Klasse-D Verstärker

Thomas Stegemann · Feb 25, 2004

Hallo!

Ich würde mir gerne mal eine Klasse-D Endstufe bauen um mich mit dieser
Technik anfreunden zu können. Hat jemand schon Erfahrungen mit dieser
Verstärkertechnik sammeln können oder schon Schaltpläne im Netz
gefunden? Ist diese Technik empfehlenswert?

Gruß
Thomas

--
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Tobias Wendorff · Feb 25, 2004

Hallo,

Thomas Stegemann wrote:

Ich würde mir gerne mal eine Klasse-D Endstufe bauen um mich mit
dieser Technik anfreunden zu können. Hat jemand schon Erfahrungen mit
dieser Verstärkertechnik sammeln können oder schon Schaltpläne im Netz
gefunden? Ist diese Technik empfehlenswert?

als Studiomusiker höre ich heute zum 1. Mal "Klasse D".
Normalerweise verwenden wir nur "Klasse A" Geräte.

Kannst Du mal was dazu schreiben?

Vielen Dank
Tobias

Thomas Stegemann · Feb 25, 2004

als Studiomusiker höre ich heute zum 1. Mal "Klasse D".
Normalerweise verwenden wir nur "Klasse A" Geräte.

Kannst Du mal was dazu schreiben?

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken. Es
funktioniert indem man aus dem Audiosignal zuerst mal ein PWM moduliertes
Rechtecksignal macht (Sägezahngenerator und Komparator). Dieses kann dann
mit MOSFETs beinahe verlustfrei verstärkt werden, muss aber über einen
Ausgangsfilter (Tiefpass) wieder zur anfänglichen Spannungskurve dekodiert
werden.
Damit ereicht man Wirkungsgrade bis über 90%! D.h. das Netzteil und die
Kühlkörper müssen nicht mehr so groß dimensioniert werden.
Diese Technik wurde bis jetzt AFAIK höchstens in der PA-Technik angewendet.

Gruß
Thomas

Tobias Wendorff · Feb 25, 2004

Thomas Stegemann wrote:

als Studiomusiker höre ich heute zum 1. Mal "Klasse D".
Normalerweise verwenden wir nur "Klasse A" Geräte.

Kannst Du mal was dazu schreiben?

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken.
Es funktioniert indem man aus dem Audiosignal zuerst mal ein PWM
moduliertes Rechtecksignal macht (Sägezahngenerator und Komparator).
Dieses kann dann mit MOSFETs beinahe verlustfrei verstärkt werden,
muss aber über einen Ausgangsfilter (Tiefpass) wieder zur
anfänglichen Spannungskurve dekodiert werden.

Oha, klingt echt interessant!!

Damit ereicht man Wirkungsgrade bis über 90%! D.h. das Netzteil und
die Kühlkörper müssen nicht mehr so groß dimensioniert werden.
Diese Technik wurde bis jetzt AFAIK höchstens in der PA-Technik
angewendet.

Oha, also wohl nur für extreme Lautstärken geeignet?

Viele Grüße
Tobias

Lutz Schulze · Feb 25, 2004

On Wed, 25 Feb 2004 19:13:42 +0100, Thomas Stegemann
<master_no_spam_stege@web.de> wrote:

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken. Es
funktioniert indem man aus dem Audiosignal zuerst mal ein PWM moduliertes
Rechtecksignal macht (Sägezahngenerator und Komparator). Dieses kann dann
mit MOSFETs beinahe verlustfrei verstärkt werden, muss aber über einen
Ausgangsfilter (Tiefpass) wieder zur anfänglichen Spannungskurve dekodiert
werden.

Das neu ist aber relativ. Habe ich vor > 20 Jahren schon in Büchern
bestaunt. Waren russische Quellen, wenn ich mich recht erinnere, dort
gab es auch einige Hardcorebastler.

Lutz
--
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Olaf Kaluza · Feb 25, 2004

Thomas Stegemann <master_no_spam_stege@web.de> wrote:

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken.

Ich glaub die erste Bauanleitung dazu habe ich vor 15 Jahren
gesehen. Da man aber so mit wenig Geld viel Leistung zaubern kann ist
es natuerlich gerade in.

