Hallo Leute, ich Teste mich gerade am einem Class D Verstärker. Aber nur an dem Verstärker, nicht an dem Modulator. Den Modulator möchte ich dann in einem FPGA erzeugen (Delta Sigma). Aus dem FPGA würde ich dann das PWM Signal erhalten. Danach würde ich, wie in der Schaltug zu sehen, die Gatetreiber schalten. Diese bestehen aus drei Transistoren. Die Gegentakt- Transistoren sind für das schnelle Laden und Endladen der Mosfet´s. Danach kommt die H-Brücke mit den Mosfet´s. Ich habe zwei Fragen. 1. Wie kann ich an dem Lautsprecher Ausgang den Klirrfaktor bestimmen? Ich weis wie ich es bei einem Ausgang gegen Masse hinbekomme. Aber nicht zwischen zwei Ausgangen. Habt ihr eine Idee? 2. Die Schaltung ist nicht perfekt oder sehr gut. Hättest Ihr anregungen ider Ideen zur verbesserung? Ich habe sie bis jetzt auf Sinus 1KHz und Dreieck 250Khz getestet. Mein Wunsch wäre es eine Schaltfrequenz von 2,5MHZ hinzubekommen. Was meint ihr? Da bräuchte ich aber bei den Gatetreibern schnelle Transistoren und bei der H- Brücke schnelle Mosfet´s. Die kann ich aber bei den LTspice Komponenten nicht finden. Kann man da welche einbinden oder etwas in der Richtung? Lg
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Hallo Robert, Du möchtest einen Class-D Verstärker diskret aufbauen? Tu Dir das nicht an wenn er wirklich gut sein soll. Ansonsten, lieber fertig kaufen. http://www.infineon.com/dgdl/irs2092.pdf?fileId=5546d462533600a401535675f1be2790 http://www.ebay.de/itm/L15D-X2-Top-Class-D-Stero-amplifier-board-IRS2092-IRAUDAMP7S-125W-500W-CL100-/121490802370 Insbesondere den hier: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tas5631.pdf mfg klaus
Wenn du eine Klirrfaktormessbrücke hast, die einfach ein Eingangssignal misst (und z.B. die 1kHz anregende Frequenz wegfiltert) dann kannst du sie einfach parallel zum Lautsprecher anschliessen, ein Anschluss wird mit Masse der Klirrfaktormessbrücke verbunden. Hast du Generator und Messbrücke in einen, nimm einen Instrumentenverstärker wie INA137. MOSFETs sind sowieso so schnell wie es dir gelingt die Gate-Kapazität umzuladen, nimm also die kleinsten die deine Leistung schaffen. Ansteuer-Bipolartransistoren müssen hohen Umladestrom schalten, moderate Verlustleistung und ansonsten auch so klein sein wie möglich, BD137 oder BFQ262, 2SA899.
Ich habe einen D-Verstärker diskret aufgebaut. Das kann man schon machen, aber die Treiber baust du nicht selber. Die sind nicht schnell genug. Vor allem nicht, wenn du bis 2,5MHz schalten willst. Das Problem bei diskreten Treibern ist, dass die Delayzeiten beim Ein- und Ausschalten gleich sein müssen, damit der Klirr klein wird. Da gibt es App Notes von International Rectifier. Die solltest du dir mal ansehen. Es gibt auch spezielle FETs, die auf diese Schaltfrequenz optimiert sind. Aber die schalten mit 400kHz. Das ist schon schnell. Wenn du da noch mehr willst, dann wird es aufwändig.
Um mal auf die Frage der THD-Messung einzugehen: Zur Messung einer Vollbrücke brauchst Du einen symmetrischen Eingang. Die üblich verdächtigen Audio-Line-In-Übertrager scheiden da aus, da sie nicht so hohe Spannungen verarbeiten können. Am besten ist es, sich eine USB-Soundkarte mit symmetrischem Eingang zu besorgen. Den passenden Widerstandsteiler zur Pegelreduktion kann man sich dann selbst bauen. So jedenfalls habe ich das gemacht, und es funktioniert gut.
