classe D again 5+1 /5

 Ho trovato un paio di discussioni di gente che "ne capisce", gente che viene osannata per i classe D, gente cosiderata "il massimo", ma fa praticamente un massacro su molti punti delle puntate precedenti. 

Partiamo dal  problema del "finale al gallio figo maggico" (aka GaN FET che dopo mi caxxiate) non risolve nulla.
Perche' quando hai un problema di distorsione del 20% e porti questa roba al 15% non hai risolto nulla. Perche' il problema non e' del solo finale. 
Diventerebbe determinante se hai risolto gli altri problemi che costituiscono il grosso.
Pero' era una mia idea malsana, no?

Da qualche mese ho scoperto, ricordate che i post escono con anche 2 anni di ritardo, che anche  i piu' grandi costruttori della classe D stanno dicendo che "cosi fighi al gallio" che tanto piacciono in certi ambienti che se la tirano (e fanno ampli da casa in classe D da 20.000E) sono IRRILEVANTI nella pratica.
Del resto migliora la storia, di certo, ma non rende un ampli economico (ma venduti a grande cartellino di prezzo) in grado di battersi con un ampli di buona qualita'.

Perche' il problema e' che non puoi fare fare un onda quadra con quelle potenze su quei carichi senza sputare sangue (ovvero andare su prezzi da classe A HiEnd per un risultato non equivalente)

Del resto se migliorasse di colpo semplicemente cambiando dei finali che costano al pubblico sciolti  ben 2E in piu' (prezzo drammatico, vero?) lo farebbero tutti.
Per la cronaca sono finali che costano, ma non cosi' tanto (ricordo che per dei "buoni" classe D sono 4 per canale) 1pezzo  $5, 10 pezzi  $3, 100 $2, 500 $1.8,  2,500pz $1.6.

Non ho idea se si possa integrare a basso costo nei chip come i TPA (qui verra' a spiegarcelo Gate)

Vediamo cosa dice ICE power, della questione 
(se non pensate che ICE non sia ai vertici, con dietro il sedere ben 2 universita', avete dei problemi)

"I risultati mostrano lievi miglioramenti nelle prestazioni audio e circa l'1% di migliore efficienza quando si utilizza GaN, ma soprattutto il consumo di inattività è inferiore del 20%"

Ovvero consuma meno a bassi volumi.
Quando tu hai efficienze che arrivano in casi particolari a vicino al 90% cambia veramente poco passare a poco di piu'.
Poi infatti aggiungono che in genere spreca piu' l'alimentatore che l'ampli, del resto il PWM degli alimentatori e' generalmente meno raffinato dell'ampli stesso.

"Ma i miglioramenti non sono gratuiti. Il costo è significativo a causa del prezzo elevato per il GaN stesso, dei circuiti di azionamento del gate più avanzati e dei circuiti di protezione più complessi."

Essendo piu' veloci le f di commutazione tutto il resto deve andare di conseguenza e puo' mettersi nei guai piu' in fretta  Stiamo sempre parlando di pochi euro, non stiamo paranldo di chip da 400E cadauno, su prodotti finali che non definirei da 2 soldi.

"Inoltre, la disponibilità e la fornitura di opportuni interruttori GaN è ancora limitata rispetto ai MOSFET"
Come tutte le cose vale di piu' "la cosa giusta" che "la cosa piu' toga".
Forse e' da ricordare a tutti quelli che comprano "l'offerta speciale del TV piu' scontato" al posto del "piu' idoneo" al supermercato del salume o ai valvolisti che oramai hanno 4 valvole come scelta.

 

Dopo ICE sentiamo cosa ha da dire Bruno Putzeys, quello che ha fatto la fortuna della Hypex che fa gli ampli da pompa NCORE e per Purifi sviluppa la gamma  per sbarbi “Eigentakt”.
In pratica e' la figura dietro il 70% degli ampli osannati  in classe D di marchi diversi degli ultimi anni.
Abbiamo le mode.

Sempre roba non certo ai vertici degli ampli in genere, ma i fanboy le reputano il massimo.
Notate il controsenso in cui alcuni fanboy santificano un prodotto snobbando l'altro pur essendo di fatto figli dello stesso padre.

Cmq Putzeys ha imparato quella roba mentre lavorava in Philips, azienda che ricordo ha di fatto inventato tutta quella roba. Se oggi non fosse snobbata probabilmente farebbe come una volta roba di riferimento praticamente assoluta nella loro fascia. 

il nostro spiega, in un lungo articolo,  che il successo iniziale del classe D  fu proprio il nome

"Purtroppo, quella lettera, combinata con la natura binaria dello stadio di uscita, convinse anche le persone intelligenti che rappresentava “digitale”
.....
il lessico tecnico tedesco non ha una parola per “classe D”. Lo chiamano Digitalverstärker, così come i giapponesi (dijitaru ampu)."

E come ricordo spesso, per molti "digitale=buono" anche se fa pena.

" le convenzioni AES hanno ospitato carta dopo carta che descrive algoritmi sempre più complessi con un miglioramento graduale della linearità.
Dopo un po ‘, anche l’osservatore più generoso non ha potuto fare a meno di sospettare che i vari autori stessero cercando di rimandare i problemi reali, che sono lo stadio di alimentazione e il filtro di uscita"

Ora, capisco che questi siano fighi pazzeschi, ma e' quello che ho sempre sostenuto dal boom incomprensibile dei tripath di medda. Puoi "fare cose", ma se non hai birra non hai birra.
Quando non hai sistemato i fondamentali puoi tirartela come vuoi sul dittering e modulazione: comunque non vai da nessuna parte.

Io non sono cosi' esperto di auto, non so progettare un motori o pneumatici, ma se vedo una vettura senza ruote che poggia sui freni possono raccontarmi del motore piu' bello del mondo a 12 cilindri in linea alimentato dalle preghiere dei santi tutti quei discorsi ci puliamo il didietro.
Questa e' la situazione dei classe D: il problema e' delle basi, non di miglioria.

MA il nostro  gira il coltello nella piaga.

"quando i transistor di potenza vengono rapidamente accesi e spenti, non c'è modo di farlo infinitamente velocemente. Uno si spegne gradualmente mentre l'altro si accende gradualmente, e in questo intervallo l'impedenza di uscita è elevata
....40 ns rappresenta oltre un per cento che... traduce direttamente in una cifra di distorsione simile." 

 Qua vediamo un risultato di una torta facile, banale seno su resistenza, probabilmente alimentato con un apparecchio lab, che comunque e' in crisi con distorsione dell'1% senza neppure fare le cose difficili, il "salvataggio" lo fa una pesante retroazione.
Quando le cose si fanno difficili... sono retroazioni degne dei peggiori degli anni 80.

Il santone continua, di fatto sta dicendo che un classe D non e' HiFi:

Ricordiamo che dato un segnale PWM... Qualsiasi increspatura nell'alimentatore finisce per modulare l'ampiezza del segnale audio. 

Lo ricordiamo che l'alimentazione dei classe D viene modulata dall'ampli quando di fatto, mentre modula un carico non resistivo, diviene un alimentatore?

Ed ancora sembra che il nostro amico voglia disintegrare gli ampli in classe D parlando di quello che avevo parlato dei filtri in uscita che sono a caso.

"un filtro passivo, la risposta dipende interamente dal carico."

WoW,  quando accenno a sta roba nei forum sembra che vado contro una divinità bestemmiando.
Adesso la divinità padre dice che quel filtro non sta in piedi.

 Ad esempio, ecco un insieme di curve per lo stesso filtro con carichi da 4 ohm (rossi), 2-ohm (verdi) e 8-ohm (magenta) e la traccia blu è un carico di altoparlanti simulato.

 

 come dice il nostro progettista di classeD 
"Apprezzerete questo tipo di errore non è qualcosa che si consiglia per un amplificatore per Hi-Fi."

e non e' di fatto risolvibile come si fa con un DAC, il perche' e' banale: non stiamo parlando di segnale che poi appoggia su un carico conosciuto (che poi e' quello che decidiamo noi), ma di roba a caso e si deve cacciare amperoni su carichi brutti. 

"Potresti rendere il problema dieci volte più piccolo aumentando la frequenza angolare di dieci volte, ma dovresti aumentare la frequenza di commutazione anche di un fattore di dieci. E questo aumenta la distorsione, secondo quanto sopra"

Soluzione a tutti i problemi di un ampli che ha una risposta in frequenza degna di un mangiadischi fisher price da anni 5?
Feedback, Feedback, Feedback e ancora Feedback.

Ricordiamo un attimo.
Per evitare quella roba sopra con il FB vuol dire che sia la distorsione a 2 cifre, sia la risposta in frequenza data dal filtro "sbagliato" verra' per magia corretta dal segnale differenziale... che a quel punto e' piu' grande del segnale stesso.
In pratica e' un ampli per amplificare il FB.
 