Olaf

--
D.i.e.s.S. (K.)

Heiko Weinbrenner · Feb 25, 2004

Thomas Stegemann <master_no_spam_stege@web.de> schrob:

Damit ereicht man Wirkungsgrade bis über 90%! D.h. das Netzteil und
die Kühlkörper müssen nicht mehr so groß dimensioniert werden.
Diese Technik wurde bis jetzt AFAIK höchstens in der PA-Technik
angewendet.

Es gibt auch schon länger HiFi-Verstärker in Klasse D (nur, dass man in
HiFi-Kreisen wohl nicht von Klasse D spricht).

Herstellerfirmen, z.B. Sharp, Tact.

Auto-Endstufen sind wohl schon länger dabei (?).

Hanspeter Zölle · Feb 25, 2004

Hallo

Ich würde mir gerne mal eine Klasse-D Endstufe bauen um mich mit dieser

Da gibt es fertige Bausteine. Z.B. TDA892x von Philips. Ähnliche Dinge
werden auch bereits in Autoradios verbaut.

Hanspeter

Sebastian Suchanek · Feb 25, 2004

Thomas Stegemann spoke thusly:

Hallo!

Ich würde mir gerne mal eine Klasse-D Endstufe bauen um
mich mit dieser Technik anfreunden zu können. Hat jemand
schon Erfahrungen mit dieser Verstärkertechnik sammeln
können oder schon Schaltpläne im Netz gefunden?

Mit persönlichen Erfahrungen kann ich leider nicht dienen, aber
hast Du

http://www.google.de/search?&ie=utf-8&oe=utf-8&q=audio+amplifier+class+d

schon durch?

HTH,

Sebastian

--
Wenn ich beschliesse, dass irgendwas ein Loch drin haben
sollte, dann wäre dem geraten in spätestens 30 Minuten [...] ein
Loch zu haben, wenn es sich meinen Zorn nicht zuziehen will...
Benjamin Stenzel in dchk+l

Andreas Messer · Feb 25, 2004

Hallo,

Thomas Stegemann schrieb:

als Studiomusiker höre ich heute zum 1. Mal "Klasse D".
Normalerweise verwenden wir nur "Klasse A" Geräte.

Kannst Du mal was dazu schreiben?

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken. Es
funktioniert indem man aus dem Audiosignal zuerst mal ein PWM moduliertes
Rechtecksignal macht (Sägezahngenerator und Komparator). Dieses kann dann
mit MOSFETs beinahe verlustfrei verstärkt werden, muss aber über einen
Ausgangsfilter (Tiefpass) wieder zur anfänglichen Spannungskurve dekodiert
werden.
Damit ereicht man Wirkungsgrade bis über 90%! D.h. das Netzteil und die
Kühlkörper müssen nicht mehr so groß dimensioniert werden.
Diese Technik wurde bis jetzt AFAIK höchstens in der PA-Technik
angewendet.

Das Netzteil wird deswegen nicht kleiner. Das mit den Kühlkörpern stimmt
allerdings. Klasse D Verstärker haben den Nachteil, dass Sie in der
Klangqualität mit A oder AA Verstärkern kaum mithalten können. Das kommt
daher, das zum einen die AD-Wandler im Eingang meist "nur" 24 Bit können
und die Schaltfrequenz der Mosfets auch begrenzt ist (Gatekapazität).
Wegen des guten Wirkungsgrades werden die Dinger halt in der PA-Technik
eingesetzt, da kommt es meist eh nur auf Lautstärke an. IMHO sind auch
viele Auto-Endstufen mit Klasse D Verstärkern gebaut.

Gruß
Thomas

mfg
Andreas Messer
--
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E94F 63B7

Martin Schönegg · Feb 25, 2004

"Thomas Stegemann" <master_no_spam_stege@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:403CE5D6.CA966FD7@web.de...

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken. Es

Na ja, so neu ist es nun auch wieder nicht , früher nannte man das eben PWM,
später 1 bit DA und jetzt Klasse D (wie digital)

Damit ereicht man Wirkungsgrade bis über 90%! D.h. das Netzteil und die
Kühlkörper müssen nicht mehr so groß dimensioniert werden.
Diese Technik wurde bis jetzt AFAIK höchstens in der PA-Technik
angewendet.

