Audiophiler Class-D Verstärker

Es ist schon erstaunlich, was man sich alles gefallen lassen muß, wenn man hier nicht gleich eine fertig dimensionierte Schaltung ( möglichst eine solche, die bereits als Fertiggerät im Handel 5000€ kostet und jetzt in verbesserter Form für 250€ nachgebaut werden kann ) präsentiert. Dass man als professioneller Entwickler gewissen Restriktionen unterliegt, was das herausposaunen patentrechtlich geschützter, oder noch zu schützender Schaltungen angeht, dürfte eigentlich klar sein.

Man kann etwas selber bauen, nur um Geld zu sparen, weil man einfach Spaß daran hat, weil man etwas lernen will, oder auch weil man es in dieser Qualität nicht oder noch nicht kaufen kann. Die hier von mir vorgestellte Prinzipschaltung ist für die letztgenannte Fraktion von Selbstbauern gedacht, denen man wohl zutrauen ( und zumuten! ) kann, eine Schaltung selbst zu dimensioniern. Leider kann ( darf ) ich mich daran nicht aktiv beteiligen ( ja, ja, der schnöde Mammon! ), bin aber bereit, jedwede Hilfestellung zu leisten. Ich bitte um Entschuldigung, wenn das bisher nicht klar genug rübergekommen ist.

Wenn ein neues Schaltungsprinzip, oder dessen beweisbare Vorteile nicht verstanden werden, kann man natürlich auch den Erfinder als Lügner oder Scharlatan bezeichnen. Dem Verstehen der Sache leistet man damit jedoch keinen Vorschub.

Wer sich einen PWM-Verstärker bauen möchte, den man in dieser Qualität noch nicht kaufen kann, der kann es mit der hier vorgestellten Prinzipschaltung versuchen. Alle anderen werden informiert, sobald es die ersten Fertiggeräte zu kaufen gibt.

PS: Vom Vorgänger des genannten AB-Verstärkers wurden etliche 1000 Stück verkauft.

Hallo,

unterliegt, was das herausposaunen patentrechtlich geschützter, oder noch zu schützender Schaltungen angeht, dürfte eigentlich klar sein.

Dennoch kannst du es "den kritischen Leuten" nicht übelnehmen, wenn von einem "über-Digitalverstärker" mit bisher unbekannten Qualitäten erzählt wird, den bis zum heutigen Tage kein! Weltunternehmen (oder sonstwer) vermarktet hat erzählt wird, obwohl man mit dieser "Revolution" von "jetzt auf gleich" steinreich werden könnte.
Alle hoch-audiophilen "state of the art" Linearverstärker im vierstelligen Preisbereich würden (angeblich?) als Ladenhüter verstauben, da sie von einem kleinen, aber genialen D-Verstärker in allen Disziplinen (ausser dem Gewicht vielleicht) geschlagen würden.

Und da wunderst du dich?

Ich bin der Auffassung, dass bei derartigen "Innovationen" (wie z.B. auch das "knacken" der Zeitreisen & der Lichtgeschwindigkeit), Musterstücke o.A. vorliegen sollten...Aber das ist halt nur meine subjektive Meinung zum Thema.

Ich meine: Ein "super" Digitalverstärker hätte es ausserdem auf dem High End Markt trotzdem viel zu schwer. Zu tief stecken die Vorurteile der Kundschaft, und letztendlich zählen nur die verkauften Exemplare. Mal sehen was die Zukunft bringt, und wer diesbezüglich "Recht" behält

Man kann etwas selber bauen, nur um Geld zu sparen, weil man einfach Spaß daran hat, weil man etwas lernen will, oder auch weil man es in dieser Qualität nicht oder noch nicht kaufen kann.

Ich beschäftige mich (wie viele andere) auch mit gelegentlichen Eigenbauten...Auf dem Gebiet der Elektronik , und der Mechanik, und ich bin zur Erkenntnis gekommen, dass man mit dem entsprechenden finanziellen Aufwand in den meisten Fällen nicht nur die gleiche Qualität hochwertiger Eigenbauten kommerziell kaufen kann, sondern auch höhere Qualitäten kaufen kann, wenn man es darauf anlegt.
Das wird von vielen DIY Leuten nicht so gesehen...Ich meine, dass man sich da etwas vormacht.

Ich bitte um Entschuldigung, wenn das bisher nicht klar genug rübergekommen ist.

Ich konnte mich bisher nicht vom Verdacht lösen, dass das Thema in dieser Form und "im Detail" hier kaum jemanden wirklich interessiert.
Hattest du diesen Eindruck etwa nicht?

Wenn ein neues Schaltungsprinzip, oder dessen beweisbare Vorteile nicht verstanden werden, kann man natürlich auch den Erfinder als Lügner oder Scharlatan bezeichnen.

Hmmm...Ein erfolgreicher "Erfinder" sichert sich imo eher seine Patente, die er dann an die Industrie teuer Verkauft, sonnt sich in Ferienparadiesen und hat für soche "Firlefanz-Foren" gar keine Zeit mehr.

Ich habe den Eindruck, dass du im falschen Forum schreibst.
Ich halte DIY-Audio.com für angebrachter....oder?

Ruhig Blut Jungs,

steht mir zwar nicht zu, weil ich kein Moderator bin, es wäre aber schade, wenn ein neues Design deswegen nicht hier gezeigt würde.
Ich selbst bin kein Befürworter von Patenten, in der heutigen Zeit ist der eigentliche Sinn derselben verloren gegangen. Die wenigsten Erfinder/Firmen verdienen tatsächlich Geld durch faire(!) Lizenzverkäufe, die weitaus meisten Patente sind eindeutig Sperrpatente. Mir gefällt das Prinzip "first mover" besser.

Hallo Beobachter, ist es Dir möglich, mir den tatsächlichen Unterschied zwischen Deinem Design (welches ich Deiner Aussage nach einigermassen richtig nachvollzog) und dem schnöden Hysteretic Modulator zu erklären? Wenn es Dir lieber ist, auch in einer privaten Mail (hoffentlich bezieh' ich dafür jetzt keine Prügel).

Verzeih mir, wenn ich zur Kritik der vorgestellten Schrift DE19838765A1 einen kompakten Stil verwende, es wird sonst zuviel.

- In der Gleichung Seite 2 Zeile 28 (künftig in der Form 2/28) fehlt der RL(Ausgangsdrossel).
- 2/31 es gibt verschiedene bekannte Verfahren, diese Abhängigkeiten zu kompensieren, z.B. UcD, ZAPPulse sind bereits auf dem Markt.
- 2/37 fullrange-Amps gibt es inzwischen reichlich
- 2/43 auch eine digitale Gegenkopplung ist nicht verzögerungsfrei
- 2/47 was heißt absoluter Komparator?
- 2/57 "vollständige" Kompensation nur unter Vernachlässigung aller(!) parasitären Effekte, insofern nicht der Erwähnung wert
- Genau dies erledigt auch der hysteretic modulator, wobei die Schwingfrequenz unter anderem durch die Hysterese des Komparators festgelegt ist
- Diese Hysterese enthält auch der hiesige Komparator durch seine Mitkopplung
- Seite 3 wiederholt zum Teil Seite 2, warum?
- S.3 Variablen sind großenteils nicht erklärt
- 4/28 ein realer Komparator hat _immer_ eine Hysterese, wenn er denn nicht als linearer Verstärker arbeiten soll
- Sollte der Komp im linearen Bereich arbeiten, wird UAS nicht mehr UB erreichen -> classD adé.
- 4/35 Rauschen kann auch Phasenrauschen sein, wird hier aber unterschlagen
- 4/41 die Aussage ist richtig gut und wichtig, sie bestätigt nämlich zum großen Teil die Kritik und relativiert den theoretischen Ansatz zum Ideal.

Ein wenig Herumspielen mit den BE-Werten in meiner Simulation bescheinigt diesem Design kein abweichendes Verhalten gegenüber dem Hysteretic Modulator, wie auch, es ist ja einer! Z.B. verformt sich bei niedrigeren Taktfrequenzen (< ca. 100kHz) der Dreieck, ist die Taktfrequenz aussteuerungsabhängig und das Design insgesamt sehr clipping-empfindlich (durch die ungebremste Aufladung des Integrations-C).

Um nochmal meinen guten Willen zu demonstrieren, sind hier einige Versuche mit eben jenem Design zu sehen:
http://www.ibtk.de/project/class_d/
Zwar nicht schon 1989, aber genug, um die Grenzen des pre-filter-feedback und eines nicht idealen Aufbaus aufzuzeigen.

Nur meine Meinung: Wenn also nichts substanziell Anderes/Besseres hinter Deinem Design steckt, lohnt es sich nicht, dies weiterzuverfolgen. Du hattest ja immerhin 6 Jahre, ich begann erst vor nicht mal einem Jahr mit classD.

Gruß, Timo

Achja, nochwas: bitte sieh ein (oder belies Dich), daß eine Ausgangsdrossel keineswegs linear ist, wenn sie denn ferromagnetische Stoffe in ihrer Umgebung hat (bei höheren Frequenzen auch para- oder diamagnetische). Auch der Ausgangs-C hat Einfluß auf das Signal, selbst wenn der Ripplestrom durch ihn relativ gering ist. Eine Luftspule ziehe aus EMV-Gründen bitte erst gar nicht in Betracht (außerdem ist deren Rdc wesentlich höher).
Wenn Du den Superverstärker bauen willst/gebaut hast(?) wirst Du zum Erreichen von Audiophilen Eigenschaften viele nachteilige reale Merkmale der BE berücksichtigen müssen. Diese sind immer nur zum Teil kompensierbar, daher rühren ja die nur endlich kleinen THD, IMD, SNR usw. Es sei denn, es geht hier um Voodoo...

DIYAudio-Forum? Au Backe, aber bitte nicht im classD-thread, da gibt's gleich auf die Mütze bei so spärlichen Informationen.

Beobachter@Scope

Du hast natürlich Recht - warum verplempere ich eigentlich meine Zeit mit "Firlefanz-Foren", anstatt Geld zu verdienen.

Aber was wäre die Welt doch öde, wenn es keine "Firlefanz-Foren" gäbe, wo nach Lust und Laune jeder jeden immer mal wieder für einen Dummkopf hält( ganz allgemeine Feststellung, alle Anwesenden wie immer ausgenommen ).

Beobachter@tiki

Der Unterschied zwischen meiner Schaltung und dem "schnöden Hysteretic Modulator" ist ganz einfach:

Man läßt bei meiner Schaltung die Widerstände Rt und Rga weg, verzichtet damit auf die Amplitudenstabilisierung der Rechteck-Ausgangsspannung und handelt sich dabei all die Probleme ein, mit denen Du dich anscheinend seit einem Jahr herumplagst:

Das Ding arbeitet zwar jetzt auch irgendwie als PWM-Modulator, hat aber zunächst mal die Tendenz, aus dem Ruder zu laufen. Um das zu verhindern, muß erstmal der Integrationskondensator mit einem hochohmigen Widerstand überbrückt werden, was wiederum die Linearität der Spannungsverstärkung verschlechtert, ( in diesem Zusammenhang muß in der Antwort jetzt nicht auf die für dieses eine Problem elegantere Lösung eines ausgelagerten "Triangle Generator" mit nachgeschaltetem "smooth Feedback" hingewiesen werden ) usw., usw. ...

Es bleibt die Frage, warum man das dann als "Hysteretic-Modulator" bezeichnet.

So wenig wie meine Grundschaltung etwas mit Voodoo zu tun hat, hat ein "Hysteretic Modulator" etwas mit Hifi zu tun.

Die "Grenzen des pre-filter-feedback" sind also mit einem "Hysteretic-Modulator" noch lange nicht erreicht und es erübrigen sich alle komplizierten Gedanken über ein a priori hifi-untaugliches post-filter-feedback.

