Dynamikumfang von Schaltverstärkern

[dommii]

Ich muss jetzt mal deutlich werden: Du hast offensichtlich absolut keine Ahnung von Schaltverstärkern - das wäre ja auch nicht weiter schlimm, wenn du nicht hier mit einer Penetranz gepaart mit maßloser Überheblichkeit aufschlagen würdest.

Der Halbbrücke ist es vollkommen wumpe, ob da ein Verbraucher dran hängt, dafür gibt es nämlich einen passenden Kondensator, der die Ausgangsspannung bei einem 50:50 duty cycle auf GND hält:

Quelle: http://sound.westhost.com/articles/pwm.htm

Weshalb sollte man sich dann den Stress antun, bei geringem Pegel eine Umschaltung der Ansteuerung vorzunehmen? Oder wie hast du dir das vorgestellt? Wir haben hier zwei einfache Komparatoren, die machen an und aus, abwechselnd, und die schalten die Transen, abwechselnd, im Idealfall ohne Flanken, abwechselnd, auf oder zu, abwechselnd, und das egal ob am Eingang nichts oder ganz dolle viel rein kommt, immer abwechselnd, mit unterschiedlichen duty cyclen, aber weiterhin abwechselnd. Bei nichts ist das Ausgangssignal dann eben 50+(-50)=0, weil ist ja !abwechselnd!

Davon ab, auch bei deinem Picowatt fließt ein Strom durch den Lautsprecher, von daher mal wieder Thema komplett verfehlt. :thumbdown:

[Grasso]

Dommii, nach Deiner Zeichnung gesehen, mag das Potential am Verbindungspunkt der beiden Transistoren im Ruhezustand des Verstärkers im Rythmus der Modulationsfrequenz abwechseln. Aber eben nur das Potential, weil das Tiefpaßfilter die Last abtrennt. Es fließt kein Strom. Wenn aber im Tonfrequenzbereich Strom fließen und Leistung erzeugt werden soll, und wenn auch nur ein Picowatt, muß ein Transistor durchschalten. Schnell und kurz genug, das ist die Schwierigkeit.

[dommii]

Na dann erzähl doch mal von den Problemen, die Schaltzeiten können es bei kleinen Signalen jedenfalls nicht sein, denn der duty cycle ändert sich von 50:50 weg, und nicht von 0:100, wie du es weiterhin annimmst.

Wenn ich aber so über dein 'in meiner Zeichnung' nachdenke, und das du das weiterhin annimmst, lass es besser mit weiteren Erörterungen, denn das ist nicht nur in meiner Zeichnung so, sondern so funktionieren nunmal Halbbrücken. Beschäftige dich mit Brückenschaltungen, und wenn du das drinnen hast noch mit Gegenkopplung, dann können wir uns gerne nochmal unterhalten..

[JFA]

Jeder Laie weiß, daß eine besonders mächtige Technik auch besonders stringente technische Anforderungen hat, und besonders zerstörerisch sein kann. Aber Ihr meint, Ihr könntet so viel lügen, wie Ihr die Platinen schrumpft.

Ah, ein Technikphilosoph

Jetzt mal ernsthaft: Du willst uns verarschen, oder?

[fosti]

Ah, ein Technikphilosoph

Jetzt mal ernsthaft: Du willst uns verarschen, oder?

Dass kann man auf jeden Fall nicht so einbfach nit "Nein, will er nicht." beantworten

Jetzt mal ehrlich Grasso: Was Du machst ist Erbesnzählerei auf Staubkornnieveau!

Bei AB werden zwei Transistoren aneinandergeklatscht, wo der eine nie exakt eingeschaltet wird, wenn der andere ausgeht (und wenn nur zufällig)......und wie sich das erst bei Aussteuerungen im Picowattbereich auswirken wird....nicht auszudenken!

[JFA]

So, 3 Kaffee später bin ich wach genug, um ordentlich darauf zu antworten.

Aber eben nur das Potential, weil das Tiefpaßfilter die Last abtrennt. Es fließt kein Strom.

