Dynamikumfang von Schaltverstärkern

[dommii]

Das Problem ist eindeutig, das Grasso kein Gefühl für die hier vorherrschenden Größenordnungen hat. Dabei hat er sogar teilweise Recht mit dem was er schreibt, aber es ist völlig irrelevant.

Um so kleiner das Signal wird, um so geringer ist die On-Time, das gilt zumindest für Halbbrücken. Da ist die Frequenz des Signals sogar erstmal vollkommen egal, es gibt eine Mindestausgangsspannung, die benötigt wird, damit die Ausgangstransistoren voll durchgesteuert werden. Da wir dann aber schon im Bereich der Schaltzeiten liegen, wird es hier bei dynamischen Signalen recht wüst bezüglich Verzerrungen, da eben die Schaltvorgänge in der Größenordnung der On-Time liegen. Per Gegenkopplung könnte man dem aber wohl auch beikommen. Aufgrund der Spannungshübe ist das aber vollkommen irrelevant für HiFi-Verstärker, das Gehör ist nicht so sensibel wie es von Highendern immer proklamiert wird.

Ansonsten muss ich zustimmen, was Grasso hier veranstaltet geht garnicht, auch wenn ich mich ein wenig an meine eigenen Jugendjahre erinnert fühle..

[Olaf_HH]

@domii :ok:

[P.A.M]

auch wenn ich mich ein wenig an meine eigenen Jugendjahre erinnert fühle..

Da kann glaub ich jeder ein Lied von singen. Aber das macht man ein paar mal und dann setzt ein Lernprozess ein, dass es besser ist den Experten zuzuhören oder Bücher zu lesen.

Mit solchen sinnlosen Diskussionen haben andere, mir sehr gut bekannte Foren eine ganze Reihe richtig wertvoller Leute mit unendlich Erfahrung verloren. Muss halt auch nicht sein :thumbdown:

[dommii]

Das meinte ich garnicht, gegen fundierte Expertenmeinungen habe ich mich eher selten gesträubt, aber die Art und Weise, in der Grasso hier eine These nach der anderen... naja lassen wir das, wer ohne Sünde ist, der werfe den ersten Stein.. :dont_know:

[JFA]

um so kleiner das signal wird, um so geringer ist die on-time, das gilt zumindest für halbbrücken.

neeeiiiin!!!!!

[dommii]

Ach verdammt, wie komme ich denn auch auf so ein schmales Brett? Das gilt natürlich nicht für Halbbrücken, sondern nur für einfache Schaltstufen. Und damit wir alle ein besseres Bild (vorallem @Grasso) davon haben, was hier passiert, nochmal ein erklärendes Bildchen:

Quelle: http://sound.westhost.com/articles/pwm.htm

Wie man sofort sieht, sind die On-Times der jeweiligen Brückenzweige um so gleicher und somit um so näher an der halben Periodenzeit der Schaltfrequenz, um so kleiner das Ausgangssignal ist. Ergo kein Problem bei niedrigen Pegeln.

[Olaf_HH]

Hi Dommi, sorry für OT, aber kleine Frage am Rande, wie sieht das aus wenn ich Transistoren immer im durchgang Betreibe, also ClassA Betrieb?
Da gibt doch keine Schalt oder Regelzeiten?

[dommii]

Mit Class-A habe ich mich noch nicht intensiv auseinander gesetzt, aber ohne Gegenkopplung würde ich da die nicht lineare Kennlinie der Transistoren als Problem sehen. Die Ausgangsspannung wird ja hier über den Spannungsabfall am Widerstand des nicht ganz durchgesteuerten Transistors eingestellt.

[Yogibär]

Hallo Olaf,

Die Zeit für das Umladen von Kapazitäten, seien es z.B. Gate-Source Kapazitäten bei Mosfets oder Miller Kapazitäten bei bipolaren Transistoren, bestimmt u.a. die obere jeweils nutzbare Schaltfrequenz. Durch Sättigungseffekte verlängert sich die Schaltzeit eines durchgesteuerten Transistors gegenüber einem Transistor, der im linearen Teil der Kennlinie arbeitet.
Aus diesem Grunde könnte ein Class A Verstärker theoretisch schneller als ein Class D Verstärker mit denselben Transistoren auf Signaländerungen reagieren, sprich eine höhere Bandbreite haben.

Viele Grüsse

Thomas

[P.A.M]

In Class A hast du dafür mit den vollen unliniearitäten der Bauteile zu kämpfen. Das fängt schon an mit der Eingangskennlinie (http://www.jens-wesemann.de/transistor2.gif)

[3eepoint]

Wie "schnell" ein Amp ist hängt davon ab, wie schnell er die Kapazitäten die in der Schaltung vorkommen, umladen kann. Das ist in erster Linie schonmal "klassen" unabhängig.

So kann man mit einer Caskodenschaltung (nicht Kaskade!) z.B die Bandbreite eines Amps deutlich erhöhen (faktor 8 aufwärts).

Bei Class D ist die sache aufgrund der PWM etwas kniffelig, da hier die Kapazitäten praktisch Kurzschlüsse darstellen und recht hohe Schaltströme erfordern können.

Sättigungseffeckte gibt es nur bei Bipolartransistoren, Mosfets haben dieses Problem nicht, hier darf nur eine gewisse dV/dt nicht überschritten werden. Hinzu kommen halt die On/off/rise zeiten des jeweiligen typen.

