Przegląd wzmacniaczy kl. D

[marjan1]

Witam !

 

Panowie mam całkowicie poważną potrzebe dokonania przeglądu wzmacniaczy kl. D , szczególnie interesują mnie gotowe układy scalone , ale nie pogardze jakimkolwiek schematem oraz opisem działania . Dziwi mnie trochę brak takiego tematu na waszym forum bo parametry tych wzmacniaczy nie odbiegają znaczaco od klasycznych konstrukcji (na temat brzmienia się nie wypowiadam ) . Internet ma przepastne zasoby w tym zakresie więc szukania jest sporo , ale jak to mówią w kupie siła więc może Wy sznowni koledzy znacie jakieś ciekawe konstrukcje/schematy o takim cudzie techniki. Interesują mnie też wasze konstrukcje DIY , wasze przygody z tym urządzeniem . Ogólnie wszystkie cenne wskazówki ukazujące problem od strony technicznej .

 

Pozdrawiam i dziękuje za ewentualne wpisy . Marcin :)

[Molibden]

DIY w klasie D chyba się nie robi - wymaga to zastosowania montarzu powierzchniowego bo inaczej całość się "rozjeżdza" i nie działa poprawnie. Jak na DIY jest to dość problematyczny temat. Zwykle używa się gotowych modułów końcówki mocy wzmacniacza w klasie D.

Chociaż pewną popularność zdobył miniaturowy wzmacniacz T-amp (jest wątek na forum o jego tuningu) oraz duże konstrukcje na układzie Tripath, teraz modułach Icepower.

[senicz]

brzmieniowo to d sa porazka. jedynie Tact gra niezle ale reszta to syf.

[marjan1]

Molibden

 

Mam przed oczami dwie prace . Pierwsza 1981r gdzie kolesie z diory badali zastosowanie takich wzmacniaczy do radioodbiorników , wszystko wykonane na tranz. bipolarnych i to nie jeden model ale kilka . Druga to 1994r , koncówa 2*250 z zasilaniem impulsowym całośc w technice dyskretnej przewlekanej .

 

Obecnie jest duże parcie na na takie wzmacniacze bo zdominują one niedługo rynek szajs-endu a w tym sporcie chodzi o małe wymiary ( odpowiedni stosunek mocy do masy) ekonomia zasilania >80% i dobre parametry .

Ale prace kierują się też w drugą stronę czyli użądzeń profesjonalnych . Obecnie duży naciska kłądzie się na zjawiska powstające przy przełączaniu jak zanik impulsów , syf przy ekstremum modulacji , nierównomierność przełączania kluczy . Teoria mówi że jeśli modulacja jest idealna to zniekształcenia zostaną stłumione do poziomu szumu , to zjawiska opisane wcześniej powodują sianie zniekształceniami po całym widnie częstotliwości . Modulacja PWM niesie ze sobą informacje o chwilowej energii sygnału , najważniejszy dla nas jest czas trwania impulsu , nie jego amplituda ( która musi być cały czas taka sama) . Laikowi może wydawać sie że to musi siać ogromne zniekształcenia , ale jeśli odfiltrujemy całkowicie nośną to mamy sprawnośc 100% . Zniekształcenia zostaną całkowicie stłumione , to błędy przy przetwarzaniu powodują zniekształcenia a nie modulacja . Teoria jest niezawodna ale praktyka to inny świat .

[rekin]

Problem z filtracją przy przekształtnikach PWM jest taki sam jak z filtracją DAC-ów opartych o tą technikę. Jedyna różnica to moc. Wbrew pozorom dobrze wykonany wzmacniacz w klasie D potrafi zagrać całkiem nieźle. Okazało się podczas moich eksperymentów z kością tripatha, że kluczowe znaczenie ma zasilanie samej kostki - (jakość tego zasilania), oraz jakość elementów w filtrze. Zmianę brzmienia można uzyskać również przez zmianę czasu przerwy w kluczowaniu poszczególnych połówek (fetów wyjściowych) sygnału. Im krótszy czas przerwy tym bardziej twarde i zimne brzmienie - jednocześnie bardziej "energetyczne" . Wydłużenie przerw ocieplało brzmienie i oczywiście radiator mniej się grzał :)

[SILVER SOUND]

Witam

Nie wiem jak tego typu (klasa d i pochodne...) wzmacniacze będa sie aklimatyzowały w srodowiskach audiofilskich, gdzie jak wiadomo wymagania co do jakości dźwieku sa duzo bardziej wygórowane niż w niszy wzmacniaczy profesjonalnych. Wiem natomiast o trendach w niszy profesjonalnej, a tam zaczynaja dominować hybrydy (ostatnie wypusty QSC, EV...itd) gdzie zastosowano zasilacz impulsowy, a stopnie mocy analogowe, z podwyższoną sprawnością energetyczną, bo z kluczowanym 2 a nawet 3 stopniowo napięciem, co potocznie nazywa sie klasą H.

