Klass D-slutsteg, vilka tekniska egenskaper?

[Hotspur]

Jag har just köpt ett PS Audio HCA-2 slutsteg. Hur nöjd jag är med detta inköp går knappt förklara i ord och jag upplever denna makalösa förstärkare som något av de mer revolutionerande som någonsin kommit in över min tröskel. Samtidigt vet jag att det finns invändningar mot denna förstärkares tekniska lösningar och därför frågar jag nu er som är kunniga på just teknik: Varför låter HCA-2 så otroligt bra (i mitt tycke)? Eller: Om just du har lyssnat till steget och tycker det har uppenbara brister, vad är det i konstruktionen som gör dessa brister? Är det klass D-tekniken som inte är färdigutvecklad eller klämmer skon i denna konstruktion någon annanstans?

Info om just PS Audio HCA-2 finner du här:
http://www.psaudio.com/products/hca_overview.asp

[Pabo]

Först och främst vill jag påpeka att jag tycker att det är lite pinsamt att de benämner sin förstärkare som digital. PWM-teknik är inte digital, den är så analog som den kan bli. Digital betyder tidsdiskontinuerlig och det innebär precis som de skriver att man återger signalen vid ett visst antal tillfällen och mha filter utjämnar skillnaderna mellan dessa tillfällen. Analogt är tidskontinuerligt vilket innebär att man återger signalen just kontinuerligt. PWM-teknik återger signalen kontinuerligt men man modulerar den med en hög frekvens så att medelvärdet bildar utsignalen.

sedan måste jag säga att jag tycker att deras teknik låter intressant men jag är ganska säker på att de är inne och klampar på minst ett patent, ICEpowers eller Muetas. de säger att ingen har applicerat global motkoppling på klass-d förstärkare vilket är helt fel. ICEpower har massor av global motkoppling precis som Mueta och precis som vi har i våra testmoduler. Problemet är bara att de olika sätten att applicera global motkoppling är just patenterade.

Nevertheless så är säkert förstärkaren bra.

Lycka till!

[Hotspur]

Pabo: Tackar allra ödmjukast för dina intressanta synpunkter!

PWM-teknik är inte digital, den är så analog som den kan bli.

Detta är intressant, jag fattade inte ens att den skulle vara digital först men nu påstår du alltså att den inte är digital. Jag hänger inte riktigt med i ditt resonemang, eftersom jag är den mest otekniske nu levande musikredaktör, vill du förklara en gång till?

Det är alltså så att signalen inte omvandlas i förstärkaren? Hoppas det, jag undrade nämligen hur det kunde funka så bra att först skicka in en analog signal, omvandla den till digital i förstärkaren och sedan skicka ut en analog igen. men det är alltså inte så det går till? Vad är det som är digitalt då?

[Pabo]

Inget är digitalt i den, de skriver att utgångssteget är digitalt men det är pulsbreddsmodulerat och inte digitalt.

[Hotspur]

OK; du har säkert rätt (annars utgår jag från att nåt annat tekniskt snille invänder ) men vad är då "pulsbreddsmodulerat" (switch)? Och vad är egentligen klass D, vad står D:et för? Går det att förklara vad det är som är så olikt en "konventionell" förstärkare, att t.o.m. jag förstår ungefär vad det är som händer inne i denna magiska burk Vad menar t.ex. recensenten (1) med att transistorerna nu kan göra det dom en gång var ämnade att göra, nämligen att switcha? Nåväl, nu har jag iaf fattat att signalen förblir analog... *host*

1) http://www.positive-feedback.com/Issue9/hca2.htm

In a nutshell: Tubes were designed to amplify a signal. A vacuum tube is a valve, as our British brothers say. The more you open the valve, the more current comes through. Like a water faucet. Transistors, on the other hand, were originally designed to turn on and off, electronic switches. Not (originally) to amplify a signal. Maybe this is why so many prefer the sound of tube amplifiers. They are doing what they were designed to do, act as a current valve, while solid state amplifiers have been trying to adapt transistors to mimic what tubes do naturally.
Enter the HCA-2 using Pulse Width Modulation. PWM (not to be confused with Pulse Code Modulation—PCM—how a CD is encoded) is simple to understand.
The HCA-2 output uses PWM to switch the current on and off so fast that you hear it as being continuous. It is electronic switch, rather than an analog "valve", connected to the amp's power supply. Like all switches it is either on (1) or off (0). The switch turns on or off in longer (wider) and shorter (narrower) time periods. If the volume of the music is low, the on/off times (pulses) are very short. The louder the music gets the longer the switch stays on. A PS Audio proprietary filter using capacitors and inductors smoothes out the gaps.
//
Well then, let the transistors in the PS Audio HCA-2 do what they were designed to do. Switch.

[Pabo]

Klass-d är att växla utgångsstegets läge mellan två DC-nivåer. Man switchar alltså ett effektsteg innan filtret mellan matningsspänningarna. Ju längre tid man håller den positiva switchen öppen i förhållande till den undre desto mer positiv blir utsignalen. Det är det som är pulsbreddsmodulering.

Som exempel kan vi beskriva en klass-d förstärkare med +/-50v matningsspänning. För att lämna 0V ut kör effektsteget med 50% pulsbredd dvs man skapar en spänningstidyta som är lika stor negativt som positivt. För att leverera +25V måste man hålla den övre switchen till i 75% av tiden och den undre i 25% av tiden. För att leverera -25V måste man således hålla den undre switchen till i 75% av tiden osv. När man då gör denna pulsbreddsmodulering vid en hög frekvens, typiskt 500kHz, och sedan filtrerar med ett 2:a ordningen lågpassfilter vid 30kHz så erhåller man en utsignal som påminner väldigt mycket om det man skickar in förutom ett 500kHz rippel på ca 2Vpk-pk som vid 0-signal nästan ser ut som en sinus.

Vill också tillägga att en klass-d förstärkare mycket väl kana vara digital om man tex kör pulsdensitetsteknik istället men det finns inget lika med tecken mellan klass-d och digital.

[Hotspur]

När man då gör denna pulsbreddsmodulering vid en hög frekvens, typiskt 500kHz, och sedan filtrerar med ett 2:a ordningen lågpassfilter vid 30kHz så erhåller man en utsignal som påminner väldigt mycket om det man skickar in förutom ett 500kHz rippel på ca 2Vpk-pk som vid 0-signal nästan ser ut som en sinus.

Herregud, jag ber att få återkomma om någon vecka..

[Pabo]

Hurså Skrämde jag dig

[TLovskog]

Vad menar t.ex. recensenten (1) med att transistorerna nu kan göra det dom en gång var ämnade att göra, nämligen att switcha?

I en "digital" förstärkare så låter man utgångstransistorerna arbeta i sina ändlägen. D.v.s antingen så leder de helt och hållet eller inte alls. Författaren verkar ha uppfattningen att detta var ursprungsidén med transistorn, därav hans kommentar. D.v.s att transistorn skulle vara en styrd switch eller strömbrytare.

Om jag dock kommer ihåg rätt så bildade AT&T en grupp efter andra världskriget för att hitta en ersättare till det krångliga vakumröret som AT&T använda som förstärkare i telefonutrustning.

1948 visades "transistorn" upp för världen. Ursprungligen kallades den för "Point-contact solid state amplifier". Namnet transistor kommer från en förenkling av termen transresistance.

Så det verkar på mig definitivt som om den ursprungliga idéen var att förstärka en signal. Har jag fel så rätta mig gärna.