Hallo
Ich bastel immer noch an meinem Class-D-Verstärker, dabei haben sich ein
paar Fragen zum nachgeschalteten Class-D-Verstärker
herauskristallisiert:
1. Grundsätzlicher Aufbau: C parallel zum Lautsprecher, davor ein L in
Reihe (zum Lautsprecher). Ist das so machbar? (Man sieht häufig andere,
kompliziertere Topologien, beispielsweise auf beiden Seiten der Brücke
ein L in Reihe zum Lautsprecher und ein C gegen GND)
2. Dimensionierung: Die Cut-Off-Frequenz legt man etwas oberhalb der
Audio-Frequenz, aber da kann man L und C ja im Prinzip voneinander
abhängig beliebig wählen. Wie geht man in der Praxis vor?
3. Energie: Eigentlich eine eher theoretische Frage, aber: Wohin geht
eigentlich die Energie? Wir schicken eine Frequenz ins Filter, die kommt
auf der anderen Seite aber nicht mehr raus. Verbraten wird sie nicht, da
L und C ja (theoretisch) verlustlos sind, in andere Frequenzen
umgewandelt wird sie ebenfalls nicht, da das Filter linear ist.
Gruss
Michael
Doch, da wird auch verbraten...
Hohe Frequenzen passieren den C und brechen nach Masse ab. Hohe
Frequenzen wollen in der L ein träges Magnetfeld umpolen und werden da
auch verheizt :-}
Hallo Michael,
> 3. Energie: Eigentlich eine eher theoretische Frage, aber: Wohin geht> eigentlich die Energie? Wir schicken eine Frequenz ins Filter, die kommt> auf der anderen Seite aber nicht mehr raus. Verbraten wird sie nicht, da> L und C ja (theoretisch) verlustlos sind, in andere Frequenzen> umgewandelt wird sie ebenfalls nicht, da das Filter linear ist.
Du mußt Dir nur anschauen, wie das Integral von u(t)*i(t) aussieht.
Energie wird nur in resistiven Widerständen umgesetzt. Spulen und
Kondensatoren nehmen zwar kurzfristig Energie auf, geben sie aber
postwendend wieder ab.
Es gibt sowohl Filter, die Leistung verbrauchen, als auch solche, die
keine Leistung umsetzen.
Ein RC-Hochpaß ist ein Filter, das keine Leistung umsetzt (R:
Lastwiderstand).
C
o------||-----*------------o
|
| | |
|UE | | UA
| ### |
v ### R |
| v
o |
| | o
--------------*------------| GND
Bei den tiefen Frequenzen schickst Du zwar Spannung auf das Filter, es
fließt aber kein Strom. Die Leistung ist gleich Null.
Es gibt natürlich auch Filter, die Leistung verbrauchen.
Gruß,
Michael
@Michael: Wenn ein RC-Hochpass keine Leistung umsetzt, was macht dann
der Widerstand da drin? Wenn der keine Leistung verbraten soll, dann
müsstest du ihn weglassen.
@mr.chip
Erst mal als Warnung: Bin kein Audioexperte, nur Physiker, ich hör mir
gefilterte Signale nicht an, sondern betrachte sie auf dem Oszi.
Ich könnte mir vorstellen, dass einfache Filter im Audiobereich den
Klang verzerren. Das liegt einerseits daran, dass die Spannung beim
LC-Tiefpass in der Nähe der Resonanzfrequenz überhöht wird, außerdem
ändert sich um die Grenzfrequenz herum die Phasenlage drastisch. Ein
Spannungspuls würde dir da glatt auseinanderlaufen. Wie komplexe
Geräusche hinter einem solchen Filter klingen kann kann ich mir nur
schlecht vorstellen, mit der Signalverarbeitung im Ohr kenne ich mich
absolut nicht aus.
@Slotta: Michael schreibt: der Widerstand ist die Last! Und wenn ein
Audio-Filter gut dimensioniert ist (flacher Durchlass von 5 Hz..20 kHz,
gute Sperrdämpfung für Sampling-Frequenz) dann hört und misst man keinen
Unterschied!
@Mr.Chip:
Meist sind es Push-Pull stufen, dann sollte das Fileter symetrisch
aufgebaut sein: Dass heisst, je ein L in Reihe und ein C auf Masse, pro
Draht zum Lautsprecher.
Die HF-Leistung wird weder umgewandelt noch vernichtet. Die Spule hat
für die Hochfrequenten Signalanteilung eine sehr hohe Impedanz, es
fliessen keine HF-Ströme und somit wird auch keine HF-Leistung
verbraten. Der NF-Anteil vom gepulsten Signal gelangt zum
Lautschprecher.
Die Spule kann nicht beliebig gewählt werden, L+C müssen auf die
Impedanz des Verstärkerausganges (1..4 Ohm) und der Lautsprecher (4..8
Ohm) angepasst werden, sonst gibt es keinen flachen Frequenzgang im
Durchlassbereich. (=> Simmulation) Die Grenzfrequenz des Filter würde
ich irgendwo knapp über 20 kHz legen, so dass das Filter die
Samplingfrequenz gut unterdrückt (40..60 dB)
Die Spulen müssen zudem die maximalen Ströme aushalten (100 W @ 4 Ohm =>
25 A !!!) sollten über den gesammten Audiobereiche kleine Verluste
aufweisen und die Eigenresonanz-Frequenz der Spulle sollte deutlich
oberhalb der HF- bzw. Samplingfrequenz liegen!
Alles in allem, keine ganz so einfache Aufgabe, wenn man etwas gutes
bauen will.
Peter wrote:
> @Slotta: Michael schreibt: der Widerstand ist die Last! Und wenn ein> Audio-Filter gut dimensioniert ist (flacher Durchlass von 5 Hz..20 kHz,> gute Sperrdämpfung für Sampling-Frequenz) dann hört und misst man keinen> Unterschied!
OK, ich hatte angenommen, der Widerstand sei extra. Muss wohl besser
lesen :D
Hallo Johannes,
> @Michael: Wenn ein RC-Hochpass keine Leistung umsetzt, was macht dann> der Widerstand da drin? Wenn der keine Leistung verbraten soll, dann> müsstest du ihn weglassen.
Das ist der Lastwiderstand. Bei hohen Frequenzen wird dort Leistung
umgesetzt, bei tiefen nicht.
Gruß,
Michael
