Plattenspieler-Forum

Ich habe dazu mal die KI befragt
Funktionsweise von Class-D-Verstärkern
Class-D-Verstärker sind eine moderne Art von Audioverstärkern, die sich durch hohe Effizienz und kompakte Bauweise auszeichnen. Im Gegensatz zu älteren Verstärkerklassen arbeiten sie nicht analog, sondern digital.
Wie funktionieren sie?

1. Umwandlung in ein digitales Signal:
   
   • Das analoge Audiosignal wird zunächst in ein digitales Signal umgewandelt. Dieses digitale Signal wird dann in ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM) umgewandelt. PWM ist ein digitales Signal, bei dem die Breite von Pulsen variiert, um die Amplitude des ursprünglichen Audiosignals darzustellen.
     
2. Schnelle Schaltung:
   
   • Das PWM-Signal steuert leistungsstarke Transistoren an, die zwischen zwei Zuständen schalten: Ein oder Aus. Dadurch entsteht ein Rechtecksignal hoher Frequenz.
     
3. Filterung:
   
   • Das hochfrequente Rechtecksignal wird durch einen Tiefpassfilter gefiltert. Dieser Filter lässt nur die niederfrequenten Anteile des Signals passieren, also das ursprüngliche Audiosignal. Die hohen Frequenzen, die durch die Schaltung entstehen, werden entfernt.
     

Vorteile von Class-D-Verstärkern

• Hohe Effizienz: Da die Transistoren entweder vollständig ein- oder ausgeschaltet sind, entstehen nur geringe Verlustleistungen.
  
• Kompakte Bauweise: Durch die hohe Effizienz können kleinere Kühlkörper verwendet werden, was zu einer kompakten Bauweise führt.
  
• Geringe Verzerrungen: Moderne Class-D-Verstärker bieten eine sehr geringe Verzerrungsrate.
  
• Gutes Preis-Leistungs-Verhältnis: Aufgrund der einfachen Schaltung sind Class-D-Verstärker oft günstiger als andere Verstärkertypen.
  

Vergleich zu anderen Verstärkerklassen
Verstärkerklasse
Funktionsweise
Vorteile
Nachteile
Class A
Transistoren arbeiten im linearen Bereich
Warm, natürlicher Klang
Geringe Effizienz, hohe Wärmeentwicklung
Class AB
Kompromiss zwischen Class A und B
Gute Effizienz, geringer Klirrfaktor
Etwas mehr Verzerrungen als Class A
Class D
Digitale Signalverarbeitung, PWM
Hohe Effizienz, kompakt, geringer Klirrfaktor
Kann bei schlechter Implementierung hochfrequente Störgeräusche erzeugen
Anwendungsbereiche
Class-D-Verstärker finden heute in einer Vielzahl von Geräten Anwendung, darunter:

• HiFi-Anlagen: Sowohl für hochwertige als auch für Einsteigergeräte.
  
• Auto-HiFi: Aufgrund der kompakten Bauweise und hohen Effizienz.
  
• Computerlautsprecher: Für eine klare und kraftvolle Wiedergabe.
  
• Professionelle Audiogeräte: In Mischpulten, Verstärkern und anderen Geräten.
  

Zusammenfassung:
Class-D-Verstärker sind eine moderne und effiziente Technologie, die sich in vielen Bereichen der Audiotechnik durchgesetzt hat. Ihre digitale Funktionsweise und die hohe Effizienz machen sie zu einer attraktiven Alternative zu älteren Verstärkerklassen.

Die Wandlung von analogen in digitale Signale: Eine Schritt-für-Schritt-Erklärung
Die Umwandlung eines kontinuierlichen, analogen Signals (wie einer Schallwelle) in ein diskretes, digitales Signal ist ein grundlegender Prozess in der modernen Elektronik. Dieser Prozess wird als Analog-Digital-Umwandlung (ADU) bezeichnet.
Die Schritte der ADU

1. Abtastung (Sampling):
   
   • Das analoge Signal wird in regelmäßigen Abständen gemessen. Diese Messpunkte werden als Abtastwerte bezeichnet.
     
