwähnt. Und der Hinweis darauf, daß man die Schaltung sorgfältig layouten muß ist auch überflüssig, sicherlich bei scope und mir. Was allenfalls willkommen ist, sind konkrete Tips diesbezüglich, die über das hinausgehen was sich von selber versteht.


Wer unbedingt Meßwerte braucht, kann sie ja selber messen. Sorry, aber ich habe momentan einfach nicht die Zeit, mich mit praktischen Versuchen zu diesem Thema zu beschäftigen, da ich an anderen Projekten arbeite.

Ich habe das Thema hier einfach mal in den Raum gestellt, weil sich einige Leute dafür interessieren könnten, die vielleicht eine sinnvolle Freizeitbeschäftigung suchen. Aus Zeitgründen muß ich mich dabei auf die Rolle des Ideenlieferanten beschränken, wobei eine wirklich innovative Idee doch mindestens so wertvoll sein sollte, wie ein fertiger Schaltplan+Layout für eine 08-15 Applikation.


Das ist einfach der Gipfel an Überheblichkeit! Du scheinst zu glauben daß Du's hier mit Deppen zu tun hast.

scope hat ganz klar geschrieben, daß er davon ausgeht daß Du die entsprechenden Messungen damals bei der Evaluierung des Designs gemacht hast, eine durchaus vernünftige Annahme, wie ich meine. Niemand hat also erwartet das Du jetzt irgendwelchen praktischen Versuche startest, zumal Du ja schon gesagt hast Daß Du im Moment kein Versuchsobjekt zur Verfügung hast. Also wenn Du sie gemacht hast, dann wäre es allenfalls darum gegangen, die alten Aufzeichnungen rauszukramen, aber wenn ich darauf ein Patent angemeldet hätte dann hätte ich die Meßwerte nach sechs Jahren vermutlich noch ungefähr im Kopf. Und wenn Du sie nicht gemacht hast dann sag's einfach.

Wenn Du Dich als Ideenlieferant siehst, gern, das ist willkommen. Jeder beteiligt sich hier nach seinem Gusto. Mein Eindruck war aber eher daß es Dir daran gelegen ist/war, ob Deiner Genialität hier ordentlich gebauchpinselt zu werden. Damit wirst Du hier nicht weit kommen. Such Dir halt ein paar Laboranten, denen gegenüber Du den Herrn Ingenieur spielen kannst. Oder gewöhne Dir eine kollegiale Art an.


[Beitrag von pelmazo am 03. Dez 2004, 16:19 bearbeitet]
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#26 erstellt: 03. Dez 2004, 17:16
das nennt man dann teamfähigkeit ...

pelmazo !
Beobachter
Stammgast
#27 erstellt: 03. Dez 2004, 17:47
Ich warte noch immer auf einen intelligenten Kommentar zum Thema.
zucker
Inventar
#28 erstellt: 03. Dez 2004, 17:56
@ Beobachter schrieb:

Ich warte noch immer auf einen intelligenten Kommentar zum Thema.


Hallo,

Der User @ Beobachter hat eine Verwarnung wegen Unflätigkeit gegenüber anderen Forenteilnehmern erhalten. So geht das ja nun wirklich nicht. Man sollte schon die Sittlichkeit seinem Gegenüber wahren, zumal mit Sicherheit beide beteiligten User etwas von der Sache verstehen.

mit freundlichen Grüßen - Ihre Modeartion
-scope-
Hat sich gelöscht
#29 erstellt: 03. Dez 2004, 18:33
Hallo Beobachter,

Pelmazo hat es ja bereits ziemlich deutlich formuliert.
Mit dieser "Aufführung" landest du im Abseits....Ganz unabhängig davon, ob dein neues Konzept halten könnte, was du versprichst.
Es wäre eine Welt-Innovation, wenn ein Class-D Verstärker in allen Belangen einen hochwertigen Linearverstärker moderner und relativ kostspieliger Bauart einholen könnte.

Du wärst dann weiter als alle Ingenieure dieser Welt, und müsstest dich mit dem "Pöbel" (also uns) hier sicher nicht herumärgern.


[Beitrag von -scope- am 03. Dez 2004, 18:34 bearbeitet]
pelmazo
Hat sich gelöscht
#30 erstellt: 03. Dez 2004, 21:57

Beobachter schrieb:
Ich warte noch immer auf einen intelligenten Kommentar zum Thema.