Nö, da macht Wärme ja auch wenig Stress, im Zweifel ein paar Lüfter mehr....

Einsatzgebiete: Händies, PDA, MP3-Player, ...
Kleine Gehäuse, Akkubetrieb, keine Kühlbleche... Qualität, so viel (oder
wenig) wie nötig...

Was nun nicht bedeuten soll, dass die Teile schlecht sein sollen.

Martin

Tobias Wendorff · Feb 25, 2004

Martin Schönegg wrote:

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken.
Es

Na ja, so neu ist es nun auch wieder nicht , früher nannte man das
eben PWM, später 1 bit DA und jetzt Klasse D (wie digital)

aaah, 1-bit-DA sagt mir was

)

Michael Rübig · Feb 25, 2004

Hi,

Ich würde mir gerne mal eine Klasse-D Endstufe bauen um mich mit dieser
Technik anfreunden zu können. Hat jemand schon Erfahrungen mit dieser
Verstärkertechnik sammeln können oder schon Schaltpläne im Netz
gefunden? Ist diese Technik empfehlenswert?

Dazu ne Frage an die Leute, die sich damit vielleicht auskennen.
Wenn ich 20kHz Bandbreite haben will, muss ich eine PWM-Frequenz von
mindestens 20kHz erzeugen. Sollte das PWN digital erzeugt werden und
16Bit aufgelöst werden, dann wird eine Taktfrequenz des PWM-Generators
von 20kHz x 2^16 = 1,3Ghz benötigt.
Um 16 Bit auflösen zu können, müssen die Flanken des PWM auf 760ps
(Picosekunden) genau stehen.

Wo ist mein Denkfehler?
Oder wird das mit Sigma-Delta-Technik gelöst?

Damit ist aber die Lautstärkeregelung noch nicht erschlagen.
Wie wird die gemacht, ohne bei niedrigen Lautstärken die Dynamik zu
verschlechteren?

Gruß
Michael

Marcus Woletz · Feb 25, 2004

Hallo Andreas,

Andreas Messer schrieb:
[...]

Das Netzteil wird deswegen nicht kleiner. Das mit den Kühlkörpern stimmt
allerdings. Klasse D Verstärker haben den Nachteil, dass Sie in der
Klangqualität mit A oder AA Verstärkern kaum mithalten können. Das kommt
daher, das zum einen die AD-Wandler im Eingang meist "nur" 24 Bit können

24 Bit zu schlecht?? Habe ich was verpasst. Sind denn 24 Bit praktisch
überhaupt machbar. Das wären ja für das LSB bei 2V fullscale
lächerliche 1nV! Also nee, irgendwas scheine ich da in den letzten
Jahren versäumt zu haben...
Allerdings ist der A/D-Wandler sicher nicht das Problem der D-Klasse.

und die Schaltfrequenz der Mosfets auch begrenzt ist (Gatekapazität).

Genau das ist das Problem. Bei hohen Signalfrequenzen werden die
Schaltzeiten der Transistoren zum Problem, außerdem das
Ausgangsfilter. Allerdings spricht IMO nichts dagegen, Klasse D
auch im HiFi-Bereich für den Bassbereich einzusetzen. Wenn man bedenkt,
dass für den Bassbereich ca. 70% der Leistung benötigt werden,
macht das durchaus Sinn.

Wegen des guten Wirkungsgrades werden die Dinger halt in der PA-Technik
eingesetzt, da kommt es meist eh nur auf Lautstärke an. IMHO sind auch
viele Auto-Endstufen mit Klasse D Verstärkern gebaut.

Klar, höhere maximale Ausgangsspannung.

[...]

mfg
Andreas Messer

ciao
Marcus

Franz Hornung · Feb 25, 2004

"Thomas Stegemann" <master_no_spam_stege@web.de> schrieb im Newsbeitrag
news:403CE5D6.CA966FD7@web.de...

als Studiomusiker höre ich heute zum 1. Mal "Klasse D".
Normalerweise verwenden wir nur "Klasse A" Geräte.

Kannst Du mal was dazu schreiben?

