Audiophiler Class-D Verstärker

@Ampericher

Der angebliche Anstieg des Modulationsgrades ab 10kHz ist mir bisher nicht aufgefallen. Wie groß ist der Effekt bei dir?

Luftspule: Man kann die Qualität eines PWM-Verstärkers noch so perfekt machen, bei Anwendung einer Ferritdrossel am Ausgang ist der Klang beim Teufel - zumindest im Mittel-Hochtonbereich! Ich lasse mir gerade Schalenkerne so bearbeiten, dass der Mittelschenkel vollständig herausgeschliffen ist. Die Induktivität vergrößert sich dabei gegenüber der ungeschirmten Spule nur um den Faktor 2, dafür tritt keine Klangverfärbung mehr auf und die verbleibende Störstahlung ist nicht höher, als z.B. bei einer Ringkern-Drossel.

wer bist Du denn?

Hi,Beobachter,Du kommst vom Pfad ab.
Hasst Du einen Scanner gekauft, und versucht Deine Schaltunf einzustellen???

He Lenz, Du hast doch ein Rad ab.
Mann wir sind hier im Kegelklub, hier rollen Köpfe.

He, Lenz, wir sind hier im Kegelklub, hier rollen Köpfe.
Host mi?

Joooh, is ja jut.
Isch han ma widder int fette Näpfchen jetreten.Sorry

Warum musste dat mit dem Kejelclub doppelt sin?

@ Beobachter

ich verwende PDF995 als Trialversion um aus allen möglichen Windowsprogrammen PDF's zu erstellen.
Das wird wie ein Windowsdrucker(treiber) Installiert, und gibt PDF files aus.
Somit kann man von jedem Windowsprogramm, das Drucken kann, auch PDF-Files erstellen.


Grüße
Thomas

Bitte, lass uns weiterhin unser Wissen austauschen, ohne Agression.

He Lenz, Du hast doch ein Rad ab. Mann wir sind hier im Kegelklub, hier rollen Köpfe.

Was denn nun? Siehe Signatur!

@Ampericher

Mein Aufbau: ich steuere einen Integrator, etwas anderer Bauart als gewohnt, mit einem Präzisionsrechteck an. Bereits da ist dieser Effekt zu beobachten.

Kann es sein, daß Du womöglich die Bandbreite Deines Rechtecks nicht begrenzt hast? Wenn Du ne Trägerfrequenz von 200 kHz mit einem NF-Rechteck modulierst, dann kann das bei der Modulation entstehende linke Seitenband ohne weiteres von oben in den NF-Bereich einbrechen und dort die von Dir beobachtete Verzerrung hervorrufen.

Unwissender an Wissende:

Ich kann jetzt immerhin aus meinen Schaltplänen ( Multisim ) und Layouts ( Ultiboard ) pdf-Dateien erzeugen. Wie kann man die jetzt hier sichtbar machen - mit imageshack geht das ja wohl nicht.

Tikis Hypex-Infos geben den sprunghaft fallenden Dämpfungsfaktor des D-Verstärkers bei steigender Drosselimpedanz und durch Resonanzeffekte korrekt wieder.

Zur Rettung des Konzepts muß man entweder eine post-filter-Gegenkopplung, ein steiles Ausgangsfilter oder eine deutlich höhere Trägerfrequenz einführen.

@rumgucker

Falsch verstanden, oder von mir falsch ausgedrückt.
Ich steuere einen Integrator mit einem quarzgesteuerten
Rechteckgenerator an,das funktioniert nur mit einer speziellen Integratorschaltung.Frequenz 400kHz.

Der Integrator wird ebenso mit dem Nf-Signal angesteuert.
Die Nf-Amplitude muß dabei kleiner als die Dreieckspannung bleiben.In dem Falle kleiner als 4Vss.

Zur Zeit muß ich ein kleines Korrekturglied in den Nf-Eingang legen.(RC-Kombination).
Dann allerdings habe ich eine lineare Pulsweitenauslenkung von unter 5 Hz bis über 45 kHz. Ohne RC-Glied habe ich einen Anstieg ab 12kHz bis etwa 40kHz, von etwa 2dB.

Ich habe inzwischen den Verdacht, daß mir mein Messgerät eventuell etwas vormacht und dieser Anstieg nur scheinbar vorhanden ist.
In der nächsten Woche bekomme ich ein anderes Gerät, mit dem ich meine Messung nochmal überprüfen kann.