Der ist ja wirklich völlig immun! (Nein, geschätzter Beobachter, das war jetzt kein intelligenter Kommentar, auch gar nicht als solcher gedacht, eher ein Ausruf meiner Verwunderung daß es Leute gibt mit recht hoher fachlicher Intelligenz, deren soziale Intelligenz gleichzeitig gegen Null strebt)

Und für die Anderen: Wo wir schon beim Thema Class-D sind: Ich habe noch keine Versuche in diese Richtung unternommen, aber mir geistert seit langem die Idee im Kopf rum, daß bei Aktivboxen es eigentlich möglich sein müßte, die Schwingspule selbst mit der daran hängenden mechanischen Last als (elektromagnetisch-mechanisches) Tiefpaßfilter zu gebrauchen, sie also direkt mit dem PWM-Signal anzusteuern. Wißt Ihr ob das schon jemand versucht hat? Literaturhinweise? Erfahrungen? Probleme?
Beobachter
Stammgast
#31 erstellt: 04. Dez 2004, 10:28
Bleiben wir doch einfach mal sachlich.

Zum Thema Luftspule:
Erste Versuche mit verschiedenen Ringkerndrosseln, sowie selbstgewickelten Luftspalt-Drosseln mit RM-Kernen ( Material Siemens N41 ), waren klanglich nicht überzeugend. Erst bei Verwendung einer Luftspule ( zunächst ein Standardbauteil für passive Frequenzweichen, auf den passenden Wert abgewickelt ), war die Klangqualität eindeutig besser, als bei dem Analogverstärker. Wie User Pelmazo richtig bemerkte, muß diese in ein geschlossenes Metallgehäuse, um Funkstörungen zu vermeiden.
Vorteilhaft ist weiterhin, hierfür eine langgestreckte, einlagige Spule zu verwenden, damit HF-Störungen nicht durch die parasitäre Kapazität zwischen mehreren Lagen überkoppeln kann. Soweit bin ich in meinem damaligen Versuchsaufbau nicht mehr gekommen. Es ist aber sicher kein Laborequipment von 1Mio.€ erforderlich, um hier weiterzukommen - ein Osziloskop dürfte schon reichen.

Klirrfaktor bei geringer Ausgangsleistung:
Ich nehme mal an, der User Scope ist an diesem Wert interessiert, um sicherzugehen, dass es sich hier nicht wieder um einen PWM-Verstärker für das "Grobe" handelt. Das ist hier auch tatsächlich nicht der Fall! Ein Meßprotokoll existiert leider nicht mehr, der Wert lag etwa bei 0,04% ( 500mV, 10kHz ). Dieser Wert war aber nicht sehr aussagekräftig, da wie gesagt der Ausgangsfilter noch nicht optimiert war ( HF-Einstreuung über parasitäre Lagenkapazität ). Entscheidend war für mich daher zu allererst die Klangqualität, die mich davon überzeugte, hier tatsächlich einen Quantensprung erreicht zu haben.

Der Dämpfungsfaktor des Verstärkers wird allein durch den ohmschen Widerstand der Ausgangsdrossel bestimmt.

Als Schalttransistoren verwendete ich IRF540/IRF9540, als Treiber ein Leistungs-C-MOS-Inverter, Standard-C-MOS Inverter zur Aufsteilung der Schaltsignale hinter den RC-Gliedern für die notwendige Tastlücke, Komparator LM319 mit BC546/BC556 am OC-Ausgang, Integrator LF411, Taktfrequenz 150kHz - 250kHz.

Noch eine Anregung für Funk-Amateure:

Das Prinzip ist nicht nur ein idealer Verstärker, sondern auch ein idealer Modulator. ( >> Langwellensender in Hifi-Qualität! )
Kawa
Inventar
#32 erstellt: 04. Dez 2004, 14:30

pelmazo schrieb:

Und für die Anderen: Wo wir schon beim Thema Class-D sind: Ich habe noch keine Versuche in diese Richtung unternommen, aber mir geistert seit langem die Idee im Kopf rum, daß bei Aktivboxen es eigentlich möglich sein müßte, die Schwingspule selbst mit der daran hängenden mechanischen Last als (elektromagnetisch-mechanisches) Tiefpaßfilter zu gebrauchen, sie also direkt mit dem PWM-Signal anzusteuern. Wißt Ihr ob das schon jemand versucht hat? Literaturhinweise? Erfahrungen? Probleme?



