Vor-und Nachteile digitaler Endstufen

Moinsen,

falls es das Thema schon gibt sorry, habs nicht gefunden.

Ich finde digitale Endstufen sehr angenehm was Gewicht und Leistung angeht, aber wo sind die Nachteile dieser Geräte oder haben die gar keine?

Kann man beruhigt Hausmarke zB vom großen T kaufen oder gibts dann nur Schrott?

Über Infos von Anwendern würde ich mich sehr freuen, mein Rücken verzeiht mir mein 4-Kanal Dynacord immer weniger

Cya

Gnurpsel

 

Der Nachteil liegt im Bereitstellen von Dauerleistung, denn digitale Endstufen besitzen Schaltnetzteile. Selbige können die dicken Elkos sehr schnell laden und dadurch werden u.a. diese hohen Ausgangsleistungen erreicht. Liegt aber ein Signal an, das niedrigen Crest hat und die elkos leer lutscht, bricht die Leistung auf den Level ein, den das Netzteil mit der Stromlieferfähigkeit vorgibt und die ist nicht hoch, verglichen mit "alten" Verstärkern, bei denen richtig fette Netzteile verbaut wurden.

Ein solches Exemplar hast Du mit Deinem vierkanaligen Dynacord-Amp vor Dir. Daher auch die 35kg, oder was die Kiste gleich wieder wiegt...

Wenn Du also Bumm-Bumm-Charts abspielen willst, wirst Du mit einer digitalen Endstufe keinerlei Nachteile ggü. der Dynacord festellen (zumindest aus Leistungs-Sicht). Abteilung "lang ausgehaltene Synth-Bässe" wird dagegen schwieriger. Nicht, daß es nicht geht, aber ich würde dann die Endstufe weit stärker überdimensionieren, als man das ohnehin schon macht. Also ruhig 1200W Amp an 400W Box und mit Peak-Limiter einbremsen.


domg

 

Moinsen und Danke für die Antwort, nun verstehe ich das schon etwas besser. Kannst du mir noch erklären was du mit "niedriger Crest" meinst?

Wenn ich deine weiteren Ausführungen richtig verstehe, wäre also eine Kombi aus traditioneller Bauweise für die Bässe und digitaler Bauweise für Mitten/Hochton durchaus praktikabel, da hier ja nicht solche Leistungen gefordert sind.

Alternativ brauche ich für 4 Bässe á 600W dann irgendwas bei 2,4kw pro Seite wenn es unbedingt digital sein soll. Das wären dann wohl 2 gebrückte Endstufen, da bin ich auch schon wieder bei 20kg und zumindest der Gewichtsvorteil gegenüber "normalen" Endstufen ist fast futsch

 

Hi Gnurpsel,

von wegen Crest: Schau dir mal dieses Bild an:
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/GiveItAwayLoudnessComparison.png
(englisches wiki, Stichwort "loudness war")

Stell dir vor, die Pegelspitzen wären Bässe.
Ein Elko (Kondensator) ist quasi so ne Art Zwischenspeicher für den Strom. Die Stromquelle pumpt da Strom rein, hinten fließt ein bisschen ab. Wenn der Bass reinhaut oder die Bass Drum kommt, brauchen die Subwoofer kurzfristig viel Leistung. Kein Problem, der Elko haut den gespeicherten Strom raus und läuft langsam wieder voll.

Ein Problem bekommst du dann, wenn du den unteren Titel aus dem verlinkten Bild nimmst: Da ist Bass-Leistung dauernd gefordert. (Wie gesagt, angenommen die Pegelspitzen wären Bässe.) Da kommt der Elko einfach nicht mit Nachladen hinterher und macht schlapp --> die gesamte Anlage bringt gefühlt weniger Power.

Das oben beschriebene Prinzip funktioniert auch, wenn die Stromversorgung hinter dem Elko nicht so viel liefert, wie die Lautsprecher laut Datenblatt brauchen würden. Wenn du aber Musik mit viel schnellem Bumms oder eben lang anhaltendem Bumms über die Anlage laufen lässt - grinst der Amp mit Ringkern-Traffo drin und gibt den benötigten Strom ab, während eben der Amp mit Elko da irgendwann hörbar in die Knie geht.