Urządzenia tego typu zaczynaja dominowac u poważnych producentów, zatem to cos znaczy..według mnie, tyle, że zakładane oczekiwania co do jakości wzmacniaczy impulsowych, nie potwierdziły się, niestety...

Zatem skoro nie sprostały dla zastosowań profesjonalnych, to raczej na pewno nie sa w stanie zaspokoić oczekiwań niszy audiofilskiej.

jk

[Lenny]

Moim zdaniem jest raczej odwrotnie. To tylko kwestia czasu. Za "chwilę" obok podziałów na lampy, fety, klasę A, AB itd... pojawi się równoprawna grupa wzmacniaczy klasy D. Moduły hypexa (UcD) są już dziś bardzo popularne i wielu bardzo chwali ich brzmienie, zwłaszcza w zakresie basu. Takiego kopa ma podobno mało co. Do tego w sprawę jak zwykle wejdzie księgowy - klasa D będzie coraz tańsza, lżejsza, mniej wymagająca dla zasiania... Marketing dorobi swoje i coraz więcej będzie klasy D.

Sam nie słyszałem nic tego typu. Jeśli jednak kiedyś zapragnę zrobić suba nie będę się zastanawiał i zamówię sobie hypexa do napędzania jakiegoś potwora :D.

 

pozdrawiam,

L.

[senicz]

jeszcze daleko cyfrowym do najlepszych analogowych. Dobrym przykladem jest Tact chyba szczyt mozliwosci cyfry w tym temacie. Amator dosc latwo moze go p0konac swoja analogowa konstrukcja ale musi ona miec thd mniejsze od 0.001% w calym pasmie no i inne parametry na dobrym poziomie. Byc moze w sali trimex na AS2006 podlacze na chwile tacta aby porownac roznice w brzmieniu mojej koncowki i Tact-a.

[SILVER SOUND]

Witam

Akurat zapotrzebowania profesjonalne wypromowały ze wzgledów ekonomicznych wzmacniacze impulsowe, a dopiero potem zaczeto pruby zastosowań audiofilskich.

Skoro jak pisałem czołowe firmy, dysponujące najnowoczesniejszymi technologiami, bo dobry zasilacz impulsowy to pratycznie to samo co koniec mocy impulsowy, sięgaja do hybrydy o której pisałem wczesniej, to raczej nie z powodu

przywiązania do analogu, a z powodu innych aspektów...

Sprawnośc takiego wzmacniacza sięga nawet 75-80 %, zatem niewiele mniejsza od klasy D, czy podobnych..

Oczywiście marketing, i służalcze pisma, które udostępnia swoje szpalty, wcisna kazde g....o, jako super rewelację, ale to nie znaczy ze te urządzenia zdominuja rynek, raczej , jak to juz ktoś zauważył, niszę tanich wyrobów z klasy "pozwól sobie na odrobine luksusu...."...

jk

[senicz]

pewne jest ze cyfra wygra z analogiem. Narazie analog dobrze sie trzyma choc zwykle wzm daja juz troche ciala. trzeba klockow burmastera i podobnych zeby byly lepsze np. od Tacta. Ale to tylko kwestia czasu. Tak jak napisale wyzej zrobimy porownanie tacta z analogiem i bedzie mozna posluchac roznice. tact poleci z wyjscia cyfrowego a analog z analogowego. Z jakoscia pewnie bedzie podobnie jak z dacami stare byly kiepskie ale najnowsze juz calkiem niezle. Jak wejda 32bitowe to pewnie bedzie super. Te uklady o ktorych koledzy pisza narazie sa bardzo kiepskie. I nawet lampiaki bije je na glowe. W taccie uklad sily glosu zrealizowano w ten sposob ze zminiaja napiecie zasilania na stopniach wyjsciowych i w efekcie moc max jest ustalona na odpowiednim poziomie.

[SILVER SOUND]

Witam

Senicz, podobno jedna jaskólka wiosny nie czyni....

zatem tak jak POWER SOFT, w niszy profesjonalnej robiący impulsiaki na przyzwoitym poziomie, jak tez wymieniony przez Ciebie wzmacniacz sa takowymi "jaskółkami"...

Moim zdaniem jeszcze długo analogi będa dzierżyć palme "pierwszeństwa", a imulsowe opanuja nisze tanich "podstawówek", i nieliczne egzemplaże, o jakim Ty piszesz...niszę pólki wysokiej.

Jako dowód niezastosowalności impulsowców, w zakresie powyżej basowego, w niszy aktywnych paczek zastosowań profesjonalnych, niech słuzą przykłady wyrobów czołowych firm...np: MACKIE, basowy = impuls/ srodek/ góra = analog.