@Beobachter:
Du brauchst irgendwelchen Webspace, wo du die Datei reinlädst. Dann stellst du die komplette URL der Datei in den Text
Tillg

@ Beobachter

Die Bearbeitung des Schalenkerns ist zwar eine gute Lösung, aber nicht für jederman nachvollziehbar, und schon garnicht kleinseriengeeignet.

Wenn man sowas selbst versucht, platzt der Kern mit Sicherheit unkontrolliert.

Vermutlich hat die Spule dann auch mehr als eine Lage,
was wieder zur HF-Kopplung zwischen den Windungen führt.

Ich will zunächst die von mir geplante Schaltung aufbauen,
und dann nocheinmal Versuche mit ner Luftspule machen,
die müßte allerdings dann durch ein Blechgehäuse abgeschirmt sein.

Weiterhin ist es auch für den Privatmann schwierig, exotische Bauteile zu beschaffen.

@ Beobachter

Ich erinnere nochmal an den Beitrag #190, auf der Seite 10. Da ist das Einstellen von Bildern genau beschrieben.

Zur Bilderproblematik fehlt noch immer eine kompetente Antwort.

Mir ist klar, dass ich Webspace benötige. Diesen stellt z.B. imageshack auf einfache Weise zur Verfügung, es werden hier aber keine pdf-Dateien akzeptiert!

Wie kann man also pdf-Dateien von der Festplatte ins Forum stellen?

In dem Du sie verlinkst!

1. Drück den URL- oder IMG-Knopf
2. Gib die URL Deiner Datei an, z.B.: "http://meinspace.de/plan.pdf"
3. Erneut auf den URL- bzw. IMG-Knopf drücken

(IMG macht das Bild direkt sichtbar, URL gibt nen Link auf das Bild)

@Ampericher

Noch mal zur Luftspule:

1. Eine Ferritkernspule ist der Qualität eines SODFA nicht angemessen, bzw. macht alle klanglichen Vorteile zumindest im Mitel-Hochtonbereich wieder zunichte.

2. Eine einlagige Luftspule mit Blechkleid ( das zur Vermeidung von Verzerrungen zudem mit einem gewissen Abstand um die Spule herum angebracht werden muß ), ist sehr groß. Das mindert den Vorteil eines PWM-Verstärkers ( zumal, wenn er mit einem SNT betrieben wird ), dass er sehr kompakt aufgebaut werden kann.

3. Die Firma "Knodel Ferritbearbeitung" in 74613 Öhringen kann Ferritkerne aller Art kostengünstig auch in kleinen Stückzahlen bearbeiten.

4. Wenn man einen Spulenkörper mit mehreren Sektoren benutzt, kann man trotz mehrlagiger Bewicklung die parasitäre Kapazität deutlich verringern.

@Rumgucker

Was muß ich denn für "meinspace.de" einsetzen, wenn ich keinen solchen habe?

Zur Bilderproblematik fehlt noch immer eine kompetente Antwort. Mir ist klar, dass ich Webspace benötige. Diesen stellt z.B. ....

Ohne Webspace gehts nicht. Wie man kostenlosen Webspace in drei Minuten bekommt? Zuerst mal Google bemühen... oder gleich auf "kostenlos.de"....

Beobachter hat freundlicherweise sein SODFA-Layout hier eingestellt:

http://poolux.psychopool.tu-dresden.de/skvf/classD/sodfa100.pdf

Danke und Gruß, Timo

Sehr professionell.

@ Beobachter

kann man den Schaltungsauszug des Netzteils auch noch sehen?

Der Originalplan ist auf DINA2. Auf einer Verkleinerung erkennt man nichts mehr. Ich werde verschiedene Teilschaltungen, auch das SNT, fürs Forum aufbereiten. Kann aber noch etwas dauern.

Hallo allerseits,

sooo, jetzt habe ich diesen ganzen Roman hier fertig gelesen (ich bin ja relativ neu hier). Jedem Link konnte ich dabei nicht nachgehen, und erst recht nicht jedem Gedankengang folgen. Auf den letzten Seiten habe ich den Eindruck, ihr wisst gar nicht mehr, worum es hier geht. Ich möchte daher mal meinen Erklärungsversuch der ursprünglichen Schaltung (von Beobachter, ihr erinnert euch?) hinzufügen. Hier also erst mal die Schaltung von Seite 1:

Die Schaltung enthält 2 Integratoren, die aus exakt der gleichen Spannungsquelle betrieben werden, dem Komparatorausgang (bzw. der davon geschalteten Leistungsstufe).
Als erstes muss man voraussetzen, das die Integratoren genau das gleiche machen sollen: den Mittelwert der Komparator-Ausgangsspannung bilden.
Der erste, bestehend aus R, C und OV, arbeitet durch Stromsteuerung per se linear. Der zweite, der LC-Tiefpass, ist nur annähernd linear, wenn man nämlich annimmt, dass die Spannung U-RL der Hochfrequenten Schaltspannung so gut wie nicht folgt, was ja gewollt ist, und dass U-RL proportional UE (ebenfalls Ziel der Veranstaltung).

