Aktiv Weiche. (LaBelle)

[pitsche]

Die technischen Daten der Endstufe findest Du im Datenblatt des TAS5631

Die Grundsatzfrage ob AB oder D ist schon in vielen Foren diskutiert worden und am Ende wohl eine Ermessensfrage. In meinem Fall sehe ich den grossen Vorteil in einer durchgängig digitalen Kette von der CD bis zum Chassis.

Die Berechnung der Filterwerte ist einfach. Du brauchst dazu nur das Tool "PurePath Console" von TI. (Benötigt eine Registrierung bei denen). Und grundsätzlich sind die Parameter auch im betrieb verstellbar. Da müsstest Du das Programm des PIC entsprechend abändern.

Die Programmierung ist einfach, benötigt aber natürlich irgendein Programmiergerät das mit PIC's klar kommt.

Ich möchte hier aber noch einmal darauf hinweisen dass das KEIN Projekt ist welches ich jemandem ohne fundierte Elektronik-Kenntnisse empfehlen kann. (Ich verdiene meine Brötchen mit so ähnlichem Zeugs

[Sync204]

Die Fertigung einer solchen Platine und Bauteilbeschaffung stellt für mich absolut kein Problem dar. Eher dann das zum Laufen bringen. Löten kann ich. Ich mach Elektronikerausbildung.
Ich war ein bisschen erschrocken, als ich 0,1%Klirrfaktor des PWM Modulators gelesen habe und die Tatsache, dass der eher für Multimedia entwickelt wurde.
Die Alternative wäre mit klassischer AB Endstufe und miniDSP als Weiche.

Kann man denn dann auch verschiedene Filtergüten und Steilheiten einstellen?

[pitsche]

Der TAS5548 bietet pro Kanal 7 biquad Filter mit interner 64Bit Auflösung. Mit einem davon kann man einen beliebigen Filter erster oder zweiter Ordnung bauen. In serie sind dann auch höhere Ordnungen machbar. Das ist denke ich mehr als genug für eine LS Weiche.
Der miniDSP ist da schon noch etwas potenter, ist ja aber auch wirklich nur für das gemacht.

Der PWM Prozessor ist der Grund warum rein digitale D-Class Endstufen erst jetzt langsam richtig gut funktionieren. Weil da müssen ziemliche tricks gemacht werden. (Noise shaping). TI hat so wie ich das gelesen habe genau deswegen im Jahr 2000 die Firma Toccata und damit deren Equibit Technologie gekauft.

Und ohne das ich jetzt noch viel mehr Werbung für die machen will. Es funktioniert.

Ist alles im Datenblatt des 5548 beschrieben. Ich weiss, es sind 120 Seiten, aber wenn Du das ernsthaft angehen willst wird das Pflichtlektüre.

Ich wünsch Dir auf jeden Fall viel Spass.

[Anselmo]

Hammer geil. Das musste mal geasgt werden!

[die3.lustigen.4]

Moin Pit,

so nun melde ich mich auch mal wieder. So langsam nimmt der Thread ja Fahrt auf.

Meine Fortschritte mit Pitsches Weiche:

Enttäuschend musste ich feststellen, dass 5.1 via SPDIF für DIY-Anwendungen ein Ding der Unmöglichkeit ist (Dolby Digital, DTS, PCM wollen alle mit den richtigen, teils geschützten Bibliotheken entpackt werden).

Ich habe deine Schaltung um 2 Analoge Eingänge erweitert und den Quarz inkl. Treiber-IC für beide PCM1808 (wie nach den PCM1808PW TINY TOOL KIT) eingefügt. Dadurch habe ich die Möglichkeit meinen PC mit FIR Filterung analog vorzuschalten und die Chassis direkt anzusteuern. Zwar nicht mehr rein digital, aber als Notlösung wird's für mich erstmal gehen.

Jetzt habe ich das Problem, dass ich mit der freien Eagle-Lizenz keine 4 Layer designen darf und allgemein mich noch nicht ganz mit der Eagle-Route-Oberfläche angefreundet habe... Mal schauen ob die FH da weiterhelfen kann.