Jepp, das ist durchaus möglich. Sowas wird z.B. bei Hörgeräten gemacht, wo Class D üblich ist, um die Lebensdauer der Batterie zu verlängern. Ob das Ganze in gleichem Masse auch mit HiFi Speakern funktioniert, und ob das auch schon mal gemacht wurde, weiß ich nicht. Class D in HiFi und PA hat IMHO nur eine Daseinsberechtigung, wenn es auf Wirkungsgrad ankommt (also hohe Leistung, niedriges Gewicht .. PA-Amps z.B.) ... ach ja, wenn´s billiger wird, ist´s ja auch nicht verkehrt. Die theoretischen Nachteile eines konventionellen Amps sind bei ordentlichem Design unter der Hörschwelle und somit nicht relevant (ich duck mich schon mal).

Grüße

Kawa


P.S.: Kollege Beobachter ist IMHO ein klein wenig arrogant.
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#33 erstellt: 04. Dez 2004, 14:54
möglich ist das bestimmt, aber die frage ist wie gut klingt es ? zumal du ja auch nach der spule noch einen kondensator benötigst. und die 200-500khz direkt auf die lautsprecher geben... ein mensch hört das bestimmt nicht, aber was ist mit hunden oder katzen ?

edit @kawa:
wenn es bei PA-anwendungen auf geringes gewicht bei hoher leistung ankommt, werden class-H endstufen verwendet. das sind nichts weiter als normale class-AB endstufen mit schaltnetzteil, wobei die ausgangsspannung des schaltnetzteils dem audiosignal mitgeführt wird. dadurch steigert dich der wirkungsgrad der class-AB-stufe immens und das schaltnetzteil sorgt prinzipbedingt für ein kleines gewicht.


[Beitrag von Dj_Ninja am 04. Dez 2004, 14:57 bearbeitet]
Kawa
Inventar
#34 erstellt: 04. Dez 2004, 15:09

Dj_Ninja schrieb:
möglich ist das bestimmt, aber die frage ist wie gut klingt es ? zumal du ja auch nach der spule noch einen kondensator benötigst. und die 200-500khz direkt auf die lautsprecher geben... ein mensch hört das bestimmt nicht, aber was ist mit hunden oder katzen ?

edit @kawa:
wenn es bei PA-anwendungen auf geringes gewicht bei hoher leistung ankommt, werden class-H endstufen verwendet. das sind nichts weiter als normale class-AB endstufen mit schaltnetzteil, wobei die ausgangsspannung des schaltnetzteils dem audiosignal mitgeführt wird. dadurch steigert dich der wirkungsgrad der class-AB-stufe immens und das schaltnetzteil sorgt prinzipbedingt für ein kleines gewicht.


Jo, schon klar. Dagegen ist ja auch gar nichts zu sagen. Eine Mitführung stelle ich mir etwas schwierig vor, angesichts der Trägheit der Reglung. Ist es nicht eher ein Umschalten zwischen diskreten Versorgungsspannungen?
pelmazo
Hat sich gelöscht
#35 erstellt: 04. Dez 2004, 20:01

Class D in HiFi und PA hat IMHO nur eine Daseinsberechtigung, wenn es auf Wirkungsgrad ankommt (also hohe Leistung, niedriges Gewicht .. PA-Amps z.B.) ... ach ja, wenn´s billiger wird, ist´s ja auch nicht verkehrt. Die theoretischen Nachteile eines konventionellen Amps sind bei ordentlichem Design unter der Hörschwelle und somit nicht relevant (ich duck mich schon mal).


Bei HiFi dürfte noch am ehesten der Preisaspekt ziehen (nicht bei Haiend natürlich). Gleiche Qualität billiger ist immer ein Argument. Mehr Chancen sehe ich aber im PA-Bereich. Weniger Gewicht zum rumschleppen ist immer gut. Verstärker und Lautsprecher in einem Gehäuse erlaubt bessere Schutzeinrichtungen für Amp und Chassis. Ein Class-D Amp könnte zudem spezifisch auf das verwendete Chassis abgestimmt werden, und die kurze Leitung zwischen Amp und Chassis stellt ein kleineres HF-Abstrahlungsproblem dar.


möglich ist das bestimmt, aber die frage ist wie gut klingt es ? zumal du ja auch nach der spule noch einen kondensator benötigst. und die 200-500khz direkt auf die lautsprecher geben... ein mensch hört das bestimmt nicht, aber was ist mit hunden oder katzen ?


