Class-D "Schaltverstärker" und Class-AB

du könntest tatsächlich das DSD Signal direkt auf eine digitale Leistungsstufe geben und nach einem Tiefpass den LS dran hängen!

in der Praxis ist es einfacher aus einem analogen Signal ein DSD Signal zu generieren als erst den Umweg über eine "herkömmliche" D/A Wandlung und das resultierende PCM Signal per DSP umzurechnen.

es gibt eine Diplomarbeit in der das sehr schön einfach erklärt ist.

Danke für die Frage und den Thread, das hat mich bestärkt, mir nie eine Class-D Schaltung ins Haus zu holen.

Die Sache mit dem DSD Signal und auch der Link auf die Diplomarbeit ist ein hinkender Vergleich.
Das man die reine Endstufe mit einem DSD Signal füttern kann ist nur eine Hälfte der Medaille. Es fehlt aber die andere Hälfte die eine reine Class D Endstufe ausmacht.

In einer Class D Endstufe wird kein DSD Signal gebildet, es fehlen dazu wichtige Voraussetzungen.
Das in den Class D Endstufen verwendete Verfahren ist eine analoge Modulation.
Es ist ein wertkontinuierliches und kein wertdiskretes Verfahren.
Vereinfacht, das Impulspausenverhältnis einer in der Frequenz gegebene Rechteckschwingung
wird von einem analogen Eingangssignal kontinuierlich geändert. Die Amplitude bestimmt das Impuls/Pausen Verhältnis, die Frequenz spiegelt sich in der Höhe der Änderung von einer Periode zur Nächsten.
Das zurückgewonnene Ausgangssignal ist somit wieder ein kontinuierliches analoges Signal.

Natürlich bestimmt die Frequenz des Trägers die mögliche Auflösung bzw. die oberere Grenzfrequenz. Das Rauschen die Dynamik.
Das gilt aber übertragen auf andere Parameter auch für andere analoge Modulationsverfahren.

Gruß Ulrich

du könntest tatsächlich das DSD Signal direkt auf eine digitale Leistungsstufe geben und nach einem Tiefpass den LS dran hängen!

Okay, das DSD-Signal muss also erstmal aus einem Analogsignal gewonnen (gewandelt) oder aus einem PCM-Signal "umgerechnet" werden...

in der Praxis ist es einfacher aus einem analogen Signal ein DSD Signal zu generieren als erst den Umweg über eine "herkömmliche" D/A Wandlung und das resultierende PCM Signal per DSP umzurechnen.

In dem Satz hast du aber ein paar Dinge "verwurschtelt"

Im Prinzip funktioniert das ja so:
Angenommen wir haben es jetzt (vereinfacht) mit einem 4-Stufigen PMW zu tun. Der wird z.B. mit 1 Volt betrieben und, soll daraus jetzt 5 (gemittelte) Spannungswerte erzeugen: 0V, 0,25V, 0,5V, 0,75V, 1V...
Der Chip kann jetzt nur "voll durchschalten" oder "voll sperren". Wenn der also jetzt z.B. 4 Zustände/Zeiteinheiten pro "Wert" zur Verfügung hat, würde das so aussehen:

0 Volt:
_ _ _ _ ...

0,25 Volt:
I _ _ _ ...

0,5 Volt:
I _ I _ ...

0,75 Volt:
I I I _ ...

1 Volt:
I I I I

...gemittelt (geglättet) ergäbe das die Zielspannung.

Damit der PWM-Modulator jetzt "weiß", welches Schema er erzeugen soll, muss er ja einen "Messwert" bekommen, also ein PCM-Wert (was ja nichts anderes ist als ein "digitalisierter" Analog-Wert)...

Oder mache ich ein Denkfehler?

Demnach müssten die Class-D ja tatsächlich komplett digital gespeist werden!
D.h. alle Class-D-Amps müssten SPDIF-Eingänge haben! Oder einen DAC, der analoge Signale für die PWM-Verstärkung "digitalisiert"...

Ich habe z.B. auch sowas hier in der Grabbelkiste:
http://www.dx.com/de...e-more-silver-240223
...süßes 12V-Verstärkerchen, Cinch-Eingänge...gut is...
Was man nicht denkt: Das ist ein Class-D!
Der hat analoge Eingänge, eine analoge Vorstufe (Lautstärke, Höhen, Bass)...und dann?

So ganz verstehe ich das noch nicht...

es gibt eine Diplomarbeit in der das sehr schön einfach erklärt ist.

Ja, genau sowas hatte ich mir vor längerem auch schonmal angetan - da war es ähnlich erklärt. Trotzdem bin ich noch ziemlich verwirrt was das Thema angeht...

Für mich steht nur fest, dass Class-D einen digitalen Input brauchen...und warum haben die dann Analog-Eingänge? Ist das wie VGA oder Scart am Flachbildschirm? Erst "analogisieren" und dann wieder "digitalisieren"?

Wenn das tatsächlich so ist, dann haben wir mit Class-D die Digitalisierung im Audiobereich bis zum Endpunkt gebracht: Digital gespeicherte Musik, digitale DSPs in den AVRs, digitale Verstärkung...
Bei Video ist es ja schon längst so weit, da ist das TFT-Panel ja auch der ganz ans Ende verlegte "D/A-Wandler"...

Dann wäre das ja eigentlich perfekt, weil wir ja fast ausschließlich digitale Quellsignale (CD, MP3, TV, ...) anhören. Was gibt's noch, was analog "bei uns ankommt"? FM-Radio... . Aber da ist dann ein kleiner AD-Converter wohl besser als ein extra Class-AB-Verstärker? Für MC- und LP-Hörer dann wohl auch das Mittel der Wahl...

