@MakkinTosken s episke avhandling
Jeg tenker i veldig stor grad at det du skriver er spot on. Man kan se selve THD-parameteren fra mange sider, så jeg skal prøve å belyse noen her, uten at det på noen som helst måte motsier det du skriver over:
Jeg og
@Armand har studert både Hypex og Purifi ganske inngående. Man kan si det sånn at her har vi et tilfelle der SINAD kan gi mening i betydelig grad. SINAD er jo først og fremst forholdet mellom signal og støy + THD. Her er det flere ting vi er ute etter, men om vi tar Purifi som eksempel så ser vi på målinger av den at den har et svært anstendig lavt støygulv, og at den har et nivå på THD som forsvinner i dette støygulvet. Det er først ved klipping at THD overstiger støygulvet, så her kan vi langt på vei kalle THD "unmeasurable".
Det er også noen fundamentale forskjeller på klasse AB og klasse D som er verdt å merke seg. Jeg hadde en interessant samtale med en annen guru her en dag, og vi kom frem til følgende betraktning (han er forøvrig svært pro klasse A):
- En forsterker generelt kan rangeres ut i fra hvor mye effekt den kan levere i en gitt last (altså en variabel last som tilsvarer en høyttaler) uten at forvrengningen overstiger et visst nivå.
- En klasse A eller AB vil ha noen av sine fundamentale grenseverdier i form av effektbåndbredde, maksimal strøm og lastmargin. Når man begynner å presse en slik forsterker med reaktive laster vil den maksimale strømmen som kan leveres falle dramatisk. Videre er det mange forsterkere som har 100 og 1000kHz båndbredde, men som i realiteten har mer eller mindre problemer med å levere maks effekt til 20kHz. Ikke at det er et stort behov, men det er en grense. Dette leder i sum til at for å optimalisere en klasse AB trenger man en strømkapasitet langt over den strømmen man faktisk skal bruke. Man trenger også at forsterkeren tåler langt lavere impedans enn man faktisk skal laste den med. Da ender man opp med at forsterkere som kan doble effekten til lavere impedanser faktisk gir mening.
Når en slik forsterker begynner å nærme seg sine grenser vil den typisk gradvis forvrenge mer og mer.
- En klasse D vil ha andre funamentale grenseverdier. I likhet med klasse A/AB er spenningssving begrenset av railspenningen, men i motsetning til klasse A/AB vil ikke en klasse D få større problemer med å levere strøm om man øker spenningen. Strømmen i en klasse D er typisk begrenset av peak strøm i FET-ene, eller den er (mest vanlig) begrenset av en strømbegrenser i form av en sensor som styrer en sikkerhetskrets. Denne er totalt uavhengig av last, så forsterkeren er så godt som helt upåvirket av last. Det betyr at om strømbegrenseren tilsier maks effekt ved 3 ohm kan man godt kjøre 3 ohm minimum, og gjerne reaktivt som pokker. Forsterkeren vil være så godt som totalt upåvirket av dette.
Når en slik forsterker begynner å nærme seg sine grenser vil det typisk ikke skje noe som helst.
Med andre ord vil overdimensjonering av klasse AB/A og klasse D være to vidt forskjellige ting.
Men tilbake til dette med forvrengning. Når vi ser at vi har THD på et gitt nivå har vi egentlig bare ett clue. Det vi da må finne ut av er hvordan dette fordeler seg i frekvens, hvordan det avhenger av signal inn, og ikke minst hvordan det påvirkes av last. Så for å si litt rundt denne tolkningen, og det er jo åpenbart at dette ligger langt utenfor de typiske produktbeskrivelsene man kan finne:
- Når vi studerer FFT betyr det at lasten er resistiv og stimuli er en bestemt frekvens og ett bestemt nivå. Her leter vi etter hvordan fordelingen er mellom høyere og lavere harmoniske. Viktig her er at enkelte filtre bare tar med opp til 5. harmonisk. Da går man glipp av mye. Jeg husker en tredjepartsmåling av Rotel 1090 som viste et rimelig høyt nivå av 17. harmonisk forvrengning. Viktig her er også at om stimuli er 1kHz så kommer 17. harmonisk ved 17kHz, det er det mange som ikke hører, spesielt ikke på disse nivåene. Men om stimuli er 100Hz (som i den aktuelle målingen) så er 17. harmonisk ved 1,7kHz, og da vil selv 0,1% være ikke bare hørbart men direkte plagsomt. Med andre ord, her skjuler ikke målingene noe, men de viser samtidig bare den aktuelle frekvensen, nivået og lasten.