Damit erübrigt sich die Klirrfaktormessbrücke, weil Du mit der Soundkarte und passender Software Klirrfaktoren und Frequenzgänge messen kannst.
Klaus R. schrieb: > Hallo Robert, > Du möchtest einen Class-D Verstärker diskret aufbauen? > Tu Dir das nicht an wenn er wirklich gut sein soll. Hab ich schon gemacht, klingt gut, ist billig. Aber dann mit 250kHz Schaltfrequenz, nicht das 10-fache davon. Warum übrigens so viel? Die großen Hersteller machen was zwischen 150k und 1M wobei 200-500k am häufigsten auftaucht. Kompromiss zwischen Wirkungsgrad und Kosten/Volumen Tiefpassfilter.
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Hallo Leute, Danke für eure Antworten! THD / Klirrfaktor wollte ich nicht über eine Schaltung aufbauen sondern in LTSpice irgendwie in der Simulation darstellen. Wie das bei einem Ausgang funktioniert weis ich, aber da muss es bestimmt noch eine möglichkeit geben das im LTspice mit einer einstellung hinzubekommen. Oder muss ich in der Simulation doch eine Schaltung aufbauen? Warum in meine Frequenz so hoch wähle!? Ich habe ein Sinussignal, das jage ich über einen FPGA oder einen DSP (kommt drauf an wie schnell die Schaltfrequenz nun wird). Abtasten tuhe ich mit 48KHz. dann möchte ich ein oversampling mindestens 64 machen um einen guten Klirrfaktor zu erhalten. Ich habe das in Matlab mal aufgebaut und Simuliert. wenn ich mit 48KHZ taste und einen oversample von 16 habe, komme ich auf eine Schaltfrequenz von 48khz*16= 768 KHz. Da entsteht ein THD von 5,16%. Das ist nicht gut. Wenn ich hingegen ein Overspamling von 64 wähle, 48KHz * 64 = 3,07MHz. Da habe ich ein THD von 0,3%. wäre akzeptabel. Deswegen müsste der Verstärker schon im MHZ Bereich arbeiten. Ich hoffe meine ganze denkweise war jetzt richtig =) eine Schaltfrequenz von 250KHz diskret habe, dann habe ich im Modulator ja schon einen THD von mindestens 10%. Das wäre ganz schlecht ;) Ich stelle euch mal zwei Bilder rein. Einmal mit oversampling 16 und einmal mit 64. ;) Habt Ihr eine Idee oder vorschläge wie ich rangehen könnte =) LG
Robert1301 schrieb: > Ich hoffe meine ganze denkweise war jetzt richtig =) Nein, ist sie nicht. Nach dem oversampling dezimiert man natürlich noch in Software. Deine Dezimierung findet in Hardware statt, im Rekonstruktions-TP. Da jagst du dann MHz drauf, mit Schaltflanken im 10ns-Bereich. Spulen haben parasitäre Kapazitäten, mal drüber nachgedacht was passiert wenn 10ns Schaltflanken auf 5m Lautsprecherkabel kommen? Ich sags gern nochmal: Üblich sind 250-500kHz.
Klirrfaktorbestimmung in LTSpice an einem class-d-amp halte ich für sehr gewagt, da hier das timing der Schaltvorgänge mit eingeht, und es ist seeehr fraglich, dass die Modelle das hinreichend genau hergeben. Was natürlich kein Argument gegen LTSpice sein soll, von dem ich persönlich eine hohe Meinung habe. Ansonsten - an analog arbeitenden Class-d-amps wie dem TPA3255 habe ich bei Taktfrequenzen um 500kHz Klirrfaktoren um 0,0005% gemessen.
voltwide schrieb: > Ansonsten - an analog arbeitenden Class-d-amps wie dem TPA3255 habe ich > bei Taktfrequenzen um 500kHz Klirrfaktoren um 0,0005% gemessen. Hilft dem TE mit seinem digitalen Class D jetzt nicht so sehr.