Die Rolle des Kondensators könnte von der Massenträgheit übernommen werden. Ein normales Chassis dürfte kaum mehr etwas bei 200kHz abstrahlen. Am ehesten lohnt sich sowas wegen der besseren Leistungsverwertung eh bei Tieftönern. In einer Aktivbox ist durchaus vorstellbar daß der Tieftöner per Class-D, der Rest mit kleinerer Leistung per Class-B angesteuert wird.
Dj_Ninja
Hat sich gelöscht
#36 erstellt: 04. Dez 2004, 22:41
die schaltnetzteile von class-h endstufen arbeiten mit sehr hohen taktfrequenzen, riesigen primär- und kaum sekundärkapazitäten. die spannung wird ja nicht groß nachgeregelt (das erledigen die endstufen), gewissermaßen wird die spannung für die endstufen auf den wert gebracht, der auch wirklich gebraucht wird. dadurch können die endstufentransistoren immer sehr weit geöffnet werden, über ihnen steht nur noch eine geringe spannung und dadurch erzeugen sie viel weniger verlustleistung als bei konstanter spannung. wie schnell das netzteil die spannung nachführen kann weiß ich nicht, da müßte man mal ein oszilloskop dranhalten.

hat aber mit class-d nichts zu tun, ist halt nur ein verfahren, um den wirkungsgrad von endstufen in class-ab stark zu verbessern.
bandini
Ist häufiger hier
#37 erstellt: 10. Dez 2004, 14:26
@ Beobachter

Hallo
Ich würd gern an dem Projekt mitarbeiten.
Ich habe hier nicht nur die Möglichkeit der praktischen Ausführung,sondern auch EMV Messungen durchzuführen.

Mail: lbandini(@)web.de
Norberto_Veith
Ist häufiger hier
#38 erstellt: 10. Dez 2004, 15:01
Bei Betrachtung der Patentschrift fällt ein Sachverhalt auf: Die Hysterese des Leistungsschalters ist abhängig von der Betriebsspannung und dem Spannungsfall über den durchgeschalteten Transistor.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Class D Verstärkern ändert sich durch die Amplitudengegenkopplung der Mittelwert der ausgangsseitigen PWM Spannung bei Schwankungen der Betriebsspannung nicht. Die gilt zumindest dann, wenn diese innerhalb einer Integratorperiode konstant ist.

Was geschieht aber, wenn die Betriebsspannung vor dem Ende der Integration schwankt? Dann schwankt auch die Hysterese und der Leistungsschalter schaltet vorschnell um.
20Hz
Neuling
#39 erstellt: 10. Dez 2004, 17:59
Hallo Leute
habe mit Spannung den Thread über die PWMs
gelesen. Ich plane für ein Surroundsystem
ca.7 der folgenden Stereoamps zu bauen:

http://213.237.39.2/com/index.php?page=35
(ZAP 2.2SE)
http://www.lightball.dk/download/com/pdf/zp21mateng.pdf

Die Dinger sind wirklich erstaunlich!
(glaube ich zumindest...)

Es interessiert mich brennend was die
Fachleute davon halten.

Grüsse
Bruce


[Beitrag von 20Hz am 10. Dez 2004, 18:32 bearbeitet]
Beobachter
Stammgast
#40 erstellt: 11. Dez 2004, 11:00
Beobachter@Norberto Veith

Um die Betriebsspannung innerhalb einer Integrationsperiode konstant zu halten, genügen bereits zwei Pufferkondensatoren von einigen 100uF an den Schalttransistoren.
Norberto_Veith
Ist häufiger hier
#41 erstellt: 12. Dez 2004, 00:26
Die Betriebsspannung kriegt man hinreichend sauber. Den Scheitel des PWM Signales vor dem Ausgangsfilter aber nicht! Hochfrequente Schwingungen - hervorgerufen durch parasitäre Kapazitäten und Streuinduktivitäten.

Gerade von dieser gestörten Spannung werden die Schaltpunkte abgeleitet. Der Schaltvorgang findet dann statt, wenn der nächste Hysteresepunkt zufällig von einer der überlagerten Schwingungen erreicht wird. Wann dies geschieht ist reiner Zufall!

Eine RC Bedämpfung vor dem Ampliutudenabgriff könnte das Problem entschärfen - und gleichzeitig die Regelung verschlechtern.

Nötig wäre, das PWM Signal zu integrieren und mit dem Integral der Eingangsspannung zu vergleichen. Bei bedarf wäre dann das Tastverhältnis nachzuregeln.

Problem: Integration bei 500kHz@50V und verseuchter Spannung. Hochkomplexe Analogtechnik!
Beobachter
Stammgast
#42 erstellt: 12. Dez 2004, 20:05
Das PWM-Signal integrieren und über einen analogen Regelverstärker mit dem Eingangssignal vergleichen, ist genau das, was bei allen anderen PWM-Verstärkern dazu führt, dass sie eben nicht klingen.

