Übernahmeverzerrungen moderner Class AB Verstärker?

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doppelt

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Das Cordell Buch finde ich recht gut - er geht etwas mehr in die Breite als Self (zB gibt es ein Kapitel über "advanced techniques"). Er geht auch auf die Definitionskontroverse ein A-AB-B und auch G vs. H.

Ich habe mich schon mit den  500 Seiten "Self" sehr schwer getan, obwohl er den Bezug zur Praxis weitgehend beibehält. Eine Fachlektüre muss mich davon überzeugen, dass der Inhalt praktisch sinnvoll ist, und die Ergebnisse (Erfolge durch Vorgehensweisen) für Jeden Interessierten klar zu erkennen sind.
Beispielsweise die Entwicklung von Kompressionsalgorithmen, die letztendlich dafür sorgen, dass sich der Aufwand auch -absolut nachvollziehbar- gelohnt hat. Immerhin kann man danach deutlich mehr Alben auf der Festplatte unterbringen, ohne eine hörbare Beschränkung in Kauf zu nehmen.
Nun...Ich kenne mich mit Kompressionstechniken nicht aus, aber es sollte gut verdeutlichen, was ich damit sagen möchte.

Und genau das ist mir seit mindestens 30 Jahren im Verstärkerbau nicht mehr zu vermitteln. Zumindest nicht auf der sogenannten "klanglichen Ebene". Das sind FAKES.
Man kann den Energieverbrauch senken, den Wirkungsgrad verbessern...Davon profitiert man. Ausserdem kann man die Kosten reduzieren.
Der Texas STA516BE (gut für mehr als 2 x 100W/8) kostet (Endkundenpreis bei 1 Stck Abnahme) z.B. nur drei $.
Und obwohl es hier und da messtechnische Defizite gibt, klingt er zu gut (oder eben nicht schlecht genug) , als dass ihn "jeder Hörer" im  Hörvergleich von einem Linearberstärker (mit Nachweis) unterscheiden könnte.

Ich möchte damit nur verdeutlichen, warum ich den Thread überhaupt gestartet habe, und was ich ausdrücken möchte.

...weil eine Menge Effekte nicht berücksichtigt sind und weil das Verhalten der Ausgangsstufe letztlich durch das Feedback gut maskiert wird. 

Das ist ja auch Sinn der Sache. Selbst wenn sie nicht gut maskiert werden, weil  ein Verstärker aufgrund seiner Bauart keine globale Gegenkopplung verwendet (aufgrund von Marketingstrategien), und er ein Vielfaches an Verzerrungen mitbringt (z.B. Stasis Geräte von Threshold oder Nakamichi) , werden die Geräte ...geliebt.
Warum? ...Weil es für den "Hörgenuß" keine Rolle spielt. Und die Stasisverstärker gehen auch mit Oberwellen über K5 nicht sparsam um.
Unterm Strich aber viel zu wenig, als dass es den Musikgenuss trübt, wenn es in einem fairen Hörvergleich (ohne Vorurteile, Träumereien  etc.) untersucht wird.

Damit kriege ich noch keine THD Zahlen aber ich kann am Oszilloskop im XY Betrieb sehen wie sich die Übertragungsfunktion mit dem Bias ändert (gm- doubling usw...). Auch lässt sich sehr leicht empirisch der beste Bias finden - da wo die Kurve am "glattesten" ist.

Bist du daran interessiert, "verbesserte" Linearverstärker herzustellen, um damit dann noch besser Musik zu hören, oder sind es andere Gründe, warum du das getan hast?

Außerdem sollte die Last niederohmig sein - eher 1 Ohm nicht 8 Ohm.

Wenn die Ströme durch die Halbleiter deutlich steigen und beta sinkt, steigen auch die Verzerrungen.  Um das in Versuchen zu verdeutlichen könnte man mit praxisfremder 1 ohm
Last testen.
Das hätte dann aber nichts mit dem zu tun, worum es mir in diesem Thema ging.