Das solltest Du aber mal der Spule, dem Kondensator, und dem Lautsprecher erzählen. Wie war das noch...ach ja
u=L*di/dt, i=du/dt, den Strom durch den jeweils offenen Transistor solltest Du jetzt berechnen können.

Wenn es dir um die Zeit geht, in der Strom fließt, dann ist die identisch zu der Zeit, in welcher der Transistor angesteuert wird (und zwar schon bevor er voll durchgesteuert wird). Es fließt sogar noch Strom nach, weil die Spule durch die Reversdiode des gegenüberliegenden MOSFETs kommutiert (was man gerne durch eine Schottky parallel dazu ableitet).

Edit: wenn Du ernsthaft über die Probleme von ClassD reden möchtest, dann denke nicht über die PWM an sich nach, sondern die praktische Umsetzung: gate driver, Layout, hohes di/dt, parasitäre Induktivitäten, etc.
Da liegen die richtigen Fallstricke, und die sind schwieriger zu umgehen als bei Linearverstärkern.

[newmir]

Ah, ein Technikphilosoph

Jetzt mal ernsthaft: Du willst uns verarschen, oder?

Man kann ja anderer Meinung sein und/oder schlicht nicht interessiert oder sich mit Grauen abwenden. Aber ausfaellig werden ... muss das schon wieder sein?

Wir kennen das doch alle..... dann steigt der Blutdruck ... dann gibt ein Wort das andere und am Ende sind es wieder mal ein paar Leute weniger im Forum und dann werden auch noch Moderatoren vergrault, weil sie sich das nicht bis zum bitteren Ende anschauen wollen? Wollen wir das? Ist das schon wieder zu lange her?

Geht nicht speziell gegen Dich JFA ....

[3eepoint]

Ihr macht Fehler wie im Kindergarten. Die Spannung geht quadratisch in die Leistung ein, also entsprechen Mikrovolt (10^-6) grob Picowatt (10^-12).

In was für nem Kindergarten wart du den das ihr schon Gleichungen mit exponennten durchgenommen habt ?

2.82uV an 8 Ohm um genau zu sein, ok, hier muss ich eingestehen ich hab mich verschätzt

[MOD Peter Wind]

[COLOR="SeaGreen"]Servus miteinander,

darf ich euch - wer gemeint ist sollte es eigentlich wissen - an die Netiquette und die Forenregeln erinnern?
Denkt bitte einmal darüber nach und editiert eventuelle Texte, die dem nicht entsprechen.

Viele Grüße
Peter[/COLOR]

[Grasso]

Abend. Morgen. Zuerst beschreibe ich die Funktion eines Eintakt-Schaltverstärkers, der natürlich wechselspannungsgekoppelt sein muß (Transistor, Koppelkondensator, Tiefpaß und Last in Serie), wenn übliche elektromagnetische Lautsprecher angesteuert werden sollen: Das Eingangssignal wird mit einem Dreiecksignal fester Frequenz, die wegen des Samplingtheorems mehr als die doppelte Signalfrequenz betragen muß und Modulationsfrequenz genannt wird, verglichen. Das Ergebnis ist eine Rechteck- mit gleicher Frequenz wie die Dreieckschwingung aber veränderlichem Verhältnis von An- zu Aus-Zeit, auch Pulsbreite oder Tastverhältnis genannt. Die An-Zeit ist linear zum Signalpegel. Mit dieser Rechteckschwingung wird der Ausgangstransistor angesteuert. Ein Tiefpaßfilter vor der Last filtert die Rechteckschwingung und ihre Harmonischen heraus und rekonstruiert das verstärkte Eingangssignal.