Die Irrtümer der Herrn Hektiker

Bei #155 (Bitte selbst nachlesen) kam ein echter Hektiker des Wegs, und versuchte uns die Schaltung zu erklären. Er hat uns daraufhin später diese Modifizierung (klick) vorgeschlagen, bei der die Schaltschwellen für den Komparator durch zwei Festspannungen ersetzt werden.

Hektiker schrieb:

Oder hab ich mich wieder vergrübelt?

Ja.
Deine Schaltung könntedeshalb trotsdem (zufällig) ganz gut funktioneren, obwohl du KEINE AHNUNG hast.
Da dir hier (ausgenommen Beobachter) bisher kaum einer widersprochen hat, geschweige denn dich umzustimmen vermochte, möchte ich das (nachträglich) noch einmal versuchen.
Was bei den beiden Schaltungsvarianten passiert, möchte ich mit den folgenden normierten Kurven veranschaulichen. Dabei ist für verschiedene Betriebsspannungen, symmetrisch und unsymmetrisch, jeweils eine Periode der Schaltfrequenz (rot) und die Integration im eingeschwungenen Zustand (grün) dargestellt. Oben bestimmt die Komparator-Ausgangsspannung die Umschaltschwellen (Beobachter-Schaltung), unten sind die Schaltschwellen fest auf +/-3 eingestellt (Hektiker-Schaltung).

Man erkennt, dass die Summe der Flächen immer 0 ist. Im oberen Fall (Beobachter-Schaltung) kann man sehen, dass die Betriebsspannung weniger Einfluss auf die Schaltfrequenz hat.
Bringt man nun ein Signal ins Spiel (blaue Linie bei +1), entsteht folgendes Bild:

A ist immer die Summe der Flächen, t die Periodendauer. Der Quotient daraus ist wie man sieht immer –1, die Ausgangsspannung eben (nach Tiefpass versteht sich).
@Hektiker:
Natürlich verändern die Komparatorschwellen die Integrationszeit, aber sie haben dabei keinerlei Einfluss auf den Anstieg der Integratorspannung und auf das Tastverhältnis des PWM, und damit auf die Ausgangsspannung. Man könnte sie sonstwo hinlegen, auch unsymmetrisch. Lediglich die Nulllinie der Dreieckspannung verschiebt sich dadurch.
Ich habe hier einen idealen Rechteck angenommen, damit man die Kästchen besser zählen kann, und die Sache anschaulich wird. Wenn ihr viel rechnen wollt, könnt ihr es auch mit „versauten“ Kurven versuchen nachzuvollzeihen. Es wird immer das gleiche Ergebnis bringen, es ist schließlich eine Integration.

In #177 & #178 erklärt uns Hektiker dann noch, dass Beobachter hier einen besonders hochohmigen, einen KonstantSTROM-Verstärker entwickelt habe.
@Hektiker
Selbst wenn deine oben beschriebene Theorie gestimmt hätte: Ein KonstantSTROM-Verstärker hätte bei doppeltem RL die doppelte Ausgangsspannung, ohne Last fliegt die Ausgangsspannung nur noch von einem Anschlag zum anderen! Wo soll das herkommen? Wie beeinflusst RL den Integrator oder die Komparatorschwellen? Selbst wenn die Betriebsspannung nicht kompensiert würde bliebe die Schaltung am Ausgang niederohmig. Ein Schaltnetzteil ist auch, selbst wenn ich es nicht durch die Ausgangsspannung regeln würde, niederohmig.