Ansonsten gilt hier: Intelligentes Probieren ist besser als Theoretisieren.

Bei einem halbwegs sauberem Aufbau lassen sich Spannungsspitzen auf dem Rechtecksignal schon mit einem einfachen RC-Glied gegen Masse weitgehend eliminieren. Dieses RC-Glied ist nicht zu verwechseln mit einem solchen, das die Mitkopplung auf den Komparatoreingang integriert, sowas ist hier unbedingt zu vermeiden! Ansonsten tritt eine Spannungsspitze über dem Rechtecksignal immer am Anfang der Rechteckimpulse auf, während der Komparator jeweils am Ende eines Rechteckimpulses umschaltet, sodaß der Schaltpunkt keinesfalls zufällig, sondern im Gegenteil sehr definiert ist.
Beobachter
Stammgast
#43 erstellt: 12. Dez 2004, 22:23
Nachtrag:

Eine extrem hohe Schaltfrequenz ist überhaupt nur dann sinnvoll, wenn das Rückkopplungssignal durch Integration gewonnen wird. Sie müßte dann aber schon im MHz-Bereich liegen, um die Klangqualität eines Analogverstärkers annähernd zu erreichen.

Bei dem hier beschriebenen Prinzip ist aber bereits eine Frequenz von 100kHz ausreichend, um die Präzision eines 44kHz/16Bit PCM-Signals sogar zu übertreffen! Da der LC-Tiefpass am Ausgang bei dieser Schaltfrequenz noch einen zu großen HF-Anteil passieren läßt, halte ich 200kHz für die geeignete Schaltfrequenz.
tiki
Inventar
#44 erstellt: 12. Dez 2004, 23:52
Schade, schade,
der depatisnet-Server scheint gerade down zu sein, hätt ich zu gerne gesehen, das ideale Prinzip.
Hallo Beobachter, wenn Du des Englischen einigermaßen mächtig bist, schau doch mal in den ClassD-Thread des diyAudioforum, der ist ziemlich informativ. Und ein paar Patentinhaber sind auch dabei... Ich hoffe, Du bist am Ende etwas offener als Karsten Madsen von cadaudio.
Prinzipiell stößt ein pre-Filter-Feedback leider auf Grenzen, was die erreichbare HF-Unterdrückung und eben auch die Ausregelung von Störungen betrifft. Es sei denn, man nutzt eine z.B. modellbasierte Vorsteuerung, um die unerwünschten Filtereigenschaften, wie z.B. Lastabhängigkeit zu kompensieren. Funktioniert natürlich nur für eine wohldefinierte Last. Das Post-Filter-Feedback kann aber gerade diese Nachteile ausregeln, egal, ob über Amplituden- oder Flankenbeeinflussung. Luftspulen in classD gibt es schon, die alleine lösen das Problem nicht. Auch dafür hat das UcD-Modul schon eine zumindest EMV-technisch bessere Lösung.
Angenommen, Du nimmst ein zweipoliges LC-Ausgangsfilter, dann ist bei einer 20kHz/-3dB -Auslegung der 200kHz-Taktrest auf minimal -40dB abgesenkt, also bei angenommenen +/-50V für eine Halbbrücke auf 500mV RMS. Das ist nicht besser als UcD (bei mir ca. 340mV) und den Frequenzgang würde hier auch keiner als umwerfend bezeichnen. Für das Ausgangsfilter die LS-Induktivität zu nutzen, hat B&O schon in einem der AES-Prints vorgeschlagen (The Active pulse modulated Transducer (AT)), ist aber ungünstig, weil die Induktivität nicht für diesen Frequenzbereich ausgelegt ist. Durch die hohen Verluste wird unnötig Leistung verbraten.
Auch ich meine, dass einige Messdaten, wie Störabstand, THD, PSRR und IMD schon einiges über die zu erwartende Klangtreue aussagen.
Gruß und viel Erfolg, Timo
Beobachter
Stammgast
#45 erstellt: 13. Dez 2004, 14:33
Man muß hier zwei Dinge ganz klar auseinander halten:

1. Die lineare Verstärkung des Audiosignals

2. Die Unterdrückung von HF-Störungen am Ausgang

Wird das Rückkopplungssignal durch Integration aus dem PWM-Signal gewonnen, kann die Klangqualität prinzipbedingt niemals an die eines Analogverstärkers heranreichen, da selbst bei einer Taktfrequenz von einigen MHz die Integrations-Zeitkonstante so groß ist, dass die Gegenkopplung bereits für Audiosignale im Mitteltonbereich zu spät einsetzt und damit Linearitätsfehler der Dreieckspannung sowie Betriebsspannungsschwankungen nicht mehr ausreichend kompensieren kann.

