Sinbosen

Q
Was ist der Unterschied zwischen Klasse A, Klasse B und Klasse D?
A
Was ist der Unterschied zwischen Klasse A, Klasse B und Klasse D?
Wenn Sie die Leistungsverstärkertechnologie über einen längeren Zeitraum verfolgt haben, wurde "Klasse" als Klasse A, Klasse AB usw. erwähnt. Diese Begriffe beziehen sich nicht auf die Qualität, sondern auf die Betriebsparameter des Ausgangs Sektion. Die meisten Endstufen von Leistungsverstärkern arbeiten in einer Gegentaktkonfiguration, bei der die Leistung von zwei Netzteilen auf beiden Seiten der Erdung oder von null Volt geliefert wird. (Es gibt einige, die dies nicht tun, aber sie sind relativ nichtlinear und müssen hier nicht berücksichtigt werden.)
Klasse b
Beim Gegentaktbetrieb teilen sich die Ausgangstransistoren die Last und müssen theoretisch nur arbeiten, wenn das Signal entweder in positiver oder in negativer Richtung von der Masse abweicht. Wenn die Transistoren am Nullausgang vollständig ausgeschaltet sind und erst bei anliegendem Signal zu leiten beginnen, wird dies als Class-B-Betrieb definiert. Dies ist eine effiziente Methode, um den Ausgang zu betreiben, und der Verstärker läuft ohne Signal kühl, aber es gibt einen Nachteil; Die Ausgabegeräte haben immer eine gewisse Verzögerungszeit im Betrieb, und daher tritt am Nullpunkt eine kleine, aber möglicherweise störende Totzone auf, die als "Übergangsverzerrung" bezeichnet wird. Obwohl diese Crossover-Nichtlinearität den Verzerrungszahlen nicht unbedingt große Beträge hinzufügt (0,05% sind wahrscheinlich typisch), ist dies leicht zu hören.
Klasse AB
Glücklicherweise kann die Überkreuzungsverzerrung auf ein vernachlässigbares Maß reduziert werden, indem die Ausgangstransistoren im Leerlauf "leicht vorgespannt" eingeschaltet werden, so dass sie zu leiten beginnen, bevor der Ausgang den Nullpunkt durchschwingt. Wenn ein Verstärker diesen vorgespannten Ausgangsmechanismus betreibt, wird er als "Klasse AB" bezeichnet. Es sind nur moderate Vorspannungen erforderlich, und da nur ein wenig Wärme erzeugt wird, ist dieser Verstärkertyp immer noch einigermaßen effizient. Crossover-Verzerrungen haben eine Reihe von Möglichkeiten, ihren hässlichen kleinen Kopf zu öffnen, selbst wenn eine gewisse Vorspannung vorliegt. Daher muss die Technik dieses Verstärkertyps sehr genau und präzise sein, um bei allen Frequenzen die geringste Verzerrung zu erzielen . Bei richtiger Ausführung ist jedoch kein genauerer oder verzerrungsärmerer Verstärkertyp verfügbar. 0,01% sind typisch und 0,001% sind erreichbar.
Klasse a
Einige Ingenieure bevorzugen es, sich nicht mit der Möglichkeit von Überkreuzungsverzerrungen in ihrem Design auseinandersetzen zu müssen, und sie wählen ein anderes Vorspannungssystem, das als "Klasse A" bezeichnet wird und bei dem die Ausgangstransistoren so stark vorgespannt sind, dass sie kontinuierlich mehr als den Volllaststrom leiten Auch im Leerlauf. Somit schalten sie niemals "ein" oder "aus", was theoretisch eine Überkreuzungsverzerrung vermeidet.
Leider weist dieses Betriebssystem einige offensichtliche (und einige weniger offensichtliche) Nachteile auf. Wenn so viel Strom fließt, entsteht eine enorme Wärmemenge, und der Verstärker ist nicht nur ineffizient, sondern auch groß und teuer, da große Wärmeableitungsmechanismen erforderlich sind. Dies erwärmt folglich den gesamten Raum als Nebeneffekt. (Schön im Winter, aber denken Sie daran, dass elektrische Wärme die teuerste Art ist, die es gibt).

Ein nicht so offensichtlicher Nachteil bei Konstruktionen der Klasse A besteht darin, dass dieser hohe Leerlaufstrom Auswirkungen auf die Verzerrungspegel hat, die weit über die theoretische Beseitigung von Überkreuzungsartefakten hinausgehen (was selbst an sich umstritten ist). Transistoren weisen zahlreiche Arten von Verzerrungsmechanismen auf, darunter Abweichungen von der Linearität unter Bedingungen einer gleichzeitigen hohen Spannung und eines hohen Stroms. Dies sind natürlich die genauen Parameter, die für einen Class-A-Betrieb erforderlich sind, und ein typischer Class-A-Verstärker weist Verzerrungspegel auf, die mindestens 10-mal und häufig über 100-mal so hoch sind wie ein Class-AB-Verstärker mit ähnlicher Leistung oder etwa 0,1%. . Eine sorgfältige Untersuchung des Verzerrungsspektrums zeigt auch, dass alle Harmonischen erhöht sind, einschließlich derjenigen, die durch die Überkreuzungsverzerrung dargestellt werden, auf die die Klasse-A-Operation überhaupt abzielte!
Klasse D
In der anderen Richtung bietet die Klasse D einen hohen Wirkungsgrad durch einen ganz anderen Ansatz für den Ausgabebetrieb. Klasse D, die oft fälschlicherweise als "digitale Verstärkung" bezeichnet wird, ist tatsächlich ein analoges System, das die Breite des Tastverhältnisses von oben nach unten einer Rechteckwellen-Trägerfrequenz variiert. Der Verstärker wandert immer noch von negativen zu positiven Spannungen und wieder zurück, jedoch kontinuierlich mit einer hohen Frequenz von vielleicht 500 kHz. Die Zeit, die es in dem einen oder anderen Extrem verbringt, ist proportional zum Ort oder der genauen Spannungs-Zeit-Beziehung des gewünschten Signals in diesem Moment.

Da die Ausgabegeräte fast ihre gesamte Zeit entweder mit Voll-Ein oder Voll-Aus verbringen (Bereiche mit minimaler Verlustleistung), ist der Wirkungsgrad mit 80 bis 90% sehr hoch. Daher produzieren diese Verstärker sehr wenig Wärme und müssen nicht so schwer oder so groß sein wie typische Verstärker der Klasse AB (ganz zu schweigen von den Klasse-A-Monstern)! Natürlich gibt es auch Nachteile. Klasse D verwendet per Definition sehr große HF-Signale und muss abgeschirmt und gut gefiltert sein, um Interferenzen und lautsprecherschädigende Ausgänge zu vermeiden. Dies beeinträchtigt wiederum die Gesamtlinearität und erhöht die Kosten, so dass dies keine kostengünstige Technologie ist. Die Gesamtverzerrung entspricht normalerweise der Verstärkung der Klasse A; gut, aber nicht großartig, bei ungefähr 0,1%. Wenn Effizienz Ihre Anforderung ist, ist dies der richtige Weg.

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