@Alle
Beide Schaltungsvarianten scheinen meiner Ansicht nach bestens den Betriebsspannungseinfluss total zu kompensieren. Vorausgesetzt, die Integratoren integrieren perfekt und der Komparator schaltet sauber, halte ich es für sehr wahrscheinlich, dass beide Schaltungen ideale, also lineare und niederohmige Spannungsverstärker abgeben, wie immer auch der Rechteck dabei aussehen mag. Was die Beobachter-Schaltung dabei für Vorteile hat, konnte ich bislang nicht schlüssig erkennen. Zumindest ist sie einfacher. Möglich, dass die konstantere Schaltfrequenz sich positiv auswirkt. Völlig konstant ist sie jedenfalls auch nicht. Möglich auch, dass sie ihre Überlegenheit ausspielen kann, wenn man mehr als eine Periode der Schaltfrequenz betrachtet. Die hab ich erst mal als Modell benutzt, um die Funktion zu verstehen und Kollegen Hektiker zu widerlegen. Ich hab schon in die Richtung nachgedacht, aber hier wird es kompliziert. Hier sollten die praktischen Versuche Aufschluss bringen.
Der sichtbare Vorteil der Hektiker-Schaltung besteht darin, dass sie symmetrischer ist, und bei unsymmetrischer Betriebsspannung den Integratordreieck und damit den Offset der Schaltung nicht verschiebt.
Die Berechnungen in Beobachters Patent konnte ich leider nicht kennen lernen, da ich von der Patentschrift nur die erste Seite heruntergeladen bekam. Vielleicht liegen die übrigen Seiten ja bei Beobachter auf dem Schreibtisch, zur Überarbeitung?

Ich halte es nach meinen Erkenntnissen vor allem für völlig überflüssig, die Betriebsspannung zu stabilisieren, wie es hier gerade diskutiert wird. Besser als mindestens eine der Schaltungen kann es ein Schaltnetzteil auch nicht können, im Gegenteil.

Gruß an alle
Tillg

Die Diagramme sind sehr aufschlußreich und bringen Erkenntnis.

Die Kurven sehen korrekt aus!

@Tillg

Beim depatisnet kann man sich Patentschriften immer nur seitenweise herunterladen und einzeln ausdrucken. Zum Betrachten der nächten Seite auf ">" klicken und etwas warten.

Die Herleitung in der Patentschrift ist keinesfalls falsch, sie ist jedoch ebenfalls nicht in der Lage, den Unterschied zwischen einem SODFA und einem PWM-Modulator mit festgelegten Schaltschwellen ( IRF-Applikation ) zu verdeutlichen. Eine abweichende Funktionsweise beider Schaltungen tritt erst bei nicht idealem Rechteck auf. Das ist unter Last aber garantiert der Fall. Keine noch so ausgeklügelte Leistungsschaltstufe produziert unter Last ein perfektes Rechteck, insbesondere verläuft selbst innerhalb einer Integrationsperiode die jeweilige Schaltspannung nicht waagerecht, sondern je nach Laststrom stetig abfallend. Jetzt ist es (klang-)entscheidend, dass die jeweiligen Schaltschwellen zusätzlich zu der tatsächlichen Höhe der Ausgangs-Rechteckspannung proportional ist, sonst entstehen nichtlineare Verzerrungen. Die mathematische Herleitung ist allerdings sehr viel aufwändiger, als in der ursprünglichen Patentschrift, die von einem idealen Rechteck ausgeht.

Da es wesentlich mehr Menschen geben dürfte, die Klangunterschiede hören, als solche, die mathematische Beweise der oben angedeuteten Art noch verstehen, kam ich zu dem Entschluß, damit vorerst niemanden zu quälen, sondern erst einmal den praktischen und hörbaren Beweis zu erbringen. Er befindet sich zur Zeit im Rohbau, mit ersten Ergebnissen ist bis Ende März zu rechnen.

@Beobachter

Ich glaub die das einfach mal, vor allem weil ich keineswegs in der Lage bin, das zu widerlegen.
Bei mir sind die Eindrücke frisch, weil ich alles ziemlich kompakt gelesen habe. Ich hatte dabei den Eindruck, dass, seit der Hektiker hier aufgetaucht ist, viele User ziemlich bis total verunsichert sind (waren?). Deshalb habe ich mich zu diesem etwas längeren Artikel hinreißen lassen (hat einige Zeit gekostet). Es nutzt dämlich nüscht, wenn nur DU permanent wiederholst, dass die Erde doch eine Kugel ist.

Gruß Tillg

Ich wollte wirklich schreiben: "es nützt nämlich nüscht .." (Freud ), aber ich lass es mal so stehen, kommt auch gut.

