Die funktionieren natürlich recht gut. Nur erscheint mir das Ausgangssignal etwas komisch, müsste das nicht deutlich besser gefiltert sein, sodass nur noch das Nutzsignal zu sehen ist?
Hintergrund meiner Frage: Ich schliesse am Verstärkerausgang gerne einen Pegelmesser an, so kalibriert das der rote Bereich dort beginnt, wo die Klirrfaktorkurve steil ansteigt. Das funktioniert natürlich am digitalen Verstärker offensichtlich nicht so einfach.
Nur erscheint mir das
Ausgangssignal etwas komisch, müsste das nicht deutlich besser gefiltert
sein, sodass nur noch das Nutzsignal zu sehen ist?
Ein normaler Lautsprecher ist eine induktive Last mit steigender Impedanz zu hohen Frequenzen. Der hohe Frequenzanteil, also die Schaltfrequenzen der Class D Endstufe als Störsignal auf dem eigentlichen Nutzsignal, wird also keine nennenswerte Schallenergie erzeugen. Selbst wenn, wäre es weit über deinem Hörbereich. Siehe
Ein Lautsprecher ist für die Schaltfrequenzen laut Datenblatt von 240-400 kHz deiner Class-D Endstufe also viel zu "träge". Ein Oszilloskope hingegen nicht, ist es doch für Frequenzen bis z.B. 20 Mhz entworfen. Du siehst zwar die Frequenzanteile, hören wirst du die nicht.
Problematisch kann hier aber die ungewollte und unerwünschte Abstrahlung der hohen Frequenzen sein, welche dann andere Geräte stören könnten. Bei einem 23€ Modul würde ich das sogar grundsätzlich erwarten und externe Filter vorsehen. Dein Modul ist eben kein fertiger Verstärker, sonder nur ein Bausatz-Modul. Ein in Deutschland offiziell vertriebener (Auto-)Verstärker (Endprodukt) muss sich an die entsprechenden Normen halten (Auto -> ECE R10). Dein Chinakracher-Modul wird das mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht tun.
Zitat: "The heart of a Class-D amplifier filter is a L-C low-pass filter. The corner frequency of the filter is chosen so that the filter will have minimal effect on the desired output frequency range while attenuating the switching noise as much as possible."
Am Schluss des Artikels werden auch "Filterless Amplifiers" diskutiert.
Zitat: "No discussion of Class-D output filters would be complete without talking about filterless Class-D amplifiers. The primary purpose of the output filters is to reduce EMI. However, it is possible to operate a Class-D amplifier without any filters on the outputs. Although there is a large amount of high-frequency switching noise on the amplifier outputs, this noise is far outside of the response range of most speakers so filters are not necessary for good audio quality."
Bitte auch die "Related Links" im Anhang des Artikels beachten.
Although
there is a large amount of high-frequency switching noise on the
amplifier outputs, this noise is far outside of the response range of
most speakers so filters are not necessary for good audio quality.
...erzeugen aber Ströme in den meterlangen Zuleitungen zu den Lautsprechern und füttern damit die Verluste, somit mehr Hitze im AMP. Großer Murks!
Deine THD-Kurve ist Prinzip des Systems.
Ähnlich sieht es mit dem Spektralverlauf aus.
Die "Luxusteile" machen das so, dass sie die Power und den Bereich nicht voll auslasten. Der AMP schwingt ausreichend schnell und ist überdimensioniert, d.h. die 100% Schaltspannung, die bei einem voll geöffneten T möglich sind, werden z.B. nur zu 50% ausgenutzt. Als Beispiel schaltet ein Rack-Verstärker hier 230V -> faktisch 200V auf den Ausgang, durch die Filterung und Ansteuerung steigt die Spannung am Ausgang aber nur auf maximal 100V peak und 60V im maximalen Leistungspunkt. Das sind dann 400W am Lautsprecher bei maximaler Impedanz von real 8 Ohm. Nominell wird der Chinese wahrscheinlich rechnen 200*200/4 -> 10kW.
Da solche Module mit 100W angeprisen werden, wirst du nur um die 5W sauber rausbekommen.
Wos steht denn spezifiziert dass das Nutzsignal "deutlich besser
gefiltert" sein müsste?
Welche Daten/Tatsachen bringen dich zur Annahme eines bestimmten
Grades von Filterung?
