Digitális erősítő technológia

Digitális audio erősítő technológia

Az audio teljesítményerősítők különböző „működési osztályokkal” rendelkeznek. Némelyik A osztályú, van A/B és van D osztályú. A D osztály, amelyeket digitális vagy kapcsolóerősítőknek is neveznek, a legújabb osztály, és kezdetben elsősorban autóipari és mélynyomó alkalmazásokban használták. Ezek az első osztályú D-modellek a hűség és a specifikációk tekintetében nem voltak ugyanabban a ligában a többi végerősítő osztályhoz képest, különösen ami a magasabb frekvenciákat illeti, de ez megváltozott a legújabb digitális kialakításokkal.

A D osztályú erősítők története 1955-ben kezdődött, amikor Alec Reeves brit tudós megtervezte az eredeti kapcsolást. Az első kereskedelmi termék a Sinclair X-20 volt, amely 1966-ban 20 watt teljesítménnyel rendelkezett. A D osztályú erősítők azonban csak az 1980-as években kezdtek egyre több alkalmazásban megjelenni.

Az 1980-as évek óta a D osztályú kapcsolási technológiát csaknem negyven éven át finomították és fejlesztették. 

Ha a D osztályú erősítésre gondolunk, fontos megérteni, hogy a technológiai fejlődés elsődleges mozgatórugója a hatékonyság növelése, több munkavégzés kevesebb energiával. Ez hajtja a legtöbb technológiai fejlődést, és mindig javítja a teljesítményt. Ez látható a számítástechnikában, a közlekedésben, a kommunikációban, az energiatermelésben, nagyjából minden technológiai tevékenységben. A D osztály alapvető előnye a végfok 90+%-os hatásfoka. A nagy hatásfok óriási előnyökkel jár, ha helyesen alkalmazzák az erősítésben, nem csak a jobb hanghűséggel és hangminőséggel van összefüggésben, hanem növeli a teljes kialakítás teljesítménypotenciálját.

Maga a digitális erősítő technológia nem újkeletű, mégis a 90-es évek végén, pontosan 1999-ben megjelent SHARP 1bit DIGITAL AMPLIFIER volt az a készülék, amely széles nyílvánossághoz eljutva megmutatta a digitális erősítő technológia létjogosultságát az otthoni zenehallgatásnál.

Azóta számos neves gyártó fejlesztett teljesen digitális technológián alapuló erősítőket, ahol az előnyök között szerepel a több, mint 90%-os hatékonyság, a csekély fogyasztás és a kis méret. Ilyen márkák pl.: a Meridian, NAD, TEAC, stb.

Vagy ki ne ismerné a dán Bang & Olufsen gyártót, aki nem csak egyedülállóan sikeres formavilágáról, de úttörő technológáiról ismert az 1950-es évek óta. Ezt írja az ICEPower a honlapján:

„Az ICEpower szoros kapcsolatban áll a Bang & Olufsen ikonikus dán csúcskategóriás szórakoztatóelektronikai céggel. 1999-ben a Dán Műszaki Egyetemen (DTU) a hatékony, kompakt D-osztályú erősítőkről írt doktori értekezése felkeltette a Bang & Olufsen vezetőségének figyelmét. Ennek eredményeképpen közös vállalkozás jött létre, amely megteremtette az ICEpower A/S alapját. Az ICEpower a kezdetektől fogva nem csupán a Bang & Olufsen egyik részlege, hanem önálló, korlátolt felelősségű társaság lett.”

Szóval egy Bang & Olufsen szintű vállalat is „D” osztályú erősítőket alkalmaz és ékes példája ennek a Beolab A90-es aktív hangsugárzó (115.000USD nettó), melyben 8200 Wattnyi ICEPower erősítő teljesítmény van, csatornánként.

A D osztályú digitális erősítők közvetlenül átalakítják a PCM digitális jeleket erősített analóg kimenetekké a hangszóró meghajtásához; amit néha „teljesítmény-DAC-nek” is neveznek. Ezzel szemben az analóg D osztályú erősítők digitális technikákat alkalmaznak egy kis analóg bemeneti feszültség felerősítésére a hangszóró meghajtásához szükséges teljesítményre.

Az AB osztályú erősítőben a jelútban lévő összes félvezető az idő nagy részében csak részben vezet. A fő tervezési korlát az, hogy minden félvezetőnek más átviteli funkciója van, és még ez a karakterisztikája is változik a hőmérséklettel. Ez sok gondot okoz a nulla keresztezési pontnál, ahol szinte lehetetlen pontosan illeszteni a félvezetőket, és hallhatóan bosszantó "crossover notch" torzítást eredményez. Az A osztályú erősítő ezt úgy oldja meg, hogy a félvezetők folyamatosan teljesen vezetnek, de ez magas költséggel és sok elpazarolt energiával jár. 

A D osztályú erősítők ebben a tekintetben inkább az A osztályhoz hasonlóan viselkednek (nincs bevágás torzítás), de abban különböznek, hogy a félvezetők gyorsan képesek elindítani és leállítani a vezetést a bemeneti jel pontos követése érdekében. Ez a jellemző rendkívül energia- és költséghatékony erősítőterveket eredményez. Jó teljesítményű D osztályú erősítőt azonban sokkal nehezebb megtervezni, mivel a kimenetek kapcsolási frekvenciája olyan magas, hogy az áramköri elrendezés rendkívül fontossá válik. Nagyon rövid, impedanciával illesztett nyomvonalak, többrétegű áramköri lapokon kötelező. A D osztályban rejlő RF energia által okozott parazita oszcillációk és egyéb „szellemképek” sok finomhangolást és precíziós gyártást igényelnek a mérsékléshez.

