D-luokan vahvistimet...

[veskelin]

Kaikki vahvistimet ovat analogisia, mutta jotkut vahvistimet ovat enemmän analogisia kuin toiset.
http://www.hypex.nl/docs/allamps hypex layout.pdf

Perus Icepower, Hypex tms. vahvistimet ovat mielestäni täysin analogisia vahvistimia, sillä kytkintransistorien katkaisuhetket eivät ole millään tapaa diskreettejä. Eli siis sidoksissa johonkin (tasavälein käyvään) kelloon.

Henk koht kuitenkin määrittelisin ainakin digisignaalia ilman mitään takaisinkytkentää moduloivan vahvistimen digitaaliseksi vahvistimeksi. Kaikkein puristisimmassa ratkaisussa PWM/PDM signaalia voidaan ajaa suoraan kaiuttimen kelaan.

 

[pölsä]

Ovathan kaikki digitaaliset signaalit loppujen lopuksi analogisia jännitetasoja tms.reaalielämässä, digitaalimaailma on vain "kätevä yksinkertaistus" analogisesta todellisuudesta.

 

[leino_antti]

Jaa-a, kannetaas korsi kekoon, että saadaan tästäkin oikein vaikeselkoinen ketju .

Omassa päässäni luokittelen vahvistimet jotensakin seuraavasti:

Analoginen: A, B, AB jne. perinteiset vahvistimet kuuluvat tottakai tähän luokkaan. Input signaali on jännite, samoin ulostulosignaali. Kytkentä voidaan sisäisesti toteuttaa mitä' erilaisimmin konstein, käytännössä kuitenkin VFB ja CFB topologiat taitaa hallita sekä kaupallisia- että DIY-"markkinoita". Jos ei tiedä mitä tässä nämä lyhenteet tarkoittaa niin sitten Kuukkeli kauniiseen käteen.

Digitaalinen vahvistin sen sijaan on hiukkasen perverssi käsite. Me kun satumme kuulemaan ilman paineen vaihteluja, eli siis mahdollisimman analogista eli jatkuvaa "signaalia". Kaiutin toimii siis muuntimena tässä välissä muuntaen analogisen jännitesignaalin paineen vaihteluiksi ilmassa. Digitaalista kaiutintakaan ei käsittääkseni ole olemassa vaan, joten signaalin on oltava analogista siinä vaiheessa kun se kajariin syötetään. Se, että missä vaiheessa ja miten tämä D/A-konversio tehdään rajaa minun mielestäni digitaalisen vahvistimen lähestulkoon kaikkien nykyisten ratkaisujen ulkopuolelle. Jos vahvistin olisi täysin digitaalinen, D/A-muunnos tapahtuisi juuri ennen kuin signaali syötetään kajariin.

CD-levyllä ääni on tallennettu bitteinä digitaaliseen muotoon, 16-bittiä per kanava ja 44,1kHz:n taajuudella. Nämä bitit pitäisi saada ulos järjestelmästä mahdollisimman muuttumattomina. Nykyiset pulssimoduloidut vahvistimethan katkovat laitteen teholähteen jännitettä sen mukana millaista _analogista_ signaalia siihen syötetään. Eli siis D/A-konversio on tehty jo ennen koko päätevahvistinta. _Mielestäni_ aidosti digitaalinen vahvistin tarkoittaa, että jokaista bittiä vastaisi jännitelähde ja nämä jännitteet summattaisiin vasta lähtöpisteessä. Tietysti tässäkin pätevät normaalit vasteaikarajoitteet yms. muut analogisen elektroniikan ja maailman ongelmat, mitään ei voida kytkeä äärettömän nopeasti. Summa summarum: ns. digitaalivahvistimet ovat analogisia siinä missä vanhat putkiradiotkin, toteutus on vaan erilainen.

Digitaaliseen takaisinkytkentään on vaikea sanoa yhtään mitään. Koko ajatus tuntuu sekin melkosen perverssiltä ja käytännössä tarkoittaisi _mielestäni_ sitä, että se voitaisiin toteuttaa jotenkin ilman näytteistystä, suoraan bittejä vertaamalla. Ehkä yllä kuvaamaani utopistiseen kytkentään voisi jotenkin tuollaista kokeilla, tiedä häntä, mutta joka tapauksessa näytteistämällä toteutettu on vähintäänkin semi-analoginen...