Tak tylko że w niszy audiofilskiej wyjątkowo mało spotyka sie paczek z podziałem aktywnym.

jk

[senicz]

juz niedlugo analogi beda duza egzotyka a juz napewno wtedy ja sie za ta technike wezme no nie?

[Molibden]

Jasne Senicz, a na Marsa kiedy lecisz? Tylko weź dużo lamp od Floriana bo tam wogóle nic nie ma i z pewnością będą bardzo poszukiwane :D

Wzm. w klasie D stosuje się też do zasinanych bateriami słuchawkowych urządzeń przenośnych i głośników PC (T-Amp). Wcale się nie zdziwię jak niedługo będą w aparatach słuchwych.

[senicz]

a co GaCek duzo lepszy od cyfrowych? bo mnie sie wydaje ze to syf i juz. Zreszta Mistrz Waldemar ostrzegal mnie przed jego brzmieniem!

[Piotreq23]

Jak już mowa o klasie D, to szukam obecnie schematu końcówki mocy do subwoofera właśnie w klasie D. W subie wysoka sprawność to duża zaleta, a wąskie pasmo w niczym nie przeszkadza :) Znacie coś takiego do wykonania DIY i żeby miało 200-300W? Pytanie również czy impedancja 2ohm nie będzie tu problemem? Najchętniej zrobiłbym klona fabrycznej konstrukcji, ale znaleźć w miarę prosty schemat jest ciężko.

[marjan1]

Piotreq23>>

 

Jeśli DIY to tylko na scalaku , bo to rozwiązanie odrazu działa . No chyba że nie chcesz scalaka ale to wymaga dobrej aparatury do pomiarów a schematów też jest jak na lekarstwo bo znaczna część rozwiązań chroniona jest patentem . Z tego co mi wiadomo dośc spory wkład w rozwój tej techniki mają polscy inżynierowie ale niestety za granicą .

 

Jeszcze kożystająć z wątku :

 

poszukuje kostki TA2020 lub źródła z którego można ją zamówić , lub jeśli są na forum koledzy z zagranicy to prośić ich o pomoc w sprowadzeniu takiego elementu . W naszym kraju to raczej ciężko :(

[Jendzora]

Hmmm, niestety ZTCW to np. Jeff Rowland ostatnimi czasy to cyfra a kiepski nie jest, więc ta sprawa zaczyna mieć coraz szersze kręgi. Już sam widziałem projekty głośników z zintegrowanymi wzmacniaczami klasy T/D - na razie jeszcze nie na rynek domowy ale za chwilę...

[darkfenriz]

Może ktoś z forumowych kolegów byłby chętny do współpracy w stawianiu pierwszych kroków w DIY klasy D?

Może wspólnymi siłami udałoby nam się stworzyć forumową konstrukcję PWM, najlepiej z elementów dyskretnych, czy z użyciem bramek czy komparatorów?

Bo wziąć kostkę i zrobić z niej wzmacniacz to tak jak z mrożonki zrobić obiad ;)

pozdrawiam

[senicz]

sprawa jest prosta komparator super szybki i dokladny synchronizujesz jakim zegarem np. 200k i masz sygnal do przelaczania bramek kluczy na vmosach. Na wyjsciu przelacznika mocy tylko filtr lc na te 200k i z glowy. Ssygnal jest wypelniony proporcjonalnie do amplitudy sygnalu a moc wyjsciowa ustalasz wielkoscia napiecia zasilania przelacznika mocy. Wazne jest aby komparator byl max szybki i dokladny. Takie cos robi sie z marszu. No nie?

[marjan1]

Senicz >>

 

bardzo się mylisz , o mocy decyduje czas trwania impulsu , a wartość nap. zasilania jest ciągle stała Vcc i -Vcc na wyjściu klucza o mocy wyjściowej decyduje czas otwarcia klucza , napisz jak sobie wyobrażasz taki regulator o b.szerokim zakresie prądów i napięć , lub podaj schemat .

 

Darkfenriz >>

 

Słuszna koncepcja i jestem za ale problemów jest co niemiara np. ze schematami . Raz trafiłem na stronkę norwega który coś tam na piechotę klecił ale linka zgubiłem :( . Proponuje zabawę zacząć od znalezienia dobrego schematu modulatora , takiego w który nie gubi impulsów .

Na obrazku fragment modulacji PWM fala nośna 100kHz pila , modulatorem jest komparator.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[rekin]

Obaj macie rację :)

O mocy decyduje pole powierzchni pod krzywą takowego impulsu, a więc zarówno |Vmax| jak i czas trwania impulsu. To, że w PWM napięcie nie zmienia amplitudy, a sterujemy tylko wypełnieniem nie zmienia tego faktu.