@Beobachter
All diese Ausführungen habe ich ganz gut verstanden,jedoch
eine Fehlerquelle ist immer noch vorhanden.
Und zwar der LC-Tiefpass.Wie im Beitrag von Tillg erwähnt,
ist der nur annähernd linear, wobei diese Unlinearität
wohl wesentlich von der Qualität der Spule abhängt.
Wenn jetzt der SODFA sehr hochgestellte Übertragungsqualität liefert, und alle Fehler bis zum LC-Paß optimal ausregelt, so wird diese dann ja immer noch um
den Unlinearitätsfaktor des LC-Passes vermindert und dadurch letztendlich der Mindestklirranteil bestimmt.
Ich habe z.Z. keine Vorstellung, wie groß dieser Anteil,
selbst bei dem von Dir optimierten Schalenkernaufbau, noch sein wird und wo da die Grenze liegt.

Die Klangqualität, vor allem im Mittel-Hochtonbereich, wird in der Tat letztlich von der Qualität des LC-Filters bestimmt. Ich bin jedoch überzeugt, dass selbst die hier von mir vorgeschlagene, sehr kompakte und preiswerte Variante bereits eine Klangqualität ermöglicht, die den besten Analogverstärkern zumindest ebenbürtig ist.

Wichtig ist nur, dass man nicht dem Irrtum verfällt, man könne die Qualität des LC-Filters durch ein zusätzliches post-filter-feedback irgendwie "verbessern". Das kann, wenn überhaupt, nur im Bassbereich funktionieren.

Zum Schaltnetzteil:

Ich habe diese Variante nicht aus klanglichen Gründen gewählt und schon gar nicht, weil sich SNTs auf einfache Weise regeln lassen. Aus rein klanglicher Sicht wäre ein ungeregeltes, konventionelles Netzteil mit sehr großer Ladekapazität vielleicht die beste Wahl, es ist aber schlicht zu groß, sodass ein unvoreingenommener Betrachter erst einmal nicht sieht, dass er es hier mit einer ganz anderen Technik zu tun hat.
Das von mir vorgesehene SNT ist ungeregelt, aber in der Lage, den Netzbrumm per PWM-Vorsteuerung zu kompensieren. Somit kommt man mit relativ kleinen Elkos aus, ohne einen Nachteil bezüglich der Klangqualität des Gesamtaufbaus zu befürchten.

Die audiophilen single-chip-Lösungen von AD mit bis zu 80W überzeugen mich:

http://www.analog.co...AD1990_2_4_6_pra.pdf

Das Sigma-Delta-Prinzip scheint den Integrator zu umgehen. Die hohe Trägerfrequenz von 11 MHz ermöglicht winzige Spulen (18 uH), die dann wirklich kein post-filter-feedback mehr benötigen. Alle Schutzschaltungen und Eingangsfilter gleich inklusive. Und die briefmarkengroßen Stereo-Brückenchips gibts ab 2 Euro.

Ich meinte eigentlich, dass ein LC-Tiefpass prinzipiell was anderes ist, als ein Linearintegrator mit OPA. Bei letzterem steigt die Ausgangsspannung bei konstanter Eingangsspannung linear bis unendlich (würde sie nicht vorher mangels genug Betriebsspannung aufgehalten werden). Bei LC schwingt sich Ua mit der Resonanzfrequenz auf Ue ein, bedämpft freilich von RL und nur wenn man ihm genug Zeit lassen würde. Das liegt nicht an schlechter Güte. Nur deshalb meine ich, dass die 2 Integratoren nicht genau das Gleiche machen, weil sie einfach nicht gleich sind. Deshalb machen sie aber letztlich trotzdem das Gleiche, der eine schnell, der andere langsam: ihre Ausgangsspannung auf den Mittelwert ihrer (gleichen) Eingangsspannung bringen (bzw. für den ersten Integrator auf einen dazu proportionalen Wert).

Und wenn sie schon das gleiche machen, was ist dann mit der Verschiebung des Dreiecks gegenüber der Nulllinie bei unsymmetrischer Betriebsspannung? Nach meinen eigenen Überlegungen (mit den Kurven, ich habe noch mehr davon gemalt) kommt davon nichts hinten an, aber warum nicht, wo beide Integratoren die gleiche Quelle haben? Wenn das doch durchkäme, währe es jedenfalls verheerend.

Das mit dem Netzteil habe ich mir so gedacht. Eigentlich könnte man (eine gut isolierte Aktivbox und Trennung am NF-Eingang vorausgesetzt) doch auch direkt aus der gleichgerichteten Netzspannung versorgen? Zu hohe Spannung ist doch nicht störend. Man hat sowieso keinen Grund, wie beim Analogverstärker, mit der Betriebsspannung zu knausern.