Ich merke gerade das ich wirklich falsch gedacht habe :( hälft mir kurz auf die Sprünge. Also ich habe meinen Delta sigma modulator. Da habe ich ein PWM Signal mit einer Frequenz von sagen wir 3,07 MHz. Das ist ja diskret. Dieses PWM Signal würde ja jetzt aus dem DSP oder FPGA raus gehen und über die Gatetreiber und dann in die Verstärkerschaltung (H-Brücke). Da würde doch bis ende der Verstärkerschaltung dies PWM Signal mit der hohen Schaltfrequenz anliegen. Dann würde der Tiefpass Filter nach der H-Brücke kommen und das PWM Signal wieder in ein analogen Signal wandeln wo die hohen frequenzen weggefiltert werden. Somit tuhe ich über die Lautsprecherkabel ja keine MHZ jagen. Sonst würden denke ich ganz viele leute in der umgebung böse werden ;) Aber da brauche ich doch trotzdem eine Versträkerschaltung die mir das hochfrequente PWM Signal verstärkt. Oder Denke ich wieder falsch?
Robert1301 schrieb: > Ich merke gerade das ich wirklich falsch gedacht habe :( > > hälft mir kurz auf die Sprünge. > Also ich habe meinen Delta sigma modulator. > Da habe ich ein PWM Signal mit einer Frequenz von sagen wir 3,07 MHz. Eigentlich hast du keine PWM sondern eine Delta-Sigma Modulation. > Das ist ja diskret. Dieses PWM Signal würde ja jetzt aus dem DSP oder > FPGA raus gehen und über die Gatetreiber und dann in die > Verstärkerschaltung (H-Brücke). Nope, nach dem DSM wird erstmal auf 250-500kS/s runterdezimiert. FIR Filter oder sowas. > Da würde doch bis ende der > Verstärkerschaltung dies PWM Signal mit der hohen Schaltfrequenz > anliegen. Nee, hier ist jetzt durch die Dezimierung eine Frequenz von zum Beispiel 250kHz. Ab hier kann es wieder PWM sein. Da du digital arbeitest: Oversampling 48kHz * 64 = 3,072MS/s, dann dezimieren auf 3,072MS/s/16 = 192kS/s (oder 384kS/s) und dann gibst du das auf deine Endstufe. Dann hast du die niedrige THD durch dein Oversampling und trotzdem keine MHz auf der Endstufe. > Dann würde der Tiefpass Filter nach der H-Brücke kommen und das PWM > Signal wieder in ein analogen Signal wandeln wo die hohen frequenzen > weggefiltert werden. Somit tuhe ich über die Lautsprecherkabel ja keine > MHZ jagen. Sonst würden denke ich ganz viele leute in der umgebung böse > werden ;) Jain. In der heilen Matlab-Welt hast du Recht. In der Realität sind Spulen und Kondensatoren keine idealen Bauteile. Ein Elko verhält sich bei 10MHz wie eine ideale Spule. Eine Spule hat eine parasitäre Kapazität (da sind Drähte nebeneinander gewickelt, da gibts ein elektrisches Feld). > Aber da brauche ich doch trotzdem eine Versträkerschaltung die mir das > hochfrequente PWM Signal verstärkt. Ja, Pegelwandlung, Gatetreiber, MOSFET-H Brücke. > Oder Denke ich wieder falsch? Größtenteils schon. Man KANN das Eingangssignal Delta-Sigma modulieren, dann auf die Endstufe geben und vom Tiefpass wieder in ein analoges Signal wandeln lassen. Es gibt da sogar den Trick, die gesamte Endstufe in den DS-Regelkreis mit einzubeziehen. Aber das macht man dann ebenfalls mit weniger als 1MHz. Für nen analogen Class D mit guter THD reicht ein 555, ein paar Transistoren und 2 FETs. Was du da tust, ist maximal ein Lernprojekt für Matlab und VHDL.
THOR schrieb: > Für nen analogen Class D mit guter THD reicht ein 555, ein paar > Transistoren und 2 FETs. Hast Du dazu auch einen link?
voltwide schrieb: > THOR schrieb: >> Für nen analogen Class D mit guter THD reicht ein 555, ein paar >> Transistoren und 2 FETs. > > Hast Du dazu auch einen link? Selbstentwickelt und noch auf 2 Steckbrettern. Durch die Foren-AGB erscheint es mir auch nicht sinnvoll, das hier hochzuladen.