MfG, livebox


// Ich weiß, technisch nicht 100% korrekt, aber da an dieser Stelle nicht gefährlich und zur Erklärung so vielleicht gut geeignet, schreibe ich das mal so. Außerdem weiß ich's selber nicht sehr viel besser

 

Hi livebox

Danke, die Erklärung kann ich gut verstehen. Sie erscheint sehr einleuchtend selbst wenn es technisch nicht ganz korrekt sein sollte

Cya

Gnurpsel

 

Ähäm! Ich darf mal kurz darauf hinweisen, dass hier gerade mal wieder Äpfel, Birnen und Radieschen in einen Pott geschmissen und lustig vermischt werden.

a) Zeige man mir eine _digitale_ Endstufe. Das, was gemeinhin (und auch hier mal wieder) fälschlich als "Digitalendstufe" bezeichnet wird, ist eine vollkommen analog arbeitende Geschichte. Nur, weil da irgendwo mal ein Rechteck in's Spiel kommt, bedeutet das noch lange nicht "digital". Das Funktionsprinzip ist eine rein analoge Pulweitenmodulation (PWM). Zugegeben, die Leistungstransistoren kennen dabei nur zwei Zustände (nämlich voll gesperrt oder voll durchgesteuert), dennoch wird das vollkommen analog realisiert.

b) Eine PWM-Leistungsstufe kann sowohl von einem konventionellen Netzteil, wie auch von einem SMPS (Switch Mode Power Supply, Schaltnetzteil) versorgt werden. Der Vorteil eines SMPS: Trafos können deutlich kleiner und damit leichter ausfallen, weil man das Ganze Ding bei deutlich höheren Frequenzen betreibt (früher mal um 100kHz, mittlerweile durchaus >400kHz).
Gegenüber einem konventionellen Netzteil hat das durchaus Vorteile: Geringeres Gewicht bei gleicher Ausgangsleistung (kann durchaus im Bereich 50:1 liegen), hoher Wirkungsgrad (90% sind keine Seltenheit), relativ unkritisch bezüglich Unterspannung und Netzfrequenz. Sowohl konventionelle als auch Schaltnetzteile brauchen sekundärseitig anständige Kapazitäten (Elkos), um eine Endstufe auch bei Leistungsspitzen sauber versorgen zu können.
Bedingt durch den Umstand, dass ein Schaltnetzteil nur so viel Leistung aufnimmt, wie gerade am Verbraucher benötigt wird und die Kupferverluste relativ gering ausfallen, ergibt sich der hohe Wirkungsgrad.

Nachteil vieler PWM-Endstufen: Bei (zu) kleiner Modulationsfrequenz können hörbare Oberwellen im Audiosignal auftreten. Das ist der Grund dafür, dass frühen PWM-Endstufen häufig nachgesagt wird, sie seien im Hochtonbereich eher ungeeignet. Tatsächlich bieten sie in dieser Anwendung IMHO kaum einen Vorteil gegenüber Class-H o.ä. Konzepten (wenn auch mit Schaltnetzteil zur Gewichtseinsparung), da hier eher geringe Leistungen gefragt sind.
Ihre Vorteile spielen Class-D Endstufen gerade im Bassbereich bei hohen Impulsleistungen aus, zumal viele PWM-Amps selbst bei 1 Ohm Lasten noch freudig Leistung liefern während konventionelle Verstärker da bereits längst in die Knie gehen.
Tatsächlich haben "Eisenschweine" á la Crest 9001 bei dauerhaft hohen Leistungsanforderungen (der o.g. lange Synthie-Bass Ton z.B.) Vorteile gegenüber PWM mit SMPS, das liegt aber IMHO eher daran, dass man früher[tm] Netzteile wie Verstärkerstufen eher deutlich überdimensioniert und sehr konservativ angegeben hat, was die Leistung angeht.
Eine RAM CB1402 mit 2x 390W an 8 Ohm (allerdings 0,1% THD breitbandig) spielt jeden China-Amp mit "gleicher" Leistungsangabe locker an die Wand, vor allem weil die meisten dieser Kisten Leistungsangaben bei 1kHz und 1% THD aufweisen.

