Versterkers: hoe werken ze (2)?

0
334

audiofiele eindversterkers op de markt is, dat ze niet erg efficiënt werken: een groot gedeelte van de door zo’n versterker opgesoepeerde energie draagt niet bij tot de eigenlijke signaalversterking, maar gaat verloren via warmte-uitstraling. De verhouding tussen het vermogen dat gebruikt wordt voor signaalversterking en dat verloren gaat via warmteuitstraling heet de efficiëntie en wordt uitgedrukt in procent. Een doorsnee klasse AB versterker heeft doorgaans een efficiëntie van ongeveer 60%. Dat wil zeggen dat van alle elektriciteit die je in zo’n versterker pompt, 40% verloren gaat via warmteuitstraling. Echte zware audiofiele eindversterkers zijn dan vaak ook nog klasse A en die hebben een efficiëntie van slechts – hou je vast – 10%. Ruim 90% van alle elektriciteit die je in zo’n klasse A versterker pompt, gaat dus als warmte verloren. Zulke versterkers zijn dan vaak ook echte kachels.

Schakelen
Een relatief nieuw idee is om te schakelen in plaats van te versterken. Bij klassieke versterkers wordt veel vermogen verspild bij het versterkingsproces. Maar wat als je het kleine ingangssignaal niet rechtstreeks versterkt, maar gebruikt om een krachtige voeding mee te moduleren? Je vertrekt dan van een voeding die krachtig genoeg is om het benodigde vermogen aan de luidsprekers te leveren, en je varieert de uitgangsspanning op het ritme van het kleine ingangssignaal. Briljant idee! Bovendien heb je hier geen krachtige en dure eindtransistoren of eindbuizen nodig om het benodige vermogen aan de luidsprekers te leveren.
Het principe om met behulp van het ingangs- of stuursignaal een voedingsspanning te moduleren heet pulsebreedtemodulatie. Je kunt het bekijken alsof pulsbreedtemodulatie ervoor zorgt dat het analoge ingangssignaal omgezet wordt in een stuursignaal dat op zijn beurt de voeding in een heel snel tempo aan- en uitschakelt. Wel miljoenen keren per seconde. Het idee is dat hoe lang of hoe kort je de voeding aan- of uitzet, overeenkomt met de amplitude en frequentie van het ingangssignaal. Daardoor moet je de uitgangsspanning alleen nog maar door een laagdoorlaatfilter halen om een analoog uitgangssignaal te krijgen dat rechtstreeks naar je luidsprekers kan. Zonder eindtransistatoren, zonder analoge versterking die allerlei storingen en fouten introduceert. Een dergelijke schakelende versterker is in feite meer een voeding dan een echte versterker.

Principeschema van een klasse D versterker (bron: Wikipedia)
Principeschema van een klasse D versterker (bron: Wikipedia)

Het wordt nog leuker: schakelende versterkers zijn goedkoper te construeren, compacter en genereren heel wat minder warmte dan hun analoge concurrenten. Waarom heeft dan niet elke fabrikant van

1
2
3
4
5
Vorig artikelEenvoudig audiocassettes digitaliseren
Volgend artikelVideo’s eenvoudig digitaliseren