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken. Es
funktioniert indem man aus dem Audiosignal zuerst mal ein PWM moduliertes
Rechtecksignal macht (Sägezahngenerator und Komparator). Dieses kann dann
mit MOSFETs beinahe verlustfrei verstärkt werden, muss aber über einen
Ausgangsfilter (Tiefpass) wieder zur anfänglichen Spannungskurve dekodiert
werden.
Damit ereicht man Wirkungsgrade bis über 90%! D.h. das Netzteil und die
Kühlkörper müssen nicht mehr so groß dimensioniert werden.
Diese Technik wurde bis jetzt AFAIK höchstens in der PA-Technik
angewendet.

Nein, die Bahn betreibt damit ihre E-Loks. Allerdings spart man sich dort
den Tiefpass, denn die Lok ist mit ihrer Masse selbst Tiefpass genug.

Bei CD/MP3-Playern ist der Tiefpass ebenfalls nicht mehr elektrisch
verwirklicht, sondern die Mechanik des Kopfhörers übernimmt schon diese
Aufgabe. Deshalb wird auch in deren Betriebsanleitung empfohlen, das Gerät
nur mit den mitgelieferten Kopfhörer zu betreiben.

Gruß
Franz

MaWin · Feb 25, 2004

Michael Rübig <michaely@bigfoot.de> schrieb im Beitrag <c1iu1d$1jgh8m$1@ID-25310.news.uni-berlin.de>...

Wo ist mein Denkfehler?
Oder wird das mit Sigma-Delta-Technik gelöst?

Wenn 40kHz PWM wird's korrekt. Siehe

de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Daher Klasse-D auch nur fuer Subwoofer oder Lo-End.
Einer der ersten war uebrigens 1978 der 2*160 Watt TA-N88 von Sony,
angeblich 20Hz-20kHz 0.5% Klirr.
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

joe heckert · Feb 26, 2004

Michael Rübig <michaely@bigfoot.de> wrote in message news:<c1iu1d$1jgh8m$1@ID-25310.news.uni-berlin.de>...

Hi,

Ich würde mir gerne mal eine Klasse-D Endstufe bauen um mich mit dieser
Technik anfreunden zu können. Hat jemand schon Erfahrungen mit dieser
Verstärkertechnik sammeln können oder schon Schaltpläne im Netz
gefunden? Ist diese Technik empfehlenswert?

Dazu ne Frage an die Leute, die sich damit vielleicht auskennen.
Wenn ich 20kHz Bandbreite haben will, muss ich eine PWM-Frequenz von
mindestens 20kHz erzeugen. Sollte das PWN digital erzeugt werden und
16Bit aufgelöst werden, dann wird eine Taktfrequenz des PWM-Generators
von 20kHz x 2^16 = 1,3Ghz benötigt.
Um 16 Bit auflösen zu können, müssen die Flanken des PWM auf 760ps
(Picosekunden) genau stehen.

Wo ist mein Denkfehler?
Oder wird das mit Sigma-Delta-Technik gelöst?

Damit ist aber die Lautstärkeregelung noch nicht erschlagen.
Wie wird die gemacht, ohne bei niedrigen Lautstärken die Dynamik zu
verschlechteren?

Gruß
Michael

Hallo Michael

Was Deine Abschätzungen betrifft, komme ich zu den selben Ergebnissen.
Außerdem habe ich vor ca 5 Jahren mal den Prototypen einer solchen
Endstufe entwickelt, die auch heute noch läuft (ca 30W Leistung)
Fazit: Wirklich problemetisch war die Reduktion von Nebengeräuschen,
wenn man mal einen Störabstand vonr 80dB und mehr verlangt.
Geschafft habe ich das vor allem durch die Auswahl des Komparators
im PWM-Modulator: Standard Typen wie LM393 sind da eher ungeeignet,
besser sind Komparatoren mit Ansprechzeiten von wenigen nsec.
Inzwischen gibt es von National Semiconductors und Philips fertige
Ansteuerbausteine, allerdings sind die technischen Daten (Klirrfaktor,
Rauschabstand) wohl eher im unteren Mittelfeld zu sehen.
Wenn es Dich interessiert, kann ich die alten Schaltunterlagen
bei Gelegenheit mal rauskramen.
Gruß Jochen

zu sehen.