- Når vi studerer forholdet mellom forvrengning og frekvens (THD+N vs frequency) kikker vi gjerne etter at forløpet er jevnt. Ser vi tegn til betydelige endringer er dette noe som bør sjekkes nærmere. På en del dårlige klasse D er det store endringer i toppen, men mer alvorlig er det der man forsøker å rette opp dette med en litt dårlig konstruert reaktiv loop som ikke er stabil mht last. Slike ting må man gjerne lete litt for å finne.
- Når vi ser på forvrengning vs effekt ved ulike impedanser har man ofte ett diagram pr impedans, og i tillegg har man ofte kurver for 3 ulike frekvenser der man ofte bruker 6,67kHz som den høyeste fordi de dominante komponentene gjerne er 2. og 3. harmonisk, og da havner 3. harmonisk ved 20kHz. Disse diagrammene forteller oss gjerne en del om forholdet mellom forvrengning og støy, hvor god forsterkeren er på "the first watt", hvordan klippekarakteristikken er, hvordan forsterkeren påvirkes av å jobbe med høye frekvenser osv.
- Men så er det jo ikke bare harmonisk forvrengning som betyr noe her. Intermodulasjonsforvrengning betyr også noe, og her finnes det flere målemetoder også. Mange forsterkere er tilsynelatende gode, men måler fryktelig dårlig på IMD. Da er det typisk noe i forsterkeren som jobber på en eller annen ytelsesgrense som gjør at samtidige toner modulerer hverandre.
Man kan også bruke disse målingene som clues, men slikt er selvsagt ikke uttømmende. Poenget er at de målingene man velger å vise antakelig sier noe om hva man har lyst til å vise. Og de målingene man ikke velger å vise kan si noe om hva man ikke har lyst til å vise, det kan si noe om hva man ikke har målt, hva man simpelthen ikke har forstått viktigheten av osv. Dette er kanskje mer aktuelt innenfor OEM, og jeg har selv brukt dette mange ganger for å velge ut høyttalerelementer. Dårlige datablader er gjerne et dårlig tegn. Ekstremt lavoppløste kurver, påfallende perfekte kurver, ikke oppgitte målebetingelser, mangelfulle datablader osv, det er ikke ting man gjerne vil se.
Sist men ikke minst har jeg litt lyst til å si noe om strømforsyninger. De har også en tendens til å spille en rolle, men samtidig gjemme seg litt bort. Det finnes flere måter å dimensjonere en strømforsyning for dårlig på. Siden strømforsyningen mates av en likerettet 50Hz, altså 100Hz pulser, vil forsterkere typisk oppføre seg ulikt for signaler over og under 100Hz. Ser vi for eksempel på PA-forsterkere oppgir man ofte en "burst power" som viser hvor mange cycles forsterkeren kan klare en gitt effekt før den faller under en grenseverdi. Slike effekter har vi i både klasse AB/A og D, og de virker tildels likt.
Man får et spenningsfall på strømforsyningen, og dette påvirker forsterkeren i en eller annen grad. Hvor god forsterkeren er på å undertrykke dette er én faktor, det kalles PSRR (power supply rejection ratio) og er oppgitt med et tall med dB som benevnelse. Men dette vil selvsagt også være avhengig av frekvens, last, nivå, samtidige signaler osv.
Det som er litt interessant er at om dette spenningsfallet er tregt, og det er det gjerne (sammenliknet med de signalene vi gjerne måler med) så vil vi få en komprimering som ikke slår ut som 3. harmonisk forvrengning, men bare en endring i gain som moduleres av strømtrekket. Dette er med andre ord noe som lett faller litt utenfor de typiske målingene, men denne burst-målingen (som man ikke ser så ofte) kan gi oss noe informasjon om dette.