Um auf die Fragestellung des OP zurück zu kommen:
Auch die Hausmarken-Amps funktionieren. Ich selbst setze z.B. versuchweise gerade eine TSA4-700 als Monitorendstufe ein und kann darüber nicht wirklich meckern. Das Ding tut was es soll, die Leistungsangabe habe ich noch nicht überprüft. Kleiner Nachteil: Das Ding rauscht - verglichen mit Marken-Amps - durchaus hörbar.
Ist übrigens Class-H (also keine PWM-Endstufe), besitzt aber ein Schaltnetzteil.

Interessanterweise gibt es den gleichen Amp auch nochmal von Adam Hall / LD, hier allerdings mit konventionellem Netzteil. Da sieht man sehr schön, dass allein das Netzteil für gut 9kg Gewichtsunterschied verantwortlich ist.

 

moin moin,

ich ergänz Sebastian seine Ausführung nochmal um Beispiel:

Crest 9001 Ringkerntrafo + Class H 39kg
- 2x2050W@4Ohm kommen bei "Vollast" (Sinuston, Rosa Rauschen, ... 3dB Crestfaktor) aus dem guten Stück raus
- die Peakleistung ist nur marginal größer
- dabei zieht der Amp ~34A aus dem Netz
- ~3,7kW fallen als Abwärme an

Lab Gruppen FP 14000 (R.)SMPS + Class (T)D 12kg
- nominell liefert der Amp 2x4400W@4Ohm
- unter "Vollast" zieht der Amp ~2,4kW aus dem Netz und gibt davon ~1,5kW als Nutzleistung wieder ab
- ~900W fallen als Abwärme an

Was sagt uns das?
- beide Amps sind für 2x1,2kW@4Ohm Lasten nutzbar
- die Lab kann dabei mit einem besseren Peakverhalten und mit dem geringeren Gewicht punkten
- die alte Faustregel, "analoge" Amps sind mit Faktor >1,5 zu überdimensionieren und "digitale Amps" mit Faktor >3, trifft wieder mal zu

... jetzt wird wahrscheinlich auch einigen klar, warum es in modernen DSPs einen RMS- und einen Peaklimiter gibt.
Zumal die meisten Speaker eh ein Peak : RMS Verhältnis von > 5 : 1 haben.

grüße, humi

 

Moin Humi,

das bedeutet dann doch im Endeffekt, eine preisgünstige "digitale" Endstufe ist nur halb so schwer, protzt mit mordsmässigen Daten, ich brauche aber weit mehr Reserven (bei zwei 600W Subs so ca 3,0 - 3,6kw).

Heißt für mich, ich kaufe entweder 2 Digi-Endstufen, brücke beide, bin locker wieder bei 20kg oder ich nehme gleich eine äh "normale" Endstufe, da komme ich mit 1,5 - 1,8kw aus und bin auch bei 20 kg

Wo ist denn nun der Vorteil "digitaler Endstufen", das will sich mir noch nicht so recht erschliessen

Ok, im Bereich Hoch-Mittelton, da scheint es ja recht gut zu passen oder übersehe ich da auch etwas

Egal, auf jeden Fall ist meine alte Dynacord nett aber mit fast 40kg echt zu schwer und hoffnungslos unterdimensioniert, soviel habe ich inzwischen begriffen

Cya

Gnurpsel

 

Nur soviel: Deine alte Dynacord ist ein Amp für's Leben. Wenn man sich die SMD-Arsenale der meisten PWM-Amps mal ansieht, merkt auch der letzte, daß man im Schadensfall da recht schnell am Punkt "irreparabel" ankommt, respektive Platinentausch, was einer Neuanschaffung nahe kommt. Ich mache das Fenster mal ein Stück weit auf, lehne mich raus und proklamiere, daß viele moderne Amps dieser Bauart nicht darauf ausgelegt wurden, über 20 Jahre zu laufen. Man wird froh sein müssen, wenn sie überhaupt zehn Jahre durchhalten.