Apropos: oben genannte PMA707 ließe sich sicher so umbauen, dass das Feedback aus der Treiberstufe entnommen wird. Das wäre doch mal ein Versuch

Damit möchstest du (wenn ich das richtig verstanden habe) erreichen, dass die Unlinearitäten der "gebiasten" Endtransistoren von der GK nicht mehr mitkorrigiert werden.
Zweifellos interessant, und zweifellos wird der Klirr des Verstärkers dann steigen. Gut über die Sinnhaftigkeit kann man streiten ...
Um das zu untersuchen, muss man kein Gerät verstümmeln. Es würde doch ausreichen, die Stromverstärkung nachzubauen (paar Teile), sie variabel (nach Wunsch) vorzuspannen, und sie dann mit einer
unabhängigen Quelle (einem klirrarmen und "potenten" Generator) zu speisen.
Dann könnte man den Einfluss der Übernahmeverzerrungen isoliert darstellen....Weiter oben hast du sowas ja bereits erwähnt....Die Ergebnisse werden aber nicht überraschen.

Man lässt  das meiste Öl aus der Servolenkung und sagt dann    Jetzt versuch doch nochmal das Lenkrad mit dem Handballen zu drehen  

Naja...

[sing sing]

Bei den HTVT ging das physikalisch nicht anners, und das Design wurde auf Solid State übernommen, zumal (ich weis nicht mehr welche) Sorte Transen damals deutlich teurer waren, als die Annern.

Es gab erst relativ spät Komplementärpäärchen. Das war erst in den 70-ern üblich. Der bekannte 2N3055 hatte zunächst keinen PNP-Gegenspieler. Die ersten Verstärker damit waren auch als Quasikomplementärstufen aufgebaut. Erst später kam Motorola mit dem MJ2955 rüber, da gabs aber schon genügend Auswahl.
Bei Germaniumtransistoren war PNP die vorherrschende Technologie, dort ist es Problematisch irgendwas vernünftiges in NPN mit Leistung zu bekommen.

[18tbx46]

Und genau das ist mir seit mindestens 30 Jahren im Verstärkerbau nicht mehr zu vermitteln. Zumindest nicht auf der sogenannten "klanglichen Ebene".

Volle Zustimmung soweit. Das Thema Verstärker zum Musikhören ist seit langem "durch". Heute gibt es Class D Lösungen für alle Märkte (Mobilgeräte bis public address). 

Das sind FAKES.

Das sehe ich ein bisschen differenzierter. Wohl gibt es genug "HighEnd" Verstärker (wie überhaupt "HighEnd Geräte") die technisch betrachtet sehr simpel  oder sogar kontraproduktiv ausgestattet sind, allenfalls nett verpackt daherkommen - allerdings zu gesalzenen Preisen, die dann mit allerhand "Argumenten" gerechtfertigt werden. Diese Verstärker interessieren mich nicht. 
Daneben gibt es allerdings auch Verstärker, in denen beachtlicher technischer aufwand steckt um gewisse Parameter bzw. Kombinationen davon auf die Spitze zu treiben. Z.B. besonders niedrige Verzerrungen oder sehr hohe Bandbreite, bei gleichzeitiger guter Stabilität usw. Dass das zum Musikhören völlig nebensächlich ist (wie du schriebst "praktischer Nutzen"), das ist mir schon klar. Der Vergleich mit schnellen teuren Autos würde jetzt auch etwas hinken, weil eben jene Autos gefühlt wirklich kräftiger beschleunigen. Jedenfallls interessiert mich das Thema aus schaltungstechnischer Sicht.

Ich möchte damit nur verdeutlichen, warum ich den Thread überhaupt gestartet habe, und was ich ausdrücken möchte.

Ok,... du fragtest am anfang auch "was überseh ich". Ich denke man sollte grob in zwei Kategorien unterteilen. 

Zum einen ist da die Frage mit der du dich messtechnisch beschäftigst: "Kann man die Fehlkonstruktionen raushören ?" Dazu zähle ich jetzt alles das absichtlich oder unabsichtlich mit keinem oder viel zu wenig Bias läuft, nennen wir es hier mal Class B. Ein mögliches Szenario, das ich mir vorstellen könnte: extrem empfindliche (Horn) Lautsprecher, damit brauche ich nur sehr wenig Leistung für normale Abhörlautstärke. Da hätte man vielleicht eine Chance, extremes Under Biasing rauszuhören.

Zum anderen die Behauptung, dass ein "normal" designter 0815 Verstärker mit sagen wir mal 50mA Class AB  Bias nicht gut klingt, weil da ja Übernahmeverzerrungen entstehen die sich dann auch noch durch das feedback bis zur einundfünfzigsten Ordnung anreichern. Davon halte ich nicht viel, es hört sich eher nach pauschalem Rundumschlag an.


Class A hat seine technische Berechtigung im Bereich der Messtechnik und RF Verstärker. Für Audio fällt mir kein technisches Argument ein was natürlich kein Grund ist es nicht trotzdem zu implementieren (zB aus marketingtechnischen Gründen). Nebenbei ist es auch eine Definitionsfrage was denn Class A Betrieb ist. Die einfachste Variante benutzt fixen Bias und erzeugt dementsprechend Verlust. Daneben gibt es noch square law und cube law und so Geschichten wie den LT1166, Yamahas hyperbolic conversion usw... Auch Class A ? Wie auch immer, der Einfluss auf die THD ist sehr gering / verschwindet wenn auch der Rest des Verstärkers ok ist. 
Aber: viele Audio Class A Verstärker sind doch relativ simpel gehalten und bringen nicht viel feedback zustande und haben dempentsprechend hohe Ausgangsimpedanz und Verzerrung. Vielleicht sogar Eintakt mit kräftigem k2. Die werden sich zumindest schlecht messen und könnten aufgrund dieser Unzulänglichkeiten unter Umständen schon hörbar auffallen (--> anders = besser ? ;-) 

...(z.B. Stasis Geräte von Threshold oder Nakamichi) , werden die Geräte ...geliebt. 

Stasis & Co: ich meine, das spielt hauptsächlich Haptik und Optik eine große Rolle, was auch völlig ok ist. (die Schalter am Tek 7904 vermitteln irgenwie auch mehr Wertigkeit als der Touchscreen am modernen Gerät ;-)

Bist du daran interessiert, "verbesserte" Linearverstärker herzustellen, um damit dann noch besser Musik zu hören, oder sind es andere Gründe, warum du das getan hast? 

Mein (hobbymäßiges) Interesse gilt hauptsächlich der Schaltungstechnik der Linearverstärker- das ist der einzige Grund. 
Zum Musikhören nutze ich viel den Kopfhörer und wenn die Anlage spielt dann arbeitet dort ein Denon 2802.

Damit möchstest du (wenn ich das richtig verstanden habe), dass die Unlinearitäten der "gebiasten" Endtransistoren von der GK nicht mehr mitkorrigiert werden.
Zweifellos interessant, und zweifellos wird der Klirr des Verstärkers dann steigen. Gut über die Sinnhaftigkeit kann man streiten ...

... habe ich durchaus schon mal in kommerziellen Verstärkern gesehen.

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Daneben gibt es allerdings auch Verstärker, in denen beachtlicher technischer aufwand steckt um gewisse Parameter bzw. Kombinationen davon auf die Spitze zu treiben. Z.B. besonders niedrige Verzerrungen oder sehr hohe Bandbreite, bei gleichzeitiger guter Stabilität usw. Dass das zum Musikhören völlig nebensächlich ist (wie du schriebst "praktischer Nutzen"), das ist mir schon klar.

Der TExt könnte auch von mir stammen. Sehe ich genauso. Und ich habe auch Spass an Geräten, die etwas auf die Spitze treiben. Es sind lediglich die scheinheiligen (oftmals heuchlerischen) Argumente, mit denen sowas gerechtfertigt wird. ----> "Man hört es ganz deutlich"
Drum ist mir auch wieder die Halsschlagader angeschwollen, als ich im Analogforum las.....Offensichtlich eine Art des Masochismus....Ich stehe aber dazu.

