Wer sich mit Heimkino- Komponenten beschäftigt, ist wahrscheinlich schon auf 2-Kanal -Class-D-Verstärker gestoßen. Doch was genau sind sie und wozu dienen sie? Lassen Sie uns diese hocheffizienten Geräte genauer betrachten.
Erstens: Definition des 2-Kanal-Class-D-Verstärkers
Der 2-Kanal-Class-D-Verstärker erzeugt eine Schaltwellenform mit höherer Frequenz als das höchste wiederzugebende Studiosignal. Der tiefpassgefilterte Mittelwert dieser Wellenform entspricht der tatsächlich benötigten Audiowellenform.
Ein 2-Kanal-Class-D-Verstärker zeichnet sich durch einen besonders hohen Wirkungsgrad aus (bis zu 90 % oder mehr). Dies liegt daran, dass die Ausgangstransistoren im Betrieb entweder vollständig ein- oder ausgeschaltet sind.
Dadurch wird die Nutzung der linearen Fläche des Transistors reduziert. Genau diese lineare Fläche ist jedoch der Grund für die Ineffizienz anderer Verstärkertypen. Der 2-Kanal-Class-D-Verstärker bietet bereits eine vergleichbare Klangtreue wie der Class-AB-Verstärker.
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Zweitens: Wie funktioniert ein 2-Kanal-Class-D-Verstärker?
Ein Schaltverstärker ist eine andere Bezeichnung für einen Klasse-D-Verstärker. Ein zweikanaliger Klasse-D-Verstärker nutzt Pulsweitenmodulation anstelle von linearen Verstärkungsstufen, um das Eingangssignal zu verstärken.
Es mag ein schwieriges Thema sein. Das System wandelt das Eingangssignal jedoch in Impulse um. Anschließend wird die Ausgangsstufe mit hoher Frequenz hin und her geschaltet. Darüber hinaus entspricht sie den umgewandelten Signalimpulsen.
Im nächsten Schritt wird das verstärkte Signal verarbeitet und durch einen Filter geleitet, um die ursprüngliche Wellenform wiederherzustellen und das hochfrequente Rauschen zu entfernen.
Diese Umwandlung wird wesentlich einfacher sein als eine Digital-Analog-Umwandlung und zurück. Obwohl sie in gewissem Maße ähnliche Merkmale aufweisen.
Manche Menschen nehmen fälschlicherweise an, dass 2-Kanal-Verstärker der Klasse D „digitale“ Verstärker seien. Dies könnte am Herstellungsverfahren oder am „D“ in Klasse D liegen.
Drittens: Warum ein 2-Kanal-Class-D-Verstärker etwas Besonderes ist
Zweikanalige Class-D-Verstärker benötigen kleinere Leistungstransformatoren. Class-AB-Verstärker hingegen benötigen mehr Leistung. Der Grund dafür ist die Pulsweitenmodulation, die eine Verstärkung bei deutlich höheren Frequenzen als üblich ermöglicht. Dadurch lässt sich auf kleinerem Raum eine höhere Verstärkung realisieren.
Diese Verstärker sind extrem effizient und erzeugen mit weniger Leistung mehr Lautstärke. Zweikanalige Class-D-Verstärker erreichen häufig Wirkungsgrade von 90 % oder mehr. Class-AB-Verstärker hingegen erreichen selten mehr als 60 % Wirkungsgrad.
Zweikanalige Class-D-Verstärker weisen jedoch auch Schwächen auf und sind daher für anspruchsvolle Audiophile nicht geeignet. Die Tiefpassfilter sollen zwar unerwünschtes Rauschen herausfiltern, beeinträchtigen aber die Höhenwiedergabe. Zudem können bei einigen dieser Verstärker Verzerrungen auftreten, weshalb Audiophile diese Art von Verstärker eher meiden.
Ungeachtet dieser Mängel machen die Eigenschaften hoher Effizienz und geringer Platzbedarf den 2-Kanal-Class-D-Verstärker zur idealen Wahl für verschiedene Anwendungen.
Viertens: Einige gängige Anwendungsbereiche für 2-Kanal-Class-D-Verstärker
Aus dem oben Gesagten geht hervor, dass 2-Kanal-Class-D-Verstärker kompakt sind und einen hohen Wirkungsgrad bieten. Daher sind sie auch die erste Wahl für Heimwerker, die gerne Audioprojekte realisieren. Diese 2-Kanal-Class-D-Verstärker finden sich zudem häufig in Bluetooth-Lautsprechern.