Wie man das durchkalkuliert, ist dann eine andere Sache, aber aus dem Blickwinkel des "gesunden Menschenverstandes fern jeder Wegwerfgesellschaft" hat Deine Dynacord Endstufe schon was für sich mit robuster Konstruktion, die jeder Dorf-Techniker reparieren kann und einer Lebenserwartung im Bereich "unkaputtbar"...


PS: Bevor Du ihn wegwirfst, nehme ich den Amp. Bei mir kriegt er Gnadenbrot - ich stehe auf so alte Monster...

 

Nunja, was die Energieeffizienz angeht, haben PWM-Endstufen mit SMPS schon gewisse Vorteile, eben insbesondere da, wo hohe Impulsleistungen gefragt sind.
Das Problem der "SMD-Kuchenbleche" besteht aber auch bei modernen konventionellen Amps, da tut sich generell nicht viel zu PWM. Das wiederum ist dem Umstand geschuldet, dass der Kunde heute extreme Leistungen für minimale Kohle erwartet. Dass die Hersteller, insbesondere im Billigsegment, da etwas geschönte Angaben ins Datenblatt schreiben, kann man ihnen IMHO nichtmal wirklich ankreiden.
Vergleich doch allein mal das Netzteil einer Daub D500 mit dem einer heutigen Billig-Endstufe mit der vierfachen Leistung...

Och, ich hätte noch ein paar Daub D500 und Rauch Endstufen rumliegen. Cheffe will die aber sicher nicht verschenken

 

Alles über einen Kamm darf man auch nicht. Schraube man mal eine LAB auf. Die sind auch leicht, aber der Aufbau ist wartungsfreundlich. OK... sind wir wieder beim Geld...

300er DAUB hatte ich bis vor kurzem auch noch rumliegen. Sind halt Amps zum Lampendimmen...

Das mit den impulslastigen Signalen müsste man wirklich mal testen. Wenn man zugrunde legt, daß ein SNT-Amp die Spitzenleistung vielleicht 10-20ms lang bringen kann, scheint mir das bei gängigem Musikmaterial immer noch ein wenig kurz.


domg

 

Moinsen,

wegwerfen tue ich die Dynacord bestimmt nicht, ich mag den "alten" Krempel ja auch viel zu sehr. Ich hab vor kurzem nach Ewigkeiten mal wieder ´ne alte horngeladene PA aus den 70ern zu hören bekommen, die Menge Holz hat immer noch Charme und wenn ich den Platz hätte sowas zu bunkern, ich würde mir so´n Zeugs hinstellen, nur um es mir ab und zu anzuschauen

Trotz allem ist die Leistung der Dynacord nicht ausreichend, sie war auch nie für den jetzigen Zweck vorgesehen. Ich wollte PA-mässig eigentlich nix mehr machen, hab die Endstufen und die horngeladenen Bässe verkauft und nur vier 18er Bässe, 2 Topteile und ein paar Monitore behalten. Die Dynacord ist nur für kleine Clubgigs gedacht gewesen. Aber wie es dann so kommt läuft die neue Band besser als gedacht, Anfragen von Bekannten kommen auch wieder ab und zu rein und nun stehe ich doch wieder davor mir neue Endstufen zu kaufen

Es bleibt immer noch die Frage, Digital oder Analog. Wenn ich das Verhältnis Lautsprecher/Endstufe aus vorangegangenen Antworten richtig deute, empfiehlt sich für Bässe ein Verhältnis 1:1,5 bei Analog, wären also bei 1kw/4Ohm RMS Bässen 1,5 kw/4Ohm pro Kanal Endstufenleistung.Ein Verhältnis 1:3 bei Digital lässt sich bezahlbar mit einer Endstufe für mich nicht mehr erreichen, zumindest habe ich so eine Endstufe nicht gefunden.