Zu deiner Platine:
Gibts bei dem unteren Teil des PCD-Layouts irgendwelche Einschränkungen/Anmerkungen. Vielleicht irgendwas wodrauf man besonders achten sollte? Ich muss dort jetzt noch einen zusätzlichen Multiplexer und 2 zusätzlichen ICs platzieren.

Zum PIC-Programm:
Soweit sehe ich bei deinem Programm ganz gut durch. Mal sehen ob ich es auf einen Multiplexer angepasst bekomme. Programmiergerät ist schon bestellt. Hoffentlich auch das richtige.

Vielen Dank für deinen Support soweit.

Gruß Rico

[ropf]

Noch ein paar Fragen an den Meister der digitalen Endstufen:

1) Im Netz ist öfter zu lesen, das die Ausgangsfilter im Sinne des SNR möglichst genau auf eine bestimmte Last zugeschnitten werden sollten. Wie verhalten sich nun klassisch passiv gefilterte Boxen mit ihrer komplexen Impedanz an solchen Endstufen? Ist hier durch eine gute Impedanzkorrektur eine deutliche Verbesserung zu erwarten?

2) In der analogen Technik gab es einige lustige Spielereien, wie zB. negative Ausgangsimpedanz. Dazu wurde nicht nur die Ausgangspannung, sondern auch der über einen Shunt abgegriffene Strom zur Gegenkopplung verwendet. Lässt sich das auch in Class-D machen? Hab da etwas Bammel wegen der Stabilität ...

[Frankynstone]

Das Ausgangsfilter beeinflusst nur den Hochtonbereich, schneidet die Taktfrequenz des Digitalverstärkers ab. Es kann also vorkommen, dass du eine Höhenanhebung und etwas schlechteres SNR hast, wenn der Verstärker im Hochton eine höhere Impedanz sieht, verfrühten Höhenabfall jedoch bei einer niedrigen Impedanz.

Im Mittel- und Tieftonbereich gibt es keinen Unterschied. Allerdings haben Tief- und Mitteltöner eine ganz hübsche Schwingspuleninduktivität, die ich zumindest grob kompensieren würde, damit das Ausgangsfilter korrekt arbeitet.

Ja, negative Ausgangsimpedanz lässt sich auch mit Digitalverstärkern machen. Wie jeder analoge Verstärker hat auch der Digitalverstärker eine gewisse Signallaufzeit und er muss frequenzkompensiert werden. Wenn man das richtig hinbekommt, sollte die Mitkopplung über einen Shunt bis zu einem gewissen Grad zulässig sein.

[Frank Schölch]

Die Auswirkung der Ausgangsfilter im Hochtonbereich ist erheblich und macht schon bei rein ohmscher Last gerne 3dB und mehr aus. Bei PA Endstufen wie der Crown IT8000 wird daher zur Kompensation im Signalweg der Hochtonbereich auf +2dB bei 20kHz angehoben. Bei 8 Ohm last ergibt sich ein glatter Frequenzgang, bei 4 Ohm Last ergeben sich trotz Kompensation -2dB bei 20kHz und bei 2 Ohm fast -6dB. Komplexe Lasten sind noch weitaus giftiger.

Powersoft und Hypex können es besser, aber das Problem bleibt bestehen, da die Taktfrequenz bei robusten und wirtschaftlichen Lösungen nicht weit genug vom Audiobereich entfernt sein kann. Ein nachteil der Class D Geräte ist auch die schwere Reparierbarkeit nach einem SuperGAU. Meist bleibt da nicht viel mehr übrig als eine verbrannte Leiterplatte und eine Hand voll Bauteil-Überreste.

Für anspruchsvolle Anwendungen würde ich weiterhin diskrete Class AB einsetzen. Class D macht nur Sinn in Bereichen, wo es auf Effizienz ankommt, also im Touringbereich oder bei tragbaren geräten.