Zum einen ist da die Frage mit der du dich messtechnisch beschäftigst: "Kann man die Fehlkonstruktionen raushören ?"

Naja...Es war dann doch eher die Frage: "Kann man die Übernahmeverzerrungen an AB Verstärkern messen, wie hoch fallen sie aus, und wie wahrscheinlich ist somit eine Hörbarkeit"?
Das habe ich übrigens auch in Blindtests untersucht, in dem Zwei baugleiche Geräte (eines kaputtfrisiert...ohne Bias ) gegenübergestellt wurden (AB Präferenztest)

Da hätte man vielleicht eine Chance, extremes Under Biasing rauszuhören

Das sehe ich ganz genauso, denn je nachdem wie die Gegenkopplung ausgelegt ist, kann das mehr oder weniger stark durchschlagen. Geräte aus dem "Massenmarkt", die ich diesbez. untersucht habe lagen dann zwischen irgendwo 0,03 und 0,4 %. Manchmal erreicht der serienmäßige Regelbereich garnicht  die Bereiche, in denen garkein Ruhestrom mehr fliesst.
Da muss man dann "nachhelfen" um es schlecht aussehen zu lassen.

Aber!  Dann handelt es sich um einen Defekt, oder einen Falschabgleich, der ebenfalls als Defekt gewertet werden kann, und das ist dann nicht der Normalzustand. Selbst bei einem STK 465 (intern festgelegter Bias um 40 bis 50 mA)
bewegen sich die Übernahmeverzerrungen und sonstiger Unlinearitäten ( z.B. Summe aus K5 bis K20) in einem Bereich unter 0,02% , Während Kges. um 0,1 (oder darunter) liegt.

Das ist nicht hörbar, und mit Musiksignalen wird es ohnehin unmöglich. Das ist einfach zu wenig.

In verlinkten Thread haben wir eine Threshold Class A Endstufe gegen einen Miniverstärker mit STK Im kontrollierten Hörvergleich gegenübergestellt. Nur im kleinen Kreis, und auch "nur" an Lautsprechern, die Manchem dafür nicht gut genug erscheinen. So oder so....Selbst wenn es die neutralsten Monitore gewesen wären, gäbe es in der Fanszene immer Kritik.
http://old-fidelity-forum.de/thread-16079.html  (viel Ballast, langer Thresd)

Zum anderen die Behauptung, dass ein "normal" designter 0815 Verstärker mit sagen wir mal 50mA Class AB  Bias nicht gut klingt, weil da ja Übernahmeverzerrungen entstehen die sich dann auch noch durch das feedback bis zur einundfünfzigsten Ordnung anreichern. Davon halte ich nicht viel, es hört sich eher nach pauschalem Rundumschlag an.

So wird es aber immer wieder dargestellt.

Class A hat seine technische Berechtigung im Bereich der Messtechnik und RF Verstärker.

Auf jeden Fall!

... habe ich durchaus schon mal in kommerziellen Verstärkern gesehen.

Counterpoint SA220...Steht in meinem Wohnzimmer. Idle Stromaufnahme um 300 Watt...Klirrt wie ein Besteckkasten in Class A Mit Glasflaschen im Frontend und 20 Mosfet hinten dran....
 Und die FET sind nicht in der Schleife drin....Die laufen so.... Ist auch nicht mehr original, aber das Original war auch nicht besser....nur anfälliger.
Klingt nicht auffällig schlecht, misst sich aber .... recht traurig.

http://old-fidelity-forum.de/thread-13259.html

[lukas]

Mal naiv gefragt: Gibt es eigentlich eine Messmethode, die spezifisch Übernahmeverzerrungen erfasst? Oder ist man auf die höheren Oberwellen angewiesen, aber die gibt es ja auch beim Clipping.

[hörtnix]

Der Oskar zeigts uns..