Dann kann ich für die Bässe auch ´ne günstige DAP oder T.Amp kaufen, Pronomix sollen auch recht ordentlich sein.

...oder ich warte ab, ob die Deflation einsetzt und die digitalen Endstufen noch leistungsfähiger und vor allem noch günstiger werden

 

Nochmal die ketzerische Frage: Wo ist ein PWM-Amp (Class D) digital? Bitte streich das Wort "Digitalendstufe" aus Deinem Wortschatz

 

Ich entwickle und konstruiere beruflich D-Amps. Das digitale an diesen Endstufen ist
1. ein wertdiskretes schalten der MOSFET´s
2. die Endstufen haben bei guter Konstruktion kein hörbares Rauschen, da der Basisstrom fehlt -> die Endstufe schaltet ohne Verlustleistung
3. die Treiberschaltungen incl. einiger Schutzschaltungen arbeiten alle samt Digital nur ist davon teilweise wenig mit zu bekommen, da diese über integrierte A/D D/A Wandler verfügen
4. Kondensatoren sind kein Teich, der leer gesoffen wird -> die Kondensatoren dienen der Stromstabilisierung bei Peaks und dem auslöschen von Oberwellen, die durch das Schaltnetzteil erzeugt wurden, bei guten Amps muss immer auch das Schaltnetzteil den entsprechenden Maximalstrom über eine gewisse Zeit ca. 40 min bringen können ohne dass der Amp schlapp macht.
5. durch wertdiskretes Arbeiten wird es möglich z.B. die Arbeitsspannung im Amp stark zu erhöhen um minimalste Stromverluste zu erzeugen

noch etwas zur Wartung:
Ohne euch die Illusion zu nehmen ist es auch heute nicht möglich elektronische Bauteile ohne Alterungserscheinungen zu konstruieren. Alte Amps bekommen dadurch erst Ihren persönlichen Klang. Die Transistoren weißen mit der Zeit extreme Leckströme auf, da die Dotierungen ineinander diffundieren und der Transistor im sperrenden Zustand immer leitfähiger wird. Kondensatoren haben Probleme durch Leckströme im Dielektrikum, selbst Leiterplatten saugen sich voll Wasser (Luftfeuchte) und leiten Strom dahin wo er nicht hin soll. Diese Amps mögen alle noch funktionieren auf Grund der stetigen Wartung.

Diese ist aber auch bei D-Amps kein Problem nur ist das dazu notwendige Werkzeug noch nicht so weit verbreitet. Meiner Meinung nach ist es einfacher SMD zu wechseln, als klobige Bauelemente unter Zerstörung der Leiterbahnen aus dem Layer zu reißen. Es fallen zum Beispiel fehlerhafte Durchkontaktierungen weg.

Das viele Billigprodukte, egal welcher Bauart, nicht auf Wartung ausgelegt sind muss denke ich nicht weiter ausgeführt werden.

Ein bislang noch nicht wirklich bekanntes Problem ist das bleifreie Löten. Dabei kommt es mit der Zeit zu Whisker-Bildung http://de.wikipedia.org/wiki/Whisker_(Kristallographie) . Diese können dann ohne Probleme Gates diverser MOSFET´s auf dauer ein schalten. Deshalb wird in der Luft- Raumfahrt und im Kraftverkehr alles sicherheitsrelevante (ABS. Airbags, Druckausgleich ...) noch mit bleihaltigem Lot gelötet. Ich denke, daran werden viele Geräte sterben und nicht an primär defekten Bauteilen.

Digitalendstufe ist wirklich falsch. Das D von Class-D ist einfach einer schnöden Durchnummerierung der Verstärkertypen zu danken (A, B, AB, D) Es wird digital geschalten und gesteuert. Das Signal wird am Ende der Schaltung aber immer wider zu einem Analogsignal demoduliert.