Irgendwie habe ich das Gefühl, das es hier mehr um Beeinflussung der Meinung als um die Technik geht.

Im Grundprinzip ist eine Class D Verstärker (der Begriff ist erst mal eh nur Konvention) ein Verstärker mit analogem Eingang und mit analogem Ausgang. Das was zwischen Ein und Ausgang passiert ist eine Blackbox.
In der Blackbox befindet sich nach dem ursprünglichen Konzept eine analoge PWM Modulation.

Wenn Funktionsgruppen in der Blackbox auseinander gerissen werden um die Ausgangsstufe eines Claas D Verstärkers mit einem Wert und Zeit diskreten Digitalsignal anzusteuern hat das nicht mit dem Ursprungsprinzips eines Class D Verstärkers zu tun. Es entsteht viel mehr etwas Neues.

Gruß Ulrich

AlexG1990 (Beitrag #5) schrieb:

Damit der PWM-Modulator jetzt "weiß", welches Schema er erzeugen soll, muss er ja einen "Messwert" bekommen, also ein PCM-Wert (was ja nichts anderes ist als ein "digitalisierter" Analog-Wert)... Oder mache ich ein Denkfehler?

Um die Pulsbreite zu verändern braucht man nicht zwingend ein Digitalsignal – im Gegenteil, es ist sogar deutlich einfacher, dies mit einem Analogsignal zu tun! In einem Class D-Verstärker wird das Grundsignal (man könnte es analog zur Netzwerktechnik auch "carrier frequency" nennen) mit dem analogen Eingangssignal vermischt. Das sieht dann gem. deiner Darstellung so aus:

Grundfrequenz:
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Moduliert mit tiefem Ton:
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Moduliert mit höherem Ton:
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In einem echten Audiosignal kommt dann entsprechend nicht ein billiger Sinuston (wie oben gezeigt), sondern eine zeitliche Variation mehrerer Frequenzen.

Nebenbei bemerkt: Class D-Verstärker im Hifi-Segment arbeiten mit Frequenzmodulation. Das Beispiel, das du oben erwähnt hast, basiert jedoch auf Amplitudenmodulation.


Das Steuersignal muss also mitnichten digitalisiert werden.

AlexG1990 (Beitrag #5) schrieb:

Für mich steht nur fest, dass Class-D einen digitalen Input brauchen...und warum haben die dann Analog-Eingänge?

tja genau das ist dein Denkfehler!

bevor du jetzt aufschreist, bitte ganz ruhig bleiben!

natürlich gibt es bei einem "Schalt-Verstärker" auch irgendwo den eigentlichen "Schalter".
aber guck dir doch die Diplomarbeit mal an, speziell gleich am Anfang den Delta-Sigma Wandler
links kommt ein analoges Spannungssignal rein und rechts das DSD Signal raus, das direkt auf die Schaltstufe gegeben werden kann.

Es wäre ein viel größerer Aufwand z.B. aus einem S/PDIF Signal per DSP das (geeignete, es reichen ja keine 44kHz) DSD Signal zu errechnen. Deshalb haben die "einfachen" Class-D Verstärker ICs keine digitalen Eingänge.

Das war mit dem "verwursteltem" Satz oben gemeint

ein paar ganz ähnliche Fragen habe ich hier gestellt: http://www.hififorum.at/forum/showthread.php?t=7473

Die zumindest mengenmäßig meisten DACs, also 1-Bit DACs, erzeugen ja ein — meiner Meinung nach einem PWM-Signal sehr ähnliches — pusedichtemoduliertes Signal.
Bei der Musikwiedergabe über einen Class D Verstärker analogisiert man also ein PCM-Signal indem man es in ein PDM-Signal umwandelt und durch einen Tiefpass schickt, nur um es gleich daraufhin wieder in ein digitales PWM-Signal umzusetzen, das verstärkt, wieder durch einen Tiefpass geschickt wird. Das sieht schon ein bißchen nach einem unnötigen Umweg aus, noch dazu wo die Konversion von PCM nach PWM offensichtlich recht einfach ("remarkable simple" [1]) wäre.
Aber es gibt ja auch echte „Digitalverstärker“ - lustiger Name angesichts der Tatsache, dass in solchen Geräten eigentlich niemals ein Signal verstärkt wird; In Foren habe ich auch die Bezeichnung „digitally controlled class d“ gelesen.


interessant finde ich auch was Nubert zB in der Beschreibung der nupro A100 schreibt:

[…]beherbergt die nuPro A-100 eine aktive Weiche sowie zwei leistungsfähige Digitalverstärker[…] […] Dieser [Signalprozessor] teilt die Frequenzen auf, optimiert den Verlauf und schickt das Signal anschließend immer noch in digitaler Form an die Endstufen, von wo es direkt die Membranen der beiden Chassis in Schwingungen versetzt. […]

Quelle
Ganz abgesehen davon, dass das so klingt, als würden die Membranen der Lautsprecher ein digitales Signal erhalten, klingt das doch am ehesten nach so etwas wie einem „digitally controlled class d“ Verstärker.

Was mich auch noch interessiert. wäre, wie die Klangregelung bei Wald-und-Wiesen-Class-D Verstärkern, wie zB dem DRA-F109 funktioniert (da wird das Signal doch nicht etwa noch einmal in ein PCM-Signal konviertiert, dann „klanggeregelt“ und wieder analogisiert?).

[1] http://www.icepower....thesis/Chapter_3.pdf (Seite 69) hier die Übersicht: http://www.icepower....publications/thesis/