[Frankynstone]

Jein. Ein Kollege hat schon vor längerer Zeit auf Class D umgestellt. Er kam von der Röhre, konnte Class AB mit Transistoren nichts abgewinnen und ist mit Class D jetzt zufrieden. Er sagt, dass der Klirrfaktor vom Pegel unabhängig ist.

Für Goldöhrchen vielleicht ein wichtiges Argument, denn bei Class AB gibt es mehrere Arbeitsbereiche, in denen der Klirrfaktor variiert. Niedrig bei niedrigem Pegel (reiner A-Betrieb, keiner der Leistungstransistoren sperrt), etwas höher im Übergang von A- nach B-Betrieb durch die Schaltvorgänge der Leistungstransistoren (sie sperren ab und zu), fallend mit steigender Leistung im B-Betrieb (Leistungstransistoren sperren in jeder Signalperiode) und an der Kotzgrenze dann mehr oder weniger rapide steigend. Wie das im Detail aussieht, hängt mit der Härte des Netzteils und der Stärke der Gegenkopplung sowie der Treiberstufe zusammen.

In Class D hängt der Klirrfaktor nur vom Verhalten der analogen Vorverstärkung ab. Er bleibt also im Idealfall vollkommen konstant, bis die Ausgangsspannung in ihren Spitzen die Betriebsspannung erreicht, um dann sprunghaft anzusteigen. Bis dahin allerdings bleibt der Klang vollkommen sauber, was man mit analogen Mitteln schwerer erreicht.

[Frank Schölch]

Die Endverbraucher sehen die Technologien meist zu pauschal und reden sich dann Klangeffekte ein, welche weder vorhanden noch im Blindvergleich reproduzierbar hörbar sind. Die Übernahmeverzerrungen würde niemand hören, wären sie nicht in Fachzeitschriften thematisiert worden. Bei der Ruhestromeinstellung sieht man den Effekt am Analyzer, aber hörbar ist das nur in ganz extremen Fällen. Meist schwingt die Endstufe bei fehlendem Ruhestrom, bevor hörbare Effekte auftreten. Gute Class AB erzeugen im genutzten Leistungsbereich von 10mW bis z.B. 300W < 0,01% Gesamtklirr, was definitiv unhörbar ist - unabhängig von der Klirrverteilung. Es ist technisch auch möglich noch eine oder zwei Nullen mehr zu realisieren, wass aber mangels Bedarf nicht gemacht wird. Viel wichtiger ist ein guter Amplitudengang, eine ausreichende Laststabilität und vor allen Dingen eine großzügige Ausgangsleistung.

Class D ist genauso analog wie Class AB und Verzerrungen treten dort ebenfalls in signifikanter Weise auf. Clipping ist 1:1 übertragbar. Nulldurchgangsverzerrungen gibt es ebenfalls, und zwar durch die stromabhängige Totzeit beim Schalten. Da die Lautsprecher frequenzabhängig ohmsch, kapazitiv und induktiv arbeiten, ist der Zustand der Ausgangsstufe nicht konstant. In 2 Quadranten treten Einschaltbverluste der FETs und Reverse-Recovery Verluste in den Dioden auf, in 2 Quadranten nur Ausschaltverluste. Das hat Einfluss auf die Spannung während der Umschaltphase und geht je nach Tologie mehr oder minder in die Signalqualität mit ein. Bei den aktuellen Schaltfrequenzen ist es immer noch kritisch, eine harte Gegenkopplung über das Ausgangsfilter zu betreiben, da innerhalb des Audiobands die Phasendrehung des Filters noch einige 10° ausmacht. Je nach Last wird die Endstufe dann instabil.

Je nach Art der Modulation kommen weitere Effekte hinzu. Es ist z.B. möglich, bei einer Vollbrücke jede Halbbrücke mit voller Pulsweite laufen zu lassen und die gewünschte Differenz durch Phasenverschiebung zu erzeugen. Alternativ kann aber auch die Pulsweite einer Halbbrücke moduliert werden. Das ergibt völlig andere Klirrspektren und Eigenschaften. Wirklich brauchbar bei reaktiver Last sind eigentlich nur die phasenschiebenden Vollbrücken.