THOR schrieb: > Selbstentwickelt und noch auf 2 Steckbrettern. Durch die Foren-AGB > erscheint es mir auch nicht sinnvoll, das hier hochzuladen. Echt komödiantisches Talent, ich lache mich tot! :-))) Immer wieder lustig und unterhaltsam hier. Vielen Dank für die hervorragend Bespaßung.
verkehrsstörung schrieb: > THOR schrieb: >> Selbstentwickelt und noch auf 2 Steckbrettern. Durch die Foren-AGB >> erscheint es mir auch nicht sinnvoll, das hier hochzuladen. > > Echt komödiantisches Talent, ich lache mich tot! :-))) Immer wieder > lustig und unterhaltsam hier. Vielen Dank für die hervorragend > Bespaßung. Ich hab schon drauf gewartet. Wer zuletzt lacht.
voltwide schrieb: > Klirrfaktorbestimmung in LTSpice an einem class-d-amp halte ich für sehr > gewagt, da hier das timing der Schaltvorgänge mit eingeht, und es ist > seeehr fraglich, dass die Modelle das hinreichend genau hergeben. Hallo, dem stimme ich voll zu. Auch in der Simulation gilt der alte Spruch : wer mißt, mißt Mist...und warum arbeitest du nicht erst mal mit einer einfachen Endstufe, anstatt direkt mit einer Brücke zu beginnen? Ich hatte vor einiger Zeit eine umfassende Dokumentation zur Entwicklung eines D-Verstärkers gefunden. Stichwort "Sinus-Cosinus-Modulator". Da waren auch Schaltungen in Spice dabei. Leider habe ich die Links verloren. Und wenn du was Richtiges aufgebaut hast, dann wirst du um ein steilflankiges Messfilter nicht herum kommen. Elektor hatte da mal was entwickelt, als der Class-D Hype begann. Dein Denkfehler bezüglich der Modulationsfrequenz wurde ja schon beschrieben. Viel Spass und Erfolg. Rainer
Rainer V. schrieb: > und warum arbeitest du nicht erst mal mit > einer einfachen Endstufe, anstatt direkt mit einer Brücke zu beginnen? Durch das Bus-Pumping der Halbbrücke ist die Vollbrücke für einen Anfänger imho sinnvoller.
Hallöchen, ich habe mich mal etwas belesen. Nun habe ich natürlich ein paar Fragen. Nach einer Delta Sigma Modulation habe ich ein PWM Signal mit 0 und 1. Wenn ich jetzt einen Digitalen Filter dahinter schalte, sagen wir einen FIR Filter, dann bringt mir das was!? Wenn ich einen FIR Filter einsetze, dann bekomme ich ein Sinus Signal aber mit Stufen. Sehe ich das richtig? Aber ich möchte das PWM Signal in der Form ja behalten(0 und 1), nur mit reduzierter Frequenz. Sonst habe ich ja keinen Class D verstärker mehr sondern einen AB oder so. Lg
Robert1301 schrieb: > Nach einer Delta Sigma Modulation habe ich ein PWM Signal mit 0 und 1. Nein, dann hast du ein Delta-Sigma moduliertes Signal, keine PWM. Robert1301 schrieb: > Wenn ich jetzt einen Digitalen Filter dahinter schalte, sagen wir einen > FIR Filter, dann bringt mir das was!? Dezimierung. Du machst Oversampling mit z.B. Faktor 64 und dezimierst dann runter bis Faktor 8 oder 16. Dann hast du beispielsweise 192kHz PWM auf der Endstufe (elektronisch einfach beherrschbar mit Standardbauteilen wie 2n3904 und 2n5551). Robert1301 schrieb: > Wenn ich einen FIR Filter einsetze, dann bekomme ich ein Sinus Signal > aber mit Stufen. Sehe ich das richtig? Nein, dann bekommst du schon das Signal, was du abgetastet hast. Wenn das ein Sinus war, ist es ein Sinus. Aber die Anzahl Stufen ändert sich: Vorher binär, nachher bei Faktor 8 Dezimierung 256 Stufen. Und die passen genau in ein Byte, wie praktisch! Und noch praktischer: Bei Hardware PWM wie in vielen Mikrocontrollern hat man entweder 8 oder 16 Bit Auflösung. Das passt zusammen wie Arsch auf Eimer! Robert1301 schrieb: > Aber ich möchte das PWM Signal in der Form ja behalten(0 und 1), nur mit > reduzierter Frequenz. Sonst habe ich ja keinen Class D verstärker mehr > sondern einen AB oder so. Auch da wieder völliger Denkfehler. Dir fehlen Grundlagen in digitaler Signalverarbeitung. Das Prinzip ist: DSM verschiebt durch das Prinzipbedingte massive Oversampling (Faktor 64 oder noch höher) das Quantisierungsrauschen in höhere (unhörbare) Frequenzbereiche. Die filtert man dann digital raus (FIR bietet sich an) bis nur noch das Nutzsprektrum 20Hz-20kHz übrig bleibt. Dann hat man aber immer noch die hohe Abtastfrequenz von über 3Mhz. Die will man nicht auf die Endstufe geben (EMV, Wirkungsgradverlust, Schwierigkeit die korrekten Schaltzeiten bei allen Temperaturen einzuhalten). Daher dezimiert man das wieder auf eine Frequenz die größer als das Nutzspektrum ist (also über 20kHz). In der Praxis wählt man niedrige Frequenzen um 100kHz wenn man den Wirkungsgrad verbessern will (aber der Rekonstruktions-TP wird größer und teuerer) und was in Richtung 500kHz (seltener 1MHz, bei kleinen Geräten) wenn das Ausgangsfilter klein und günstig werden soll. Denn je mehr Abstand zwischen PWM Frequenz und oberer Nutzspektrumfrequenz ist, desto weniger steil muss das Filter sein. In der Praxis setzt man natürlich immer Filter mit Kondensatoren und Induktivitäten ein weil die Verlustfrei sind, die Filterordnung ist also mindestens 2. Das gibt dann 40dB/Dekade was bedeutet, dass man für 40dB Dämpfung mindestens 120kHz PWM braucht. Wenn ich hier schreibe "PWM" dann kann, MUSS das aber nicht wirklich ne PWM sein. PWM hat konstante Frequenz, es können aber auch Modulationsarten gewählt werden die keine PWM sind. PWM hat den Nachteil der dünnen Nadelpulse nahe Vollaussteuerung (Clippinggrenze). Überall wo ich PWM geschrieben habe, ist einfach die Modulationsart gemeint, die man auf die Endstufe gibt (also das, was man mit dem Oszi am Eingang des Ausgangsfilters zu sehen bekommt).
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Hallo THOR, ich Danke dir vielmals für deine ausführlichen Erläuterungen und deiner Hilfe =) Ah ok. Das DSM Prinzip habe ich jetzt verstanden =D Aber eine Frage bleibt mir irgendwie immer noch. Ich habe im Anhang mal meinen Aufbau und meine Aufzeichnung gehangen. Bei der Delta Sigma Modulation erhalte ich wir bei den Messungen zu sehen zum schluss eine Art PWM. bei einem Class D Verstärker muss ich doch dieses Sigmal dem Verstärker zu führen. Wenn ich wie im Bild jetzt dezimiere, dann erhalte ich ja wieder die Form des Sinus. Aber dieses Sigmal dem Verstärker zu geben würde ja bedeuten das es kein Class D Verstärker wäre. Ich habe immer die ganze zeit den Gedanken, dass ein Class D Verstärker mit einem PWM Signal angesteuerut wird. Dazu habe ich mal zwei Bilder angehangen mit einem Aufbau sowie den verlauf davon. Wo mein Verständnis hängt, ist bei dem dezimieren. Der zusammen hang PWM class D verstärker zu führen und PWM dezimieren davon eine Art Sinus wieder erhalten und dieses Signal über den Class D Verstärker. Das ist gerade irgendwie ein hänger bei mir im Kopf. Weist du was ich meine? ;) LG
Du hast die Dezimierung nicht verstanden. Nach der Dezimierung ist das Signal immer noch digital, nur statt 3MHz in 2 Stufen (0 und 1) dann zum Beispiel 3MHz/8 = 384kHz mit 8 Stufen. Und zwar zeitliche Stufen, nicht von der Amplitude her. Der zeitliche Mittelwert entspricht immer deinem abgetasteten Signal zum Abtastzeitpunkt, ergo rekonstruiert sich das Signal im Ausgangs-TP wieder zum abgetasteten Signalwert. Aber wie gesagt, dir fehlen Grundlagen Digitale Signalverarbeitung, deswegen siehst du die Unterscheidung zwischen DSM und PWM auch nicht. Die Spektren sind sehr unterschiedlich. Mehr kann ich dazu nicht mehr schreiben.