Ich bin ein alter Sack, das ist das erste Mal das ich mit diesen digitalen Endstufen zuzsammen treffe. Bisher hatte ich nur mit analogen Verstärkerschaltungen zu tun, da kommt im Idealfall hinten das heraus was ich vorne reinstecke.
Problematisch kann hier aber die ungewollte und unerwünschte Abstrahlung
der hohen Frequenzen sein, welche dann andere Geräte stören könnten. Bei
einem 23€ Modul würde ich das sogar grundsätzlich erwarten und externe
Filter vorsehen. Dein Modul ist eben kein fertiger Verstärker, sonder
nur ein Bausatz-Modul.
Interessant finde ich in dem Zusammenhang, das die auf der 23€ Platine realisierte Schaltung exakt dem Datenblatt entspricht!
Nur erscheint mir das Ausgangssignal etwas komisch
Was hast du da als Last dran? Schon einen Lautsprecher oder eine
halbwegs brauchbare Laustsprechernachbildung aus Widerstand und
Induktivität?
Ca 5m Lautsprecherkabel und dann die Lautsprecher. Zwei kleine Aluboxen.
Den Tiefton erzeugt ein modifizierter 300mm/300W Suwoofer.
Ich höre so gerne Orgelkonzerte. Dann gehen die Aussteuerungsmesser schonmal in Richtung -3dB. Leider hört man den Sub bei den tiefsten Frequenzen atmen.....
Und dann solltest du natürlich den Strom oszilloskopieren, denn allein
der Strom sorgt für das Magentfeld und letztlich die Membranbewegung.
Ich vermute das die hohen Frequenzen des Digitalteils dort kaum noch auftreten. Denn dann wäre ein Wirkungsgrad von ca. 85% fast nicht möglich.
Die "Luxusteile" machen das so, dass sie die Power und den Bereich nicht
voll auslasten. Der AMP schwingt ausreichend schnell und ist
überdimensioniert, d.h. die 100% Schaltspannung, die bei einem voll
geöffneten T möglich sind, werden z.B. nur zu 50% ausgenutzt.
Ich habe für die 2x160W Stufe nur ein 250VA Netzteil vorgesehen. Vollaussteuerung erreiche ich damit eh nicht. Klirrfaktor verbessert imho nicht den Klang, wie jemand hier im Forum behauptet.
...erzeugen aber Ströme in den meterlangen Zuleitungen zu den
Lautsprechern und füttern damit die Verluste, somit mehr Hitze
im AMP.
Zumal der TO es noch nicht mal schafft, anzugeben, um welchen Pegel es
überhaupt geht. Wenn es nur um 3mV geht, dann ist das doch super ...
Nun, aus einer 160W an 4 Ohm Endstufe kommt geringfügig mehr heraus als
3mV.
Das war auch nur ein übertriebene Annahme, um Dich auf die Idee zu bringen, mal endlich paar Werte zu nennen. Schließlich fragst Du uns ja, ob das nicht ein bißchen viel ist. Aber wenn Du uns nicht sagst, über welche Werte wir hier überhaupt reden, wird es wohl keine sinnvolle Diskussion und Antworten dazu geben.
Ich hab auf die Schnelle noch drei Oszillogramme aufgenommen.
die ersten beiden Bilder sind mit den kleinen masseffreien Owon HDS242 aufgenommen. Also direkt an den beiden Lautsprecheranschlüssen eines Kanals. Da ist, wie ich schon erwartet hab, nur das Nutzsignal zu finden. In diesem Fall 1 kHz. Bei zugedrehter Lautstärke findet man dort ein kleines Störsignal von etwa 1 Mhz, Urs unbekannt, evtl der Taktgeber im TDA7498.
Asymetrisch gemessen findet man dort das Störsignal von ca 300kHz bei etwa 2,2Vpp.
Upps ein Bild doppelt angehängt. Kann man das irgendwie löschen?
Da ist, wie ich schon erwartet hab, nur das Nutzsignal zu finden. In
diesem Fall 1 kHz.
Dann guck mal genau hin oder verwende ein besseres Messgerät. Für Audio ist so ein Oszi eher ungeeignet mit seinen 8 Bits. Nimm einen hochauflösenden ADC, nimm damit viele Samples bei hoch genuger Samplerate auf, rechne eine FFT und dann siehst du mehr.