Hallo Beobachter,
ein letztes Mal von meiner Seite zu diesem Punkt.
Sieh Dir bitte an:
http://hem.passagen.se/johanps/Amp30_dev/amp30e.gif
Rt ist in dieser Schaltung R22, Rga ist in Deiner Schaltung Teil der Hysteresebildung für den Komparator und das mehr oder weniger ausschließlich. Dieser hat nichts mit einer Amplitudenstabilisierung zu tun. Sorensen nutzt hier einen Komparator ohne dedizierte Hysterese, die wird real aber durch die Verzögerungszeit Komparator+Endstufe "nachgebildet". In meinen Versuchen habe ich auch tw. "echte" Hysterese benutzt. Insofern sehe ich immer noch keinen Unterschied. Mehr noch, Sorensens Design (muß übrigens nicht von ihm kommen, weiß ich nicht) hat sehr wohl eine Amplitudenstabilisierung durch die Gegenkopplung vom Ausgang zum Integratoreingang. Instabil ist die Schaltung auch nicht, auch ohne den Parallelwiderstand R21, den hatte ich in meinen Versuchen auch nicht. Hier ist sicher nur für die Simulation enthalten (Konvergenz).
Also bitte: wo ist der wahre Unterschied?
Sieh Dir moderne classD-Designs _mit_ post-Filter-Feedback an und deren Messdaten, Dir werden die Augen aufgehen, mit Verlaub.

Gruß, Timo

R22 entspricht nicht Rt, sondern Rgt in meiner Schaltung! Eine wirklich wirkungsvolle Amplitudenstabilisierung ist definitiv nur durch die Kombination der Rückführung der Rechteck-Ausgangsspannung sowohl auf den Eingang des Umkehrintegrators, als auch auf den Eingang des Komparators möglich. Alle anderen PWM-Variationen, die heute im Internet zu finden sind, habe ich bereits vor Jahren durchgespielt und wieder verworfen. Wenn Du dein Simulationsprogramm beiseite läßt und einfach mal völlig vorurteilsfrei über die genaue Funktionsweise meiner zugegeben erstmal sehr simpel wirkenden Schaltung nachdenkst, wird Dir klar, dass Rga absolut wesentlich für die Amplitudenstabilisierung ist.

Ansonsten muß man Klangunterschiede hören! Man kann sie bedingt messen, aber niemals simulieren.

Was z.B. Klirrfaktorwerte von "modernen" post-filter-feedback-Applikationen angeht, so ist es problemlos möglich, diese bei 1kHz Eingangsfrequenz auf unter 0,005% zu drücken, die Dinger klingen aber trotzdem nicht. Vielleicht haben wir ja eine unterschiedliche Auffassung darüber, was wirklich guter Klang ist.

Ich sehe schon, wir kommen an dieser Stelle nicht weiter. Ich hatte zwar in den letzten sechs Jahren überhaupt keine Zeit, mich mit Class-D zu beschäftigen und kann erst wieder Anfang nächsten Jahres mit der praktischen Entwicklung starten, gehe aber mal davon aus, dass ich bis Ende März 2005 ein vorführbereites Mustergerät fertiggestellt habe und bin dann jederzeit zu einem Hörvergleich bereit.

>gehe aber mal davon aus, dass ich bis Ende März 2005 ein vorführbereites Mustergerät fertiggestellt habe

Na hoffentlich kommst du dann nicht schon zu spät und dich bestraft die Konkurenz.

Sieh mal hier unter: "Neuheiten" und achte auf den Preis!
Die Jungs von Hypex bleiben hart am Ball,auch was die Qualität betrifft.

http://www.intertechnik.de/

Als Konkurrenz sehe ich eher die derzeit klanglich besten Analogverstärker ( ohne Preisbeschränkung ).

Ich kenne den Markt seit 20 Jahren. Wenn das genannte PWM-Modul wirklich audiophil wäre, würde es bestimmt nicht über Intertechnik vertrieben. Damit will ich nicht sagen, dass Intertechnik schlechte Produkte anbietet, ganz im Gegenteil. Für einen PWM-Verstärker, der bestehende Analog-Referenzen schlägt, wäre es aber sicher der falsche Vertriebsweg und Vertriebspartner.

Hallo Beobachter,
es ist schön, dass wir alle so langsam zu einem gemäßigteren Ton kommen. So läßt es sich doch viel besser diskutieren.

Philips, die Anmelderin des UcD-Patents, setzt voll auf dem Massenmarkt. Philips ist kaum interessiert an kleinen Verkaufszahlen, auch wenn die Marge hoch ist. In diesem Fall ist es aber Lizenzpolitik, sie haben das Design an Hypex verkauft und Hypex kann es offenbar recht preiswert produzieren. Der PA-Markt, den IT tw. bedient, ist in seiner Größe nicht zu unterschätzen. Und über 100 UcD-Module dürften locker verkauft sein, ich besitze die SNr. 49, 50, 53. Leider hat Hifi viel mit Glauben zu tun: classD-Verstärker können nur einen begrenzten Frequenzbereich übertragen, haben zuwenig Leistung, zu geringen Dämpfungsfaktor... Zumindest hier scheint dieser Irrglaube ja nicht vordergründig zu sein. Denn wenigstens meine Module machen es ganz ordentlich, wenn man den Leuten im DIYAudioforum glaubt, stellen sie diverse High-End-Verstärker in verschiedenen Punkten in den Schatten.

Deine Hartnäckigkeit zahlt sich zumindest bei mir aus. Ich muss zugeben, die Rückführung auf den Komparatoreingang nicht richtig gewürdigt zu haben. Tatsächlich ist diese direkte Gegenkopplung eine wirkungsvolle Unterdrückung von Betriebsspannungsänderungen quasi online, d.h. von einem Taktzyklus zum nächsten. Verstanden hab ich es phänomenologisch so (hoffentlich jetzt richtig):
Ändert sich die Betriebsspannung (z.B.: V+ bricht um einen bestimmten Betrag ein), so führt Rga diese Änderung mit dem entsprechenden Teilerverhältnis auf den Komparatoreingang zurück, was in einem veränderten Schaltpunkt resultiert (im Beispiel einer niedrigeren oberen Hystereseschwelle). Dadurch schaltet der Komparator jeweils früher oder später (im Beispiel für den pos. Puls früher) um, dies verschiebt das PWM-Taktverhältnis so, dass Ua/Ue wieder mit den Widerstandsteilerverhältnissen übereinstimmt (im Beispiel wird die pos. Impulsdauer verlängert).

Natürlich habe ich auch simuliert, um das Verhalten besser zu sehen:
http://www.ibtk.de/p...8765A1_schematic.gif
http://www.ibtk.de/p...38765A1_simudata.gif
Und siehe, es funktioniert tatsächlich in der Simulation. Die V+/V- Sprünge sind am Ausgang kaum zu sehen und sehr schnell ausgeregelt. Das Einschwingverhalten resultiert offenbar aus dem Ausgangsfilter. Deshalb würde ich die Ausgangsspannung nach dem Ausgangsfilter möglichst auch noch in den Gegenkopplungspfad einbeziehen, nach dem Motto: Viel hilft viel.
Unter Anderem läßt sich damit ein von der Ausgangslast abhängiger Frequenzgang vermeiden (gain peaking um/über 20kHz). Weiterhin kompensiert die Gegenkopplung über alles auch noch die parasitären Effekte des Ausgangsfilters, die nach den im DIYAudioforum vorgestellten Messungen eben nicht vernachlässigbar sind.

Na, da muß wohl mal wieder ein Testaufbau her. Hast Du denn schon mal ein SMD-Board damit aufgebaut? Anders ist nach meinen wenigen Erfahrungen den Spikes und dem Shoot-Through kaum beizukommen. Und solche Verzerrungsursachen gar nicht erst entstehen zu lassen ist allemal besser, als sie hinterher zu bekämpfen, wie hier schon gesagt wurde. Außerdem kann man dann erst aussagefähige Messungen vornehmen.

Ich bitte wegen meines Irrtums und der folgenden falschen Argumente bzgl. der Gegenkopplung um Verzeihung.

Wer ist übrigens die ELBO GmbH? Unter Google oder den Gelben Seiten ist nichts in Rheurdt zu finden, dort gibt es wohl "nur" ein Ökodorf?!

In Erwartung eines neuen interessanten Projektes,
Gruß, Timo

Es war mir von vornherein klar, dass hier anfangs gravierende Missverständnisse einfach aufkommen mußten, denn zunächst erscheint es kaum glaubhaft, dass ein so einfaches Prinzip erstens wirklich neu und zweitens auch noch so wirkungsvoll sein soll. Damit das Thema nicht untergeht, war ich daher gezwungen, manchmal etwas provokativ zu sein. Dafür bitte ich im Nachhinein um Entschuldigung.

Beobachter@tiki

Ein zusätzliches post-filter-feedback nach dem Motto "viel hilft viel" dürfte hier nach hinten losgehen. Alle Argumente, die dafür sprechen, beziehen sich ja auf Schaltungen, die eben keinen mitgekoppelten Komparator haben. Wir könnten dieses Thema hier bis in die tiefsten Tiefen der Schaltungs- und Regelungstechnik erörtern, halte es aber für Zeitverschwendung.

In diesem Zusammenhang einige Bemerkungen zum TACT Millennium, den ich für den derzeit einzig hifitauglichen PWM-Verstärker halte, der im Handel ist.
Aus gutem Grund wurde auch hier auf ein post-filter-feedback verzichtet.
Obwohl das Gerät über eine der stabilsten Stromversorgungen verfügt, die jemals gebaut wurden, ist der größte Schwachpunkt der niedrige Dämpfungsfaktor, der NICHT allein aus dem R_DC der Ausgangs-Luftdrossel resultiert.

Der TACT Millennium ist ein PCM>PWM - Wandler. Man könnte nun glauben, dass hiermit die bestmögliche Klangqualität überhaupt erreichbar ist.

Tatsache ist jedoch, dass das hier von mir vorgestellte Schaltungsprinzip eines analog>PWM - Wandlers an einer UNGEREGELTEN Stromversorgung ( und selbstverständlich ohne post-filter-feedback ) dem TACT Millennium bezüglich des statischen und vor allem des dynamischen Dämpfungsfaktors haushoch überlegen ist!

Die Zukunft der Audiotechnik liegt also nicht in unverhältnismäßig aufwändigen PCM>PWM - Leistungswandlern, sondern in der hier vorgestellten ( unglaublich einfachen! ) Prinzipschaltung, wobei das UNGEFILTERTE Ausgangssignal eines DA-Wandlers direkt auf den ( integrierenden ) Eingang gelegt werden kann!

Leider kann ich aus organisatorischen Gründen erst Mitte Januar 2005 mit einem praktischen Aufbau ( selbstverständlich mit SMDs ) starten.
Bis dahin wünsch ich schon mal viel Erfolg bei Deinem ersten Versuchsaufbau und bin auch gern bereit ( wenn gewünscht ), bis zum bitteren Ende über ein ( zusätzliches ) post-filter-feedback zu diskutieren.

Gegen Ende von tp ist die Flanken der PWM Spannung bei 200kHz noch nicht auf 1% genau eingeschwungen. Kriegt man von der Seite der Leistungselektronik her nicht in den Griff! Mit Dämpfung + kleinen Kreisinduktivitäten sind die Schwingungen stark gedämpft - aber noch erkennbar. Das Problem der damit klingelnden Hysteresepunkte dürfte nicht trivial lösbar sein. Evtl. wäre eine kapazitive Rückführung des Ripples auf den bisher geerdeten Komparator von Vorteil.

Eher realisierbar scheint die Benutzung einer stabilisierten Ausgangsspannung in Kombination von geringsten RDSON zu sein. Obwohl der RDSON auch per DSP rausgerechnet werden könnte. Betriebsspannungsschwankungen und Ausgangsfilter ebenso. Ausmessung der LS Parameter und automatischer Abgleich der internen Parameter. Vermutlich werden spezialisierte Signalprozessoren die PWM Erzeugung unter Einbeziehung aller signifikanten Fehlerquellen erledigen können - und dann mit einer normalen Schaltstufe arbeiten. Schaut man sich die aktuelle Entwicklung an, so scheint dieser Weg wahrscheinlich. DSPs kosten nichts mehr und spezial Chips für Audio schon garnicht.