Andererseits verwenden manche Bluetooth-Kopfhörer auch einen 2-Kanal-Class-D-Verstärker. Aufgrund der relativ geringen Lautstärke eignen sich jedoch auch andere Verstärkertypen für Bluetooth-Kopfhörer. 2-Kanal-Class-D-Verstärker finden sich auch in anderen Produkten wie tragbaren Kopfhörerverstärkern und Stereo-Verstärkern. Darüber hinaus werden auch passive Lautsprecher an Class-D-Verstärker angeschlossen.
Subwoofer sind ein beliebtes Anwendungsgebiet für 2-Kanal-Class-D-Verstärker. Betrachtet man die Vor- und Nachteile von 2-Kanal-Class-D-Verstärkern, so scheint es, als seien sie speziell für Subwoofer entwickelt worden.
Der Hauptgrund dafür ist, dass die Audioprobleme verschwinden, wenn der 2-Kanal-Class-D-Verstärker ausschließlich für die Bassfrequenzen verwendet wird. Dank seiner geringen Größe und hohen Effizienz lässt sich dann mehr Leistung in einen Subwoofer integrieren.
Fünftens: Vorteil des 2-Kanal-Class-D-Verstärkers
Normalerweise verfügt ein herkömmlicher Transistorverstärker über einen Transistor, der den momentanen kontinuierlichen Ausgangsstrom liefern kann.
Audiosysteme können auf verschiedene Arten realisiert werden, unter anderem in den Klassen A, AB und B. Selbst die effizientesten linearen Ausgangsstufen weisen im Vergleich zu Class-D-Designs eine hohe Verlustleistung auf.
Aufgrund der geringeren Verlustleistung bietet der 2-Kanal-Class-D-Verstärker in vielen Anwendungen einen entscheidenden Vorteil. Er erzeugt weniger Wärme, spart Platz auf der Leiterplatte und senkt die Kosten. Zudem verlängert er die Akkulaufzeit.
Sechstens: Unterschied zwischen einem AB-Verstärker und einem 2-Kanal-D-Verstärker
In der Realität sind AB-Verstärker schwerer als D-Verstärker, sie werden heißer und sind weniger effizient. D-Verstärker hingegen sind extrem effizient. Sie verbrauchen weniger Strom und laufen deutlich ruhiger als AB-Verstärker. Außerdem sind sie in der Regel viel kleiner.
Siebtens: Warum ein 2-Kanal-Class-D-Verstärker Ihre Wahl sein sollte.
Class-D-Verstärker sind äußerst effizient und erzeugen Signale schnell durch das Ein- und Ausschalten von Transistoren. Dieses Verfahren ähnelt der digitalen Signalverarbeitung. Es handelt sich jedoch nicht um digitale Verstärker. Obwohl einige dieser Verstärker über digitale Steuerschaltungen verfügen, sind ihre Schaltungen vollständig analog.
Viele Audiophile behaupten, dass man, um das volle Potenzial dieser Verstärker auszuschöpfen, die entstehenden Verzerrungen herausfiltern müsse.
Verstehen Sie, warum Class-D-Verstärker bevorzugt werden? Wenn Ihnen perfekte Klangtreue wichtig ist, sind 2-Kanal-Class-D-Verstärker möglicherweise nicht die beste Wahl. Es besteht das Problem der Verzerrungen.
Wenn Sie jedoch kleinere und leichtere Verstärker suchen, die kühler laufen als andere Optionen mit vergleichbarer Leistung, dann sind sie der klare Gewinner.
Abschließende Betrachtung
Klasse-D-Verstärker sind heute hocheffizient. Sie erreichen die Leistung von Klasse-AB-Verstärkern. Dies ist jedoch nur möglich, wenn die richtigen Bauteile ausgewählt werden und die Schaltung die Auswirkungen parasitärer Komponenten berücksichtigt.
Fortschritte in der Halbleitertechnologie treiben den Einsatz von 2-Kanal-Class-D-Verstärkern voran. Dies ist auf deren höhere Effizienz, gesteigerte Leistungsdichte und verbesserte Audioleistung zurückzuführen.
Eine höhere Effizienz erfordert den Einsatz eines geringeren Stromverbrauchs und kleinerer oder gar keiner Kühlkörper für den Verstärker.
Dies sind bedeutende Vorteile des tragbaren, batteriebetriebenen Geräts. Der 2-Kanal-Class-D-Verstärker arbeitet im Ein/Aus-Modus. Viele glauben fälschlicherweise, dass das „D“ in Class D für „digital“ steht.
Das stimmt nicht. Das Signal ist nicht digital codiert. Die Klasse-D-Funktion basiert auf analogen Prinzipien.
Class-D-Verstärker werden in einer Vielzahl tragbarer Produkte eingesetzt. Beispiele hierfür sind Mobiltelefone, professionelle High-End-Verstärker, Musikinstrumente und Heim-Multimediasysteme.
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