-A

 

[anttiruha]

Digitaalinen vahvistin sen sijaan on hiukkasen perverssi käsite. Me kun satumme kuulemaan ilman paineen vaihteluja, eli siis mahdollisimman analogista eli jatkuvaa "signaalia". Kaiutin toimii siis muuntimena tässä välissä muuntaen analogisen jännitesignaalin paineen vaihteluiksi ilmassa. Digitaalista kaiutintakaan ei käsittääkseni ole olemassa vaan, joten signaalin on oltava analogista siinä vaiheessa kun se kajariin syötetään. Se, että missä vaiheessa ja miten tämä D/A-konversio tehdään rajaa minun mielestäni digitaalisen vahvistimen lähestulkoon kaikkien nykyisten ratkaisujen ulkopuolelle. Jos vahvistin olisi täysin digitaalinen, D/A-muunnos tapahtuisi juuri ennen kuin signaali syötetään kajariin.

Miettikääs DA-muunninta, onko sen analoginen vai digitaalinen? Vai analogis-digitaalinen, jossa on selvä ana-digi-rajapinta, mutta ei välttänättä anaa ja digiä sikinsokin sekaisin.

Mitenkä määritellään analoginen ja digitaalinen? Muutamia näkökulmia:
-Aika- ja/tai amplitudijatkuva/-diskreetti eli millä matemaattisilla menetelmillä toimintaa voidaan kuvata (s-taso, z-taso, Laplace, Z-muunnos, Fourier / FFT)
-Piiritekniikan kuvaus (Jännite- ja virtasuureet vai Boolen logiikka)
-Suunnittelutyökalut (piirikaavio->piiritasonsimulointi->layout vai VHDL->rekisteritason simuloinnit->automaattinen logiikka- ja layoutsynteesi)

D-luokan vaffarin digitaalinen modulaattoriosa (upsampling->multi-bit kvantisointi->PWM) voidaan kuvat Z-tason menetelmin, kuvata loogiselta toiminnaltaan bittitarkasti ja toteutuksessa voidaan käyttää digitaalielektroniikan menetelmiä (VHDL->..->logiikka ja layout-synteesi). Analogisen modulaattorin käsittely tarvii muuta. Lähtökytkimien käsittelyssä pitää ottaa analogiasuureet ja -menetelmät käyttöön. Analogiaperffi on tuossa kohtaa relevantti huoli, ei enää niinkään looginen toiminta. Tämmöisen D-luokan vahvistimen analogia-digitaali-rajapintana on juuri tuo lähtöaste. DA-muunnos tapahtuu siinä.

Philipsillä on muuten patentoituna digitaalinen kaiutin, jossa siis useampi kela binääripainotetuin kierroslukumäärin. Tuohon voitaisiin siis syöttää suoraa PCM-signaalia, mutta analogistyyppisiltä huolilta ei kuitenkaan vältytä.

 

[pölsä]

^ Tuossahan on hyvää/ammattitaitoista pohdintaa ja yhteenvetoa, vetää melkein sanattomaksi Periaatteessa ne lähtöasteen kytkimet ovat kai vielä digitaalisia ja vasta sen jälkeen suodatetaan analogisesti signaali kauniin pyöreälinjaiseksi. Siis ne antavat vaan riittävästi "hönkää/ei-hönkää" seuraaville analogialohkoille. No joo, onkos Philipsin kaiutinkehitelmä joku vanhempi juttu vai uusinta uutta ja kuinkahan monta "bittiä" siinä on?

 

[anttiruha]

Kytkimien lineaarisuus, kytkinresitanssit, kytkeytymistransientit (dead time, shoot trought), kytkimien kautta kuorrmaan kytketyn käyttöjänniteen laatu (kohina, PSRR, load requlation, transient regulation) ovat kylläkin kovin analogiamaailman juttuja. Ana-digirajapintana pitäisin juuri noita kytkimiä. Kytkimiä ohjataan digitaalisignaalilla, mutta lähtö on analogiasignaali, jossa on siis audiosignaali, modulaatiokerrannaiset ja carrier. Alipäästösuodattimen tehtävänä on demodulaatio eli carrierin ja modulaatiossa syntyvien kerrannaisten poisto. Lisäksi vahvistimen näkemä suodattimesta ja kuormasta muodostuva impedanssi pitäisi mielellään saada induktiiviseksi, jotta D-luokan vahvistimen suurin meriitti, hyvä hyötysuhde, saataisiin hyödynnettäväksi.