Wenn die An-Zeit des Rechtecksignals zur Schaltzeit des Transistors herabsinkt, arbeitet der Verstärker nicht mehr schaltend sondern mit erhöhter Verlustleistung. Bei einer Modulationsfrequenz von 400KHz (Periodendauer von 2,5us) und einer Schaltzeit von 25ns ergibt sich ein Schaltumfang von 100:1, also 4 Bel. Der Dynamik- ist viel höher als der Schaltumfang doch immer noch deutlich geringer als bei guten bipolaren Klasse-A/B-Verstärkern. Ist doch klar, daß ein kleines Boot auf einem stetigen ruhigen Fluß besser ankommt als auf einem ausgetrockneten Bett, das ab und zu von einer katastrophalen Hochwasserwelle geflutet wird.

[dommii]

Immer noch falsch! Beträgt der Signalpegel 0 ist das Verhältnis 1:1. Damit ist deine gesamte Ausführung hinfällig.

Wie oft noch?

[Grasso]

Ich glaube kein Mal mehr, siehe mein Edit! Ich traf einen wunden Punkt von Euch, aber Ihr traft auch einen wunden Punkt von mir.

[tiefton]

Sagt mal, geht es um Fakten oder ums recht haben?
Grasso, es mutet an als wärest Don Quichote und müsstet einen Kreuzzug führen.
Nur, warum das alles?

[krama1974]

... als wärest Don Quichote und müsstet einen Kreuzzug führen. Nur, warum das alles?

Da kannst du auch gleich fragen, warum Menschen religiös sind. Vielleicht erklärt das Zitat von Mahler den Sinn: "Die einzige Wahrheit auf Erden liegt im Gefühl." Hier geht es nicht um Fakten, sondern um sehr menschliche Bedürfnisse. Das macht es verständlich; sympathischer werden die Hifi-Kreuzritter deswegen nicht. Prost!

[tiefton]

Bin ich bei dir, aber es gäbe ja auch technische Aspekte. Naja meinen Schaltverstärkern geht es gut, so zwischen 0 und 1 [emoji16]

[JFA]

Das Eingangssignal wird mit einem Dreiecksignal fester Frequenz, die wegen des Samplingtheorems mehr als die doppelte Signalfrequenz betragen muß

Falsch.
1.) Samplingtheorem ist nicht zutreffend
2.) Doppelte Frequenz reicht nicht, wenn Du 100% Modulationsindex erreichen willst

Wenn die An-Zeit des Rechtecksignals zur Schaltzeit des Transistors herabsinkt, arbeitet der Verstärker nicht mehr schaltend sondern mit erhöhter Verlustleistung.

Richtig.

Bei einer Modulationsfrequenz von 400KHz (Periodendauer von 2,5us) und einer Schaltzeit von 25ns ergibt sich ein Schaltumfang von 100:1

Ich habe keine Ahnung, was Du mit Schaltumfang meinst, aber die Schaltzeit ist bei dem von Dir beschriebenen Verstärker vor allem eins: eine Nicht-Linearität bei hohen Pegeln. Wie sieht es denn bei Nullpegel aus? Wie ist dann das Ausgangssignal?

Ist doch klar, daß ein kleines Boot auf einem stetigen ruhigen Fluß besser ankommt als auf einem ausgetrockneten Bett, das ab und zu von einer katastrophalen Hochwasserwelle geflutet wird.

Metaphern helfen in der Technik selten weiter...

[dommii]

Ich traf einen wunden Punkt von Euch

Ganz davon ab, das ich dein Herangehen an eine Diskussion eher befremdlich finde, getroffen hast du bis jetzt noch nichts, denn:

Die Dynamik eines Schaltverstärkers ist durch dessen Grundrauschen auf der einen und die Railspannungen auf der anderen Seite begrenzt. Nähert man sich den Railspannungen gibt es Nichtlinearitäten, da dort die Schaltzeiten relevant werden.

Mehr gibt es zu diesem Thema nicht zu sagen, und etwas anderes wurde hier nicht geschrieben, außer von dir!