   • Die Abtastrate bestimmt, wie oft pro Sekunde gemessen wird und beeinflusst direkt die Qualität des digitalen Signals. Eine höhere Abtastrate bedeutet mehr Detailgenauigkeit.
     
   • Das Abtasttheorem von Nyquist-Shannon besagt, dass die Abtastrate mindestens doppelt so groß sein muss wie die höchste Frequenz im analogen Signal, um dieses vollständig rekonstruieren zu können.
     
2. Quantisierung:
   
   • Jeder Abtastwert wird einem bestimmten Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs zugeordnet. Dieser Bereich wird in eine begrenzte Anzahl von Stufen unterteilt.
     
   • Die Anzahl der Stufen bestimmt die Bittiefe des digitalen Signals. Je mehr Stufen, desto genauer kann der ursprüngliche Wert dargestellt werden.
     
3. Codierung:
   
   • Jeder quantisierte Wert wird durch eine bestimmte Bitfolge dargestellt. Diese Bitfolge ist die digitale Darstellung des ursprünglichen analogen Wertes.
     

Visualisierung:
Warum ist die ADU wichtig?

• Digitale Speicherung: Digitale Signale können einfach und effizient auf Festplatten, CDs oder anderen Speichermedien gespeichert werden.
  
• Digitale Verarbeitung: Digitale Signale können von Computern verarbeitet werden, was eine Vielzahl von Anwendungen ermöglicht, wie z.B. Audio- und Videobearbeitung, Bildverarbeitung und Kommunikation.
  
• Robustheit gegen Störungen: Digitale Signale sind weniger anfällig für Störungen als analoge Signale.
  

Beispiele für ADU:

• Mikrofone: Wandeln Schallwellen in elektrische Signale um, die dann digitalisiert werden.
  
• Digitalkameras: Wandeln Lichtsignale in elektrische Signale um, die dann digitalisiert werden.
  
• Scanner: Wandeln gedruckte Texte oder Bilder in digitale Daten um.
  

Zusammenfassung:
Die Analog-Digital-Umwandlung ist ein zentraler Prozess in der modernen Elektronik. Durch Abtasten, Quantisieren und Codieren wird ein kontinuierliches analoges Signal in eine Folge von diskreten digitalen Werten umgewandelt, die dann von digitalen Geräten verarbeitet werden können.


Ist das bei Class D Verstärkern auch so?


Nein, bei Class-D-Verstärkern funktioniert die Analog-Digital-Umwandlung (ADU) nicht ganz auf die gleiche Weise wie bei anderen Geräten, die analoge Signale in digitale umwandeln.
Während es stimmt, dass Class-D-Verstärker mit digitalen Signalen arbeiten, erfolgt die eigentliche ADU in der Regel nicht innerhalb des Verstärkers selbst. Hier ist der Grund:

• Class-D-Verstärker erwarten bereits ein digitales Signal: Im Gegensatz zu vielen anderen Geräten, die analoge Eingangssignale (z.B. von einem Mikrofon) empfangen, sind Class-D-Verstärker in der Regel darauf ausgelegt, digitale Audiosignale (z.B. über S/PDIF oder optische Anschlüsse) zu verarbeiten.
  
• PWM-Umwandlung: Das digitale Audiosignal wird im Class-D-Verstärker in ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM) umgewandelt. PWM ist eine digitale Technik, bei der die Breite von Pulsen variiert, um die Amplitude des ursprünglichen Audiosignals darzustellen. Diese Umwandlung ist jedoch keine vollständige ADU, sondern eher eine spezielle Art der digitalen Signalverarbeitung.
  
