Klasse-B vs. Klasse-D Verstärker
Klasse-D Verstärker lösen die klassische Klasse-B Variante immer mehr ab. Letztgenannte arbeiten linear, das heißt durch sich mehr oder weniger „öffnende“ Transistoren und sind gut an den großen Kühlkörpern zu erkennen. Diese sind notwendig um die Verlustwärme, die bis zu 50% der Leistungsaufnahme betragen kann, an die Umgebungsluft abzugeben.
Klasse-D Verstärker arbeiten nach einem anderen Prinzip. Hier wird ausschließlich ein- oder ausgeschaltet. Je nach Verhältnis der Ein- und Auschaltzeit, kann jede beliebige Spannungshöhe eingestellt werden. Um alle Frequenzen des Audio-Spektrums wiederzugeben, sind dazu Schaltfrequenzen von ca. 300-600kHz notwendig und üblich.
Der im Bild gezeigte Aufbau ist ein Demonstrator der einen Vergleich der beiden Technologien erlaubt. Eingesetzt wird er in einer Berufsschule um die Themen Energieffizienz, Pulsweitenmodulation (PWM) und Frequenzumrichter aus der Antriebstechnik zu unterrichten. Beide Verstärker liefern etwa 15W an 4 Ohm, jedoch benötigt der untere Klasse-D Verstärker keinen Kühlkörper.
Das Ausgangssignal des Klasse-D Verstärkers entspricht dem des Klasse-B Verstärkers, obwohl die Funktionsweise eine gänzlich andere ist. Das liegt am Filter welches das PWM Signal am Ausgang passieren muss. Dadurch wird das PWM-Rechtecksignal, wie auf dem folgenden Bild zu sehen, in das lineare Eingangssignal, z.B. ein Audiosignal, umgewandelt.
Eines der Hauptargumente für Klasse-D ist, wie beschrieben, die Energieeffizienz. Eines der Haupt-Gegenargumente die im Vergleich zu Klasse-B höheren Verzerrungen. Die in den Verstärkern eingesetzten ICs sind TDA7391 (Klasse-B) und TPA3122 (Klasse-D), beides qualitativ und leitungsmäßig eher schwach. Ein Vergleich der Verzerrungen bietet sich trotzdem an:
Wie erwartet liegen die Verzerrungen des Klasse-D Verstärkers über denen des linearen Klasse-B Pendants. Mit aktuellen Klasse-D ICs wie dem TPA3251 sind, genau wie mit besseren Klasse-B Verstärkern, selbstverständlich deutlich bessere Ergebnisse zu erwarten. Diese liegen bei beiden Technologien soweit von den Hörschwellen von Verzerrungen entfernt, dass Klangunterschiede nicht mehr auszumachen sind.