[Grasso]

Falsch.
1.) Samplingtheorem ist nicht zutreffend
2.) Doppelte Frequenz reicht nicht, wenn Du 100% Modulationsindex erreichen willst

Wir haben beide recht. Das Samplingtheorem meint "die doppelte Frequenz", was aber nur für D/A-Wandlung zutrifft, wobei die Phaseninformation bei dieser Frequenz zerstört wird. Die doppelte Frequenz reicht aber nicht für A/D-Wandler, denn je nach Phasenlage des Eingangssignals kann auch null gemessen werden. Ich schrieb deshalb "mehr als die doppelte Frequenz".

Ich habe keine Ahnung, was Du mit Schaltumfang meinst, ...

Der Schaltumfang (Modulationsperiode geteilt durch Schaltzeit) begrenzt den Wirkungsgrad.

, aber die Schaltzeit ist bei dem von Dir beschriebenen Verstärker vor allem eins: eine Nicht-Linearität bei hohen Pegeln. Wie sieht es denn bei Nullpegel aus? Wie ist dann das Ausgangssignal?

Wir haben wenig verstanden. Ich glaube, daß Du mit meinem Eintaktverstärker noch nicht richtig warm geworden bist. Ich habe zuerst einen Gleichspannungsverstärker entworfen und ihn dann mittels Wechselstromkopplung zum Wechselspannungsverstärker "umgebaut".

Metaphern helfen in der Technik selten weiter...

Sie motivieren. Aber wieder etwas praktisches: Reine Schaltverstärker haben nicht weniger als -10 Bel Volt Effektivspannung THD+N, wieso auch immer. Bipolare Klasse-A/B kann -15 BVeff THD+N haben, weil das Rauschen nur durch die Eingangsstufe begrenzt ist, auch das Brummen ohne viel Aufwand gedrückt werden kann, und der Klirr nur einen globalen Höchstwert bei Höchstpegel und einen lokalen Höchstwert bei -15 dBVeff aufweist. Bei wirklich niedrigen Pegeln sind reine Schaltverstärker also unterlegen. Aber Franzosen sollen einen Schaltverstärker mit Stromwindeln gebaut haben, Devialet.

[Dissi]

Das grundlegende Problem von Schaltverstärkern besteht darin, dass sie nur die Betriebszustände positive Vollaussteuerung, negative Vollaussteuerung und Übergangsphase kennen. Eine Nulllinie existiert hingegen nicht und muss durch Taktung der Extremaussteuerungen künstlich hergestellt werden. Kleinste Abweichungen im Zeitbereich führen prinzipbedingt zu starken Verwerfungen der Nulllinie. So kommt es, dass Schaltverstärker bezüglich Rauschen, Klirr und Dynamikumfang Grenzen haben und Grasso mit seiner Grundthese schliesslich recht behält.

[JFA]

Die doppelte Frequenz reicht aber nicht für A/D-Wandler, denn je nach Phasenlage des Eingangssignals kann auch null gemessen werden.

Schön. Und was hat das mit Schaltverstärkern zu tun?

BTW: für weniger als 100% MI kann auch weniger als die doppelte Schaltfrequenz reichen.

Der Schaltumfang (Modulationsperiode geteilt durch Schaltzeit) begrenzt den Wirkungsgrad.

Ja, kann man so sehen. Und das hat genau was mit der Dynamik zu tun?

Wir haben wenig verstanden. Ich glaube, daß Du mit meinem Eintaktverstärker noch nicht richtig warm geworden bist. Ich habe zuerst einen Gleichspannungsverstärker entworfen und ihn dann mittels Wechselstromkopplung zum Wechselspannungsverstärker "umgebaut".

Ja und?

Aber wieder etwas praktisches: Reine Schaltverstärker haben nicht weniger als -10 Bel Volt Effektivspannung THD+N, wieso auch immer. Bipolare Klasse-A/B kann -15 BVeff THD+N haben

-150 dB? Zeigen. Inkl. verwendetem Messgerät und -aufbau.

Aber Franzosen sollen einen Schaltverstärker mit Stromwindeln gebaut haben, Devialet.

Du hast Gedächtnisrotation, stimmts?

@Dissi: ich mache es mal kurz: FALSCH!