• Keine zusätzliche Quantisierung: Das digitale Audiosignal, das in den Class-D-Verstärker eingeht, ist bereits quantisiert. Eine erneute Quantisierung innerhalb des Verstärkers wäre unnötig und würde sogar zu einer Verschlechterung der Signalqualität führen.
  

Zusammenfassung:

• Vor der Verstärkerstufe: Die ADU findet in der Regel in einem externen Gerät statt, wie einem DAC (Digital-Analog-Wandler), bevor das Signal an den Class-D-Verstärker gesendet wird.
  
• Im Verstärker: Das digitale Signal wird in ein PWM-Signal umgewandelt, um die Leistungsstufen anzusteuern.
  
• Keine vollständige ADU: Es findet keine zusätzliche Quantisierung statt, da das Signal bereits digital ist.
  

Warum ist das so?

• Effizienz: Durch die direkte Verarbeitung digitaler Signale können Class-D-Verstärker sehr effizient arbeiten.
  
• Flexibilität: Digitale Signale können leichter verarbeitet und modifiziert werden, was eine Vielzahl von Funktionen ermöglicht.
  
• Präzision: Moderne DACs bieten eine sehr hohe Auflösung, die die Qualität der Wiedergabe deutlich verbessert.
  

In welchen Fällen könnte es doch eine ADU innerhalb eines Class-D-Verstärkers geben?

• Integrierte Verstärker: Einige integrierte Verstärker (z.B. in Soundbars oder aktiven Lautsprechern) haben analoge Eingänge. In diesen Fällen ist ein interner DAC erforderlich, um das analoge Signal in ein digitales zu wandeln.
  
• Besondere Anwendungen: In einigen speziellen Anwendungen (z.B. in der Messtechnik) kann es erforderlich sein, ein analoges Signal direkt an einen Class-D-Verstärker anzuschließen. In solchen Fällen ist ebenfalls ein interner DAC notwendig.
  

Hilft das?
Ich kann leider nicht im Detail beurteilen, ob die Infos stimmen

Jetzt bin ich erstmal noch verwirrter........  

Erst wird gesagt, dass Class D Verstärker nicht analog, sondern digital arbeiten. Dann wird es reduziert auf digitale Eingangssignale. Analoge Eingangssignale müssen demnach zwangsläufig durch einen internen DAC im integrierten Verstärker digitalisiert werden....und dann am Ausgang wieder durch einen D/A Wandler gehen....Am Technics von Markus kommen ja analoge Signale raus...

Folgendes verstehe ich eher:

" Er arbeitet wie ein Schaltnetzteil. Der Klasse-D-Verstärker wandelt das analoge Eingangssignal in eine pulsweitenmodulierte (PWM) Wellenform um. Die PWM-Wellenform steuert die Push-Pull-FET-Endstufe bei jedem Impuls auf vollständig „Ein“ oder „Aus“ "

Puh, ich muß da mal 'ne Nacht drüber schlafen......

Sehr verständlich (und technisch richtiger) ist die Erklärung auf dieser Seite:

https://www.fairaudio.de/lexikon/class-d/

Hier helfen auch Grafiken weiter, die die KI nicht geliefert hat. Class D-Verstärker sind nicht "digital" im eigentlichen Sinne, das D ist einfach nur ein Ordnungsbuchstabe aus dem Alphabet. Class A-, B- und AB-Verstärker kennt man ja. Ich habe mich immer gefragt, weshalb man von Class C-Verstärkern nie etwas hört. Die Erklärung liefert diese Seite, die auch noch weitere Verstärker-Schaltungen erläutert:

https://www.electronics-tutorials.ws/de/...assen.html

Ich hatte mal eine Philips-Anlage (das Tapedeck hattest du mal auseinander, Michael @Spitzenwitz) mit einem Class-G-Verstärker. Diese haben mehrere (in meinem Fall zwei Verstärkerzüge) pro Kanal. Der eine Verstärkerzug ist für geringere Leistungen, der zweite für höhere Leistungen. Wird mehr Leistung abgefordert, schaltet der Verstärker selbstständig zum zweiten (oder nächsthöheren) Verstärkerzug um. Der Philips-Verstärker hat das dann sogar dezent optisch angezeigt (mit einem grün leuchtenden G). Vorteil: weniger Stromverbrauch, weniger Verzerrungen. Nachteil: aufwändigeres Schaltungsdesign. Und der Übergang muss gut designt sein, damit es dort nicht zu Verzerrungen oder Timing-Problemen kommt.