Bei dem hier vorgestellten selbstschwingenden Digitalverstärker arbeitet die Gegenkopplung jedoch praktisch verzögerungsfrei und wird in ihrer Präzision, wie bereits erklärt, nicht von HF-Störungen beeinträchtigt. Er ist deshalb in der Lage, einen Analogverstärker klanglich zu übertreffen, weil das Verstärkungs-Bandbreitenprodukt des Komparators nicht wie bei einem Analogverstärker einer prinzipiellen Begrenzung ( >> Stabilitätskriterium min. Phasenreserve ) unterliegt. Mit den Begriffen der Regelungstechnik ausgedrückt, ist ein Analogverstärker immer ein PI- oder ein PID-Regler, ein selbstschwingender Digitalverstärker kann als reiner P-Regler angesehen werden, der zudem das Abtast-Theorem bis zum theoretischen Maximum voll erfüllt.

Noch eine Bemerkung zum Ausgangsfilter:

Bei einem PWM-Verstärker, dessen Rückkopplungssignal durch Integration gewonnen wird, ist es völlig unerheblich, ob eine Ferritdrossel oder eine Luftdrossel verwendet wird, da deren Klangunterschiede im allgemein erheblichen Verzerrungsniveau eines solchen Verstärkers untergehen.

Erst bei Anwendung des hier beschriebenen Verstärkerprinzips wird die Qualität der Ausgangsdrossel(n) klangentscheidend.


[Beitrag von Beobachter am 13. Dez 2004, 15:54 bearbeitet]
tiki
Inventar
#46 erstellt: 15. Dez 2004, 01:01
Hallo Beobachter (Luenberger? ;-),

im DIYAudioforum ist ein interessanter Link aufgetaucht:
http://www.acutechnology.com/ClassD/
Vielleicht ist dort ja schon enthalten, was Du hier vorstellst. Generell ist offenbar vieles von dem, was heute vermeintlich neu erfunden, schon vor geraumer Zeit veröffentlicht worden.

Bei einem halbwegs sauberem Aufbau lassen sich Spannungsspitzen auf dem Rechtecksignal schon mit einem einfachen RC-Glied gegen Masse weitgehend eliminieren. Dieses RC-Glied ist nicht zu verwechseln mit einem solchen, das die Mitkopplung auf den Komparatoreingang integriert, sowas ist hier unbedingt zu vermeiden!

Das nennt man wohl Zobel-Netzwerk.

Um die Betriebsspannung innerhalb einer Integrationsperiode konstant zu halten, genügen bereits zwei Pufferkondensatoren von einigen 100uF an den Schalttransistoren.

Da haben andere classD-Verstärker aber mehr und das aus gutem Grund: bei niedrigen Audiofrequenzen tritt bei einer Halbbrücke supply pumping auf.

Als Schalttransistoren verwendete ich IRF540/IRF9540, als Treiber ein Leistungs-C-MOS-Inverter, Standard-C-MOS Inverter zur Aufsteilung der Schaltsignale hinter den RC-Gliedern für die notwendige Tastlücke, Komparator LM319 mit BC546/BC556 am OC-Ausgang, Integrator LF411, Taktfrequenz 150kHz - 250kHz.

Sieht wirklich nach ersten Versuchen aus, daher glaube ich, dass bei einigermaßen steilen Schaltflanken um 10ns (die man aber mit dieser Anordnung schwerlich erreicht) erhebliche Probleme durch parasitäres Aufsteuern des jeweils anderen Fets auftreten können (wie bei meinen Versuchen geschehen).

Man muß hier zwei Dinge ganz klar auseinander halten:

Beides sind Frequenzen, die durch die gleichen Elemente müssen (LC-Glied) und sich bei Deinem Vorschlag nur um eine Größenordnung unterscheiden. Sehr weit auseinander ist das also nicht.
Soweit ich das verstanden habe (nach einigen Simulationen), ist auch dieses Design nur solange "verzerrungsfrei", wie die Elemente ideal sind. Das gilt jedoch in praxi nicht mal für den Modulator (OPA+Comp), geschweige denn für die Endstufe inklusive Ausgangsfilter. Wie diese Fehler (Betriebsspannungsschwankung der Endstufe, Schaltflankenjitter, Leitverluste, Ri Spule, tan delta vom C...) behandelt werden, solltest Du bitte erklären. Mit anderen Worten, ich bin noch nicht davon überzeugt, dass man ohne post Filter Feedback außergewöhnliche Verzerrungswerte erreichen kann.
Allerdings wäre ich Dir sehr verbunden, wenn Du die Werte von R, Re, R1, R2 und C angeben würdest.