[Klangstrahler]

Solange Komplementärschaltungen in der Endstufe sind könnte man ja sogar mutmaßen, daß es prinzipiell immer Übernahmeverzerrungen gibt. Man könnte meinen, die könnten sogar auftreten, wenn man einen so schwachsinnig hohen Ruhestrom einstellt, daß der immer höher ist, als der Strom bei Maximalleistung, also im "Class-A"-Betrieb. Es bleibt ja dennoch immer ein "zusammengestückeltes" Signal. Interessant, daß Komplementärverstärker nicht unter Generalverdacht stehen und daß daran geglaubt wird, daß ein irgendwie hoher Ruhestrom tatsächlich hilft und daß mehr hier tatsächlich besser sei. Auch wenn der Sinus längst keine hörbaren Oberwellen mehr mitbringt...

Die einzig "waschechten" Class-A wären demnach wohl nur die single-ended Schaltungen... die wiederum einige andere Makel mitbringen, egal ob Röhre oder Transistor. Aber garantiert ohne "Übernahmeverzerrungen" (wenn dann auch die Quellen immer in allen Stufen single-ended geschaltet sind!?!).

Eine Gegenüberstellung könnte für das Thema ggf. spannend sein. Aber nicht ganz im Sinne der Eingangsfragestellung.

[lukas]

Der Oskar zeigts uns..

Schon klar, das ist aber keine Messmethode, mit der ich eine einfache Quantifizierung vornehmen kann. Es ist schließlich nicht sonderlich praxisgerecht, ein Oszibild einer Sinusschwingung zu exportieren und dann jene Teile zu integrieren, wo sich offensichtlich die Übernahmeverzerrung abspielt und das ins Verhältnis zur restlichen Fläche der Kurve setzen.

[hörtnix]

Auf besseren Oskaren kann man mit Ein- und Ausgangssignal die zweite Ableitung bilden, dann zeigen sich Übernahmeverzerrungen durch Abweichungen von der Nulllinie.

[scope]

Auf besseren Oskaren kann man mit Ein- und Ausgangssignal die zweite Ableitung bilden, dann zeigen sich Übernahmeverzerrungen durch Abweichungen von der Nulllinie.

 Welches Modell käme bei den hier gegebenen Größenordnungen denn beispielsweise in Frage?

[hörtnix]

Vermutlich gar keines, das ich in aller Bescheidenheit kenne, war ja auch nur ne Prinzipsache.. Ich denke, wenn man es auf dem Oskar in der zweiten Ableitung sieht, wird man das hören. Dabei stellt sich mir allerdings eine völlig neue Frage, nämlich was genau man vom Nulldurchgang überhaupt hört. Aber das ist ein anderes Thema.

[scope]

Wenn man das Analyzerausgangssignal nach dem Notchfilter (ca. 50 bis 60 dB) verstärkt auf den zweiten Kanal eines Oszilloskops schickt, während man das Analyzer Eingangssignal dem ersten Kanal anbietet (und auch darauf triggert), dann kann man Übernahmeverzerrungen im Zeitbereich erkennen....wenn sie denn hoch genug ausfallen.

Im Test ein Konsumerverstärker, der 50 Milliwatt in 8R liefert, und dessen Ruhestrom deaktiviert wurde. Die Gegenkopplung verhindert schlimmeres, es bleiben (bei 80 KHz Bandbreite) etwa 0,12 % THD&N, trotz GK.

Im Zeitbereich wie oben beschrieben:


Hat man ein Analogscope mit wirklich scharfer Röhre, kann man diese 0,12% "gerade noch" direkt im Sinus erkennen. Allerdings nicht als Absatz oder Versatz, wie er in  der Theorie gerne gezeigt wird, sondern minimalen Helligkeitsunterschied an der entsprechenden Stelle. Auf normalen DSO geht das bei 12 oder 8 bit vertikal auch mit "Hi Res modi" nicht wirklich. Eventuell mit density grading....Aber sowas modernes habe ich noch nicht, obwohl Geräte mit diesem Feature heute günstig sind.
http://www.batronix.com/shop/oscilloscop...2072X.html


Im Frequenzbereich:




Wieder mit seinen 50 mA Bias im Zeitbereich:


Und nochmal  im Frequenzbereich mit 16 x AVG. Alles (Ausser Netzeinflüssen) weit unter -100 dB. Ich hoffe ihr könnt die Dimensionen "einordnen" ....