Letzten Endes ist jeder Verstärker immer ein Kompromiss - Gleiches könnte man auch über Lautsprecher sagen. Je mehr Geld man in die Hand nimmt, desto geringer fällt der Kompromiss aus, weil man aufwändigere Lösungen realisieren kann. Deshalb sind teurere Sachen oft besser. Vielleicht kann man das sogar auf alle Hifi-Geräte übertragen?

Nachsatz: Über Class-D-Verstärker wird oft die Nase gerümpft und anfangs klangen sie auch oft hart, vielleicht sogar blechern. In der Veranstaltungstechnik sind sie seit langem nicht mehr wegzudenken. Die Vorteile überwiegen einfach. Und als Musiker (E-Bass) möchte ich auch keine schweren Verstärker mehr schleppen, genauso wenig wie schwere Boxen (ja - auch über Neodym-Lautsprecher wurde anfangs die Nase gerümpft!).
Noch ein Nachsatz (zu Ralf): Der von dir fett gedruckte Satz ist der technisch richtige und das andere Zitat hast du richtig als Bullshit entlarvt. Wenn das so wäre, müsste man einen Hochleistungs-D/A-Wandler bauen, der ohne Stromverluste wandelt. So etwas ist mir nicht bekannt (was nicht heißt, dass es das nicht gibt). Tatsächlich wird das Signal nur gefiltert.

Ich weiß ja nicht welche KI's Ihr nutzt, aber CHatGPT macht gerne Fehler.

Ich traue der KI nicht und checke mindestens immer eine zweite Quelle.

Habe es schon ein paar mal gehabt das ich die Antwort korrigiere und sich ChatGPT dann entschuldigt, aber die nächste korrigierte Antwort der KI ist auch nicht besser.

Sind kostenpflichtige KI's da besser ?

Das stimmt, über Class-D Verstärker wird auch aktuell noch ab und an die Nase gerümpft. Ich habe hier Aktivboxen mit einem 6 Kanal Class -D Verstärker und ich bin schwer begeistert von den Dingern. Ich habe lange gebraucht bis ich mich zwischen passiven und aktiven Lautsprechern entschieden habe. Ein Grund war u.a. auch Skepsis zur Class-D Technik. Als ich sie aber dann gehört habe, wusste ich, dass es die richtige Entscheidung war.

(11.11.24, 11:50)#13 schrieb: [ -> ]Ich weiß ja nicht welche KI's Ihr nutzt, aber CHatGPT macht gerne Fehler.

Ich traue der KI nicht und checke mindestens immer eine zweite Quelle.

Habe es schon ein paar mal gehabt das ich die Antwort korrigiere und sich ChatGPT dann entschuldigt, aber die nächste korrigierte Antwort der KI ist auch nicht besser.

Sind kostenpflichtige KI's da besser ?

Auch wenn wir jetzt vom Thema abkommen. Ich nutze KI hauptsächlich für Themen, die ich sowieso auch selbst könnte: Erwachsenenbildung im IT Umfeld, Personal- und Unternehmensentwicklung im IT Umfeld, Methodik, Didaktik. Hier erkenne ich relativ schnell, ob die Antwort plausibel ist oder die KI anfängt zu halluzinieren. Meine Erfahrung in diesem Umfeld ist eine ca. 80% Verwertbarkeit, den Rest muss ich nacharbeiten, was natürlich immer noch eine irre Zeitersparnis bedeutet.

