Káromkodjon szakszerűen! Gondolatok a D-osztályról 2. rész

Káromkodjon szakszerűen! Gondolatok a D-osztályról 2. rész

Az előző részből mindenki számára, aki megértette, kiderülhetett, hogy a D-osztályú erősítők bizony lehetnének sokkal jobbak, ráadásul olcsóbbak, mint az analóg módon vezérelt társaik. Miért nem teszik mindezt általánosan? Hol lehet ezt elhibázni? Elmeséljük, és itt is igyekszünk közérthetők maradni, és keveset villogni a szakszavakkal.

Rendkívül összetett dologról beszélünk, amit sajnos több helyen el lehet rontani. Elrontásnak azt nevezzük, amikor a hang nem szép folyamatos (analógszerű), durva esetben még a kapcsolási frekvencia valamely alsó harmonikusa is belehallatszik az erőtlen megszólalásba, hogy csak a legszörnyűbbeket említsük. Néha még a tervező mérnökök is elhiszik, hogy ez a technológia nem igényel magas minőségű komponenseket, esetleg a gyártást szervező nem biztosít elegendő anyagi keretet készülékenként. A megkurtított büdzsé sajnos nem csak a gyártási költségeket, de a hangminőséget is megnyirbálja.

Mi kerül tehát sokba egy jó hangú D-osztályú erősítőben? Elsőként meg kell határozni a frekvenciát, illetve az időtartamot, amivel eltérő szélességű impulzusokká alakítjuk át az analóg hangjelet. Ideális esetben ez jóval magasabb a hallható tartomány maximumánál – talán kevesebb gondot okoz. Itt már lehet egyet hibázni, mert mi az, hogy jóval magasabb? A kommersz kategóriában kb. 10 kHz-zel feljebb menni már soknak számít. Ez veti fel a jellegzetes és jól hallható átkapcsolási zajt ezeknél a masináknál, ami miatt sokan eltántorodtak és a hátuk közepére sem kívánják. Mire vezethető ez vissza? Arra, hogy egy erősítő minden a bemenetére érkező jelet, azok összegzett és kivont frekvencia értékeit is erősíti. A kivont érték alsó harmadik harmonikusa pedig a középhang tartomány kellős közepére eső zavarjel, amit kiválóan hallunk. Ezt elkerülendő, felmerül a jogos kérdés, hogy akkor miért nem teszik még magasabbra ezt az értéket? Itt jön be a képbe a gyártási összeg, ami egy konzumer készülék esetében megdöbbentően alacsony, mindegy mennyit fizetünk érte a piacon. Ha a mintavételezés vagy átkapcsolás sebességét magasra tesszük, akkor pedig csak nagyon jó minőségű, drága alkatrészek jöhetnek szóba. Ha pedig ezt a mintavételezést több száz kHz-re tesszük, amiből garantáltan semmi nem hallható a hangszóróban, akkor beszélhetünk High-End/audiofil kategóriáról, és nem a szó elcsépelt értelmében, ám drágán.

A magas kapcsolgatási frekvencia megköveteli a félvezetőtől, hogy rettenetesen rövid idő alatt képes legyen teljesen kinyitni és lezárni. Példaként mondjuk, hogy egy Primare (a berkeken belüli hasonlatért elnézést kérünk) erősítő több száz kHz frekvencián működik, ami másodpercenként több százezer vezérelt időtartamú nyitást és zárást jelent számszakilag. Nos, itt nyugodtan kijelenthető, hogy ennek nincs olyan al- vagy felharmonikusa, amely belejutna a hallható tartományba akárhogy is modulálódik a jel. Tehát lehet ezt jól csinálni, de nem lehet olcsón összehozni! Kapcsolódó, káromkodásra alkalmazható kifejezések a tranzit frekvencia, amin egy félvezető megszűnik félig vezetni, rövidzárlattá válik, és akadály nélkül átmegy rajta minden nagyfrekvenciás jel, továbbá az újraéledési idő, amely a legkisebb időtartamot jelenti egymást követő teljes nyitás és zárás periódusok között. Eszünkbe nem jut ezekre kitérni, mindkettő jelentős értelemzavaró és árnövelő tényező, de nélkülözhetetlen a szép hanghoz.

Kicsit kitérünk a torzításra, mert ez is nagyon fontos különbség a kétféle erősítés mód között. Mindkettőben máshol áll elő és sajnos jelen van. A normál A, A/B és B munkapontokban a torzítást az okozza, hogy a félvezetőn átfolyó áram a kristályt melegíti. Minél nagyobb teljesítményt kell disszipálnia az eszköznek, annál inkább melegíti, és ez torzítást okoz. A réteg hőmérséklet sokszorosa annak, amit a hűtő borda felé át tud adni az alkatrész, ráadásul olyan gyorsan megtörténik a felmelegedés, hogy lehetetlen hatékonyan hűteni bárki bármit mond, marad tehát a torzítás mint védekezés – legalábbis a félvezető részéről. A hőtehetetlenség nevű jelenség a bűnös, de nem megyünk bele mélyebben. Védekezni ellene úgy lehet, hogy több félvezetőből építik fel a teljesítmény erősítőt, így nem sül meg gyorsabban a tranzisztor, mint amíg elkezdhetné átadni a hőt a hűtőbordának. Ezek az erősítők komolyan melegednek a gazda nem csekély örömére, pedig annak fogalma sincs róla, mi történik valójában. Mivel a D-osztályú végerősítő félvezető-elemei mindig vagy teljesen nyitva, vagy teljesen zárva vannak, nem esik rajtuk feszültség, illetve szakadást mutatnak a tápegység felé, ezért csak nevetséges mértékben disszipálnak hőt, azaz hidegen futnak. (Arra nagyon kell ügyelni, hogy a MOSFET komplementer pár két félvezetője egyszerre soha ne legyen nyitva, mert abban a pillanatban megsülnének, de ez könnyen megoldható.) Általában bőven elég belőlük egy párnyi jó minőségű, egy nevetséges méretű hűtőbordán.

