Легендарный Tripath TA2020 класса D: КПД vs искажения

Легендарными в среде инженеров считаются усилители класса D, попытки создать которые начались ещё в 50-х. Сама идея УМЗЧ с импульсным управлением, выходными лампами приписывается 2-м авторам, нашему соотечественнику Дмитрию Васильевичу Агееву (1951 год) и Алеку Ривзу из Соединенного Королевства (1951 год). Однако, говорить о том, что инновационные концепции смелых инженеров мгновенно стали широко востребованными на рынке не приходится.

Внезапно начавшаяся эра транзисторов для попыток создания годного УМЗЧ class D не привела к ожидаемым результатам. «Принцип неисчерпаемых возможностей КПД», заложенный советским инженером Агеевым и его британским коллегой, долгое время оказывался неприступным даже для специалистов таких компаний как SONY, PHILIPS, Marantz, Matsusita Electric. Вплоть до 80-х ничего прилично звучащего и коммерчески успешного в классе D создать не удавалось. Ситуация поменялась к середине 80-х, когда на рынке радиодеталей появились МДП-транзисторы.

Известно, что в режиме D импульс приобретает почти прямоугольную форму, так как транзистор либо заперт, либо открыт. А сопротивление открытого канала современных силовых МПД-транзисторов совсем небольшое (от единиц до десятков миллиОм). Благодаря этому, построенный на основании этих элементов усилитель класса D способен работать практически без потерь мощности. КПД таких усилителей класса D составляет около 90 — 95 %.

Не смотря на ограниченную популярность, усилители D-класса того времени тоже нельзя назвать сверхмассовым продуктом. Для потребителя концепция класса D успела утратить привлекательность к концу 80-х, главным образом в связи с неудачами их несовершенных предшественников.

Как повествует Википедия, основными проблемами усилителей класса D были и, в какой-то степени, остаются:

…но не позволяет добиться высокого качества воспроизведения звука, даже если охватить её обратной связью. Нелинейные искажения класса D имеют несколько причин: нелинейность генератора сигнала треугольной формы, нелинейность катушек индуктивности выходного фильтра, нелинейность из-за мёртвого времени между включениями верхнего и нижнего плеча усилителя…

Пожалуй, самым заметным представителем класса D стал один из первых цифровых усилителей, дотягивающих до показателей HI-FI — Tripath TA2020, серийное производство которого было запущено в 1999 году. Дело в том, что, в связи с неизбежной необходимостью в устранении искажений, принцип аналоговой модуляции оказался малопривлекательным.

В ранних проектах усилителей класса D низкочастотные помехи свободно проходили с питающих шин на выход, что вынуждало использовать нелинейную модуляцию и дельта-сигма модуляцию для их устранения. Последнее приводило к неизбежному росту частоты переключения и снижению КПД. Логичным выходом стало применение цифровых схем, уменьшавших частоту переключения.

Некоторые инженеры ставят под сомнение заявленные характеристики Tripath TA2020 и их соответствие стандартам HI-FI. Предлагаю читателям самим оценить показатели качества на примере 20-ти ваттного усилителя для авто, созданного на базе TA2020:

RMS: 2 х 20 Вт/4 Ом, 2×12 Вт/8 Ом

Соотношение сигнал-шум (SNR): 98 дБ

Динамический диапазон: 98 дБ

IMD: 0,1%/1 Вт/4 Ом

THD: 0,03%/9 Вт/4 Ом

Энергоэффективность: 88%/12 Вт/8 Ом

Чувствительность входа: 200 мВ

И всё это счастье при цене от $20 до 60.

Микросхема, на основе которой создан усилитель, была внесена в список «25 микросхем, которые потрясли мир» по версии журнала IEEE Spectrum.

Компания Tripath, выпустившая инновационный усилитель, с целью привлечения внимания к продукту придумала даже новый класс, объявив свое устройство усилителем класса T (хотя принцип работы девайса соответствовал классу D).

Такую плату можно приобрести в Китае по цене $25-31.

Несмотря на маркетинговые усилия,«креативы» с классификацией, Tripath не выдержали конкуренции с более мощными игроками и исчезли с рынка в 2007-м году. Бесславный и тихий конец этой компании никак не умаляет заслуг разработчиков, которые создали, вероятно, единственный действительно легендарный усилитель класса D.

Автор: Sound_cULT

2017

По материалам: habr.com

8 комментариев: Легендарный Tripath TA2020 класса D: КПД vs искажения

  1. Stas пишет:

    Купил на али подобный усилитель подключил к хорошему блоку 12 вольт 2 ампера. Очень сильный шум даже при минимальной громкости. Китайцы схему не дают настораживает большой конденсатор на выходе.
    Куда копать чтобы убрать шум? перепаять электролитические конденсаторы для начала?
    Так же не понимаю как там земля приделана. я ее никуда не подключал может из за этого и шум. В блоке питания выхода для земли нет только минус, кинуть его на корпус и землю с усилителя тоже на нее подать?

    • Stas пишет:

      Разобрался в чем дело – китайцы приделали 10 мкф конденсаторы на входе там где надо 2,2 мкф. Заменил и фона почти нет.
      По даташиту стоят полярные электролиты на входе, но по фото некоторых усилителей видно что ставят пленочные 2,2 мкф 100вольт.
      Что думаете о такой замене?
      У самого есть подобные, стоит поменять?
      Качество звука усилителя очень нравится.

      • ldsound пишет:

        10 мкФ? Как там пленка такой емкости могла поместится?)

        • Stas пишет:

          Нет я неправильно написал.
          По даташиту должно стоять 2,2 мкф электролит. Но у других видел пленку.
          А на моей китайской схеме были 10 мкф.
          Так вот вопрос 2,2 мкф пленка лучше будет на входе?

  2. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    Хороший знакомый, посоветовавший тему про ICE Power 50ASX , писал, что все гипексы и трипаты шумят, особенно на чувствительной акустике и в наушниках. В отличие от Айса, у которого на выходе мертвая тишь, чему я сам свидетель.

  3. Stas пишет:

    У ICE Power 50ASX встроенный БП на этой же плате. Купил специально усилитель хороший для комп колонок. ICE Power 50ASX это стационарный, у него сильно большая мощность.
    И так вопрос – блоке питания выхода земли нет, только минус, кинуть его на корпус и землю с усилителя тоже на нее подать?

  4. Александр Ростов-на-Дону пишет:

    ноги минуса питания обзываются на схеме PGND , павергрунд то есть. Туда и питание сажаем. Идите по ногам микросхемы и дорожкам, выйдете на разъём питания, ежели вдруг – да не подписано.
    А сигнальные земли обзываются AGND и не факт, что они глухо связаны с мощной землей напрямую. Смотреть надо по монтажной плате и по схеме.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *