[alfsch]

Es war einmal...
einer, der ausging, einen d-amp zu bauen. da kam er an eine tiefe schlucht, die seine analoge welt von der digitalen trennte. irgendwie musste er sich nun hinüber-modulieren...

[alfsch]

...da kam ihm ein dreieck in den sinn...



damit konnte er ein analoges signal mittels eines komparators in ein pwm-rechteck übersetzen, so einfach, so klar - doch leider ist nicht alles gold, was glänzt: er fand gar schlimme dinge, die den glanz trübten.

jede nichlinearität des dreiecks erschien auch auf der anderen seite, als klirrfaktor. besonders der deadtime-stachel bohrte sich in sein fleisch...

bei kleinem ausgangs-strom übernahm ja die spule hilfreich das schalten, soweit schien alles gut, doch dann, bei höherem strom sollten die mosfet zupacken, doch sie zögerten...

sehr zu seinem verdruss, geradezu tödlich lange (dead-time)

[alfsch]

hier zerbrach sein märchen-traum vom perfekten übergang , die realität erschien gar garstig...
(oder die wirkung des biers lässt nach

[alfsch]

so sieht also mal der simpelste modulator aus:

erstmal OHNE feedback:
die verstärkung berechnet sich ganz einfach: nehmen wir mal +/-50v als ub, dann schaltet der out 100vss. damit ist das maximale nf-signal auch 100vss am out. klar. bei einem dreieck von zb 5vss gibts: 100/5= 20 -fache verstärkung. mit den nichlinearitäten durch dreieck und deadtime kommen wir zb auf einen klirr von 5 % bei 50vss

[alfsch]

nun mit feedback, wie oben im bild: 20k + 1k , gib bei 50vss nun etwa 0,5% klirr. schon besser. und weniger rauschen

[alfsch]

und jetzt noch nen opamp extra, dann werdens etwa 0,1% klirr. gar nicht so übel.

[alfsch]

feedback...dazu muss man irgendwie die open-loop verstärkung des d-amps kennen/berechnen...nur wie?
ohne feedback isses einfach: zb 10vss dreieck gibt vollaussteuerung mit 10vss musik am komparator; hat der amp zb +-50v ub, gibts 100vss out. verstärkung wäre somit 10x , = 20db.
nun feedback: wir setzen zb 10k / 1k als gegenkopplung, gibt also verstärkung x10 (genaugenommen 11:1, aber das sei jetzt mal egal , 10/1 rechnet sich schöner)
offensichtlich "gewinnen" wir aber nicht viel, da der amp ja ohnehin nur 10x verstärkt! da sich die verstärkung durch die amplitude des dreiecks ergibt, verkleinern wir die jetzt, und -tataa!- wir haben zusätzliche verstärkung, die jetzt als gegenkopplung den klirr verringern kann.
nehmen wir zb 1vss dreieck, ergibt sich rund 20db feedback und somit etwa 1/10 klirrfaktor, im vgl zum zustand ohne feedback !

[alfsch]

und die gretchenfrage: was ist bei ucd-like amps, also selbst-oszillierenden schaltungen?
wir haben zb am output 2vss "träger-rest", über gegenkopplung + evtl. r-c glied bekommen wir am komparator zb 200mvss träger...das ist jetzt unser "dreieck" ! somit berechnet sich die open-loop verstärkung im prinzip wie beim dreieck-modulator ganz einfach: zb: amp kann 100vss out, 200mvss "dreieck" gibt 1:500; ist die verstärkung 10x , bleibt 1:50 oder 34 db feedback !

[alfsch]

ein modulator-typ fehlt noch:

der Delta-Sigma-Wandler

hier ein prinzip-schema:


(eine schöne beschreibung gibts zb hier:
http://www.beis.de/Elektronik/DeltaSigma...l#MultiBit )

+ im prinzip einfach+klar
+ definierte impuls-längen, im takt-raster
- hoher takt nötig (Mhz-bereich), da die Quantisierung sonst zu starkes rauschen+verzerrungen bewirkt
- gute rauschunterdrückung nur mit modulator höherer ordnung, dann komplex bzw evtl. instabil

also: bleiben wir erstmal bei selbst-schwingend ala ucd oder getaktet ala dreieck-rechteck-wandler