Tillg

Ein SODFA hat prinzipiell kein Problem mit einer nicht ganz symmetrischen Betriebsspannung. Das läßt sich noch relativ einfach ( also ohne Integralrechnung ) mathematisch beweisen. Ansonsten mache ich mir über mögliche Offset-Problemchen aber nie Gedanken, da ich bei allen Eigenentwicklungen stets eine aktive Offset-Kompensation vorsehe.

Ob es tatsächlich letztlich einfacher ist, mit einem SODFA direkt an der gleichgerichteten Netzspannung zu arbeiten, wage ich zu bezweifeln. Bei Schaltverstärker gibt es wieder andere Gründe, die Betriebsspannung in Grenzen zu halten. Allenfalls für Anwendungen über 1kW mag diese Variante letztlich preisgünstiger sein.

@Rumgucker

Vermutlich ist die "audiophile" 1-Chip-Lösung genau das, was in der "ganz tollen" Sony-Endstufe verbaut ist, die in diesem Thread als allgemeine Lachnummer vorgestellt wurde.

@Beobachter: glaub ich nicht, weil zur Zeit nur Muster ausgeliefert werden. Richtig verfügbar ist der Chip erst ab April. Außerdem glaub ich nicht, daß Sony Chips bei AD kaufen muß.

Hallo,

@Beobachter

Wichtig ist nur, dass man nicht dem Irrtum verfällt, man könne die Qualität des LC-Filters durch ein zusätzliches post-filter-feedback irgendwie "verbessern". Das kann, wenn überhaupt, nur im Bassbereich funktionieren.

Ich dachte, das hätten wir durch? Mit meinen zugegebenermaßen bescheidenen Regelungskenntnissen biete ich zur Erklärung folgende Elaborate feil:
http://www.hifi-foru...ad=1982&postID=30#30
http://www.hifi-foru...ad=1982&postID=51#51
Oder sind wir hier in der VooDoo-Ecke? Ein Verstärker ohne Gegenkopplung hat keine Chance, einmal im Entstehen begriffene Abweichungen auszuregeln, derjenige mit Gegenkopplung sehr wohl!
Du/Ihr könnt Euch ja mal ansehen, was der user Gegentakt aus schon sehr "performanten", wohlgemerkt gegengekoppelten (ohgottogott, auch noch mit einem OPA in der Gegenkopplung), Verstärkern noch so herausholt:
http://www.hifi-foru...=1816&postID=101#101

Ich habe hier nur dagegen protestiert, daß eine bewährte Technik nur aus dem Bauch heraus, offenbar ohne ausreichendes Wissen darum, kaputtgeredet wird.
Mir würde mehr behagen, wenn eine Wertung beider Varianten erst stattfindet, wenn man einen direkten messbaren(!) Vergleich hat, also ein Verstärker, mal mit, mal ohne post-filter feedback. Alles Andere ist eben _nicht_ vergleichbar und damit nicht aussagefähig, da könnt Ihr Eure goldenen Ohren noch so bemühen! Klang ist subjektiv! Meßwerte können objektiv sein.

Gruß, Timo

Ergänzung: Der Innenwiderstand des Verstärkers ist nicht vom Gleichstromwiderstand der Spule abhängig sondern vom frequenzabhängige Blindwiderstand der Spule und Resonanzeffekten des LC-Filters. Die Spule sollte möglichst hochinduktiv sein, um den trägerfrequenten Blindstrom durch die FETs möglichst gering zu halten und andererseits sollte die Spule möglichst niederinduktiv sein, um die hohen Töne nicht zu sehr zu bedämpfen. Bei nur 200 kHz Trägerfrequenz scheint es mir unvermeidbar, ein post-filter-feedback zu verwenden.

@tiki

Bitte nicht Äpfel mit Birnen vergleichen! Damit meine ich die Gegenkopplung eines Analogverstärkers mit dem post-filter-feedback eines PWM-Verstärkers. Im ersten Fall kann man die Verzögerung der Gegenkopplung ( fast ) vernachlässigen, im zweiten Fall nicht. Ich dachte, das wäre klar.

@Rumgucker

Niemand redet mehr von 200kHz, sondern eher 400-500kHz. Ein post-filter-feedback kann den Innenwiderstand nur im Bassbereich virtuell verkleinern.

Vorschlag an alle:

Tiefpassfilter mit 20uH-Luftdrossel und 470nF-Folien-C einfach mal zwischen vorhandenem Analog-Amp und Lautsprecher schalten. Es wird kein Unterschied hörbar sein.