Der klanglich beste Weg dürfte die Kombination aus getaktetem, moduliertem Vorregler und einer AB Endstufe sein. Siehe LAB gruppen. Klanglich kommt eh nichts über eine ungetektete Schaltung rüber - allenfalls wird deren Niveau ansatzweise erreicht. Bei korrekter Auslegung kann diese als P Regler mit hervorragend geringem stationären Regelfehler angesehen werden. Und die dynamischen Eigenschaften sind ohnehin problemlos zu erreichen. Der einzige Nachteil ungetakteter Verstärker ist die Verustleistung! Klanglch sind gute Verstärker dieser Gruppe neutral. Kein Verbesserungspotential!

Es wäre ja auch zu schön...
Siehe insbesondere Seite 4 des Patents US6046636 (09.07.1998), rechte Spalte, zweiter Absatz. Zitat:
"By feeding back the amplified pulse-width modulated square wave to the comparator 110, a self oscillating system is obtained in which variations in the supply voltages V1 and V2 are very substantially compensated for."
Dort auch wird auf einen entsprechenden Elektor-Artikel verwiesen (Sept. 1979, S.46-48).
Bruno hat den sogenannten SODA zugunsten von UcD ad acta gelegt. Bevor ich hier weiterforsche, wäre es schön, den konkreten Unterschied zwischen dem Zitat oben und dem Anspruch 1, Absatz i, j, k aus dem Patent DE19838765A1 (26.08.1998) zu erfahren, ich kann momentan keinen erkennen.
Gruß, Timo

Hallo Leute,

Es ist ja wirklich großartig, wie hier mittlerweile mitgedacht wird! Zwei begründete Einwände an der richtigen Stelle.

Zunächst möchte ich noch einmal betonen, dass die Wirksamkeit der Amplituden-Stabilisierung ( genauer: Spannungs-Zeitflächen-Stabilisierung! ) nicht allein durch die Rückkopplung auf den Komparator, sondern durch die Kombination der Rückkopplung sowohl auf den Komparator, als auch auf den Integrator gegeben ist. Ich habe für meine Schaltung daher die Bezeichnung SODFA ( Self Oscillating Digital Feedback Amplifier ) gewählt.

Jeder Impuls der Rechteck-Ausgangsspannung beginnt mit einem mehr oder weniger ausgeprägtem Überschwinger und erreicht, wie richtig bemerkt, am Ende nicht ganz den eingeschwungenen Zustand. Die genaue Form jedes einzelnen Impulses ist dabei zu komplex, um vollständig beschrieben werden zu können. Das ist aber auch gar nicht notwendig. Entscheidend ist, dass man in sehr guter Näherung davon ausgehen kann, dass die negativen Impulse eine zu den positiven Impulsen spiegelbildliche Form aufweisen. Alle auftretenden Abweichungen von der Idealform eines Rechecksignals werden dann von einem SODFA vollständig kompensiert, bzw. haben keinen Einfluß auf das verstärkte Audiosignal. Eine Spannungsspitze ( Überschwinger ) am Ausgang läßt z.B. den Integrator am Anfang der Flanke etwas scheller ansteigen, was wiederum den nächsten Schaltzeitpunkt korrigiert.
Bei den in der Patentschrift bezeichneten Gleichungen (7) und (8), die jeweils die positive, bzw. negative Halbwelle beschreiben, kann man für die Rechteckspannung U_AS auch eine beliebig komplexe Funktion einsetzen - das Ergebnis bleibt gleich, denn U_AS kürzt sich heraus!

In diesem Zusammenhang weise ich auf die mustergültig dokumentierte PWM-Applikation ( freischwingend, pre-filter-feedback, aber ohne mitgekoppeltem Komparator ) von International Rectifier hin. Dort findet sich ein Hinweis, dass bei Vergrößerung der Totzeit zwischen positiver und negativer Halbwelle, der Klirrfaktor sprunghaft ansteigt und schon ab ca. 100ns Totzeit der Klirrfaktor unakzeptabel hohe Werte erreicht.

Bei einem SODFA ist die Linearität der NF-Spannungsverstärkung und damit der Klirrgrad aber praktisch unabhängig von der Totzeit, der Anstiegsgeschwindigkeit und auch von der genauen Form der Rechteckspannung, solange sie symmetrisch ist.

Bei einer Schwingfrequenz von 200kHz konnte ich keinen Klangunterschied zwischen einer eingestellten Totzeit von 100ns und sogar 400ns feststellen. Ein deutlich feingezeichneterer und "unangestrengterer" Klang gegenüber dem Referenz-Analogverstärker blieb bestehen!


Nun zum US-Patent 6046636, dass sich lediglich auf die störsichere Zusammenschaltung mehrerer freischwingender Schaltverstärker bezieht, aber einen PWM-Modulator beschreibt, der ebenfalls über einen mitgekoppelten Komparator zur Amplitudenstabilisierung verfügt.
Diese Applikation ist kaum hifi-tauglich, da sie nicht auch über einer linearen Integrator verfügt. Bei dieser ( zu einfachen! ) Schaltung muß der Komparator diese Funktion mit übernehmen, wobei der entsprechende Kondensator nicht mit einer linear ansteigenden oder abfallenden Dreieckspannung beaufschlagt ist, sondern mit einer exponentiell ( also absolut nichtlinearen! ) ansteigenden oder abfallenden Spannung. Führt man hierbei eine ähnliche Berechnung durch, wie in der Patentschrift DE 19838765, so geht die Gleichung am Ende nicht auf.


Ich hoffe, dass damit immer noch nicht alle Unklarheiten beseitigt sind und freue mich auf weitere fruchtbare Diskussionen.

Wäre interesasant, die Rechnung mit einer modulierten Betriebsspannung durchzuziehen. Vielleicht findet ich die Zeit. Auf den ersten Blick ist mir nicht ersichtlich, ob sich wirklich alles aufhebt. Zumindest sehen die Formeln dann wüster aus (Integration). falls das wirklich immer klappt, wäre das Konzept wunderbar.

Bezüglich der Endstufe ist die symmetrische Schaltung der FETs nicht trivial. Die unteren FETs sind einfach anzusteuern, UGS kann einfach gegen Masse aufgebaut werden, wofür gute Treiber existieren. Die "oberen" FETs sind immer schlecht anzusteuern, da die gewünscht aufzubauende UGS nicht gegenüber festem Potential existiert. Selbst bei Ansteuerung über Impulstrafo bleibt das Problem bestehen, daß das mit extrem hoher Anstiegszeit entstehende Source-Potential kapazitiv einstreut und die Treiberstufe stört. Selbst die Kapazität im Optokoppler ist störend. Man beut Impulstrafo mit Impulspaketansteuerung umd ie Baugröße möglichst klein zu halten. In Der Leistungselektronik merkt man dennoch deutlich, daß die oberen Schaltgleider stets deutlich wärmer werden als die Unteren. Eine potentiell gute Lösung würde darin bestehen, moderne ICs wie den im IR System zu benutzen. Es wäre zumindest vorstellbar, daß sich hier erhebliche Fortschritte ergeben haben. Wäre mit Digital-Speicheroszi zu prüfen.

Die Qualität eines Analogverstärkers kann sicher hörnbar erreicht werden. Aber übertreffen? Gute Analogverstärker üben keinen signifikanten Einfluß auf das Musiksignal aus. Neutraler als Neutral geht nicht. Die hohe Däpfung der Analoggeräte ist zumindest für kritische Lasten (Kappa 90) sehr von Vorteil. Spontane Stromlieferfähigkeit ebenfalls.

Ich stimme zu, dass gleichzeitig schnelles und verlustarmes Schalten nicht trivial ist. Wenn man sich aber mal die Oszillogramme der IRF-Applikation ansieht, scheint die Kombination IR2011S/IRFB23N15 als Treiber- und Endstufe für den nächsten Entwicklungsschritt ganz brauchbar zu sein. Zumindest dürfte es schon einen nicht unerheblichen Entwicklungsaufwand erfordern, das Schaltverhalten noch weiter zu verbessern.
Das einzig zu lösende Problem ist dann noch die Ansteuerung des IR2011 vom Komparator, der jetzt ja auf Nullpotential bezogen arbeiten muß.

Ich stimme nicht zu, dass Analogverstärker heute bereits ein Klangniveau erreicht haben, dass nicht mehr zu toppen ist. Erfahrungsgemäß ist man immer nur so lange dieser Meinung, bis man dann tatsächlich wieder etwas nachvollziehbar Besseres gehört hat!

Vor einigen Jahren gelang es mir, einen Analogverstärker zu entwickeln, der trotz ( oder gerade wegen! ) seiner Einfachheit, bestehende ( deutlich aufwändigere und teurere ) Referenzendstufen hinter sich ließ.
Umso überraschter war ich, als mein erster SODFA-Versuchsaufbau genau diesem Analogverstärker wiederum klanglich überlegen war. Ich bin überzeugt davon, dass ein SODFA mit modernen, wesentlich präziseren und schnelleren Bauelementen potentiell ein ganz neues Klangniveau eröffnen kann.

Nachteilig ist hierbei sicherlich, dass ein PWM-Verstärker nicht so universell ausgelegt werden kann, wie ein Analogverstärker, da die genaue Dimensionierung des LC-Ausgangsfilters gegebenenfalls an den jeweiligen Lautsprecher angepaßt werden muß.

Will man ein wirklich hohes Klangniveau erreichen, ist es aber ohnehin erforderlich, Aktivsysteme aufzubauen, bei denen die einzelnen SODFA-Endverstärker mit entsprechend optimierten LC-Filtern und zusätzlichen Aktivweichen an die einzelnen Chassis angepaßt werden. Geringes Gewicht und minimale thermische Verluste sind dabei von Vorteil. Insgesamt dürfte es dann wenig Sinn machen, ab einem gewissen Niveau überhaupt noch über passive Lautsprecher nachzudenken.

Was die Stromlieferfähigkeit einer Endstufe angeht, so ist dies für mich kein absolutes Qualitätskriterium, sondern lediglich eine Frage der Dimensionierung. Wie bereits angedeutet, hat aber gerade ein SODFA die Eigenschaft, dass er unangestrengt klingt. Man hat niemals den Eindruck, dass der Verstärker sich bemühen muß, den Lautsprecher anzutreiben.

Bei einem Analogverstärker werden alle Transistoren, von der Leistungsstufe über die Treiberstufe bis hin zur Eingangsstufe umso mehr gefordert, je mehr Strom die Endtransistoren an die Last abgeben müssen.

Ein SODFA, der einmal schnell und stabil schwingt, ändert seine Verstärkereigenschaften jedoch kaum, wenn er zusätzlich Strom an die Last liefern muß. Die Leistungs-MOSFETs verlieren dann zwar etwas an Schaltgeschwindigkeit, aber die Symmetrie wird dabei nicht gestört. Integrator und Komparator arbeiten völlig lastunabhängig und regeln weiterhin alle Ungenauigkeiten der Leistungs-Schaltstufe mit gleich hoher Geschwindigkeit aus.

Die klanglichen Vorteile eines SODFA gegenüber einem Analogverstärker sehe ich im Wesentlichen darin, dass ein Komparator ein deutlich größeres Verstärkungs-Bandbreitenprodukt hat, als jeder Operationsverstärker.

Bildlich gesprochen balanciert ein Analogverstärker ständig auf einer Nadelspitze, ein SODFA schwingt symmetrisch drum herum. Wird die Nadel zu spitz, läuft der Analogverstärker aus dem Ruder, der SODFA nicht!

Ich stimme Norberto_Veith zu:
Neutraler als neutral geht nicht !
Und ich bin schon sehr verwundert, dass Du noch keinen neutral und unangestrengt klingenden AB-Verstärker gehört hast.
Ehrlich ?
Kann ich mir nicht vorstellen ! Blanke Schutz- und Eigenlobbehauptung Deinerseits würde ich sagen.

