Amplificator audio clasa G sau H ?

[titi]

dl.profesor donpetru, am avut o mica discutie in forumul alaturat, despre o schema de amplificator audio. Suporterii forumului alaturat sustin ca e clasa G, eu am zis ca e clasa H si am venit si cu dovezi. Am zis asa:

 

Deci in clasa H tranzistoarele care comuta tensiunile de alimentare suplimentare moduleaza sau reproduc varful sinusoidei semnalului la fel cum merg si tranzistoarele din etajul primar de alimentare polarizat de regula in clasa B si mai putin in AB. Asa se intampla la toate amplificatoarelor audio care ataca driverii de pe rail-urile suplimentare cu ajutorul unor diode Zener si condensatoare (vezi in schema diodele 1N4744 si conzi de 1000uF 25V). Deci aceste sunt amplificatoare clasa H.

 

Amplificatoarele clasa G sunt acele amplifuri care ataca tranzistorii care comuta tensiunile suplimentare cu ajutorul unor comparatoare (vedeti seria QSC RMX 2450) si mentin in saturatie constanta acestii tranzistorii cat timp varful sinusoidei a trecut peste prag (vedeti si pdful de mai jos ca sa va lamuriti mai bine). Etajul primar e polarizat tot in clasa B sau AB.

 

Deci, e clasa G sau H? cine are dreptate? mai jos e un pdf scos de pe net cu functionarea claselor de amplificatoare audio G si H.

 

multumesc iuly2010 pentru suport pe forumul celalalt. E unchiul meu favorit. Mersi. :thumbup3:

cum functioneaza un amplificator audio in clasa G si H.pdf

Editat Decembrie 18, 2011 de titi

[iulian_zamfir]

titi, iti raspund si aici ca schema de amplificator audio din imaginea atasata mai sus respecta diagrama de functionare corespunzatoare clasei H.

Schema amplificatorului QSC RMX 2450, acum dupa ce m-am uitat mai bine la modul cum sunt conectate comparatoarele, cred ca nu respecta diagrama de functionare a clasei G, ci mai degraba a clasei H. Dar, astept sa vad si reactiile altor utilizatori, inclusiv a dl. donpetru, referitor la acest lucru.

Sper sa primesti un raspuns si din partea domniei sale.

Editat Decembrie 19, 2011 de iuly2010

[donpetru]

@titi, sa inteleg ca acest topic este continuoarea topicului deschis acum patru ani de tine aici:

http://www.forum.teh...ch__1#entry4029

?

 

Am sa fac completarile de rigoare la spusele mele din topicul de mai sus.

 

In primul rand, in pdf-ul pe care l-ai atasat observ diagramele de functionare a amplificatoarelor audio in clasa H si G. Sunt cat se poate de corect trasate, parmise se regasesc si intr-un articol pe wikipedia aici, dar si in alte surse de informare web cum ar fi:

http://www.analog-eu...ws_id=222900989

 

Apoi, nu stiu daca ai avut ocazia sa testezi pe un osciloscop un amplificator audio clasa H sau G dar diagrama corespunzatoare clasei G e o diagrama mai mult teoretica. Iti spun asta deoarece acum cativa ani in urma am avut ocazia sa testez pe osciloscop un amplificator audio clasa G si un amplificator clasa H, in cazul amplificatorului audio clasa G diagrama practica nu prea reflecta diagrama teoretica pe care ai desenat-o.

 

Apoi, ca sa lamurim lucrurile si sa fie clar, amplificatoarele in clasa H sunt acele amplificatoare care "moduleaza" sau "se agata" de tensiunea secundara pentru a trasa curba sau diagrama caracteristica. Deci, amplificatoarele audio clasa H au urmatoarea topologie (am exemplificat niste extrase din niste amplificatoare audio existente, " de firma" cum spun unii, unul binecunoscut, e chiar seria care te interesa, RMX2450 de la QSC):

art500a.pdf

RMX2450.pdf

 

Din pacate nu am niciun montaj sau amplificator audio la indemana, dar am cautat prin biblioteca cu simulari si am gasit urmatoarele fisiere multisim 11:

mackie clone v4.rar

RMX2450.rar

 

Rulati fisierele de mai sus si observati pe osciloscop formele de unda si comparatiile cu caracteristicile sau diagrama de functionare exemplificata si in pdf-ul atasat mai sus. Deci, ceea ce vedeti mai sus e clasa H. Si toate schemele exemplificate mai sus de mine si in primul post de tine, sunt clasa H. La clasa H, nu mi-a placut faptul ca, datorita comutatiei de pe un rail pe rail, apar niste distorsiuni destul de suparatoare, unii zic ca se simt auditiv si ca denatureaza timbru vocii. La puterii mari acest lucru devine nesesizabil, iar pe acest aspect pun accent producatorii de aparatura PRO. Spre exemplu, clasa H a fost intr-o perioada la moda la sonorizarea stadioanelor dar acum, incetul cu incetul, acestor amplificatoare folosite in asemenea aplicatii, le-a luat locul amplificatoarele audio in clasa D sau TD.