Rainer V. schrieb: > Hallo, dem stimme ich voll zu. Auch in der Simulation gilt der alte > Spruch : wer mißt, mißt Mist...und warum arbeitest du nicht erst mal mit > einer einfachen Endstufe, anstatt direkt mit einer Brücke zu beginnen? Hallo, auch wenn ich mich wiederhole...und du scheinst ja auch gar keine H-Brücke zu simulieren! Ist gut so, aber du solltest erst mal ein paar Tage im Net suchen und dein Verständnis der ganzen Geschichte ein wenig anheben. Mich dünkt, dass du nicht nur die Dezimierung nicht verstehst! Sorry, aber lernen mußt du wirklich selbst. Viel Erfolg und Gruß Rainer
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Hallo Leute, ich mal wieder :) So ich habe mich etwas mit dem Thema beschäftigt. Etwas lange, sagen wir es mal so ;) Ich habe mir das Oversampling und auch das Downsamling (FIR-Dezimationsfilter)mal angeschaut. Habe das ganze mal mit meinem Verständniss in der Angehangenen Grafik zusammen gefasst. Da habe ich das Oversampling und das Downsampling mal dargestellt. Nach dem ich es verstanden hatte, und diese Grafik zusammen gebaut habe bin ich zu meinem Prof. gegangen. Habe Ihn gefragt ob das so richtig ist, dass ich nach meinem Downsampler das erwartete Delta Sigma Modulierte Signal bloß mit halber Frequenz wieder erhalte. also nur jede zweite stelle abtaste beziehungsweise auslese. Er meinte dann zu mir, nein durch den FIR Filter mache ich wieder ein analoges Signal drauß und ich würde es zwei mal filtern. einmal mit dem FIR und dann das darauß entstehende analog signal nochmal mit dem Analog Filter bearbeiten. Jetzt bin ich wieder verwirrt und weis nun nicht was richtig ist. Ich hätte mir nämlich jetzt einen schönen Gatetreiber bestellt ( HIP4081 ) und damit meine H- Brücke aufgebaut. Lg Robert
Robert1301 schrieb: > Er meinte dann zu mir, > nein durch den FIR Filter mache ich wieder ein analoges Signal drauß Nein. Was isn das fürn Professor, das ist doch DSV Grundkenntnis.
lach ;) wunderbar, habe schon gedacht nachdem ich mich darüber belesen habe, dass ich wieder was falsch verstanden hab;) Ich werde es mir das ganze mal in einem dsp programmieren und dann über eine H-Brücke jagen und dann messen. Das mache ich einmal mit downsampler und ohne. Da kann ich ihm das dann zeigen das er falsch liegt. Wenn ich Ihn bei der nächsten Vorlesung nochmal drauf anspreche und Ihn berichtige oder Ihn auf den stand bringe. was wären da gute Argumente? beziehungsweise wie erkläre ich ihm das vernüftig kurz und knapp? Was hälst du von dem HIP4081 also gatetreiberstufe? Wäre glaunbe ich ein vernünftiger Treiber für eine H-Brücke:)
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