 

[pölsä]

^ Ok, onhan noiden käyttöjännitteetkin korkeammat kuin normaalilla digitaalilogiikalla.

 

[Ozzy]

Olen vähän miettinyt, että se takaisinkytkentä on aika vaikea tehdä näissä D-luokan päätteissä. Jos se yrittää korjata näitä kytkentätransientteja niin se menee kyllä metsään.

Ei taida olla yhtään hifikelpoista vahvaria markkinoilla

 

[jjahifi]

^No joo. Tuolla aikaisemmin laitoin linkin Karsten Nielsenin tutkimuksiin D-luokan vaffeja koskien. Kiinnostavia juttuja takaisinkytkentää ja modulaatiota koskien, muun muassa. Näyttää tuo hifi-kelpoisuus nykyisin jo löytyvän...

t. jjahifi

 

[Gretch]

Ei taida olla yhtään hifikelpoista vahvaria markkinoilla

Mitä tarkoitat? Hypexit, B&O IcePowerit ja mm. Tripath piireihin perustuvat vahvistimet tuntuvat hyvin kelpaavan ja onhan toki paljon näitä omia toteutuksiakin, esim Tact, Nad M2, Lyngdorfit yms. Itse kuuntelen Tripath pohjaisella vahvistimella.

 

[anttiruha]

Olen vähän miettinyt, että se takaisinkytkentä on aika vaikea tehdä näissä D-luokan päätteissä. Jos se yrittää korjata näitä kytkentätransientteja niin se menee kyllä metsään.

Analogisessa D-luokan modulattorin toteutuksessa takaisinkytkentä on helppo tehdä. Karsten Nielsenin jutut eli B&O:n ICEPowerit ovat muistaakseni analogisia. Samoin Tripath:kin taitaa olla olla analoginen toteutukseltaan.

 

[Ozzy]

Olen vähän miettinyt tätä, että kun signaali digitoidaan takaisinkytkentää varten, niin sen viivettä voidaan pienentää siten, että prosessori ennustaa signaalin muutosta. Välillä se ennustaa väärin ja välillä oikein. Mutta kun se tekee sitä työtä tarpeeksi kauan, niin se oppii kaiuttimen ja vahvistinosan ominaispiirteet. Lopulta syntyy täydellinen vahvistin. Siinä pitää kyllä sitten olla vähintään ylikellotettu pentium. Toki AD-muunnoksessa voi syntyä virheitä, mutta jos prosessori tuntee virheet ja oikaisee...

 

[jjahifi]

Ozzy, lukaise vaikkapa nuo Karsten Nielsenin tutkimusten tulokset, niin ei tarvitse miettiä asiaa ihan kylmiltään.

Tämä ketju on tarjonnut motivaatiota tutustua ainakin päällisin puolin D-luokkaisten toimintaan.

t. jjahifi

 

[Ozzy]

Mulle riittää, että itse tajuan. Noi on vaikeaselkoisia tekstejä. Kiitos, tässä oli ihan hyviä selostuksia

 

[silmaauki]

Edit: Voisiko D-luokan vahvarin tehdä putkilla ?

Tähän (ehkä kieliposkella) esitettyyn kysymykseen ei ole kukaan vielä esittänyt vastausta. Olisi hauska tietää.

 

[Jori O]

En osannut valita sopivaa kirjoitusta ylhäältä mihin lainaisin, mutta muistutan vaan tässä välissä, että
D-Luokassa tuo "D" ei tarkoita digitaalisuutta. Se on vain seuraava järjestyksessä C-luokan jälkeen.

Periaatteessa D-luokkaisen kai voisi tehdä korvaamalla MOSFETit putkilla.
Onko siinä mitään järkeä onkin sitten toinen kysymys....

 

[jku]

Eikös se Suomen ensimäinen tietokone ESKO ollut putkilla totetutettu!