Rechnerisch erhöhen 20 uH bei 10 kHz den Ausgangswiderstand des Verstärkers um 1,2 Ohm. Der Ausgangswiderstand steigt dann schnell weiter an und erreicht bei spätestens 100 kHz das Maximum durch Resonanz mit 470 nF und der Boxen-Kapazität.

Siehe auch Timos Link: http://www.hypex.nl/classd/classd.pdf (Seite 4)


Problematisch erscheinen mir die hohen Blindströme von mehreren Ampere bei 20 uH und 500 kHz Trägerfrequenz.

Rein rechnerisch ist das völlig richtig, entscheidend ist aber, was das Ohr dazu sagt. Die Hypex-Module basieren auf der Patentschrift WO 03/090343 A2 von Bruno Putzeys. Hier gelingt es, den Innenwiderstand auch bei hohen Signalfrequenzen durch ein post-filter-feedback zu verkleinern. Dieses "UcD" genannte Prinzip geht aber im Gegensatz zum SODFA von einer nichtlinearen Übertragungsfunktion aus, die über die Gegenkopplung nur weniger linearisiert werden kann, als bei einem Analogverstärker.

Die absolute Höhe des Innenwiderstandes ist nicht allein klangentscheidend. Die Frage ist auch, wie komplex ist der Innenwiderstand, und von welchen Faktoren hängt er ab.

Ein SODFA arbeitet bis zum LC-Filter praktisch perfekt. Die Verzerrungen, die ein gutes LC-Filter hinzufügt, sind für das Hörempfinden dann weitaus weniger störend, als wenn eine verzögerungsbehaftete Gegenkopplung am Innenwiderstand herumreget, auch wenn der jetzt deutlich kleiner ist.

Audiophilensyndrom: ich habe etwas gebaut, das klingt perfekt, sonst hätte ich es ja nicht bauen brauchen.

Schade!

Es ist ja eigentlich auch mehr der Ehrgeiz des Hobbyisten, der hier eine Rolle spielt.
Wäre inzwischen auch langweilig, wenn die ganze Problematik nicht vorhanden wäre.
Es ist doch immer wieder der Trieb da, das Gute noch besser zu machen.
Das steckt in der Natur des Menschen.
Andererseits hat man hier auch die Möglichkeit, von einigen fähigen Köpfen mächtig dazuzulernen, und das noch kostenlos.

Konfuzius hat einmal gesagt: Man muß nicht alles wissen, man muß nur wissen, wo es geschrieben steht.

@tiki

Nein: Ich habe etwas gegebaut, das klingt perfekt, sonst hätte ich etwas anderes gebaut!

@Ampericher

Ich darf daran erinnern, dass es nach Deiner eigenen Aussage keinen Sinn mehr macht, noch weiter über andere Konzepte nachzudenken.

Ich denke auch ständig über andere Konzepte nach und mache mir im Gegensatz zu anderen sogar die Mühe, diese bis ins Detail zu studieren. Jedes Konzept hat seine Vor- und Nachteile. Der einzige "Nachteil" eines SODFA ist ein LC-Tiefpass, der nicht in eine Gegenkopplungsschleife eingebunden ist. Nach meinen Erfahrungen entstehen dadurch keine für das Ohr unangenehmen Verzerrungen. Bei Gegenkopplungsschleifen über verzögernde Elemente ist das aber immer der Fall. Warum also soll man den Innenwiderstand über ein nicht hörbares Maß hinaus verkleinern, wenn man sich dadurch wieder andere hörbare Verzerrungen einhandelt? Bisher überwiegen für mich die Vorteile eines SODFA. Wenn in der Praxis ein anderes Konzept hörbar besser ist, lasse ich mich gern vom Gegenteil überzeugen.

@ Beobachter
Meinungen kann man aufgrund anderslautender Erkenntnisse ändern.

Leider werden wir nie die Möglichkeit haben, gemeinsam die
einzelnen Schaltungsausführungen klanglich vergleichen zu können.
So bleibt jedem nur die Möglichkeit die interessantesten
Konzepte aufzubauen und seine eigene klangliche Beurteilung dazu abzugeben.

Ich suche immer noch einen Netzteilschaltungsvorschlag, der
etwa 50-60 Volt DC/6A, ohne große Verluste, gut stabilisiert.Wenn möglich mit, einem Standartringtrafo.

Auf diesem Gebiet tue mich schwer.