Gruß, Timo

Ich muss noch eins draufsetzen, verzeiht mir bitte:
Meiner Ansicht nach entspricht die Beschreibung (und die angegebene Patentschrift) einem Hysteretic Modulator, und zwar ziemlich genau dem Design, welches Johan Sörensen vor einiger Zeit in seinem Audioexperiment vorstellte. Hmm, und das Prinzip soll wirklich so neu sein?


[Beitrag von tiki am 15. Dez 2004, 01:55 bearbeitet]
Beobachter
Stammgast
#47 erstellt: 15. Dez 2004, 22:12
Beobachter@tiki

Zunächst mal vielen Dank für den informativen Link, das hier von mir vorgestellte Schaltungsprinzip befindet sich jedoch nicht darunter.

Die Bauteileliste meines ersten Versuchsaufbaus sollte nur verdeutlichen, dass auch mit diesen simplen Bauteilen unter Anwendung des hier besprochenen PWM-Prinzips die Klangqualität eines nachweislich erstklassigen Analogverstärkers bereits übertroffen werden kann. Wer das nicht glaubt, muß es selber hören. Simulationsprogramme helfen da nicht weiter.

Probleme mit Betriebsspannungsschwankungen und Schaltjitter gibt es nur ( und zwar auch bei den aufwändigsten Konstruktionen unlösbare ) bei PWM-Verstärkern, die ihr Rückkopplungssignal durch Integration gewinnen.
Bei dem hier vorgestellten Prinzip treten sie gar nicht erst auf. Der R_DC der Ausgangsdrossel, sowie der tan delta des Ausgangs-C sind bei guten Komponenten absolut zu vernachlässigen und beeinträchtigen den Klang nicht mal rein akademisch. Es dürfte dann keine einzige hifitaugliche Lautsprecherbox mit passiver Frequenzweiche geben, deren Bassdrossel bekanntlich einen etwa 100 mal höheren Gleichstromwiderstand aufweist.

Ansonsten hätte ich gern mal erklärt, wozu ein prinzipiell immer zu spät einsetzender Rückkopplungspfad, der hinter dem LC-Filter ansetzt, gut sein soll.

Die Frage nach der Dimensionierung von Re,R,R1,R2 und C finde ich etwas unverständlich, da die Berechnung trivial ist.

Es hilft aber schon weiter, wenn man sich die etwas weniger triviale Frage beantwortet, warum in dieser Schaltung z.B. der Komparator LT1011 besser funktioniert, als der LT1016, obwohl letzterer ca. 20 mal schneller ist ( Datenblätter erhältlich bei www.linear.com ).

Die letzten Anmerkungen haben nichts mit Arroganz zu tun, sie sollen nur helfen, die Gedankengänge nachzuvollziehen, die mich zur Favorisierung dieses Verstärkerprinzips bewogen haben.

Die Arbeiten des genannten Herrn Sörensen kenne ich nicht ( zumindest nicht unter diesem Namen ).
tiki
Inventar
#48 erstellt: 16. Dez 2004, 00:07
Nichts für ungut, aber wenn ich Deine Beschreibung richtig verstand, enthält schon
http://www.acutechnology.com/ClassD/pat.pdf/US06107875__.pdf
Deinen Vorschlag als Grundlage.
Oder auch jene:
http://www.acutechnology.com/ClassD/pat.pdf/US05218315__.pdf
http://www.acutechnology.com/ClassD/pat.pdf/US05160896__.pdf
http://www.acutechnology.com/ClassD/pat.pdf/US04673889__.pdf (im Jahre 1987!)
Und um zu erkennen, ob ich ganz falsch liege, die Simulation:
http://www.ibtk.de/project/class_d/pspice/LTSpice/PWM-amp.gif

Johans audioexperiment findest Du hier:
http://hem.passagen.se/johanps/audioexperiment/

Weil die passiven Frequenzweichen tw. schwer beherrschbar sind _und_ erhebliche DC-Widerstände vor allem im Bass einbringen, werden sie in "besseren" Boxen oft durch aktive Lösungen ersetzt. Allerdings wird der Dämpfungsfaktor der Chassis-Amp-Kombination schon durch den DC-Widerstand der Schwingspule quasi außer Kraft gesetzt, da kann der Amp noch so geringen Ausgangswiderstand haben.