 

Clasa G e o clasa de functionare mai aparte, cu un randament apropiat de al clasei B dar cu un sunet, as zice, aproape identic ca cel reprodus de clasa AB (se poate obtine THD aproximativ egal cu al clasei AB care functioneaza la aceeasi tensiune de alimentare si pe aceeasi impedanta, lucru care nu se poate spune despre clasa H). Asta e topologia de amplificator audio care m-a incantat cel mai mult, am si auzit-o chiar realizata in regim DIY, e topologie care este in acelasi timp robusta, destul de HiFi si puternica, chiar daca unii spun, comparativ cu clasa H, ca e o clasa "old school". Nu atinge randamentul clasei H, avand randamentul cu 10...15% mai scazut ca al clasei H dar are un sunet care mi-a placut cel mai mult. Constructiv, clasa G se compune dintr-un etaj alimentat la o tensiune "mica", numita in anumite documentatii "tensiune primara", care alimenteaza un etaj final polarizat in clasa AB (la fel ca in cazul clasei H), iar celelalalte etaje de alimentare suplimentare (de regula 1 sau 2 in plus), sunt polarizate in clasa B. Am postat mai jos cea mai reprezentativa schema QSC in clasa G. Va rog sa priviti cu atentie cum functioneaza etajul final. Acolo e diferenta dintre clase.

MX1500.pdf

 

Apoi, trebuie retinut faptul ca, nu are nicio treaba numarul de finali care sunt pusii sa lucreze pe rail-urile suplimentare cu faptul ca e vorba de un amplificator in clasa H sau G. Deci, nu in functie de numarul de tranzistoare de pe acele rail-uri se catalogeaza un amplificator audio in clasa G sau H. As dori sa se tina cont si de acest aspect, pentru ca unii fac confuzii. Si nici faptul ca tensiunile suplimentare se comuta cu ajutorul unor circuite comparatoare sau nu. Nu inseamna ca daca avem comparatoare, asa cum e in cazul clasei H a amplificatorului RMX2450, amplificatorul trebuie catalogat ca avand o anumit clasa. Deci, nici asa nu e bine. Apoi, nu e bine sa luati ca etalon tot felul de surse de informare web care poarta semnatura unor site-uri web straine, de regula in limba engleza, pentru ca veti gasi tot felul de interpretari gresite (nu mai zic ca unii incurca clasa H cu clasa G). Un exemplu de site web care are continut cu destul de multe semne de intrebare este chiar Elliott Sound. Spre exemplu, in acest site, articolul care dezbate clasa G are multe greseli. Apoi, chiar pe site-ul diyaudio.com, in niste topice unde se discuta despre cartiile lui Bob Cordell si B. Duncan, sunt si s-au facut observatii la continut, unele observatii destul de pertinente care nu sunt impartasite de toata lumea audiofila.

 

Numai Bine

[iulian_zamfir]

Multumesc pentru precizari. Am avut un mic dubiu referitor la RMX2450 dar se pare ca producatorul amplificatorului a avut dreptate, lucru pe care l-ati si punctat de altfel.

 

Sarbatori fericite tuturor.

[titi]

Multumesc si eu.

da, topicul asta e o continuoare a celuilalt.

[franzm]

Fara niste criterii clare de clasificare, orice incercare de clasificare va da nastere la confuzii. Singurul criteriu de clasificare acceptat pe scara larga e vechi de aproape un secol: unghiul de conductie al dispozitivului activ. Si din acest punct de vedere exista numai clasele A, B, C, D si combinatii ale acestora (si eventual clasa E). Celelalte clase mai nou aparute, fie se refera la alimentarea amplificatorului, fie sunt mai mult sigle comerciale.