Soso der Schaltverstärker klingt besser, als dein eigener Versuchsaufbau - vielleicht klingt der garnicht so gut, wie Du uns hier weismachen willst ?
Deine Äußerungen sind immer so schön nebulös. Da wird irgenwo von Dir behauptet, dein Super-AB-Verstärker wurde von einer großen deutschen Fachzeitschrift als besser als wesentlich teurere Verstärker empfunden.
In welcher Zeitung denn konkret, in welchen Heft denn bitte ?



Du siehst, auch andere beherschen die Kunst der Provokation.


Vielleicht ist Dein Konzept wirklich gut und revolutionär, aber besser klingen, als ein sehr guter AB-Verstärker wird er auch nicht, höchstens gleich. Wahrscheinlich besser als andere Schaltverstärker - okay.
Aber was machst Du den jetzt mit der Filterung deiner Ausgangsspannung ? Ohne vernünftige Werte dürften die Geräte wohl sicher nicht zum Handel zugelassen werden und das ist dann hier wohl das K.O.-Kriterium.

Ich beschäftige mich (wie viele andere) auch mit gelegentlichen Eigenbauten...Auf dem Gebiet der Elektronik , und der Mechanik, und ich bin zur Erkenntnis gekommen, dass man mit dem entsprechenden finanziellen Aufwand in den meisten Fällen nicht nur die gleiche Qualität hochwertiger Eigenbauten kommerziell kaufen kann, sondern auch höhere Qualitäten kaufen kann, wenn man es darauf anlegt.

Das mag tatsächlich "in den meisten Fällen" gelten, v.a. bei den meisten Personen (man sehe sich nur Aufbauten, Material und Budget an) aber beileibe nicht immer!
Jede wirkliche Innovation fängt mal irgendwo klein an und kann - sauber aufgebaut - eine Weile qualitativ den Ton angeben. Passiert jeden Tag.

Grundsätzlich würde ich nie ausschliessen, dass ein beliebiger Jemand _DIE_ Idee hat und den Markt technologisch aufräumen kann. Dieses Echo ist davon allerdings meilenweit entfernt, da gebe ich Euch allen Recht.

Grüße,

Oliver.

Es scheint sich hier die Meinung breit zu machen, ich sei ein reiner Theoretiker, der im schlimmsten Fall noch nie einen Lötkolben in der Hand hatte. Das Gegenteil ist der Fall - alle meine Erfahrungen stammen aus der Praxis.

Ich habe bereits zweimal den Hifi-Markt in einem bestimmten Sektor "technologisch aufgeräumt", und ich sehe keinen Grund, weshalb ich es nicht ein drittes mal tun sollte. Es kann mir jedoch keiner verübeln, dass ich hier dennoch anonym bleiben möchte.

Ich habe schon sehr viele AB-Verstärker gehört, die unangestrengt klingen. Was aber spricht grundsätzlich dagegen, dass ein PWM-Verstärker der hier beschriebenen Art in diesem Bereich nicht noch besser sein kann? Eine technische Begründung dafür habe ich gegeben, sollte sie falsch oder unvollständig sein, bitte ich um eine diesbezügliche Antwort.

In der EMV-technisch korrekten Auslegung des Ausgangsfilters sehe kein grundsätzliches Problem. Zunächst einmal gibt es heute weit bessere Ferrit-Materialien als Siemens N41, ich hatte nur damals nicht die Möglichkeit, andere Ferrite zu testen. Sollte dennoch eine Luftspule erforderlich sein, gibt es viele Möglichkeiten, die Störstrahlung auf ein zugelassenes Maß abzusenken, die auch nicht unbedingt unverhältnismäßig teuer sein müssen.

Ich meinte auch nicht das Störfeld der Spule. Das ist ja wirklich eine relativ leichte Übung, darüber müssen wir nicht reden.
Ich meine die Restwelligkeit auf den zum Lautsprecher gehenden Kabel.

Hallo Beobachter,

Es kann mir jedoch keiner verübeln, dass ich hier dennoch anonym bleiben möchte.

aber "wir" (also dieses Forum) haben schon zu viele revolutionäre "Grössen" , die anonym bleiben wollen.

Das kann ich nicht verstehen, und ich kann es auch nicht gutheissen. In den USA geht man damit (wie alle mitlesenden sicher wissen) völlig anders um.
Nelson Pass, John Curl,Demian Martin usw...usw... schreiben alle im DIY-Audio Forum ohne jede "Verschleierung".

Hier ist das leider anders....Wieso? Es drängt sich nunmal (eventuell fälschlicherweise)automatisch der Gedanke auf, dass hier mehr "Schein als Sein" vorliegt . Die Art der Formulierungen mancher dieser "Anonymen" verstärkt das alles noch....Alle die auch im DIY-Audio Forum lesen ,werden wohl in etwa wissen was ich damit meine.


Eine gewisse Skepsis kannst du (könnt ihr) den Leuten doch unmöglich übel nehmen!!!

Eine technische Begründung dafür habe ich gegeben,

Digitalverstärker sind nicht mein Gebiet (Ich habe eigentlich sogut wie keine Ahnung davon ;)), aber es hat in der Vergangenheit schon Tausend Entwicklungen gegeben, die theoretisch und auf dem Rechenschieber revolutionär waren, aber in der Praxis nie verwirklicht werden konnten.

Wenn das Gerät auf dem Markt ist, und alles andere "Verdrängt" hat, dann werden hier einige Leute nicht schlecht staunen.. (me too).

Eine Restwelligkeit auf den Lautsprecherkabeln erzeugt grundsätzlich jeder PWM-Verstärker. Die Amplitude liegt bei einigen 100mV. Zum einen könnte darunter die Klangqualität, oder die angeschlossenen Lautsprecher selbst leiden, zum anderen wäre denkbar, dass die Lautsprecherkabel als Antenne wirken und unerlaubt Funkwellen abstrahlen.
Beides ist jedoch unkritisch. Aufgrund der Schwingspulen-Induktivität steigt die Impedanz eines Lautsprechers zu Frequenzen im Bereich über 100kHz stark an. Ein Lautsprecher wird durch den Rest der Taktfrequenz weder nennenswert thermisch belastet, noch hat er einen Einfluß auf den Klang, da jeder Lautsprecher einfach viel zu träge ist, um sich bei über 100kHz noch bewegen zu können.
Bei einer Taktfrequenz von 400kHz beträgt die äquivalente Wellenlänge 750m. Niemand verwendet so lange Kabel. Wichtig ist nur, dass die Restwelligkeit des Taktsignals keine oder nur noch sehr geringe hochfrequente Oberwellen enthält. Das läßt sich mit einem insgesamt durchdachten Aufbau des PWM-Verstärkers aber gewährleisten.

Ansonsten verspreche ich hiermit, dass ich meine Identität und was ich früher bereits auf den Markt losgelassen habe, zu gegebener Zeit mitteilen werde. Bis dahin lasse ich alle Anfeindungen über mich ergehen und werde mich bemühen, sachlich zu bleiben.

Ansonsten verspreche ich hiermit, dass ich meine Identität und was ich früher bereits auf den Markt losgelassen habe, zu gegebener Zeit mitteilen werde.

Das klingt gut. Je früher, je besser. Du verstehst sicher unsere Skepsis...

Anscheinend kennst Du bestimmte Vorschriften nicht.
Mit einigen hundert Millivolt liegst Du deutlich drüber !

Aber suche mal selbst die Quellen.


An alle anderen:
Was war eigentlich in den letzten Jahren so revolutionär, das es den HiFi-Markt aufgemischt und umgekrempelt hat ?

Die Erfindung der SACD ?
Die Verschlechterung MP3 (Das war das Frauenhofer Institut)

Fällt euch noch was ein? Mir gerade nicht. Absolut nicht.
Die Erfindung der CD ist ja wohl schon zulange her.

Der Einwand ist schlicht unlogisch. Die Restwelligkeit hat nichts mit den klanglichen Vorteilen des SODFA-Prinzips gegenüber anderen PWM-Prinzipschaltungen zu tun, sondern ist ein allgemeines Problem, das alle PWM-Verstärker betrifft.

"Einige hundert Millivolt" bezieht sich auf ein einfaches 12dB-Filter am Ausgang, das bei fast allen PWM-Verstärkern eingesetzt wird, die bereits auf dem Markt sind. Diese dürften dann ja wohl auch nicht verkauft werden.

Sollte das nicht ausreichen, wird ein LC-Filter höherer Ordnung die Klangqualität eines SODFA auch nicht schmälern. Wo liegt also das Problem?

Hallo,

wünsche, frohe Weihnachten gehabt zu haben.

Ich habe für meine Schaltung daher die Bezeichnung SODFA ( Self Oscillating Digital Feedback Amplifier ) gewählt.

Aber erst, nachdem Dir die Bezeichnung SODA von Bruno Putzeys unterkam? Das ist eben kein digitales (digital bedeutet hier: in Zahlen, abzählbar) Feedback, nicht mal ein diskretes, sondern analog, sonst wäre bei den Ausgabefrequenzen >300kHz zur Erzielung einer ausreichenden Auflösung eine irrsinnig hohe Grundfrequenz notwendig (300kHz*16bit=19,67GHz).

Alle auftretenden Abweichungen von der Idealform eines Rechecksignals werden dann von einem SODFA vollständig kompensiert, bzw. haben keinen Einfluß auf das verstärkte Audiosignal.

"Vollständig" passiert in der Physik, auch in der Audiotechnik nahezu gar nichts, auch nicht diese Kompensation. Immerhin ist die Ursache (veränderte Pulsamplitude) auch schon Geschichte, wenn der Ausgleich stattfindet, insofern gibt es mindestens eine Verzögerung einer ganzen Taktperiode (die aber zugegebenermassen kaum zu hören sein wird).

Bei einem SODFA ist die Linearität der NF-Spannungsverstärkung ... praktisch unabhängig ... solange sie symmetrisch ist.

Gilt natürlich auch nur unter Vernachlässigung aller Dreckeffekte. Wenn man auch den Linearverstärker so abstrahiert, wie hier den SODFA, wird dieser die Nase vorn haben, weil durch die (genügend starke) Gegenkopplung ja alles Störende sofort(!, nur durch die Verzögerungszeit im Regelkreis begrenzt) glattgebügelt wird.

Nun zum US-Patent 6046636, ... ist kaum hifi-tauglich, ...

Du hast selbst so oder ähnlich gesagt, hören sei besser als messen. Dann hör Dir doch mal den UcD im direkten blinden(!)AB-Vergleich zum SODFA an. Ein Modul kostet lediglich 60,- Euro plus Versand, das sollte doch zu machen sein?!

Nachteilig ist hierbei sicherlich, dass ein PWM-Verstärker nicht so universell ausgelegt werden kann, wie ein Analogverstärker, da die genaue Dimensionierung des LC-Ausgangsfilters gegebenenfalls an den jeweiligen Lautsprecher angepaßt werden muß.

Stimmt zumindest für post filter feedback-designs nicht!

Bei einer Taktfrequenz von 400kHz beträgt die äquivalente Wellenlänge 750m.

Aber nur, wenn man den Verkürzungsfaktor (der in jedem Medium ausser Vakuum existiert) vernachlässigt, sonst eher die Hälfte bis 3/4.

Wichtig ist nur, dass die Restwelligkeit des Taktsignals keine oder nur noch sehr geringe hochfrequente Oberwellen enthält.

Sollte halbwegs ein Sinus sein, richtig. Aber manchmal misst man die Emission schon ab 30kHz und nicht erst ab 1MHz! Allerdings ist die Emission stark von der Kabellänge und der Art der Verlegung abhängig. Also dürften Aktivmodule mit ggf. geschirmten Kabeln kein Problem darstellen.