Für Audio
ist so ein Oszi eher ungeeignet mit seinen 8 Bits. Nimm einen
hochauflösenden ADC, nimm damit viele Samples bei hoch genuger
Samplerate auf, rechne eine FFT und dann siehst du mehr.
Nicht so hastig mit nem alten Mann, sowas kann ich auf die Schnelle nur mit meinem ebenso alten analog Oszi, siehe Bild. Da sehe ich max 120mV.
Meine DSOs können das sicher auch besser darstellen, aber längst nicht so einfach, und deswegen befindet sich das Problem wieder mal vor dem Bildschirm.
Wie sagte ein Arbeitskollege, was ich nicht messen kann ist nicht da :-))
Dir sollte klar sein, dass Class-D ein Schaltverstärker ist, d.h. der liefert ständig Rechtecksignale mit dem vollen Hub der Betriebsspannung. Wenn Du dann hinter dem Filter differentiell weniger als 1Vpp hochfrequenten Sinus misst, ist das völlig ok.
Interessant finde ich in dem Zusammenhang, das die auf der 23€ Platine
realisierte Schaltung exakt dem Datenblatt entspricht!
Ei der Daus, wer hätte das gedacht! Und ich habe immer geglaubt dass in diesen Ali-Baba Klitschen ganze Stäbe von Entwicklern die Schaltungen austüfteln.
...erzeugen aber Ströme in den meterlangen Zuleitungen zu den
Lautsprechern und füttern damit die Verluste, somit mehr Hitze im AMP.
Großer Murks!
Da steckt im ganzen System deutlich weniger (Verlust-)energie drin als bei Endstufentransistoren im AB-Betrieb. Die Wärme ist da kaum das Problem, eher die EMV!
Die "Luxusteile" machen das so, dass sie die Power und den Bereich nicht
[...]
Nominell wird der Chinese wahrscheinlich rechnen 200*200/4 -> 10kW.
In Rätseln du sprichst.
Da solche Module mit 100W angeprisen werden, wirst du nur um die 5W
sauber rausbekommen.
Quatsch. Rainer hat ja sogar die passende Abbildung (THD_vs_Outputpower) angehängt. Bei Vcc=36 V sind die Module mit minimalem THD bis 70W geeignet.
Das "Problem" ist eher, dass diese Module bei einem sauberem PCB Design oft recht gut gehen, so ca bis 50% der max. Leistung lt. Datenblatt. Dabei genügen sie auch gehobenen Ansprüchen.
Zur Lösung meines Eingangsproblem muss ich also einen Ausgangsübertrager/Trafo verwenden. So erscheint es mir am einfachsten.
Eine andere Frage hab ich noch: Zur Zeit als ich noch Röhrenverstärker baute war es garkein Thema. Aber als ich dann mit Germaniumtransistoren, und vor allem als sich später mit dem tollen 2N3055 höhere Ausgangsleistungen realisieren liessen, gab es immer öfter Probleme mit während des Betriebes Aus- oder Eingesteckten Lautsprechersteckern. Das führte immer wieder zu Ausfällen der Endstufen.
Wie ist das bei den Class-D Endstufen, vertragen die solche heftigen Lastwechsel im Betrieb?
als sich später mit dem tollen 2N3055 höhere
Ausgangsleistungen realisieren liessen, gab es immer öfter Probleme mit
während des Betriebes Aus- oder Eingesteckten Lautsprechersteckern. Das
führte immer wieder zu Ausfällen der Endstufen.
Das liegt daran, daß man sich oft den Aufwand für wirksame Schutzschaltungen sparen wollte. Einfache Schutzschaltungen schalten oft das Lautsprecherrelais ab. Relais haben aber Schaltzeiten von mehreren ms, da ist der Transistor schon längst gestorben.
Zuverlässige Schutzschaltungen müssen daher direkt an der Basis der Endstufentransistoren eingreifen, ohne aber im normalen Betrieb zu stören.
Zur Zeit als ich noch Röhrenverstärker
baute war es garkein Thema.
Da waren auch die Verluste gar kein Thema, Röhrenverstärker haben geheizt, ohne Ende. Im Winter konnte man schonmal die Raumheizung auf Frostschutz runter drehen.
Digital_kleiner_Pegel_k.jpg
(230 KB)
Digital_grosser_Pegel_k.jpg
(240 KB)
THD_vs_Power.png
(65 KB)