[hörtnix]

Die Übernahmeverzerrungen sollten sich, wenigstens mathematisch und theoretisch betrachtet, als temporäre Phasenverschiebung zwischen Eingang und Ausgang in einer Lissajaufigur zeigen.

[stefan_4711]

Die Übernahmeverzerrungen sollten sich, wenigstens mathematisch und theoretisch betrachtet, als temporäre Phasenverschiebung zwischen Eingang und Ausgang in einer Lissajaufigur zeigen.

Bei dem Thema Lissajousfigur beginnt dann so der Bereich wo sich die guten von den sehr guten Technikern unterscheiden. So ein Oscilloscope kann mehr als manche denken...

[scope]

Lach....  Theoretisch betrachtet ist der hier dargestellte Verstärker selbstverständlich nicht frei von Übernahmeverzerrungen. Könnte man noch viel, viel....viel tiefer im Noisefloor wühlen, würden sie sich irgendwann trotz GK zeigen. Das ist zwar mit meiner Meßtechnik nicht mehr darstellbar, aber wenn man genau hinhört, und gute Ohren hat, dann ist der Nachweis natürlich kein Problem.

Wie auch immer...ich gebe auf. Die "Nähe" zur Praxis kann ich nicht vermitteln, obwohl ich mir alle Mühe gab.

Macht´s gut

[stefan_4711]

Wie auch immer...ich gebe auf.

Hoffentlich ist das kein leeres Versprechen.

[scope]

So ein Oscilloscope kann mehr als manche denken..

Darf man hier nach einer kleinen Kostprobe fragen? Du hast ja andernorts ein wunderbares Nordmende Oszilloskop abgelichtet. Damit müsste man das doch meistern können....oder?

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Wie auch immer...ich gebe auf.

>>>Hoffentlich ist das kein leeres Versprechen.

Ganz speziell in deinem Fall habe ich aufgegeben, bevor ich überhaupt mit "was auch immer" begonnen habe. Ich sehe da auch in Zukunft keine Hoffnung.

[hörtnix]

Wenigstens wissen wir jetzt, dass selbst ein verbastelter Class AB nicht im Stande ist, so viel Übernahmeverzerrungen zu provozieren, dass man das hört. -80 dB höre ich jedenfalls nicht.

[scope]

Im abgebildeten Fall sind es  im Bereich der FFT (also 20 KHz) etwa 0,04%. Die Oberwellen klingen aber nur langsam ab, und bei 80KHz bw sind es dann (schon) ca. 0,12 %
In diesem Fall reichte es aus, den Regler auf Anschlag (null mA) zu drehen. Das funktioniert längst nicht immer. Dass man selbst übelste Übernahmeverzerrungen an gegengekoppelten  
Verstärkern nicht mal eben so hört, habe ich schon vor Jahren in Foren  (auch in diesem) immer wieder .....behauptet......

Bis ca. 0,3% (22KHz bw) an  Übernahmeverzerrungen konnten im direkten (kontrollierten) Hörverhleich mit Musik hier nicht nachweisbar erkannt werden. Ausserdem habe ich immer wieder teure Endverstärker zur  Durchsicht bekommen, bei denen entweder auf einem, oder auch auf beiden Kanälen der Ruhestrom komplett ausgefallen war, ohne das es deren Besitzer irgendwie gestört hätte.

Es ist in der Regel immer noch zu wenig, als dass es sofort durch harten oder gar harschen Klang auffält. Diese "Behauptung" will sich natürlich absolut nicht mit dem decken, was die Ilustrierten damals schrieben, und was diverse audiophile Liebhaber (auch dadurch?) fest im Hirn verankert haben.