[senicz]

rekin jak jestes taki cwaniak to narysuj taki modulator!!

[rekin]

>senicz

Nie ponosi Cię trochę z tym cwaniakiem?

Co ma wspólnego dyskusja o parametrze fizycznym jakim jest moc z projektem modulatora PWM?

Nie interesują mnie wzmaki cyfrowe do tego stopnia, żeby bawić się w ich projektowanie, bo musiałbym się sporo nauczyć, a nie mam na to czasu. Nie jestem w tej dziedzinie specjalistą, chociaż korzystam z przekształtników i modulatorów podczas zasilania silników DC i asynchronicznych dwustronnie zasilanych, czy zwykłych pierścieniowych. Producenci tych urządzeń chronią swoje rozwiązania patentami i nie udostępniają na ogół schematów mimo, że zasada działania jest ogólnie znana.

Zakupiłem swego czasu wzmaka na tripathu z czystej ciekawości jak gra, a nie po to, żeby wnikać dlaczego gra - to zostawiam konstruktorom większego formatu - jak np. Ty.

[rekin]

Ogólnie znane podstawy znajdziesz na necie bez problemu. Ogólnie chodzi o to co na rys. Realizacji może być sporo, a szczególnie zastrzeżone przez producentów są rozwiązania dotyczące komparatora - bo zwykle nie jest to zwykły komparator, a o czasie(momencie) załączania kluczy decyduje dość złożony algorytm. Cześć kluczująca i LPF są już powszechnie znane i dostępne.

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[bitrate]

> marjan1 problem tylko w tym jak zapewnić idealną liniowość takiego przebiegu liniowo narastającego co jest bardzo ważne i jak zapewnić

możliwie najkrótszy czas zanikania sygnału od wartości penej od zera co też jest istotne.

A nie lepiej było by zrobić modulator delta-sigma po analogu?W najprostszym przypadku modulatora 1 rzędu potrzebny jest sumator,integrator i latch.

Oczywiście dla modulatora 1 rzędu konieczne były by kosmiczne częstotliwości zegara rzeby otrzymać rozsądne wartości SNR

ale gdyby wymodzić coś 3-4 rzędu to kto wię:-) Tyle że modulatory wyższych rzędów nie są już tak jak w przypadku 1 rzedu

bezwarunkowo stabilne ale z tego co pamiętam to był jakiś plugin do Matlaba pochodzący od Analog Devices do liczenia transmitancji operatorowych takich wynalazków (analogowych i cyfrowych)

[bitrate]

Ale naładowałem ortów :D przepraszam jestem nieco przemęczony .

[darkfenriz]

W sumie to myślałem raczej o topologii samo-oscylującej ze sprzężeniem zwrotnym. Wyprodukowanie trójkąta o czystości adekwatnej do audio byłoby sztuką samą w samą w sobie.

Polecam poczytać, jak z klasą D bawił się nasz znany i lubiany kolega z zachodu:

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[darkfenriz]

Marjan

ten rysunek pokazuje, że komparator miał zbyt niskie narastanie (slew rate).

[marjan1]

Darkfenriz >>

 

Oczywiście że za małe ale jeśli chcemy aby częstotliwość naszego trójkąta była wysoka to trzeba b.szybkiego komparatora o odpowiednim czasie włączenia , impulsy zawsze będą trochę zanikać bo minimum sinusoidy oznacza b.krótki impuls , jeśli chcemy szybko próbkować to musimy szybko przełączać , modulator ma największe znaczenie dla projektu . MikeB ma problem z nierównym przełączaniem się bramek i to też powoduje gubienie impulsów .

 

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

 

Inny przykład modulatora . Modulacja jednostajna jako gen trójkąta proponuje użyć jakiegoś MAX-a do mnie przyjedzie za pare dni taki co śmiga do 200kHz

Ukryta Zawartość

Zaloguj się, aby zobaczyć treść.

Zaloguj się, aby zobaczyć treść (możliwe logowanie za pomocą )

[Lenny]

Komparator komparatorem, nie zapominajmy, że potem te impulsy musi przenieść końcówka mocy na MOSFETach.

Jeśli się nie uda, to taki impuls tylko niepotrzebnie zwiększy straty. Nie mam pojęcia jak w wzmacniaczach audio, ale w przetwornicach steruje tym procek i za krótkie impulsy po prostu się omija.

 

Myślę, że robienie tego "DIY" to strata czasu. Może i zadziała, ale żeby miało lepsze parametry, brzmiało lepiej, zajmowało mniej miejsca od "gotowców"... O kasie przeznaczonej na testy nie wspomnę. Nie lepiej od razu kupić gotowy moduł a "resztę" przeznaczyć na wstawienie do niego worka Black Gate'ów ? :)

 

pzdr,

L.