Auch ich bin dafür, einigermassen erkennen zu lassen, mit wem man es zu tun hat. Wenn auch nicht durchentwickelt, habe ich doch wenigstens ein bißchen Schaltpläne und Simulation gucken lassen. Ich finde, Du bist mehr als an der Reihe, etwas deutlicher zu werden, ist schließlich Dein thread. Wenn das Patent steht, geht "keine" Gefahr von Mitlesern im Forum aus. Mit dieser Art Selbstfindung geht es den meisten wohl zu langsam, so wird sich dieser thread irgendwann totlaufen (haben wir schon bei anderen classD-Beiträgen gesehen).
Ich bin gerne bereit, mein bißchen, tw. aus anderen Foren zusammengetragenes, Wissen hier auszubreiten. Dies betrifft hauptsächlich den praktischen Teil. Mir fehlt aber immer noch ein glaubwürdiger Hinweis, was gegenüber den auf dem Markt befindlichen ClassD-Modulen wirklich besser wird. Und bevor wir wieder über noch lange nicht zu hörenden Klang reden, lies mal bitte:
http://www.hypex.nl/classd/classd.pdf

Auch die http://www.hifiakademie.de behauptet, ein besseres Konzept als die marktgängigen zu haben, jedoch erklärt sie dies auch anhand von Beispielen und Messwerten. U.a. deshalb finde ich deren Schlussbetrachtung gut:

Es gibt natürlich noch weitere Ansätze und jeder Hersteller behauptet, er habe die Welt neu erfunden - was noch nie Dagewesenes geschaffen. Bei genauer Betrachtung lassen sich aber fast alle Ansätze auf eine Abwandlung des hier beschriebenen zurückführen. Jedes Prinzip hat seine Vorteile, keines ist ohne Nachteile.

Bis auf Weiteres,
Timo

Hallo,

wünsche ebenfalls frohe, vergangene Heihnacht.

Die Bezeichnung SODFA stammt tatsächlich schon aus 1998. Die Schaltung des Herrn Putzey kannte ich noch nicht. Ich habe die Bezeichnung damals spontan gewählt, da ein SODFA ein digitales Abbild eines Analogsignals im Raster der Taktfrequenz erstellt. In jeder Halbperiode entsteht ein Spannungswert, der unabhängig von der Betriebsspannung exakt proportional zur gemittelten analogen Eingangsspannung in diesem Zeitintervall ist, ohne dass das Eingangssignal mit dem bereits gefilterten Ausgangssignal verglichen werden muß.Dabei( post-filter-feedback )kann die Ausgangsspannung ja immer nur über eine Vielzahl von Taktperioden nachgeregelt werden.

Wie richtig bemerkt, regelt ein Analogverstärker ein Audiosignal nicht spontan, sondern um die Zeitkonstante der Rückkopplungsschleife verzögert. Integrierte Kleinleistungs-Operationsverstärker sind dabei mittlerweile so schnell, dass man die besseren unter ihnen tatsächlich als klanglich absolut neutral bezeichnen kann. Leistungs-Analogverstärker sind aber aufgrund der sehr viel höheren Trägheit selbst der besten Leistungstransistoren noch nicht so gut.

Nehmen wir an, ein SODFA schwingt mit 400kHz. Eine Halbperiode hat dann eine zeitliche Länge von 1.25 Mikrosekunden. Die Zeitkonstante der Gegenkopplung eines guten Leistungs-Analogverstärkers ist garantiert sehr viel kürzer. Ein Analogverstärker ermittelt aber nicht in regelmäßigen Abständen den exakten zeitlichen Mittelwert der Eingangsspannung, sondern das Gegenkopplungssignal folgt dem Eingangssignal mehr oder weniger phasenversetzt und mathematisch kaum exakt beschreibbar. Genau das verursacht die unterschiedlichen Klangeigenschaften verschiedener Analogverstärker.

Ich bin nun der Meinung, dass ein SODFA seine Schaltpunkte ( innerhalb der 2x 1.25us ) präziser setzen kann, als ein Analogverstärker in der Lage ist, sein Rückkopplungssignal dem Eingangssignal folgen zu lassen. Der Grund ist das extrem hohe Verstärkungs-Bandbreitenprodukt des mitgekoppelten Komparators in Kombination mit einem linearen Komparator, der dafür sorgt, dass ein SODFA prinzipbedingt keine Gegentakt-Verzerrungen erzeugt.


Ich gebe zu, dass es nicht gerade befriedigt, wenn in diesem Thema immer nur theoretisiert wird. Was einen dimensionierten Schaltplan nach dem neuesten Stand angeht, muß ich aber leider um etwas Geduld bitten, da er Schaltungsdetails enthält, die über das Basispatent hinausgehen und noch geschützt werden müssen.

Sollte das Thema bis dahin ( ca. Feb. 2005 ) untergegangen sein, werde ich ein neues mit Schaltplan eröffnen.

Beziehung auf die Kerndefinition des Verstärkers als spannungsgesteuertre Spannungsquelle.

Es läßt sich zeigen:

1. Die Ausgangsimpedanz eines getakteten Verstärkers kann nur dann nahe Null gehen, wenn eine Gegenkopplung hinter dem Ausgangsfilter erfolgt. Dies setzt Schaltraten von knapp 5MHz vorraus, die mit aktuellen Halbleitern bei höherer Leistung nur schwer zu erzielen sind. Folge ist, daß die Ausgangsimpedanz in einem Bereich liegt, wo an niederohmigen, frequenzabhängigen und komplexen Lasten hörbare Amplitudenschwankungen auftreten können. Ziel ist, die ausgangsimpedanz auf jeden Fall unter ca. 0.1 Ohm zu kriegen, entsprechend einer Dämpfung von 80 bezogen auf 8 Ohm. Und zwar von 20Hz bis 20kHz. Analogverstärker sind hier sehr im Vorteil.

2. Die Stromlieferfähigkeit wird von dem Ausgangssilter beeinträchtigt. Während analoge Verstärker mal so eben 125A bereitstellen, treten bei getaktenen Verstärkern Kommutierungsprobleme auf, die nicht selten zum Ausfall der Stufe führen. Bei kritischen Lasten bricht die Dämpfung bei getakteten Verstärkern schnell zusammen. Analogverstärker mit 3-fach Darlington ziehen locker durch.

3. Klirr ist bei vernünftiger Auslegung kein thema mehr. Egal, ob THD oder IM - alles bei Analogverstärkern unter 0.01 zu kriegen und damit unhörbar.

4. Führungsverhalten / Störverhalten analoger Verstärker. Störungen treten bei diesen Verstärkern praktisch nbur am Ausgang oder am Eingang auf. Indirekte Störungen lassen sich unschwer auf die Ein- bzw. Ausgänge umrechnen. Zudem ist das Führungs - und Störverhalten wegen fehlender Kompensation dynamisch vergleichbar. Meßtechnisch läßt sich leicht zeigen, wie sauber und auch schnell gute AB Verstärker ausregeln. Beliebiges Eingangssignal vorgeben (Eingang erden ist am einfachsten) und am Ausgang einige Ampere bei verschiedenen Frequenzen einspeißen. ergebnis: praktisch nichts! 100kHz werden locker ausgeregelt bei Strömen von 5A.

5. mit virtueller Last und Abschwächung läßt sich bei kaskadierten Verstärkern zeigen, daß keine Klangbeeinflussung stattfindet. ob das Signal vor oder hinter einem Prüfling abgegriffen wird - der Klang ist identisch.

Gesamtergebnis: AB Verstärker arbeiten bei guter Auslegung neutral.

Unschön ist die erhebliche Verlustleistung. Diese kostet doppelt Geld. Einerseits auf der Netzteilseite, andererseits bei der aufwendigen Kühlung. Bei besserem Wirkungsgrad ließe sich erheblich an den Produktionskosten sparen.

Getaktet Verstärker setzen sich zunehmend durch. Nicht aber wegen besserem Klang, sondern wegen preiswerterer Produktion in Zukunft und wegen höherer Packungsdichte. Heimkino-Receiver 5x100Wrms im winzigen Gehäuse oder 4x50W im Autoradio.

Sicher müssen getaktete Verstärker nicht hörbar schlechter klingen. Besser dürften sie aber prinzipbedingt nicht sein. Mit dem Fortschritt der Halbleitertechnik werden nicht nur die Schaltverstärker schneller, sondern auch die diskreten Schaltungen.

Der elbstbau macht dann keinen Spaß, wenn für knapp über einem halben Tausender hervorragende, gebrauchte Verstärker verfügbar sind.

Hallo Norbert (nehme ich an),

danke für Deinen Beitrag! Du sprichst mir z.T. aus der Seele.
Einige Deiner Argumente setzen allerdings - nicht ganz fair - die aktuelle Situation der Technik voraus, dass analoge Verstärker weitgehend ausgereift sind und Class-D sich in den Kinderschuhen befindet.
Bei vergleichbarem (was ist das genau) Entwicklungsstand beider Technologien sähe das aber ganz anders aus.
Wir haben jahrelang an parasitären Kapazitäten und Blindwiderständen optimiert, lass das mal die Digitaler an ihren LC/LR Gliedern machen!

1.
Dämpfungsfaktoren sind definitiv nicht das wirkliche Problem von Class-D. Gerade das _nicht_!

2.

mit virtueller Last und Abschwächung läßt sich bei kaskadierten Verstärkern zeigen, daß keine Klangbeeinflussung stattfindet.

Haaaalt! Vorsicht mit dem Begriff "Klang". Meinst Du nicht eher "dass sich unter Annahme der aktuellen Beschreibbarkeit menschlichen Hörempfindens _messtechnisch_ zeigen lässt, dass sich eine klangliche Beeinflussung nicht erkennen lassen dürfte"? Und selbst das stelle ich - mit Verlaub - in Frage!

ob das Signal vor oder hinter einem Prüfling abgegriffen wird - der Klang ist identisch.

??? Was heisst "vor" und "hinter"? Ohne jetzt in die Metaphysik gehen zu wollen, aber: Ja, die Lehre der Schaltungstechnik sagt uns, es ist in erster Näherung egal in welcher Himmelsrichtung wir beim Messen von Strömen stehen
Nochmal, Vorsicht mit "Klang". Wir sind hier in einer sehr theoretischen Auseinadersetzung. Da passen derlei Begriffe nicht, bzw. machen sehr leicht zerlegbar.

Ja, auch ich erlebe gute analoge Verstärker als "besser", aber wir müssen "Beobachter" und dem Rest dieses Forums schon mit saubereren Argumenten kommen, um Class-D den Einzug ins High-End zu verwehren!
Dein "Klang" und mein "sauber" sind da schlicht fehl am Platz. Genauso wie meine subjektive Bevorzugung des vinylen Mediums ggü. dem 24bit Konkurrenten.

die mit aktuellen Halbleitern bei höherer Leistung nur schwer zu erzielen sind

Hmm. Schwer. Es gibt viele Praxisbeispiele, die das widerlegen.

Entweder, wir kommen mit stichhaltigen Argumenten, oder gleich ganz flach. Dabei sollte man immer bedenken, dass dieser ganze Thread auf NICHTS aufbaut, d.h. einer reinen Behauptung, es gäbe einen Class-D Verstärker, der alles je Dagewesene überschattet.
Jetzt oder in irgendeiner Zukunft :-)
Mit dem selben Postulat könnte ich Eure Gehirnzellen anzapfen, um einen Beweis für die Existenz Gottes zu erlangen.

Da kann man dann auf gegebenem Niveau antworten:

Bei genauer Betrachtung lassen sich aber fast alle Ansätze auf eine Abwandlung des hier beschriebenen zurückführen.

Bei genauer Betrachtung lassen sich fast alle Verstärkerkonzepte auf die Vergrößerung der Amplitude eines gegebenen Signals zurückführen.

Oliver.

Hallo Oliver,

volle Zustimmung meinerseits, lasst uns zur Sache kommen, sprich, von der Theorie zur Praxis. (Meine) Simulation stellt nur einen winzigen Schritt in dieser Richtung dar.