Abbiamo distorsione a 2 cifre piene, intermodulazione, risposta in frequenza che pare un ottovolante, il raffreddore e la moglie che ci fa le corna, ma, basta pregare l'unicorno rosa e tutto andra' bene.

Quali sono allora le caratteristiche che debbono quindi essere essenziali per un ampli audio?
"a putenza"
Qualsiasi altro parametro mancante verra' creato dal FB.
Vi e' da chiedersi perche' non ci abbiamo pensato prima.

Come chicca il nostro eroe mostra come "soluzione finale" il portare il segnale di retroazione non con una resistenza, ma con 2 resistenze e un condensatore. 
Che vien da chiedersi perche' non possa funzionare per un ampli lineare, del resto negli anni 70 ne eravamo convinti con ampli con lo 0,00003% di THD che suonavano di medda quando connessi alle casse.
Poi qualcuno misuro' che su una cassa quel THD notevolissimo diventava il 5% e aggiungendo un segnale musicale il 20% a piena potenza.
Ancora negli anni 90 molti ampli molto controrezionati da 100W riuscivano a fare solo una 15na di watt con un THD dello 0.1% se trovavano segnali complessi su carichi complessi. Ampli spesso amati da "certe" riviste sensibili a buste di carta.

"qualcuno pronto a fornire una dichiarazione generale per l'effetto che "il feedback negativo è dannoso per il suono...  il documento che ha reso popolare il concetto di distorsione “TIM” (intermodulazione transitoria) ha identificato correttamente la causa principale, ma nessuno ha letto. Invece, la distorsione è stata attribuita all'uso di feedback negativi."

Banalmente perche' si e' notato, come sopra, che gli ampli con feeback negativi IMPORTANTI aumentavano la TIM. Incidentalmente funzionano malamente sui carichi rettivi.

Probabilmente il perche' e' banale, se io faccio un brutto ampli e lascio che sia la correzione a raddrizzare le banane ottengo 2 cose: L'ampli avra' con se sempre delle magagne congenite e il FB non e' un miracolo.

Il nostro eroe ribalta la frittata dicendo che "pero' il suo e' pensato per il feddbaakko" 
Se si fa per il feebbakko il fedbakko va bene.
Potrebbe forse riuscirci su di un carico resistivo.
Inoltre l'autore di "dimentica" del fatto banale che i classe D possono certo feddbackkare un segnale in positivo, ovvero fornire piu' tensione, ma non possono farlo in negativo, soprattutto su di un carico complesso non potendo "togliere" corrente ma solo tensione (e non e' neppure da lontano la stessa cosa).

Qui non si sta parlando di un operazionale lineare che sta pilotando con un paio di volt e corrente vicino a zero, magari con una salvifica resistenza in serie che lo separa dal carico. Parliamo di un centinaio di volt e decine di A istantanei in una circuitazione complessa.
Un segnale correttivo quanti cicli ci mette passando per il comparatore, modulatore, e finali a fare effetto e stabilizzarsi? 
Volendo si possono fare 2 calcoli, ma del resto, come i test audio su questi ampli, non ho mai sentito parlare, come del resto nessuno ha mai parlato seriamente di buttare tutto lo schema in chiaro di prodotti commerciali.
Capisco che non tutti sono dei Nelson Pass, ma neppure puoi tirartela per i tuoi schemi "speciali" e poi non farli vedere. 
Altrimenti Apple e' meglio: parla di magia e finisce li...

poi parla a sua volta dei GaN:

" i GAN FET sono più veloci e facili da usare rispetto al silicio. Ma a causa i livelli di potenza audio, il divario è ristretto. I 150V GaN FET sono circa due volte più veloci delle loro controparti in silicio molto più economiche. Ciò significa che se si rilasciano i FET GaN in un amplificatore di classe D esistente, si può solo sperare di migliorare la distorsione di un fattore di 2 o giù di lì.
Ma cos’è una riduzione a una cifra, considerando che negli ultimi anni, abbiamo ridotto la distorsione diverse migliaia di volte"

Infatti giustamente dice che i GaN sono un adesivo glitter che una rivoluzione, e si sa, niente vende piu' di un adesivo glitter.
Altrettanto dice che la distorsione non e' un problema, perche' e' corretta dal santo FB.