PWM-Amp klingt aber halt nicht so schön modern

 

moin moin,

Danke Martin für Deine zusatzlichen Erläuterungen

Die Frage die deswegen immer noch nicht beantwortet ist ... was ist besser, wenn man von "totkomprimiert" bis "dynamisch" alles abdecken muß. Die eine Lösung wiegt viel und liefert konstant den Output und die andere wiegt wenig und kann mit Peaks gut umgehen. Lab mit ihren Billigprodukten zeigst ja ... gigantischer Peak und marginale Dauerlast. Die alten Eisenschweine sind das Beispiel für den anderen Weg. Von daher bleib ich erstmal für die meisten Systeme bei dem Prinzip ... "laß doch die Eisenscheine schleppen"

grüße, humi

 

Genau. So lange genügend unbrauchbare D-Amps in der Welt herumschwirren ist es nicht schlimm Eisenschweine zu schleppen. Hab selber noch genug Racks voll davon.

Ein gut gebauter D-Amp ist auf jeden Fall den alten Eisenschweinen überlegen, da er weniger wiegt, impuls- und dauerlaststabil ist, nur wenig Abwärme erzeugt und die Musik unverfälscht wiedergibt.

Ich glaube aktuell lohnt es sich aber noch eher günstige "Analogendstufen" zu kaufen, da deren Aufbau schon seit Jahren bewährt ist. Viele namhafte Hersteller setzen jetzt auf Class-D und verramschen Ihre analogen Schaltungen an Firmen, die die Amps billig nachbauen können.

Vergleichen könnte man das mit Flachbildfernsehern. Als diese neu wahren gab es für viel Geld mäßige bis schlechte Qualität. Nur wenige Jahre danach gibt es sehr gute Qualität zu einem fairen Preis. TFT ist zu einer Massenware geworden. Genau so müssen sich jetzt erst einmal die D-Amps erwachsen werden. Eines der Probleme ist zum Beispiel die Konstruktion der Ausgangsfilter, da diese aus einer großen Drossel bestehen, die genau auf die Ausgangsleistung und Trägerfrequenz abgestimmt werden muss. Genauso sind Schaltnetzteile aktuell noch ein kritischer Punkt.

So lang der Kupferpreis den Ringkerntrafo nicht teuer als die Endstufe an sich macht ist das auf jeden Fall für mich die sicherste Lösung Analog zu fahren, wenn man nicht tiefer in die Tasche greifen will.

Nebenbei, bei den ersten Testläufen unserer D-Amps hatten wir auch immer noch ein Rack Analoge im Handgepäck. Man weiß ja nie, was an Überraschungen im Live Betrieb kommen können

 

Moinsen

Danke für die vielen technischen Ausführungen. Das ist für mich alles nicht ganz verständlich reicht aber soweit um zu erkennen, das "billige" D-Amps zur Zeit eher gebaut werden um einem Hype zu entsprechen als wirklich brauchbar zu sein. Von daher wede ich mich notgedrungen für das Schleppen entscheiden.

Cya

Gnurpsel

 

Es gibt allerdings noch eine Lösung; Die DS Serie von Daub ist halbdigital aufgebaut. Zudem sind es G-Class Endstufen, die unter Last zusätzliche Transistoren und eine höhere Arbeitsspannung dazuregeln. die DS 1000 wiegt zwar ca 35 Kg aber ist 2 Ohm fest und macht 2x 1000W sinus an 4 Ohm. Zudem keine Relais mehr im Signalweg die verschleißen könnten etc. Das sind richtige Endstufen-Panzer!

Gruß, Phil

 

Phil: Könnte es sein, dass Du ein bisschen spät dran bist? Also sowohl was diesen Thread (letzter Beitrag von Juli 2010) als auch die Daub Amps angeht. Wann haben die doch gleich aufgehört Endstufen zu bauen?

 

Ja ich habs nur gerade erst gesehen stimmt schon Und ja ich weis dass die Amps über 20 Jahre alt sind