Den besten Klang haben definitiv Class AB Konzepte. Ob Class D hörbar schlechter klingt hängt vom Konzept ab - aber besser klingt es definitiv nicht. Nicht zu unterschätzen ist der Headromm bei der Ausgangsleistung. Zur Schadensminimierung im Fehlerfall habe die reparierte Lab 4000 an der Alto getestet und es ist erstaunlich, was diese Regalboxen an einem kräftigen Verstärker für einen Punch zu erzeugen vermögen.

[pitsche]

Womit wir beim Thema AB vs D wären. Meine Freunde. Es gibt doch schon genug Diskussionen darüber.
Wenn jemand diesen Amp baut dann baut er einen D Class neuester Generation. Mit allen vor und nachteilen.

Somit zum Amp. für Rico. Der "obere" Teil des Layout ist so ziemlich vom TI Referenz Design übernommen und den würde ich auf keinen Fall ändern.

Im unteren Logik-teil ist es eigentlich nicht mehr kritisch. Anstelle eines mux könntest Du auch einfach meine Variante mit 0-R Widerständen zwei mal machen.

Aber ich würde wirklich eigentlich von einer analogen Eingangsstufe abraten weil so gut das LayOut auch sein mag. Eine PWM Endstufe mit solch schnellen Flanken ist der natürliche Feind eines sauberen GND.

Dann schon eher den MiniDSP nanoDIGI 2x8. Wäre ideal als vorgeschaltete in Echtzeit einstellbare Weiche mit einem PC Plugin. Und du kannst das Layout so belassen wie es ist. Dafür habe ich den zweiten SPDIF Eingang ja auch mal angedacht.
(Eigentlich müsste ich von TI und miniDSP subventionen bekommen !

Gruss
Pit

[Frankynstone]

Jap, bei modernen AB-Verstärkern mit hoher Verstärkung der offenen Schleife und demzufolge stark wirkender Gegenkopplung ist alles im grünen Bereich. Ich denke mal, dass teilweise schlechte Meinungen über diese Betriebsart entstanden sind, weil viele preisgünstige HiFi-Kisten mit AB-Verstärkern ausgestattet waren, die eben das nicht hatten.

Halten wir mal so fest: bei gescheiter Umsetzung kann man in fast jeder bekannten Technologie einen sehr guten Verstärker bauen. Ob A, AB, B, H, H+, G, G+ oder D (ja, es gibt wirklich so viele, wobei H und G die Vorteile von AB und D teilweise verbinden, meine Empfehlung).

[die3.lustigen.4]

Eingangsspannungsbereich

Moin,

erstmal gesundes Neues und noch Danke für deinen letzten Post.

Ich habe die Platine soweit zum Fertigen fertig. Jetzt hatte ich mir über die Spannungsversorgung Gedanken gemacht. Die beiden TPS54160ADGQ für die 3,3V und 12V hast du ja für deine 48 Volt Netzteil(e) ausgelegt. Weißt du noch, welchen Eingangsspannungsbereich (Vmin, Vnorm, Vmax) du für die Berechnung herangezogen hattest?

Ich habe hier noch 2 ältere XBOX 360 Netzteile (12V/203W) rumliegen. Die wollte ich eigentlich verwenden. Jetzt bin ich mir da nicht mehr so sicher, ob das auch ohne Anpassungen funktionieren wird.

Gruß
Rico

[pitsche]

Hoi Rico

Gut angekommen im neuen Jahr, danke, aber ich kriege irgendwie keine Benachrichtigungen mehr bei neuen post's. Also sorry für die späte Antwort.

Vergiss 12V. Schon die "RECOMMENDED OPERATING CONDITIONS" des TAS5631 sind:
min - 25V
nom - 50V
max - 52,5V

In diesem bereich funktionieren auch die DC/DC.

Und für eine Box vom kaliber einer LaBelle sind 48 (50) gerade gut genug.

Gruss
Pitsche

[ropf]

moin pitsche,

kann man dein Modul evtl. auf einfache Weise durch eine "auto-On" Funktion aufrüsten?

Gruss
/ropf