Cominciamo a sospettare che qualunque problema di linearita', errori di progettazione del passabasso, distorsione, risalita e gotta siano tutti risolvibili da una sola cosa: il feedback.

nel lungo articolo troviamo altre chicche molto interessanti: 
"Tecnologicamente, la classe D è difficile. 
Solo il layout PCB è un incubo da capire, per non parlare del circuito. 
Tutti i design ad alte prestazioni sono realizzati da una manciata di persone che hanno fatto carriera. E non stanno esattamente pubblicando guide how-to"
 

Beh, e' ovvio: il PCB deve fornire correnti spettacolari in istanti, come del resto il circuito, non stiamo parlando solo di corrente, ma corrente HF improvvisa, in pratica stiamo parlando che e' di fatto peggio di un amplificatore di un trasmettitore FM di pari potenza (che almeno ha una portante e un'impedenza molto stretta).
In pratica sono stregoni che dicono di aver scoperto la magia.
O forse, alla fine, non vi e' nulla da sapere ed e' tutta fuffa, pur rimanendo le PCB difficili da fare bene.

Poi fa una filippica contro gli impianti componibili

"La vera risposta è il commercio grossolano. Se il cliente può scambiare componenti a piacimento, i negozi possono vendere aggiornamenti a piacimento. Si chiama “l’hobby”. Non si compra un sistema audio; si inizia in un viaggio" 

 Certo che e' un viaggio, stolto.
A 14 anni non si hanno le risorse di comprarti 5000E di ampli e 7000E di casse 
Per non parlare delle casse Kii del nostro amico che hanno anche il pre integrato, le full range vanno intorno i 35.000E.
Ho 14 anni e chiedo a papà: 
"ao' me dai 40Kili per komprarmi le Kii, cioe' capisci babb, no? so' definitive..."

Chiaro che e' un viaggio, non e' che uno butta tutto, del resto spesso uno all'inizio del primo cambio non e' che compra subito cifre pesanti: ne vale la pena?
Anche il mio impianto, dopo un lungo viaggio, costa meno di un decimo delle casse fullrange del tizio.
Capisco volere di fatto vendere l'all-in-one, ma e' una puxxanata.
Il primo pezzo "nuovo" comprato dal cubone iniziale, le casse e poi subito 2 giorni dopo l'ampli per evidenti limiti del primo, per approdare in un ventennio alla config attuale figlia anche degli spazi (no le JBL L112 non ci stanno, sig!).

Inoltre, come insegnano i VHS e i PC allinone, sono una pessima idea.

Anni fa si usavano i dischi poi arrivo' il CD
Con un impianto come vuol vendere a 33KE il nostro eroe butteresti tutto (all'epoca si chiamavano in altra maniera).
Con un impianto modulare attacchi il tuo CD senza paura

Poi arrivarono i registratori digitali
Con un impianto come vuol vendere a 33KE il nostro eroe butteresti tutto 2.
Con un impianto modulare attacchi il tuo Zen creative senza paura

Poi arrivarono i DVD/VHS-HiFi e cose simili
Con un impianto come vuol vendere a 33KE il nostro eroe butteresti tutto 3.
Con un impianto modulare attacchi il tuo coso video senza paura 

Poi arrivarono tutte le menate da musica liquida
Con un impianto come vuol vendere a 33KE il nostro eroe butteresti tutto 4
Con un impianto modulare attacchi il tuo affare senza paura 

 Poi arrivarono le menate sourround
Con un impianto come vuol vendere a 33KE il nostro eroe butteresti tutto 5.
Con un impianto modulare attacchi il nuovo ampli e 2 casse in piu'. Ma alla fine non butti troppo del tuo impianto del 1960... salvo capire che in 70 anni le cose sono migliorate

Per non parlare di guasti, un guasto ad una parte del bidone da 33.000E lo azzererebbe costringendoti a costi di riparazione monstre o ad accrocchi se i componenti non esistono piu'. lo butto la 6ta volta.
Per quanto ci sono dei vantaggi nell'avere ampli e casse integrate, Audiopro insegna.

E' chiaro perche' gli all-in-one sono al 90% la scelta errata in tutti i campi.

Ovviamente il tipo vuol vendere il proprio, ovviamente non ha parlato dei problemi gravi, se non dicendo: io correggo il problema con un FB durissimo.

Nel prox vediamo parche' non e' mai una buona idea sperare di correggere tutto, anche funzionasse "per sul serio" perche' non si puo' con un classe D.