Ha a félvezető átmenet réteg nem termel torzítást, akkor hol költözik bele? Például a jel vezérlő impulzusra alakítása során, de még inkább a kimenet előtti kondenzátoron, amelyen szinte soha nem ideális a terhelés mértéke, mivel a hangfal impedanciája iszonyatos mértékben ingadozik. A legritkább esetben annyi, amit a gyártó mond róla. Az ideális időállandó meghatározásához ez pedig fontos lenne. A leginkább tehát a hangfal kavarja a levest. Mindig megdöbbennünk, hogy néhány gyártó mennyire ledér módon viszonyul ehhez a kérdéshez. Több tíz kiloohm és egy ohm alatti tartomány közötti ingadozás sem ritka egy hangfalon belül a teljes átviteli tartományon. Fel lehet erre készülni? Kisebb-nagyobb mértékben igen, de erre vezethető vissza az, hogy melyik erősítő melyik hangfalon képes jó hang előállítására. Ez minden esetben szerencse dolga, csak a kipróbálás a megmondhatója, mi lesz a végeredmény.

Természetesen a tápegység a D-osztályú erősítők esetében is sarkalatos kérdés, de sokkal kisebb kell belőle, mint az átlagosan szokásos. Míg egy A osztályú erősítő elméletileg maximum 25 százalékos hatásfokú lehet, a D-osztály a 100 százalékot és elérheti abból, amit „megzabál” a hálózatról. Ezek természetesen szó szerint elméleti értékek, a gyakorlatban alacsonyabbak. Mit jelent ez? A fel nem használt energia szemrebbenés nélkül hővé alakul (nem teljesen így igaz, de tételezzük fel az egyszerűség kedvéért). Felmerül a kérdés, hogy a tápegység azért legyen rendkívül izmos darab, hogy egy A-osztályú erősítőben gyakorlatilag 80 százalékban hőt termeljen? Egy D-osztályúban ez az érték valahol 5-10 százalék között van. Tudni kell, hogy egy minden igényt kielégítő nagy teljesítményű tápegység megépítése drága, nagyon nem mindegy tehát a hatásfok, mert a gyártási költségek faragása innen a legkönnyebb, ráadásul ettől lesz ványadt a mélytartomány. A teljesség miatt jegyezzük meg, egy B-osztályú munkapont beállítás elméleti maximális hatásfoka 70 százalék (gyakorlati 50%) körüli. Itt a trükk tehát a gyártói oldalról, hogy miért húzzák a munkapontot a B-osztály felé nagy hangerőn. Egyszerűen így lehet spórolni a tápegységen és mégis nagy hangerősséget előállítani. A torzítást meg akkora hangerősségen úgy sem hallja a muzsikát ész nélkül bőgető gazda.

Még egy fontos különbség van a kétféle erősítés mód között, ami szembeötlő lehet, ha a masinák belső részéről készült fotókat szeretjük nézegetni. Az A és AB erősítők kimenetén soha nincs induktivitás, a D-osztályú készülékekben pedig mindig van. Ez arra vezethető vissza, hogy az A és A/B erősítőknek amúgy is van elég baja a hangszórók induktív terhelésével, nem szükséges fokozni. A D-osztályú erősítőknél pedig nagyfrekvenciás szűrést kell a kimenetre tenni, ellenkező esetben kijutna belőlük például az impulzus felfutó élének magas frekvenciájú jele, vagy a kapcsolójel, és így könnyedén viseli a megnövekedett induktív terhelést. A hangfal ezt a magas frekvenciát megszólaltatni amúgy is képtelen, csak feleslegesen melegítené a lengő cséve tekercseket.

A cikk két részének elolvasása után remélhető, hogy sikerült néhány elméleti kérdésre fényt deríteni. Természetesen egy erősítő legfontosabb jellemzője az, hogy milyen módon képes megszólaltatni az adott hangfalat, mindegy, hogy ki mit beszél róla. Senki nem mondhatja, hogy ez, vagy az jobb, csak miután kipróbálta a saját hangsugárzóin. A D-osztály védelmére legyen mondva, hogy valószínűleg sokkal több A/B osztályú, gyalázatos hangú erősítőt hallgatott már mindenki, mint D-osztályút. Ez visszavezethető a piacon való jelenlét jelentősen rövidebb időtartamára is, de a „sületlen” előítéletekre, amik körbe veszik ezt a kategóriát. Mielőtt mereven elutasítja, gondoljon a durián nevű gyümölcsre, amit még buszra felvinni is tilos, olyan rettenetes bűze van, mégis rengetegen hazacipelik akár gyalog akár bringán, mert egyszerűen imádják miután egyszer megkóstolták.

A debreceni és budapesti üzletünk 2019.08.19-20-án

ZÁRVA tart.