Das letzte Zitat ("Bei genauer Betrachtung...") war speziell in Richtung auf das Postulat ausgewählt, dass Beobachter ein neues Konzept(!) vorgestellt hat, untermauert durch die Patentanmeldung. In diesem Fall ging es noch nicht um die Feinheiten, die einen Amp klanglich zur ersten Sahne machen, egal ob analog, classD oder sonstwelche Ausführung.

Hallo Beobachter,
ich bin ein Mensch, der anfassen muss. Meine Mathe- und Regelungstechnikkenntnisse sollten in Anbetracht meiner Studienrichtung viel besser sein, als sie tatsächlich sind. Deshalb verliere ich beim Herumtheoretisieren vielleicht etwas vorschnell die Lust.
Wenn ich nun etwas weiter in Dein Konzept einsteigen will, muss ich ein NDA unterschreiben? Immerhin sprachst Du in Deinen ersten postings vom Mitmachen, wenn ich mich recht entsinne. Wie soll dieses Mitmachen aussehen? Abwarten? Rad neu erfinden? Inzwischen hat sich ein weiterer classD-Interessent per Email bei mir gemeldet, der offenbar schon mit dem Lötkolben hantiert. Was darf ich ihm denn erzählen?

Nach wie vor bin ich an diesem Projekt interessiert, wenn absehbar ist, dass ich damit mein Aktivboxenprojekt in absehbarer Zeit bestücken kann und darf. Sollte dieser thread allerdings auf Werbung für einen späteren Absatzmarkt hinauslaufen, dürften einige Forenuser "verstört" reagieren.

Meine Meinung: Das Forum ist als öffentliche Einrichtung angelegt. Deshalb nahm ich an, dass das vorgestellte Konzept vollständig offengelegt wird. Nur die Idee vorzustellen, ist zwar nicht schlecht (sorgt manchmal für gewissen AHA-Effekt), für mich wird es aber erst richtig interessant, wenn Hardware ins Spiel kommt.

Gruß, Timo

Hallo Leute,

Ich finde es erfreulich, dass ich offenbar nicht mehr ganz allein meinen Standpunkt hier vertreten muß.

Ich gebe zu, es ist eine schwer verdauliche Behauptung, dass ein PWM-Verstärker jedem Analogverstärker klanglich überlegen sein kann, aber wenn man es nicht praktisch versucht, wird man es nie herausfinden. Zumindest konnte auch Norberto_Veith bisher keine stichhaltigen Argumente liefern, weshalb ein Analogverstärker prinzipiell klanglich überlegen sein sollte.

Auf dem Weg zur praktischen Realisierung möchte ich zunächst die Ergebnisse meiner Recherchen zu brauchbaren Bauteilen bekanntgeben:

1. Integrator
Er sollte vor allem sehr schnell und rauscharm sein, sowie einen möglichst hohen Eingangswiderstand aufweisen. Eine übertrieben hohe Offset-Stabilität halte ich nicht unbedingt für notwendig, da ich es mir schon seit langem angewöhnt habe, Hifi-Verstärker ( egal ob Analog oder PWM ) immer mit einer aktiven Offset-Kompensation auszustatten. Dies hat zudem den Vorteil, dass mögliche Offset-Spannungen der Signalquelle mit kompensiert werden und es den Eingangskondensator überflüssig macht.
Mein Vorschlag: AD8065.

2. Komparator
Extrem schnelle Komparatoren mit Anspechzeiten um 10ns haben alle den Nachteil, dass sie sehr niederohmig angesteuert werden müssen und zudem eine hohe Eingangs-Offsetspannung aufweisen.
Ich schlage daher den AD790 vor. Die Ansprechzeit von 45ns dürfte allemal ausreichen, dafür kann man ihn mit bis zu 1kOhm vom Integrator ohne Geschwindigkeits- oder Präzisionsverlust ansteuern, und der Eingangs-Offset liegt bei nur typ. 0.2mV.

3. Treiber-/Endstufe
Wie schon angedeutet, halte ich hier die Kombination IR2011S/IRFB23N15D von International Rectifier für brauchbar. Ich halte jedoch eine zusätzliche Tastlücke von ca. 50ns zur Minimierung der Schaltverluste für sinnvoll, da ein SODFA im Gegensatz zur IRF-Applikation hierauf nicht mit erhöhten nichtlinearen Verzerrungen reagiert.

4. Ausgangsdrossel
Fertig konfektionierte Ringkerndrosseln dürften sich zu negativ auf den Klang auswirken. Die hierbei verwendten Ferritmaterialien sind alle nur für Frequenzen bis 100kHz oder 200kHz ausgelegt.
Die platzsparendste Möglichkeit könnte ein EP20-Kern mit Luftspalt und Material N87 darstellen. N87 ist für Frequenzen bis 500kHz spezifiziert. Allerdings sollte dann die Ausgangsleistung nicht über ca. 100Wsin betragen, da der EP20 nur ein relativ geringes magnetisches Volumen von 3120 Kubikmillimeter hat.
Ein deutlich größeres magnetisches Volumen bieten ETD-Kerne, die ebenfalls mit N87 und Luftspalt lieferbar sind.
Eine weitere klangliche Verbesserung dürfte mit dem Material N49 erreichbar sein, dass immerhin für Frequenzen bis 1MHz vorgesehen und z.B. als RM14-Kern erhältlich ist. Nachteilig ist nur, dass es mit diesem Material keinen Kernsatz mit definiertem Luftspalt gibt. Man ist also gezwungen, die beiden RM14-Hälften soweit auf Abstand zu bringen, bis der richtige Induktivitätswert erreicht ist.

Welche die beste Drossel ist, kann man nur mit dem Ohr ermitteln. Wenn selbst N49 noch Klangverfärbungen verursacht, bliebe am Ende nur noch eine Luftspule und die Aufgabe, diese ausreichend abzuschirmen.

@ Omulki
In Deiner Antwort an Norberto_Veith verwechselst und behauptest Du einiges, was mir so nicht gefällt , deshalb folgende Ausführungen :

Class-D noch in den Kinderschuhen : Solche Verstärker gibt es ja nun nicht erst seit fünf Jahren. Schätze mal so 15.. 20/25 Jahre ? Also hatten die auch schon etwas Zeit ihre Schaltungen zu optimieren und können von unseren Erfahrungen und denen der Schaltnetzteilbauer profitieren.

Dein Punkt 1.
"Dämpfungsfaktoren sind nicht das Problem. Gerade_das_nicht!"
????
Ich habe hier die Stereoplay 1/05 liegen. Da ist ein Sony D-Verstärker getestet worden. Seite 58/59
Und im Meßwertekasten auf S. 59 rechts neben dem Leistungsprofil stehen die Dämpfungswerte :

Tiefen: 22
Höhen : 6

Das ist nicht schlecht,... das ist grottenschlecht!
Gerade doch das Problem ! Hmmm.

zu 2.
Du willst anscheinend nicht verstehen was gemeint ist, oder mißverstehst absichtlich.
Ich schon. (Ausgangsspannungsänderung u.a. bei Laständerung und deren Sichtbarkeit/Nachweisbarkeit an Meßtechnik)
[Klang - ist hier wirklich das falsche Wort.]
Schau Dir mal einen AB-Verstärker und einen D-Verstärker hierzu im Vergleich an.

Sieh Dir dazu mal im obigen Artikel das Leistungsprofil an. Und lasse Dich nicht von der logarithmischen Darstellung verleiten - bitte UNBEDINGT Augen anstrengen und auf die ganz kleinen Zahlen in den blauen Balken schauen !
Verstehst Du es jetzt ?

Und wieder:

Das ist nicht schlecht - das ist grottenschlecht.

Und die Klirranalyse (gemesen bei 1Khz? wie sieht es bei 10kHz aus?). Wenn wir 1975 hätten, wäre es okay, aber heute it es schon fast peinlich. Bei 10 Watt über 1 Prozent Klirr, ja wo leben wir denn ? Und dann der k5 !

Auch das ist wieder nicht schlecht, sondern -ihr wißt es ja bereits : grottenschlecht !


(Beim Vor- und dahinter abgreifen, drückt Norberto sich wirklich etwas sehr unglücklich aus. Ich vermute ihn zu verstehen, bin mir aber nicht sicher, ob ich ihn da dann zustimmen würde. Ich glaube eher nicht.)


"die mit aktuellen Halbleitern bei höherer Leistung nur schwer zu erzielen sind"
Wenn man halbe Sätze rausreist, kann man die als unsinnig vorführen. Es ging aber um LEISTUNGShalbleiter BEI 5MHz !

Zeig mir doch mal, wo mit 5 Mhz Leistungen von 100 Watt sauber und relativ verlustarm ( Das ist ja der Sinn von D-Verstärkern)geschaltet werden !
Bin sehr gespannt auf die Antwort. Ein Hinweis auf drei (Du sprichst ja von vielen Beispielen) Internetseiten, wo ich das nachlesen kann, reicht mir.


Ich hoffe diese Argumente fandest Du etwas stichhaltiger.

@Beobachter : Wollte damit nicht unbedingt Euer Projekt (Wird ja alles besser!??)angreifen.
Nur mal Zahlenbeispiele von einen aktuellen D-Verstärkern aus anderen Hause beisteuern. Und Sony baut ja nun auch schon einige Jahre D-Verstärker und hat eine ganz nette Forschungsabteilung.
Und trotzdem: Er ist ja nicht schlecht ,....)

Beobachter@Ultraschall

Bin ganz Deiner Meinung: Was Sony da zusammengebastelt hat, ist grottenschlecht.

Zugegeben, Sony hat einen großen Namen. Der resultiert aber in erster Linie aus dem Umsatz und nicht aus der absoluten Qualität der Produkte. Damit will ich nicht sagen, dass Sony nicht vielleicht auch einen PWM-Verstärker besser machen könnte, es kommt halt immer auf die jeweilige Aufgabenstellung der ( abhängig beschäftigten ) Entwicklungs-Ingenieure an, und welches Marktsegment abgedeckt werden soll. Ich bezweifle, ob Sony bis jetzt überhaupt darüber nachgedacht hat, ob ein PWM-Verstärker auch andere Vorteile als den Wirkungsgrad haben kann.

Die genannten Daten lassen auf eine typische 08-15-Applikation mit post-filter-feedback beim Sony-Gerät schließen. Wahrscheinlich wurde dabei noch nicht einmal ein PID-Regler zur Verbesserung der Gegenkopplung vorgesehen, sonst müssten die Daten zumindest etwas besser sein.

PWM-Module, die man z.B. bei Intertechnik für ein paar Euro kaufen kann, sind bereits deutlich besser, als das Sony-Gerät.


An dieser Stelle geht es aber nicht um 08-15.

Der Dämpfungsfaktor eines SODFA ist allein durch den R_DC der Ausgangsdrossel begrenzt und zudem frequenzunabhängig. Ohne größeren Aufwand sollte sich dabei ein Dämpfungsfaktor von 200 bis 400 realisieren lassen.

@Ultraschall,

das mit der St*reoplay glaube ich Dir einfach, ich kaufe sowas nicht, lese auch keine B*ld.
Okay, die derzeit verfügbaren D- Amps haben wirklich keinen akzeptablen Dämpfungsfaktor, aber - da bin ich ganz bei "Beobachter" - das liegt m.E. an der reinen Fokussierung auf den Wirkungsgrad und den Preis.

Auf der letzen High-End habe ich einen D- Amp gehört, der tatsächlich zu dem Besten an Amps gehört hat, was die Messe zu bieten hatte. Mag damit zu tun haben, dass Dämpfungsfaktoren von über 100..200 sich bei passiven Boxen eh nicht mehr nennenswert auswirken...

Das mit dem Schalten 100W @5MHz sehe ich so: Es gibt solid state Rundfunksender mit mehreren KW. Das mag nicht gerade Schalten sein (analog), aber ist wegen der doch noch viel höheren Frequenzen auch nicht mehr weit von nem 5er Rechteck weg oder? - Mag sein, dass ich jetzt völlig daneben liege. Das sagt Ihr mir dann schon.
Zudem sehe ich die 5 MHz auch nicht ganz ein. Wozu so viel?