Muß das selbst gebaut werden? Ein Schaltnetzteil "von der Stange", z.B. von MeanWell (recht preiswert) bringt die Stabilisierung mit. 48V ist eine Standardspannung, die oft noch in kleinen Bereichen justierbar ist.
Zu beachten ist jedoch, daß der Wirkungsgrad normaler RKTs in diesem leistungsbereich von Schaltnetzteilen bisher nicht erreicht wird (soweit ich weiß, auch die Ruhestromaufnahme nicht).

Die Sekundärspannung eines konventionellen Netzteiles zu stabilisieren, erzeugt mit Längsreglern wieder ordentlich Verluste, die im Kleinleistungsbetrieb mit classD-Verstärkern wegen deren geringer Ruhestromaufnahme im Rahmen bleiben. Anders sieht es aus, wenn "Leistung gezogen" wird. Da geht der Wirkungsgradgewinn des classD im System vor die Hunde.

Eine Lösung wäre ggf. ein Buck-Regler, aber Wirkungsgrade deutlich über 90% bei Spitzenströmen von 10A aufwärts sind auch nicht einfach. Außerdem kann es zur Vermeidung Interferenzen notwendig sein, den Buck-Regler mit dem classD zu synchronisieren. Für 60Vin und 5Aout gibt es einfache Schaltregler: LT1074HV.

Ich meine mich zu erinnern, daß in einem der DIYAudioForum-classD-optimal power supply-threads einen link zu einem Netzteil mit sogenanntem capacitance multiplier gesehen zu haben, meinem ersten Eindruck nach aber mehr oder weniger ein "nachhinkender" Längsregler.

Ist die Betriebsspannungsregelung wirklich notwendig? Ist es nicht besser/einfacher, dem Amp eine höhere PSRR zu spendieren?

Gruß, Timo

@ Tiki
Das Netzteil soll eine spezielle Anwendung in einer Solaranlage, in Angola finden.
LT1074HV scheint eine Lösung zu sein.
-----------------------------------------

Vielen Dank, aber andere Frage,
was ist mit PSRR gemeint?

Beobachter schrieb:

Bei Schaltverstärker gibt es wieder andere Gründe, die Betriebsspannung in Grenzen zu halten.

Welche?

Hallo Leute,

ich bin der Meinung, man muss sogar einen recht hohen Abstand zwischen Nutzsignalamplitude und Betriebsspannung wählen. Je kleiner die Stromdifferenz zwischen I_Re und -I_R
(siehe Schaltung), desto flacher verläuft der Anstieg der Kurve des (ersten) Integrators. Das kann der kürzere Schenkel der Dreieckspannung nicht ausgleichen, also verringert sich bei großer Aussteuerung die Schaltfrequenz erheblich.
Erreicht die Ausgangsamplitude 75% der Betriebsspannung, verlängert sich die Periodendauer t auf das 2,286-fache. Aus 400 kHz Schaltfrequenz sind dann 175 kHz geworden. Bei weiterer Aussteuerung steigt die Periodendauer dramatisch weiter an. Wird I_Re gar > -I_R (Übersteuerung des Verstärkers), bewegt sich der Integratorausgang plötzlich in die falsche Richtung und der Komparator hört gänzlich auf zu schalten. Das könnte verheerend enden, davor muss der Verstärker unbedingt geschützt werden,
Und das geht am besten durch einen ausreichenden Betriebsspannungsabstand und Begrenzung der Eingangsspannung. Bei Aussteuerung bis zu 50% der Betriebsspannung verlängert sich die Periodendauer der Schaltfrequenz nur um 1/3. Aus 400kHz werden dadurch 300kHz. Höher würde ich mit der Aussteuerung nicht gehen (bzw. niedriger mit der Betriebsspannung).

Tillg

Na, da gibt es aber noch mehr Möglichkeiten.
Z.B. kann man das Ganze synchronisieren, mit ordentlich Mehraufwand, versteht sich. Dann bleibt die Schaltfrequenz konstant.
Oder das UcD-Prinzip, hier verringert sich die Schaltfrequenz deutlich langsamer mit Zunahme des Modulationsgrades.
Andererseits ist der Zeitpunkt, wo die Modulation aussetzt, das Clipping, zunächst nicht gefährlich für den Amp. Es ist eben nur einer der Ausgangs-Fets ständig geöffnet. Problematisch kann die ungesteuerte Aufladung des Intergrations-C werden, da bei Rückkehr der Eingangsspannung ind "normale" Regionen diese Ladung wieder abzubauen ist.
Zugegeben, hier sollte in endgültige Versionen eine wirksame Begrenzung der Eingangsspannung eingebaut werden. Der Moderator Zucker hat in dieser Richtung wohl schon herumexperimentiert.
Gruß, Timo