[donpetru]

@franzm, e adevarat ce ati spus mai sus. Clasa G si H sunt concepte care tin in primul si in primul rand de marketing, pentru ca daca am judeca lucrurile la rece, o sa vedem ca tranzistoarele care lucreaza pe rail-urile suplimentare a unui amplificator audio considerat clasa H, de fapt sunt tranzistoare care pot lucra - luandu-ne dupa unghiul de conductie - in clasa B, C sau D. Apoi, daca consideram amplificatorul audio alimentat, asa cum spuneam mai sus, la tensiunea primara, in clasa B sau AB, obtinem un amplificator audio AB+B sau, de ce nu, B+B. Pentru a simplifica notatiile, intr-adevar, s-a ales G si/sau H. Si da, diferenta dintre G si H nu tine de unghiul de conductie a tranzistoarelor, ci mai degraba de topologia etajului final si modul de functionare a acestuia, regula ramasa in literatura de specialitate ca punct de definitie si un adevarat reper. Pe de alta parte, daca as fi sa citez un website japonez al carui denumire nu o mai retin acum si pe care l-am rasfoit cu mult timp in urma, clasificarea s-ar putea face si dupa modul de combinatie a claselor, adica daca avem AB+B sau B+B. Dar, aceasta ultima clasificare nu a fost bine primita de lumea audiofila si ca atare nu s-a mai folosit. Totusi, exista niste reminiscente japoneze in a cataloga diverse amplificatoare audio dupa regula B+B de mai inainte, a se vedea marca Tehnics cu fostele amplificatoare audio din anii '90 clasa AA sau AAA.

 

Apoi, este cunoscut faptul ca americanii nu catalogheaza la fel amplificatoarele audio clasa H si G, asa cum fac europenii (a se vedea unele carti semnate de autorii americani). Totusi, exista prin elita americana audiofila, persoane care impartasesc regulile, sa le zic, "europene", care le considera mult mai aproape de realitate si care sunt tiparite in multe normative tehnice internationale.

 

Numai Bine si va multumesc pentru comentariul facut.

[dj_tepex]

Se mai poate detalia va rog despre diferentele de functionare intre clasa H si clasa G?? Eu tot nu am inteles foarte bine care sunt diferentele si cum functioneaza un tip de etaj final si cum functioneaza celalalt tip de etaj final... Multumesc anticipat pentru bunavointa!

[leo_electro]

dj_tepex,

 

tu te-ai uitat pe fisierul pdf postat in prima postare din topic, ala care se numeste: cum functioneaza un amplificator audio in clasa G si H

Diagrama postata acolo arata functionarea. Tranzistoarele care comuta tensiunea suplimentara de alimentare pot functiona: in regim de comparator (adica cand sesizeaza o saturatie devin si ele saturate sau in conductie, asta inseamna clasa G) sau cand sesizeaza saturatia incep sa traseaza varfurile sinusoidei folosind tensiunea suplimentara de alimentare si atunci se spune ca functioneaza ampliful in clasa H.

Dupa parerea mea, nu am citit o tona de teorie, dar cred ca clasa G produce distorsiuni mai mici dar la un randament mai mic ca la clasa H, pentru ca in clasa H e foarte greu sa faci ca tranzistoarele care comuta tensiunile suplimentare sa lucreze fix in acelasi timp, de abia lucreaza finali, dapa-i alea. 

[dj_tepex]

Am citit fiecare cuvintel din acest topic, la nivel de forma de unda am inteles perfect care este diferenta dintre clasa G si clasa H, problema mea apare la identificarea practica in circuit a celor doua clase de functionare.

 

Adica hai sa o luam altfel, cu exemple practice. In cazul meu de exemplu este vorba de un amplificator Crest Audio CA9 cu un canal defect, defectul l-am localizat in partea de "comutatie" de la LOW RAIL la HIGH RAIL. Dar deocamdata nu asta conteaza, sunt curios cam ce clasa este, H sau G???

 

Intreb pentru ca nu inteleg foarte bine cum functioneaza acel circuit in cazul dat, de aceea daca poate cineva sa explice pe indelete cum lucreaza circuitul, in ce ordine se deschid tranzistorii, ce rol au diferitele diode, etc... as fi foarte recunoscator.

 

Manualul service ca sa vorbim de cazuri concrete: ca_schematic_set.pdf

 

Multumesc!

Tranzistoarele care comuta tensiunea suplimentara de alimentare pot functiona: in regim de comparator (adica cand sesizeaza o saturatie devin si ele saturate sau in conductie, asta inseamna clasa G) sau cand sesizeaza saturatia incep sa traseaza varfurile sinusoidei folosind tensiunea suplimentara de alimentare si atunci se spune ca functioneaza ampliful in clasa H.