Was die Geschwindigkeit bei Class A angeht ist es von der Implementierung abhängig. Geschaltet wird in der Tat nicht, nur bei Bipolaren kommt man bei hohen Pegeln irgendwann in die Sättigung und der Transistor wird langsam.

Allerdings ist das wie gesagt alles von der jeweiligen Schaltung abhängig, man kann mit Gegenkopplung, lokal wie auch global, auch eine klass A stufe sehr linear bekommen, die Frage ist nur wie viel Aufwand man betriebt, wie Linear das Ausgangsmaterial ist und wie viel die Kiste rauschen darf ect. pp. Leider widersprechen sich da einige Parameter meistens.

[Olaf_HH]

Ok, danke für die super Erklärungen.
Na, ich denke mal "Papa" Pass weiß was er da seit Ende der 70er macht
Viele, viele Parralel geschaltete Mosfets und noch viel mehr C zum Spannung stabilisieren.

[3eepoint]

Danke ^^

Zu den Pass Endstufen kann ich nur soviel sagen, sie funktionieren, die simplizität mag bestechen, auf den 2. Blick sieht man aber das n paar Teile mehr schon was hermachen würden. Das wäre mal ne Endstufe wo mich ein Compound Design mit OP Amp wirklich interessieren würde.

Am geilsten waren immernoch die Lateralen Mosfets für nicht Class D amps, leider nichtmehr in Produktion =(

IGBT`s wären mal witzig, aber die sind leider enorm zickig was die Beschaltung angeht ......

[P.A.M]

Am geilsten waren immernoch die Lateralen Mosfets für nicht Class D amps, leider nichtmehr in Produktion =(

Doch, schon seit Ewigkeiten wieder. Von Semeleb and Exicon.

http://products.semelab-tt.com/magnatec/alfet.shtml

http://www.exicon.info/products.php

Die verhalten sich exakt wie die alten BUZ900, K134/135 und J49/50 und haben einen schönen negativen Temp.gradienten.

IGBT`s wären mal witzig, aber die sind leider enorm zickig was die Beschaltung angeht ......

Die Dinger sind halt noch schlimmer als Hexfets oder andere SchaltMosfets und haben keinerlei Vorteile. Als Sourcefolger mit komplizierter Biasstabilisierung (pos. Temp.gradient !)(bsp. LT1166, ein geiler IC) vielleicht zu gebrauchen.

Erinnern wir uns an Giesberts Verstärker in der Elektor. Mit Mosfets oder IGBTS. Dort waren sie als Drainfolger (!) geschaltet also mit Gain ! (Siehe: http://www.angelfire.com/sd/paulkemble/sound8b.html)
Diesen Verstärker schwingfrei zu bekommen ist eine Meisterleistung und Elektor brauchte zwei Zusatzartikel in den Zeitschriften wegen der wütenden Post, welche bei ihnen ankam.

Nönö ich würde mir drei Sachen wünschen. Neue V-Fets wie die 2SK82/2SJ28 von Sony, neue billige Leistungs J-Fets und billige, verfügbare hochvolt depletion mode mosfets für Konstantstromquellen an Röhren.

[3eepoint]

Nice, wird mal zeit das ich Spice malwieder anschmeiße, könnte ne schöne Heizung bei rumkommen.

[JFA]

Für Audio-Schaltverstärker sind IGBTs zu lahmarschig (Turn-on delay), damit lässt sich keine ausreichende Schaltfrequenz erzielen bzw. die geht bei zu schnell runter bei schon wenig Aussteuerung.

[Yogibär]

Das ist in der Tat so. Max. Schaltfrequenz für IGBT's liegt bei ca. 20 kHz, ansonsten steigen die Schaltverluste dramatisch an. IGBT's finden heute in Frequenzumrichtern zur Steuerung von 3 Phasen Asynchronmotoren Anwendung, max. wählbare Schaltfrequenz häufig 16 kHz.

Viele Grüsse

Thomas

[JFA]

Für Subs würde es noch ausreichen. Weiß einer, ob das gemacht wird?

[Grasso]

Dann versuch mal überhaupt 0.1nV zu messen, das könnte schon schwer werden, sind schließlich auch schon knapp U*10^-10.

Ihr macht Fehler wie im Kindergarten. Die Spannung geht quadratisch in die Leistung ein, also entsprechen Mikrovolt (10^-6) grob Picowatt (10^-12).

[Grasso]

Wie man sofort sieht, sind die On-Times der jeweiligen Brückenzweige um so gleicher und somit um so näher an der halben Periodenzeit der Schaltfrequenz, um so kleiner das Ausgangssignal ist. Ergo kein Problem bei niedrigen Pegeln.

Das ist falsch, Dommii. Erst wenn der Lautsprecher Strom benötigt, weil Pegel erzeugt werden muß, darf auch ein Endtransistor eines Schaltverstärkers voll durchschalten.

Jeder Laie weiß, daß eine besonders mächtige Technik auch besonders stringente technische Anforderungen hat, und besonders zerstörerisch sein kann. Aber Ihr meint, das ließe sich verdrängen und einfach wegzaubern, indem man nur die Platinen schrumpft. Ich meine, das kann man messen und hören.