Mit Verlaub, mir gefällt die schulmeisterliche Art nicht recht. Ich hab nicht soviel Zeit übrig, mir aber auch alle Grundlagen über jedes hier oder woanders eingestellte Design anzulesen. Wenn Du Dein Design für Dich behalten willst, tu es, das Patent ist allerdings noch(?) nicht erteilt...

Mir ist nicht klar, womit Du den hervorragenden Klang Deines Verstärkers vergleichst. Hast Du schon verschiedene classD-Designs mit sonst identischem Setup im A/B-Vergleich hören können? Ich leider noch nicht. Aus meinem Aufbau kamen jedenfalls auch laute Musik und sehr wenig Nebengeräusche, aber das ist eben noch lange nicht alles. Für Audio-Messungen habe ich noch keine vernünftige Ausrüstung.

Gruß, Timo


[Beitrag von tiki am 16. Dez 2004, 00:16 bearbeitet]
Beobachter
Stammgast
#49 erstellt: 16. Dez 2004, 12:35
Nochmal vielen Dank für die weiteren Links. Keine der enthaltenen Applikationen entspricht der hier vorgestellten Schaltung und wird deren Klangqualität auch nicht erreichen.

Deine Simulation ist soweit richtig. Mit idealen Komponenten wird man hierbei keinen Unterschied zwischen dem US-Patent 6 107 875 und meiner Schaltung feststellen können. Es gibt jedoch zwei wesentliche Nachteile, die klanglich sehr ungünstig sind:

1. Der Komparator schaltet nicht im Nulldurchgang
2. Die Schaltpunkte des Komparators sind nicht von der tatsächlichen Amplitude der Ausgangs-Rechteckspannung definiert.

Die Schaltungen des Herrn Sörensen arbeiten nach dem gleichen Prinzip wie die an anderer Stelle in diesem Thema genannte IRF-Applikation, wobei der Komparator nicht mitgekoppelt ist ( gut für Subwoofer oder Elektromotoren, nichts für Breitband-Hifi ).

Auch ich baue hochwertige Lautsprechersysteme immer aktiv auf und benutze passive Lautsprecher nur, um verschiedene Breitbandverstärker direkt vergleichen zu können. Die paar Milliohm einer 20-50uH Drossel am Ausgang eines PWM-Verstärkers beeinflussen den Klang im Gegensatz zu einer 1-5mH Drossel in einer Passivweiche aber nicht.

Der von mir zum Vergleich benutzte Analogverstärker war eine Eigenentwicklung, die klanglich immerhin eindeutig besser war, als die damaligen Spitzenprodukte der Marken Burmester und McIntosh. Zur genaueren klanglichen Beurteilung wurden Lautsprecher mit unterschiedlicher Charakteristik verwendet, u.a. von Audax, Dynaudio und Lowther.

Ich habe ca. ein Jahr mit unterschiedlichsten PWM-Prinzipschaltungen experimentiert. Eine wirklich audiophile Musikreproduktion war aber nur mit der hier vorgestellten Schaltung möglich.
bandini
Ist häufiger hier
#50 erstellt: 16. Dez 2004, 17:08
@ Beobachter

So langsam reift bei mir die Überzeugung,daß du diese Forumsdiskussion nur als Plausibilitätstest für deine theoretischen und mal eben in ein Patent gefassten
Überlegungen benutzt,um eine Entscheidungshilfe darüber zu erlangen,ob du das Patent weiterführst oder auslaufen lässt.
Ich bin auch überzeugt,daß du noch nie eine funktionstüchtige und gemessene Schaltung aufgebaut hast.Von angeblichen Vergleichen mit absoluten Spitzenamps will ich hier garnicht reden.
Dies ist schlechter Stil und erinnert stark an einen Wuppertaler Physiker,welcher im "Audioavid" sein Unwesen treibt.
Also:Butter bei die Fisch oder einfach raushalten.
Ich hab dir doch angeboten die Schaltung zu layouten,aufzubauen und durchzumessen.
Hast du nichts vorzuweisen oder hindert dich schnöder Kommerz?
Kann aber eigentlich auch nicht,sonst würdest du ja deine eigenentwickelten und sogar industrielle Spitzenprodukte übertreffenden AB Verstärker auch verhökern.
-scope-
Hat sich gelöscht
#51 erstellt: 16. Dez 2004, 19:47
Hallo,


Kann aber eigentlich auch nicht,sonst würdest du ja deine eigenentwickelten und sogar industrielle Spitzenprodukte übertreffenden AB Verstärker auch verhökern


An sowas habe ich auch grade gedacht.....Wer denkt das nicht?
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