Grüße,

Oliver.

Hallo,

Zugegeben, Sony hat einen großen Namen. Der resultiert aber in erster Linie aus dem Umsatz und nicht aus der absoluten Qualität der Produkte.

Diese Aussage ist schlichtweg nicht haltbar.

sony baut wegweisende Studiotechnik im Videobereich (Kameras, Recoreder usw). Sie bau(t)en einige der besten Beamer der Welt und sind -wenn es um Innovationen im Audiobereich geht- immer vorne mit dabei.
Der erste excellente SACD Spieler in traumhafter Qualität kam ebenfalls von Sony. sie bauen darüberhinaus erstklassige CD-Laufwerke , die von vielen Herstellern (u.A. Accuphase) benutzt werden.
In der Fernsehtechnik denke man nur die Triniton Technik. Sony TV sind bekannt für gute Bildqualität.
Sogar 1A Oszilloskope wurden in Zusammenarbeit mit Tek hergestellt.

Sony ist ein "Riese", der vom "absoluten Hightech" bis hin zum 30 € Henkelmann alles herstellt.
Dabei "überschwemmen" in der heutigen "Geiz ist Geil" Zeit
die preiswerten Sony Produkte überproportional den Markt, was das "Image" eines solchen Konzerns zwangsläufig nach unten zieht.

Investiert man entsprechende Summen, bekommt man von sony qualitativ IMMER erstklassige Ware.
Das soll nicht heissen, dass "Sony" in Bezug auf den jeweiligen Preis immer eine Nr.1 Empfehlung ist.

In der PA Szene gibt es immer mehr Klase D Amps.
Allerdings werden die PA Systeme i.d.R. aktiv gefahren.

Der Klang ist dann nicht schlecht und die Verlustleistung gering.
Und Schwer ist ein 4 kW Schaltnetzteil auch nicht im Gegensatz zu einem 4 KW AB Verstärker.

Beobachter@omulki

Ich nehme an, der Class-D Amp, den Du auf der Messe gehört hast, war der TACT Millennium. Ich habe ihn auch schon gehört und es gibt tatsächlich wenige Analogverstärker, die ihm klanglich das Wasser reichen können. Er ist mit einem SODFA insofern nicht ganz vergleichbar, da es sich um einen PCM-PWM-Wandler mit enormem schaltungstechnischen Aufwand handelt. Ich habe auch mit dem Entwickler-Team gesprochen und kenne die Schwächen dieses Verstärkers. Rein theoretisch müßte ein SODFA ( mit wesentlich geringerem Aufwand! ) noch besser klingen. Der praktische Beweis dafür soll hier erbracht werden.

Der Vergleich mit dem Rundfunksender hinkt insofern etwas, da hier spezielle Senderöhren eingesetzt werden, die ein mittleres Vermögen kosten.
Es ist aber in der Tat sinnlos, die Taktfrequenz extrem hoch anzusetzen, zumindest bei einem SODFA. Eine sehr hohe Taktfrequenz wirkt nur bei einem PWM-Verstärker mit post-filter-feedback direkt klangverbessernd, wenn man auch die Grenzfrequenz des Ausgangsfilters proportional mit anhebt. Eine solche Konstruktion taugt aber eh nur für den PA-Bereich ( ich bleibe dabei! ), selbst wenn sie mit einigen MHz schwingt.
Anders herum übertrifft ein SODFA selbst bei 44kHz bereits das Auflösungsvermögen eines normalen CD-Players. Es ist nur nicht sinnvoll, da die Schaltverluste bei etwa 400kHz auch nicht wesentlich höher sind und kein passiver Tiefpassfilter denkbar ist, der die Aufgabe bewältigen könnte, das Audiosignal bis 20kHz verzerrungsfrei passieren zu lassen und gleichzeitig die 44kHz Rechteck ausreichend abzublocken.

Beobachter@scope

Was Sony betrifft, hast Du natürlich Recht. Ich versuche nur gerade mir vorzustellen, wieviel Geld man auf den Tisch legen müßte, um sich von Sony einen audiophilen Class-D Verstärker entwickeln zu lassen.

Beobachter@ukw

Stimmt. Hat nur nichts mit Klang zu tun. Selbst die teuerste PA-Anlage klingt im Vergleich zu einem mittelprächtigen Hifi-Equipment schauderhaft ( es sei denn, man hört sowieso nur Techno, dann ist das egal! ).

Guten Abend,
schön dass es weitergeht!
Bitte vergrault Beobachter nicht gleich wieder, wo er schon mal was gucken lässt :prost! Jaja, ich gebe zu, auch ganz schön herumgestritten zu haben :|.

Da dieses Thema nicht ganz so trivial ist, empfehle ich bei Bedarf die Lektüre der wesentlichen Threads im DIYAudioForum, ohne Anspruch auf Vollständigkeit:
http://www.diyaudio.com/forums/
(diyAudio Forums > Top >Amplifiers >Class D)
hier insbesondere:
UCD180 questions
Best Sounding Class D Amp
UcD400 Q & A
Power supply from LCAudio
Optimal supply design for UCD and Zappulse modules

UCD Based Fully Differential Full Bridge 450W RMS Amp
Output devices?
Development of a "reference" class D starting point
Anyone interested in a digital amplifier project?

Letztere beziehen sich auf DIY-Designs.

JohnW hat ein anscheinend ganz brauchbares Konzept für die Treiber- und Endstufe vorgestellt, völlig ohne spezielle Trennung, nur mit diskreten Bauelementen. Das läßt sich ggf. noch für die höheren Leistungen auswalzen.

Ich gehe zunächst von einer Halbbrücke aus, weil das die meiner Meinung nach einfacher beherrschbare Lösung ist. Nachteil ist die höhere Betriebsspannung, entsprechend spannungsfeste FETs werden benötigt.

- Die End-FETs sollten weich ein- und müssen hart ausgeschaltet werden. Anderenfalls reißt der obere FET beim Einschalten den unteren auf, d.h. dessen Gate-Potential bewegt sich durch das Verhältnis Cgd/Cgs um ein paar Volt Richtung Betriebsspannung (weil Drain sehr schnell positiver wird) und steuert damit auf. Resultat sind Gate-Oszillationen. L verlangsamt also das Einschalten (geringeres dU/dt am Gate), D sorgt für schnelles Ausschalten bei sinkender Gatespannung, weil L nicht mehr wirkt.

- AD8065 sieht nach Datenblatt gut aus, AD8034 ist ggf. auch noch einsetzbar, 80MHz, 80V/µs, 1pA Bias, leider 11nV/sqrtHz. JohnW hat im Forum schlechte Erfahrungen zumindest mit der AD8620-Familie gepostet, diese hätten low-level-Oszillationen >100MHz im Ausgangssignal, welche sich auf die Verzerrungen auswirkten. Daher AD-OPAs kritisch betrachten.

- AD790 hat open-collector Ausgang, das bedeutet zusätzlichen Aufwand, um die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit einigermassen symmetrisch zu bekommen.

- Generell ist für die FETs das Produkt aus Qg und Vds so niedrig wie möglich anzusetzen, alles andere kostet unnötig Treiberleistung und macht zusätzliche Probleme. Als Faustregel für aktuelle Designs kann man Qg<20nC für 200W-Endstufen ansetzen. Noch einmal: je weniger, desto besser!
Können wir uns für ein konkretes Projekt auf eine Leistung zwischen 100W und 200W einigen? Das halte ich im ersten Schritt gerade noch für beherrschbar. Dann könnte man bei sorgfältigem Design alles in SMD aufbauen. Ich habe schon die SI7850 eingesetzt, da gibt es wegen der extrem kurzen Leiterzüge keine Probleme. Vds ist allerdings nur hier 60V, die kämen nur für eine Vollbrücke in Frage. Sonst evtl. der SUP40N10-30, der schaltet nach Datenblatt aber recht langsam.

- Die Treiber richten sich nach den FETs, ich habe die HIP2101 von Intersil, die haben ein sehr gutes Timing und können problemlos eine N-FET Halbbrücke treiben. Ich glaube, heute gibt es keine besseren Treiber bis 100V Brückenspannung, bei moderaten Gateladungen. Das setzt natürlich max.(!) +/-50V Brückenspannung voraus, also mit etwas Reserve (supply pumping etc.) +/-40V. Alternativ verweise ich auf den Vorschlag von JohnW, den ich aber momentan nicht finden kann.

Zum Filter aus dem DIY-Forum:
"...your worst enemy is not proximity effect but fringing flux around the airgap,especially if you use large gap at the center post of the core only."
"Be aware of fringing flux around the airgap,to keep distortion low, keep the winding well away from the airgap ? I quickly learnt this from toroidal inductors."
Bruno hat den Kern komplett entfernt, also nur den Rahmen stehenlassen, braucht ein paar mehr Windungen, aber die Wirbelstromverluste im Kupfer entfallen nahezu. Die von Beobachter vorgeschlagene Variante findet man bei ZAPPulse, mit Interferenzproblemen bei zu naher Montage.

Zum FET-Treiber aus dem DIY-Forum:
"Depending on the MOSFET drive voltage, I use the ZETEX
FMMT617/717 as EF, as they have more current gain. I normally only enhance to 10V, as I find little RDS-on benefit in increasing Gate drive voltage further ? at least with the Vishay MOSFET?S.
Enhancing to a lower voltage reduces Toff Delay times ? your
worst enemy in regards to cross-conduction. As always a trade-off between Switching losses and RDS-on losses."
Also hier auch ähnliche Effekte, wie bei der Sättigung von BJT-Schaltern

PA-Anlage schlechter als Hifi? Lass das nicht die PA-Fritzen hören! Kommt auf die Umgebung an. Die besten Boxen in einem kleinen Raum mit grossem Nachhall...

Mit dem post-filter-feedback wird's langsam langweilig. UcD hat's und klingt offenbar ganz ordentlich, wie schon mehrfach gesagt (obwohl kein SODFA :KR). Glaubt den DIYAudioForum-Leuten oder vergleicht selbst. Mir müsst Ihr ja nicht unbedingt trauen, aber ich find das Modul auch ganz ok. Schwärmen kann ich noch nicht, weil ich nicht die "richtigen" Lautsprecher habe - noch nicht. Wir können es ja vorerst weglassen und hinterher noch drumherumbasteln, okay? Ist sowieso etwas diffizil, wegen der Phasendrehung.
Bitte, bitte: Zum Vergleich verschiedener Amps/Syteme/Konzepte keine Mutmaßungen mehr, sondern fundierte (Blind-)Hörtests oder vergleichbare Messungen.

Gute Nacht,
Timo

Selbst die teuerste PA-Anlage klingt im Vergleich zu einem mittelprächtigen Hifi-Equipment schauderhaft

Oh, daß sehe ich anders...

Bei den Professionals kommt es weniger auf den Preis des Equipments an, als auf den richtigen Einsatz der Technik und den Umgang mit den Gegebenheiten vor Ort.

Wetten, daß keiner von uns in der Lage ist eine Halle mit Hifi besser zu beschallen als die PA-Fraktion mit Ihrer Technik??

[*provozier*] Wetten daß ein PA Techniker Deine Anlage und die Aufstellung im Raum ruckzuck so optimiert, daß Du all Dein Investiertes Geld endlich mal hören kannst ? [/*provozier*]

Hört auf, hochnäsig über die PA Fraktion zu reden, nur weil die Ihr Kabel von der Rolle wickeln...

@ Beobachter :
Es stimmt schon, dass es deutlich besseres in der D-Class als diesen Sony gibt.
(Ich fand die Argumentation von omulki nur nicht ganz fair. Das war mein Anstoß.)

Hallo,

Selbst die teuerste PA-Anlage klingt im Vergleich zu einem mittelprächtigen Hifi-Equipment schauderhaft

Du "haust" ja hier richtig schwer auf den Tisch!

Ich habe mit PA Technik nicht sehr viel zu tun, habe aber dennoch schon etwa 10 verschiedene PA-Endstufen repariert.