Digitális audio erősítő megoldások az Infineontól

A legtöbb D osztályú hangtervezési kihívás leküzdéséhez szükséges termékeket és eszközöket biztosítva az Infineon a MERUS™ erősítőmegoldások egyedülálló portfólióját kínálja. Pontos projekt specifikációitól függően készítenek nagyteljesítményű termékeket, D osztályú hangerősítő megoldásokat minden teljesítménytartományra és alkalmazási követelményre, a legkisebb teljesen integrált egychipes megoldásoktól a nagymértékben méretezhető illesztőprogramokig és diszkrét MOSFET kombinációkig.

Alapvető kompetenciájukat és vezető szerepüket a teljesítmény-félvezető folyamattechnológiák terén az új audioarchitektúrák úttörő innovációjával, például az új, többszintű, D osztályú erősítő IC-kkel párosítva kisebb és könnyebb megoldásokat, valamint hűvösebb működést tudnak kínálni. Ez lehetővé teszi az audiotermékek gyártói számára, hogy költséghatékony, jobb hangzású audiotermékeket tervezzenek. A MERUS ^TM fejlett hangerősítő-megoldásaik optimalizálják az energiahatékonyságot, a kimeneti teljesítményt és a hangteljesítményt, miközben maximális tervezési szabadságot biztosítanak.

S.M.S.L Digitális audio erősítők

SMSL DA-9 - Asztali D-osztályú sztereó erősítő Bluetooth kapcsolattal

Teljesen szimmetrikus architektúra az Infineon új, 2 x 90W teljesítményt kínáló D osztályú erősítő moduljára építve. Az SMSL DA-9 telt hangzást, precíz zenei reprodukciót kínál 92%-os hatásfok mellett, így kis mérete ellenére is sokakat lenyűgöz bármilyen zenei stílusban. Az NJRC japán elektronikus szabályzónak köszönhetően ultra pontos hangerőszabályozás és alacsony torzítás érhető el. Külön szubsugárzó kimenetet kínál 2.1-es rendszer kialakításhoz. A Bluetooth 5.0 kapcsolat jobb hangminőséget és nagyobb átviteli távolságot eredményez, támogatja az APT-X szabványt is. A készüléket színes LCD kijelző és a felhasználóbarát menürendszer mellett teljes körű távvezérlési lehetőséggel is ellátták.

Bővebb információ: Link

SMSL DA-6 - Asztali D-osztályú sztereó erősítő

Az SMSL DA-6 egy kis méretű, nagy teljesítményű, megfizethető árú D-osztályú asztali erősítő. A DA-6 egy Infineon erősítőchipen alapul, 2x70 W teljesítményre képes 4Ω alatt. Dinamikus, pontos hangvisszaadás, sztereó RCA bemenet, LED kijelző és digitális hangerőszabályzó. Mindez egy modern és robusztus alumínium vázban.

Bővebb információ: Link

SMSL A300 - Asztali sztereó erősítő Bluetooth 5 kapcsolattal

Az SMSL az A300-zal egy kompakt, nagy teljesítményű és hatékony D-osztályú erősítőt kínál, amely egy pár Infineon MA12070 erősítőchipen alapul. Ezek lehetővé teszik, hogy 4 Ohm 2x160W teljesítményt nyújtson. Az A300 a szabványos csatlakoztathatóság mellett Bluetooth 5 kapcsolatot is nyújt. Továbbá az A300 BTL üzemmódot biztosít, hogy nagyobb teljesítményt élvezhessen egy második egységgel és egy mélynyomó kimenettel egy 2.1 audiorendszer kialakításához.

Bővebb információ: Link

TOPPING PA3S - D-osztályú asztali sztereó erősítő

A PA3s egy pár Infineon Merus MA12070 D-osztályú erősítő chipre épül, amelyek 4Ω terhelés esetén 2 x 65W, 8Ω terhelésnél 2 x 37W kimeneti teljesítményt tesznek lehetővé, a szokásos A, B és A/B-osztályú erősítőknél sokkal jobb hatásfokkal. A szimmetrikus jelfeldolgozási architektúra lehetővé teszi a csatornák közötti áthallás jelentős csökkentését a pontos hangvisszaadás érdekében. A termelt hőt egy nagy passzív radiátor, hűtőborda vezeti el mindkét erősítő chipből.

Bővebb információ: Link

AV-Online magazin teszt: Link

TOPPING PA5 - Szimmetrikus D-osztályú asztali sztereó erősítő

A PA5 egy kompakt méretű, de nagy teljesítményű, szimmetrikus felépítésű erősítő. Optimalizált felépítése a D-osztályú erősítő fokozatok új generációját használja, amely 2x125 W teljesítményt képes leadni 4 Ω terhelés esetén, a szokásos A, B és A/B-osztályú erősítőknél sokkal jobb működési hatásfokkal. Ez az új áramkör precíz, semleges és részletgazdag hangvisszaadást kínál. A PA5 szimmetrikus jelfeldolgozási kialakítása lehetővé tette a zajszint jelentős csökkentését és a földhurkok elkerülését is

Bővebb információ: Link