[alfsch]

der dreieck-rechteck-wandler wurde ja schon etwas breitgetreten, die "schwierigen" teile sind hier offenbar der dreieck-generator und der komparator selbst
als komparator verwendbar sind zb lm311 oder lm319, dabei zeigt sich leider: die günstigen sind meist "langsam", die "schnellen" meist teuer (und neigen zum wilden schwingen )

hmm...gehts eigentlich auch mit "komparator" ohne komparator ?

wir bräuchten "irgendwas" , das schnell schaltet, günstig is, hohe verstärkung vom analogen-in zum digitalen-out hat

;light
wie wäre ein versuch mit nem gatter, am besten vom exor-typ, leicht missbraucht als "komparator" ?

Versuch macht kluch!

[alfsch]

so, hier ein test:
# rechteck osz. mit cd4093
# dreieck mit r-c (470p)
# "comparator" hc86 , 1 gatter

osz. macht 250khz , dreieck ca. 600mvss

[dragon]

Sieht nicht schlecht aus! Aber haste das schon mal aufgebaut und gemessen wie das in wirklichkeit aussieht das signal?
Weil wenn das so gut ist wie sich das anhört wär das ja die ideale lösung! Kosten ja fast nichts die bausteine und es wäre ja theretisch mit 2 ICs ein 4-kanal amp möglich!?
abgesehen das die frequenz nicht bei allen gleich seien dürfte und sich dann ein wenig stören könnten

[alfsch]

jupp, mal einfacher realer test...aufm steckbrett
bei ub 5v , mit hc86 gatter, out-level: 1khz 1vss = -10db im bild
dunkelblau: signal-in , hellblau: pwm-out (+ r-c-filter, ab 20khz)




doch gar nicht übel...
k4 peak bei 0,1% (k.a. woher der kommt)
k3 bei 0,01%
rauschen etwa - 90db
;smokin
+ es gibt logischerweise nur 1x clock osz. für alle amps, sonst wärs ja sinnlos... ;wall

[alfsch]

mit geschirmtem input kabel...etwas weniger störungen
+ hier mit hc132 als oszillator

[dragon]

Wenn das ganze dann nach der deathtime und dem mos-treiber auch noch so gut aussieht wär das echt ideal.
Aber wie ist das dann mit dem feedback? Wenn mans nach dem filter abgreift kanns ja in den audio-in mit rein, aber wie ist das mit vor dem filter?

[alfsch]

so, noch n test mit 100mvss out, zwecks rauschen...



jo, teppich so bei -80db bei 100mvss, also ca 10uvss

woher die 50hz mit den massigen oberwellen kommen, is mir rätselhaft...
musste schon lötstation, radio und lampe ausschalten, da die gewaltig einstreuten

+ feedback: ich bevorzuge post-filter, da dann der frequenzgang linear wird, egal ob 4/8/oder nix last dran hängt; + resonanz-katastrophe vom out-filter wird so auch gleich vermieden.

[dragon]

Wird ja immer besser!
Bin nur noch nicht so ganz bewandert in der materie....
Wie bau ich den post-filter auf und wie berechne ich ihn, wenn es nötig ist?

[alfsch]

ok, störung gefunden...vom pc-netzteil...das kann ich aber nicht ausschalten

so siehts aus, wenn die schaltung inaktiv/ohne saft is...50hz usw sind genauso da..



+ post-filter..am besten mal simu machen spart bauteile und hilft ungemein, zu verstehen, was schon "theoretisch" , also ohne reale störungen durch shoots usw, so abgeht... ;deal2

[dragon]

simu mit LTspice nehm ich an, die version die ich mal hatte hat mir immer nur fehler ausgespuckt und das schon beim prog. start. Werde mich auf die suche nach einer anderen version machen!

simu gut und schön aber wie hab ich das auf zu bauen, wo müssen welche bateile hin? Hab da grad mal gar kein plan

[alfsch]

hey, hey...etwas geduld...nich gleich das kind mit dem bad ...oder so..

aha, bessere masseschleife gefunden...bei 1vss out



jetzt wirds doch noch was
klirr bei 0,05%
rauschen bei -100db