Wir haben allerdings auch noch eine eigene Companyinterne KI, die ich immer dann benutze, wenn das Thema nicht öffentlich ist.

Zu 100% verlasse ich mich auf die KI nur bei den Mathehausaufgaben meines Sohnes. 

(11.11.24, 10:38)darwin schrieb: [ -> ]Noch ein Nachsatz (zu Ralf): Der von dir fett gedruckte Satz ist der technisch richtige und das andere Zitat hast du richtig als Bullshit entlarvt. Wenn das so wäre, müsste man einen Hochleistungs-D/A-Wandler bauen, der ohne Stromverluste wandelt. So etwas ist mir nicht bekannt (was nicht heißt, dass es das nicht gibt). Tatsächlich wird das Signal nur gefiltert.

Na dann bin ich ja doch nicht ganz so blöd, wie ich befürchtet hatte....

---

(11.11.24, 11:50)#13 schrieb: [ -> ]Ich weiß ja nicht welche KI's Ihr nutzt, aber CHatGPT macht gerne Fehler.

Keine.....

Aber wenn CHatGPT gerne Fehler macht, macht es die KI auch wieder etwas menschlich.....

(11.11.24, 12:11)Darkstar schrieb: [ -> ].........ob die Antwort plausibel ist oder die KI anfängt zu halluzinieren.

  Watt....? Kann die sowas.......?

(11.11.24, 12:11)Darkstar schrieb: [ -> ]

(11.11.24, 11:50)#13 schrieb: [ -> ]Ich weiß ja nicht welche KI's Ihr nutzt, aber CHatGPT macht gerne Fehler.

Ich traue der KI nicht und checke mindestens immer eine zweite Quelle.

Habe es schon ein paar mal gehabt das ich die Antwort korrigiere und sich ChatGPT dann entschuldigt, aber die nächste korrigierte Antwort der KI ist auch nicht besser.

Sind kostenpflichtige KI's da besser ?

Auch wenn wir jetzt vom Thema abkommen. Ich nutze KI hauptsächlich für Themen, die ich sowieso auch selbst könnte: Erwachsenenbildung im IT Umfeld, Personal- und Unternehmensentwicklung im IT Umfeld, Methodik, Didaktik. Hier erkenne ich relativ schnell, ob die Antwort plausibel ist oder die KI anfängt zu halluzinieren. Meine Erfahrung in diesem Umfeld ist eine ca. 80% Verwertbarkeit, den Rest muss ich nacharbeiten, was natürlich immer noch eine irre Zeitersparnis bedeutet.

Wir haben allerdings auch noch eine eigene Companyinterne KI, die ich immer dann benutze, wenn das Thema nicht öffentlich ist.

Zu 100% verlasse ich mich auf die KI nur bei den Mathehausaufgaben meines Sohnes. 

Ich benutze den Copilot von Microsoft und bin eigentlich recht zufrieden damit. 
Was ich jedoch meistens suche sind statistische Tabellen.
So kam ich auch zu dem Microsoft Produkt, denn hier werden alle Quellen, aus der die KI ihre Antwort generiert hat angegeben. 
Gibt es unterschiedliche Resultate zwischen den Quellen, so wird darauf hingewiesen.

(11.11.24, 10:38)darwin schrieb: [ -> ]Ich hatte mal eine Philips-Anlage (das Tapedeck hattest du mal auseinander, Michael @Spitzenwitz) mit einem Class-G-Verstärker. Diese haben mehrere (in meinem Fall zwei Verstärkerzüge) pro Kanal. Der eine Verstärkerzug ist für geringere Leistungen, der zweite für höhere Leistungen. Wird mehr Leistung abgefordert, schaltet der Verstärker selbstständig zum zweiten (oder nächsthöheren) Verstärkerzug um.

Funktioniert ja ähnlich einem Registervergaser im Oldtimer..........Sowas verstehe ich.....