Feb 26, 2004

In <403CE5D6.CA966FD7@web.de> Thomas Stegemann wrote:

als Studiomusiker höre ich heute zum 1. Mal "Klasse D".
Normalerweise verwenden wir nur "Klasse A" Geräte.

Kannst Du mal was dazu schreiben?

Klar! Klasse D ist eine relativ neue Art Audiosignale zu verstärken. Es
funktioniert indem man aus dem Audiosignal zuerst mal ein PWM
moduliertes
Rechtecksignal macht (Sägezahngenerator und Komparator). Dieses kann
dann
mit MOSFETs beinahe verlustfrei verstärkt werden, muss aber über einen
Ausgangsfilter (Tiefpass) wieder zur anfänglichen Spannungskurve
dekodiert
werden.
Damit ereicht man Wirkungsgrade bis über 90%! D.h. das Netzteil und die
Kühlkörper müssen nicht mehr so groß dimensioniert werden.
Diese Technik wurde bis jetzt AFAIK höchstens in der PA-Technik
angewendet.

Gruß
Thomas

Vergiss es, Sony hatte schon ende der 70iger komplette Linien mit der
Technik (das war deren Hi-End, Bass-Enstufe damals 8000.-DM) im
Consumer-Bereich angeboten. Da kamen aus zu damaligen Verhältnissen
flachen 5cm hohen und 40cm breiten Flundern 2x 160 Watt Sinus raus. Dazu
gab es aktive Frequenzweichen und Standard-Endstuffen für Mitte und
Hoch-Tonbereich. Hätte man da einmal komplette aus 150mV Schall erzeugen
wollen, war man mit 40000.-DM dabei.

Henry

--

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Andreas Messer · Feb 26, 2004

Hallo Marcus,

Marcus Woletz wrote:

Hallo Andreas,

Andreas Messer schrieb:
[...]
Das Netzteil wird deswegen nicht kleiner. Das mit den Kühlkörpern stimmt
allerdings. Klasse D Verstärker haben den Nachteil, dass Sie in der
Klangqualität mit A oder AA Verstärkern kaum mithalten können. Das kommt
daher, das zum einen die AD-Wandler im Eingang meist "nur" 24 Bit können

24 Bit zu schlecht?? Habe ich was verpasst. Sind denn 24 Bit praktisch
überhaupt machbar. Das wären ja für das LSB bei 2V fullscale
lächerliche 1nV! Also nee, irgendwas scheine ich da in den letzten
Jahren versäumt zu haben...

Klar sind 24 Bit machbar. Bei den teueren Terratec Soundkarten gibt es das
soweit ich weis schon länger (24Bit/96KHz) die Creative Audigy hat glaube
ich auch 24 Bit. Wenn ich die Ti-Datenblätter richtig verstande habe, dann
können die Schaltkreise für Klasse D die die anbieten sogar 24Bit bei 196
KHz. (Siehe TAS5xxx, sind 2 oder 6 Kanal Klasse D Steuerschaltkreise und
Leistungendstufen)

Allerdings ist der A/D-Wandler sicher nicht das Problem der D-Klasse.

Stimmt, aber ich bin immer nocht ein Verfechter der guten Analogtechnik,
auch wenn Sie nicht gerade einen hohen Wirkungsgrad haben. Den Unterschied
von einer CD zu einem analogen Signal kann man mit entsprechender Anlage
wirklich hören, ich habe es vorher auch nicht geglaubt, ist aber so.

mfg
Andreas Messer

ciao
Marcus

mfg
Andreas
--
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E94F 63B7

MaWin · Feb 26, 2004

Andreas Messer <andreas.messer@gmx.de> schrieb im Beitrag <c1kn1g$d2h$01$1@news.t-online.com>...

Klar sind 24 Bit machbar. Bei den teueren Terratec Soundkarten gibt es das
soweit ich weis schon länger (24Bit/96KHz) die Creative Audigy hat glaube
ich auch 24 Bit.

Prust, LOL, ROTF.
Selten jemanden gesehen, der Werbefuzziaussagen so gnadenlos Glauben schenkt.

Na, noch ein Gaudi zu Karneval .
--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
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de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/
Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask.
Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

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