Asta am inteles si eu, dar ca sa sesizeze saturatia si intr-un caz si in altul, acele tranzistoare au nevoie de un "martor", nu?? Care este acela si cum lucreaza??

[gsabac]

Amplificatorul din fisierul PDF realizeaza automat trecerea de la alimentarea de joasa tensiune (V-Low),

  la nivelul de inalta tensiune tensiune (V-High), are un "martor" intern si explicatia functionarii este mai jos.

In continuare voi face referinta doar la ramura cu tranzistori NPN, care realizeaza alternanta pozitiva.

Trecerea automata este obtinuta cu ajutorul unei supratensiuni de excitatie al etajului final din ramura de sus,

  cu ajutorul diodei zener Z9 (1N5928C) de 13V si suntata de condensatorul C35 de 47uF, asemanator cu

  un circuit de bootstrap utilizat la amplificatoare.

Doar o parte din diodele din circuit au rolul activ in amplificare, restul sunt pentru protectii si alte scopuri.

Pentru semnal sunt folosite doar diodele D39(1N4004) si D37(1N4148) care prin intermediul rezistentelor

R133, R135, R159 si R162, ataca baza grupului Darligton din etajul alimentat cu tensiune ridicata, atunci

 cind tensiunea de iesire depaseste o valoare apropiata de tensiunea joasa, V-Low

Amplificatorul lucreaza normal pina cind tensiunea de iesire este la aproximativ V-Low minus 4V

  si se alimenteaza prin dioda rapida, D45(MR2402) si etajul alimentat din sursa V-High este blocat.

La depasirea acestei tensiuni prin grupul mentionat se deschide progresiv si grupul de tranzistori din

 ramura superioara si preia livrarea de semnal spre sarcina iar grupul de tranzistori de jos se satureaza.

Acum curentul spre sarcina circula prin ambele grupuri de tranzistori, dar dioda D45(MR2402) care

 alimenteaza etajul de jos este blocata.

Schema de simulare este :

Click pentru marire.

Diagramele de semnal pentru tensiunile si curentii din cele 2 ramuri ale amplificatorului.

Click pentru marire.

Cred ca este explicat destul de clar cum functioneaza acest amplificator.

 

Succes la depanare!

 

@gsabac

Editat Octombrie 28, 2016 de gsabac

[dj_tepex]

Va multumesc mult pentru explicatie dle @gsabac, este exact ceea ce aveam nevoie si mai mult ca sigur va fi utila si altora. Pana acum n-am gasit nicaieri explicat asa de bine cum ati facut-o dvs, fapt pentru care va raman profund indatorat. Multumesc inca o data!!!

 

P.S. Tocmai acele diode D39 si D37 despre care ati facut vorbire le banuiesc defecte, pentru ca amplificatorul oscileaza pe canalul respectiv, iar tranzistorii finali nu sunt arsi. Daca cuplez doar alimentare V-Low, amplificatorul lucreaza normal.

[gsabac]

In simularea pe care am facut-o sunt 3 condensatori. Unul electrolitic si 2 ceramici. Daca lipseste unul din ei, schema

 oscileaza pe flancuri la frecvente de zeci de MHz.

Ca deranjament, este posibil ca si electroliticul de 47uF sa aibe ESR mare. Daca totul este

 bun incercati sa mariti condensatorii mici cu 50% sau mai mult. Bineinteles, pentru schema reala trebuie tinut cont 

 si de condensatorii din grupul tranzistorilor PNP. 

 

@gsabac

Editat Octombrie 28, 2016 de gsabac

[gsabac]

O schema simetrica de iesire a unui amplificator final in clasa H este mai jos.

  

Curentii si tensiunile sunt prezentate la intrarea in limitare (clipping).

  

Comutarea de la nivelul LO spre HI are loc la circa 24V.

Un mod interesant de functionare se obtine cind etajele alimentate la tensiune redusa functioneaza

 in clasa AB cu un curent capabil sa genereze la iesire o putere de 5-10W in clasa A.

Avantajele functionarii in clasa A la nivel mic consta intr-o linearitate ireprosabila iar zona de racordare

 este impinsa la putere mai mare. In continuare se trece la nivelul HI pentru putere mai mare. Acest mod

 de functionare este posibil datorita tensiunii reduse LO.

 

@gsabac