Einige davon (besonders etwas ältere Linearverstärker mit herkömmlichem Netzteil) waren in etwa genau so verarbeitet wie "mittelprächtiges" Hifi. Sogar auf Lüfter hat man an einigen kleineren Modellen verzichtet.
Die Qualität der Bautreile und die eigentliche Schaltung entsprach nicht selten weitgehend der Qualität von "mittelprächtigem" Hifi (Der Begriff sollte m.E. auch mal näher geklärt werden).

Bei preiswerten PA Endstufen brummt zwar schonmal der Trafo (mechanisch), aber die elektrischen Eigenschaften sind bei den besseren Geräten durchaus ordentlich.

Durch die meist hässlichen Gehäuse mit verspieltem (grossen) Aufdruck, käme mir aber dennoch sowas nicht in´s Regal. Ich höre parallel auch mit den Augen mit.

Was PA-Lautsprecher angeht, sind die wohl nicht mit den LS für die Stube zu vergleichen. Da sind die Schwerpunkte bei dem gewünschten Ergebnis wohl nicht die selben.

Ob eine gesamte PA Anlage "im Freien" oder in einer Halle
die "Klangqualität" einer "mittelmässigen" Hifi Anlage Zuhause erreichen kann??? Keine Ahnung....Wie will man das "so pauschal" beantworten???

Beobachter@tiki

Guten Morgen! Wünsche wohl geruht zu haben.

Das diyaudio-Forum hab ich mir schon angesehen, ist nur recht ermüdend, die wirklich wertvollen Hinweise herauszusieben.

Auch ich gehe vorerst von einer Halbbrücke mit +-50V aus. Die Hinweise zum Schaltverhalten ( weich ein, hart aus ), sowie einer möglichst geringen Gate-Ladung sind selbstverständlich. Wo liegt aber Deiner Meinung nach der Vorteil einer LD- gegenüber einer RD-Kombination am Gate? Hab ich ehrlich gesagt noch nicht ausprobiert, wobei ich jetzt nicht hoffe, dass Du wiederum die RD-Kombination noch nicht getestet hast.

Den AD8065 und den AD790 habe ich nach längerer Recherche bei vielen Halbleiter-Herstellern bisher nur nach Datenblatt ausgewählt. Ich hoffe mal, dass die genannten Befürchtungen bezüglich des AD8065 nicht zutreffen, ist aber fraglich, ob die negativen Eigenschaften der AD8620-Familie übertragbar sind.
Das Datenblatt des AD790 hast Du dir offenbar nicht gründlich genug angesehen. Er hat keinen einfachen OC-Ausgang, sondern verfügt im Gegenteil über einen sehr durchdacht konstruierten ( TTL- und CMOS-kompatiblen ) symmetrischen push-pull-Ausgang.
Wenn man einen integrierten Halbbrückentreiber verwendet, stellt sich ja hier die Aufgabe, den auf Masse bezogenen Ausgang des Komparators auf die negative Betriebsspannung der Halbbrücke zu transferieren. Beim AD790 läßt sich das sehr gut mit zwei nachgeschalteten PNP-Transistoren realisieren, wobei der erste über die Basis ( Emitter über Widerstand an +5V ) und der zweite mit einem gleichen Widerstand über den Emitter ( Basis an Masse ) angesteuert wird.

"Bruno" scheint meine ersten Ergebnisse von 1998 zu bestätigen, dass ein audiophiles Ergebnis eben doch nur mit einer Luftspule am Ausgang zu realisieren ist. Ich halte es aber dennoch für sinnvoll, mit verschiedenen Ferritdrosseln zu experimentieren. Vielleicht findet sich ja doch eine gleichzeitig kompakte und klanglich hervorragende Lösung.

Dass ich mich hier ständig negativ über post-filter-feedback äußere ( äußern muß ), liegt zum einen daran, dass ich schon vor sechs Jahren so ziemlich alles in dieser Richtung ausprobiert und wieder verworfen habe ( wobei ich damals überhaupt noch nicht daran dachte, ein PWM-Verstärker könnte zu mehr taugen, als einen Subwoofer anzutreiben ), zum anderen geht es ja hier gerade darum zu beweisen, dass man mit post-filter-feedback immer auf eine prinzipielle Grenze für das erreichbare Auflösungsvermögen stößt ( unterhalb des Auflösungsvermögens eines Analogverstärkers! ), wohingegen ein SODFA genau dieser Beschränkung ( zumindest theoretisch ) nicht unterliegt.
Ich gebe zu, die UcD-Module haben erstens passable Daten und zweitens habe ich sie noch nicht gehört ( was ich nachholen werde ). Selbst wenn diese aber ( mit optimiertem PID-Regler und Vorsteuerung in der Gegenkopplung ) bis an die Grenze des mit ( immer über eine Vielzahl von Taktperioden integrierendem ) post-filter-feedback Erreichbarem vorstoßen, können sie doch über diese Grenze nicht hinaus. Ich verspreche hiermit, das ich DIESES Thema bis zur Fertigstellung des SODFA-Prototyps nicht mehr anschneiden werde.


Beobachter@ukw

Es liegt mir wirklich fern, hier auch noch eine Diskussion über PA zu führen. In diesem Bereich ergeben sich, wie gesagt, ganz andere Anforderungen und Aufgabenstellungen. Ich gehöre eher zu der Fraktion von Verrückten, die sich ein passendes Haus um eine Hifi-Anlage drum herum bauen, im PA-Bereich mag das umgekehrt sein.

Beobachter@scope

Ich gebe Dir Recht: PA-Verstärker sind allgemein klanglich besser ( in etwa Elektor-Niveau ) als PA-Lautsprecher.

Mal angenommen, das SODFA-Prinzip hält in der Praxis, was die Theorie verspricht. Dann wäre sicher auch über einen Einsatz im PA-Bereich nachzudenken.

Man stünde dann aber zusätzlich vor der Aufgabe, auch noch adäquate PA-Lautsprecher zu entwickeln, da die klanglichen Vorteile des Verstärkers ansonsten einfach untergehen würden.

Ist also viel zu früh, darüber nachzudenken.

Bis dahin wünsche ich allen PA-Fans weiterhin viel Spaß mit ihren "Brüllkisten".

Hallo,
AD790: typischer Fall von Oberflächlichkeit meinerseits. Auf der entsprechenden HTML-Seite von AD http://www.analog.com/en/prod/0,2877,AD790,00.html lese ich doch tatsächlich:
Specifications
Logic OutputOpen Collector,# Channels1, Prop Delay45ns, Supply Voltage+/-15, etc.
Asche auf mein Haupt!
Ein entscheidendes Kriterium der Ausgangsdrossel sind die Hystereseverluste, sowohl leistungsmäßig, als auch "klanglich" durch nichtlineare Verzerrungen. Insofern der Luftspule nähern, ganz recht, aber unter der Beachtung, dass wir keinen Sender bauen wollen.
LD- geringere Schaltverluste, wegen des Blind-, statt reellen Widerstands in der Gate-Lade- und Entladephase.
Qg=20nC, f=500kHz, 2 Fets, 2 Flanken pro Periode, Ug=10V: Pg=2*2*500kHz*20nC*10V=0,4W. Von den 0,4W würde ein erheblicher Teil in den Rg verbraten.
Mensch, den letzten PA-Satz hättste auch weglassen können!
Gruß, Timo
Und guten Rosch ([Jahres-]Anfang)!
P.S. Ich bin schon froh, mit der Familie nicht in einem Wohnsilo hausen zu müssen, für die Hifi-Anlage bleiben da nurmehr Krümelchen...

Ich muß nochmal auf LD contra RD am Gate zurückkommen. Die Verlustleistung im R ist mir bekannt, aber mit einigen 100mW sicher alles andere als dramatisch ( ein 1206-R reicht schon aus ). Gibt es darüber hinaus noch Vorteile bei der LD-Kombination in Bezug auf das genaue Schaltverhalten der MOSFETs?


Meine Bemerkung zu den "Brüllkisten" bitte nicht auf die Waagschale legen. Habe schon von PA-Lautsprechern gelesen, die klanglich ganz gut sein sollen, aber leider noch nie welche gehört.

Weiß ich auch nicht (mehr). Wurde im DIYAudioForum mal vorgeschlagen.

Jetzt muss ich aber zum Feiern!
Haut rein, Jungs (und Mädels?)!
Gruß, Timo

Hallo Leute,

ich war nur auf der suche nach schlanken DigiAmp-Modulen,als ich auf diesen thread stieß, dessen Niveau mir imponiert. Selber kein Audiophiler (u. auch kein E-Techniker), bedeutet für mich dieser Begriff, die Grenzen auszuloten! Diese sind bestimmt durch einen positiv korrelierten Zusammenhang zwischen technisch Machbarem und materiellen Ressourcen.

"Digital" bedeutet für mich ein zeitlich zwar endlich aufgelöstes Signal mit dafür aber genau definierten Zuständen. Treibe ich die zeitliche Auflösung in für die Wahrnehmung irrelevante Bereiche, bedeuten diese definierten Zustände eine, insbesondere bei den Extremwerten, präzisere und einfachere Verarbeitung.

Die Ressourcenanforderungen an Analog-audiophile Anlagen sind zumindest nach unten definiert. Ich denke daher, daß bei entsprechender Ausgereiftheit der digitalen Konzepte (sei es SOFDA o.A.) ein audiophiler Verstärker digital mit weniger Ressourcenaufwand erstellt werden kann.

Sorry "Analoge", aber m.E. gehört auch hier den "Digitalen" die Zukunft! Viel Erfolg bei der weiteren Entwicklung, von der ich ja dann auch in Form von größerer Gestaltungsfreiheit profitiere.

Der Vergleich mit dem Rundfunksender ist dahingehend unsinnig, daß dort die Ansteigszeiten dU/dt nicht vergleichbar sind.

Bezüglich des Vergleichs von vor und hinter dem Verstärker:

ganz klar so:

Player geht über guten (niederohmiger Ausgang) Vorverstärker parallel zu einem Umschalter-Eingang und zu Verstärker 1. Verstärker 1 geht auf virtuelle, stark reaktive Last. Parallel zur reaktiven Last liegt ein primitiver, niederohmiger Spannungsteiler. Er ist so berechnet, daß die Gesamt-Spannungsverstärkung aus der Reihenschaltung von V1 und der Spannungsteiler genau (wirklich ganz genau) 1 ist. Der Ausgang des Spannungsteilers geht ebenfalls zum Umschalter, auf den anderen Eingang. Jetzt folgt am Ausgang des Umschalters ein guter, zweiter Verstärker 2 und die nötigen Lautsprecher.

Sinn des Versuchsaufbaus: der Klang kann beurteilt werden alleine über Verstärker 2 oder unter Einschleifung eines belasteten Verstärkers 1 (=Prüfling).

Es zeigt sich ganz, ganz klar, daß gute AB Verstärker nicht die geringste(!) hörbare Klangbeeinflussung auf das Musiksignal ausüben. Und das auch dann nicht, wenn die Ersatzlast unvergleichbar kritischer als normale Lautsprecher ausgelegt wird.

Beobachter@Norberto_Veith

Ich schlage vor, den Schaltplan eines solchen AB-Verstärkers, der "nicht die geringste Beeinflussung auf den Klang ausübt", hier im Forum zu präsentieren.

Wenn es dann weder einen anderen AB-Verstärker, noch eventuell einen SODFA gibt, der hörbar besser klingt, hast Du Recht.

Bisher habe ich mich für denjenigen gehalten, der in diesem Thread mit recht gewagten Aussagen daher kommt. Eine noch gewagtere Aussage bringt aber immerhin Würze ins Spiel.

Naja, um genau zu sein, hat er von keine "hörbare Beeinflussung" gesprochen und nicht von keiner Beeinflussung. Da sehe ich schon einen Unterschied.

Aber ja, auch den würde ich gerne kaufen/ bauen!

Grüße,

Oliver.