Dazu hab ich vor Jahren einen kleinen Guide für meine Kunden geschrieben - auch wenn die Entwicklung seither (2008) fortgeschritten ist - vieles davon bleibt!
Klassenkampf – Ein kleiner Guide durch die
verschiedenen Audio-(Leistungs)verstärker-Arten
Class A/B, Class H, Class D etc. – oft gelesen, aber was bedeuten diese Angaben nun genau? Wo
liegen deren Vor- und Nachteile?
Mit diesen Bezeichnungen werden die verschiedenen Verstärker-Arten unterschieden. Die beiden
ältesten und gebräuchlichsten Verfahren Class A und Class A/B bezeichnen deren Arbeitspunkt der
Endstufenschaltung.
Da in den letzten Jahren bei Verstärkern im Audioanwendungsbereich zunehmend hohe Leistungen
gefordert und verlangt werden, mussten Mittel und Wege gefunden werden Schaltungen im besserer
Effizienz und geringerem Platzbedarf zu entwickeln. Der ideale Audio-Leistungsverstärker müsste so
die durch seine Netzteilschaltung gespeicherte Energie, möglichst ohne Verlust direkt mit dem
Audio-Signal modulieren vermögen.
In den letzten Jahrzehnten wurden hier einige interessante Entwicklungen gemacht, die nun heute
in verschiedenen Audio-Leistungsverstärker-Konzepte zum Einsatz kommen.
Die gebräuchlichsten Arten seien hier kurz umschrieben:
Class A:
Die wohl älteste Verstärkungsart. Von vielen Anwendern geschätzt wegen Ihrem audiophilen
Klangverhalten. Der Preis dafür ist sehr hoher Stromverbrauch, grosse Verlustleistung und deshalb
hohe Wärme-Entwicklung bei grossem Platzbedarf. Class A Schaltungstechnik wird heute
hauptsächlich im Kleinsignal- und Niederleistungsverstärkungsbereich
verwendet, überall da wo höchste Klangqualität gefordert wird.
Class A/B:
Die meistverwendete Verstärkungsart. Technisch ohne grossen Aufwand zu realisieren, daher von
vielen Herstellern gerne im eingesetzt. Sie ist für Leistungsverstärkung ein gelungener Kompromiss
zwischen dem audiophilen Klangcharakter einer Class A-Schaltung und der Forderung nach besserer
Effizienz, kleinerer Verlustleistung bei geringerem Platzbedarf.
Class H:
Class H ist eine Weiterentwicklung einer Class A/B Schaltung. Dabei wird durch die Verwendung von
zwei oder mehreren durch den Eingangssignalpegel geschaltete Versorgungsspannungsstufen, die
Leistungseffizienz des Verstärkers bei gleichem Platzbedarf nochmals deutlich erhöht. In Verbindung
mit einem modernen geschalteten Netzteil konnten so zb. Hochleistungsverstärker in kleinen Gehäusen und mit geringem Gewicht realisiert werden.
Class D:
Die Class D Schaltung gehört zu den sogenannten analogen Schaltverstärkern, und wird
fälschlicherweise gerne als digitales Verstärkungsprinzip beworben. Um noch eine grössere Effizienz
und weniger Wärmeverluste zu erreichen, wird das Audiosignal auf einem hochfrequenten Sägezahn-
Signal aufmoduliert. Beim daraus resultierende pulsweitenmodulierte Audiosignal (PWM) sind
dessen Pegelunterschiede nicht mehr in der Amplitude sondern in der Pulsweite des zu
verstärkenden Signals versteckt. Da die Leistungstransistoren dafür nur noch die Werte „ein“ und
„aus“ kennen müssen, entstehen hier praktisch keine Wärmeverluste mehr, grosse Kühlkörper
werden überflüssig, der Platzbedarf einer Class D Schaltung ist damit äusserst gering. Mit einem
Tiefpassfilter am Ausgang der Endstufenschaltung wird das PWM-Signal wieder in ein für
Lautsprecher nutzbare Audio-Signal gewandelt.
Bei der Pulsweitenmodulation entstehen im Hochtonbereich Intermodulationsverzerrungen, weshalb Class D
Technik bei professionellen PA-Anlagen mehr im Bass- als im Hochtonbereich zur Anwendung
gelangt. Für Semiprofessionelle Anwendungen sind Class D Endstufen dann erste Wahl, wenn grosse
Leistungen bei niedrigem Gewicht verlangt werden.
Class TD:
Der schwedische Leistungsverstärker-Spezialist Lab.Gruppen hat das eigentliche Prinzip der Class HSchaltung
nochmals verbessert indem sie die schaltbaren Versorgungsspannungsstufen in Class D
Technik ausführen und so die Leistungsabgabe an die Endstufenschaltung analog dem Eingangssignal
führen – Leistung wird dann verfügbar wenn man sie braucht. Class TD verbindet so die superben
Klangeigenschaften eines einfachen Leistungsverstärkers mit der Effizienz einer Class D Schaltung.
Lab.Gruppen hat die Class TD Schaltung patentiert.
Class T:
Der Hersteller Tripath hat einen anderen Weg gefunden, die klanglichen Nachteile der Class D
Technik zu kompensieren und damit den eigentlichen „digitalen Leistungsverstärker“ gebaut. So
wird gleich nach den Schaltstufen des Class D Verstärkers ein Kontrollsignal auf einen digitalen
Signalprozessor am Eingang der Endstufenschaltung zurückgeführt, um dort die Intermodulationsverzerrungen
im Hochton-Bereich digital zu kompensieren und auf den Verstärker zurückzuführen. Class T
Verstärker werden heute hauptsächlich in Hifi- und mobilen Consumer-Elektronikschaltungen
eingesetzt, wo auf kleinstem Raum gute Klangeigenschaften und hohe Leistungen gefordert sind.
Viele Hersteller setzen deshalb heute auf Kombinationen verschiedener Verstärkungsarten.
Beispielsweise das geringe Gewicht und die hohe Leistung einer Class D Schaltung für den Bass-,
gute klangliche Eigenschaften bei Class A/B oder H für den Mittelton- und Class A/B oder gar Class A
für den kritischen Hochtonbereich.
