Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Unterschied Klasse-D und Klasse-E Verstärker


von Lutz (Gast)


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Hallo ,

kann mir jemand den genauen Unterschied zwischen einem Klasse D und 
einem Klasse E verstärker sagen ? Oder ist der unterschied so primitiv, 
dass beim Klasse-E Verstärker nur ein Transistor verwendet wird anstelle 
von zwei, wie beim Klasse-D.

An sich erzeugen beide Verstärker ein Sinussignal welches vom 
LC-Schwingkreis erzwungen wird.

von Lutz (Gast)


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Gleichzeitig würde ich auch gerne wissen, was ist der unterschied 
zwischen einem klasse d und einem klasse S verstärker

von todo (Gast)


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von Pete K. (pete77)


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Bei Klasse E fehlt die Referenz. Das hat sich einer ausgedacht...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Lutz schrieb:
> kann mir jemand den genauen Unterschied zwischen einem Klasse D und
> einem Klasse E verstärker sagen ?

Ungefähr sowas wie der Unterschied zwischen einem Flugzeug und einem
Hubschrauber.  Beide können fliegen, aber machen es völlig anders,
und haben entsprechend völlig andere Einsatzbereiche.

Pete K. schrieb:
> Bei Klasse E fehlt die Referenz. Das hat sich einer ausgedacht...

Ah ja.

Nur, weil du sie noch nicht kennst?

Klar hat sich die Einordnung natürlich immer irgendwann mal jemand
ausgedacht, aber Klasse-E-Verstärker sind schon etwas sehr Reales.
Ich habe beispielsweise mit diesem hier:

http://www.dl0hbs.de/bilder/mas/dl8dtl1-2015.jpg
http://www.dl0hbs.de/bilder/mas/dl8dtl2-2015.jpg

acht Funkverbindungen auf 7 MHz zur “QRP Minimal Art Session”
aufgebaut.

Damit ist auch schon klar, wo der Einsatzbereich von Klasse E ist:
resonante HF-Verstärker (eben die schaltende Weiterentwicklung von
Klasse C).

von Lutz (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> acht Funkverbindungen auf 7 MHz zur “QRP Minimal Art Session”
> aufgebaut.
>
> Damit ist auch schon klar, wo der Einsatzbereich von Klasse E ist:
> resonante HF-Verstärker (eben die schaltende Weiterentwicklung von
> Klasse C).

Ja, danke erst einmal vorab!

Wieso hast du das denn mit einem Klasse-E Verstärker aufgebaut und nicht 
mit einem Klasse-D- Verstärker? Schließlich erreichen auch diese eine 
Bandbreite von bis zu 7 MHz... oder hast du dir einfach nur den "einen" 
Transistor sparen wollen ?

von Lutz (Gast)


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Du sollst mich nicht falsch verstehen, aber ich weiß noch nicht so 
wirklich den Vorteil eines Klasse-E Verstärkers? Der einzige unterschied 
ist, dass nur einer anstelle von zwei transistoren verwendet wird. 
Ansonsten verhält sich die Schaltung in erster Näherung gleich

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Lutz schrieb:
> Wieso hast du das denn mit einem Klasse-E Verstärker aufgebaut und nicht
> mit einem Klasse-D- Verstärker?

Erstens ist Klasse D mit 7 MHz Nutzfrequenz schon ziemlich sportlich
(die Herren Nyquist, Shannon, Whittaker und Kotelnikow würden nach
mindestens 14 MHz PWM-Takt rufen, real noch einiges mehr), zweitens
wäre allein der Bauteilaufwand für die PWM-Erzeugung jenseits von Gut
und Böse bezüglich der Bedingungen dieses Contests.

Die Frage ist ja eher: warum Klasse E und nicht einfach C?  Erstens
hat mich das Klasse-E-Konzept interessiert, es war also eher der Weg
das Ziel.  Zweitens legen die Contestregeln dieses Contests fest, dass
man maximal 5 W HF oder 10 W Gleichstromeingangsleistung nutzen darf.
Durch den guten Wirkungsgrad von Klasse E hat man damit ein paar Watt
mehr (nicht, dass es wirklich viel ausmachen würde ;-).

von Lutz (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> Erstens ist Klasse D mit 7 MHz Nutzfrequenz schon ziemlich sportlich
> (die Herren Nyquist, Shannon, Whittaker und Kotelnikow würden nach
> mindestens 14 MHz PWM-Takt rufen, real noch einiges mehr), zweitens
> wäre allein der Bauteilaufwand für die PWM-Erzeugung jenseits von Gut
> und Böse bezüglich der Bedingungen dieses Contests.

na gut das stimmt soweit, die PWm kann man ja im einfachsten fall mit 
einemUnterschwingungsverfahren, uC oder ähnliches erzeugen.

Ich habe nur deshalb nachgefragt, weil TI jetzt eine neue Halbbrücke auf 
GaN basis rausgebracht hat :

http://www.ti.com/product/LMG5200

> Die Frage ist ja eher: warum Klasse E und nicht einfach C?  Erstens
> hat mich das Klasse-E-Konzept interessiert, es war also eher der Weg
> das Ziel.  Zweitens legen die Contestregeln dieses Contests fest, dass
> man maximal 5 W HF oder 10 W Gleichstromeingangsleistung nutzen darf.
> Durch den guten Wirkungsgrad von Klasse E hat man damit ein paar Watt
> mehr (nicht, dass es wirklich viel ausmachen würde ;-).

An sich dachte ich, dass der Klasse-E-Verstärker auch mit einem PWM oder 
Sägezahn Signal angesteuert wird, sowie der Klasse-D-Verstärker. 
Schließlich habe ich das schon bei unterschiedlichen Skripten bzw. Paper 
gelesen.

http://www.heuermann.fh-aachen.de/files/knowledge/ads_schaltungssimulationen/PA-Klasse-E-ADS-Beisp.pdf

oder

https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwjLr4fT0aTKAhWJ8ywKHUIBDUgQFggpMAE&url=http%3A%2F%2Fweb.fhnw.ch%2Ftechnik%2Fprojekte%2Feit%2FFruehling2011%2FFaehRan%2Fdoc%2FFachbericht_P6.pdf&usg=AFQjCNEi634xh-bvBfiqWApNv4E4h0INHA&sig2=rfJfk3nAqc3BIpCqZ7rX7w&bvm=bv.111396085,d.bGg&cad=rja


Sowie ich es aus deinem Schaltplan entnehme hast du einen Oszillator mit 
Klasse-E-Verstärkern aufgebaut. Richtig?

von M.N. (Gast)


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ELV hat Ende der 90.er auch paar mal was mit Klasse-T-Verstärkern 
rausgebracht. Hört man auch nichts mehr von.

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Lutz schrieb:

> na gut das stimmt soweit, die PWm kann man ja im einfachsten fall mit
> einemUnterschwingungsverfahren, uC oder ähnliches erzeugen.

Nun, da müsstest du dir die Contestregeln nochmal ansehen. ;-)

Es ist eine Minimal Art Session, für diese Teilnahmeklasse (nur
der Sender wird gezählt, Empfänger beliebig) sind maximal 50 Bauteile
zugelassen, wobei bei ICs jeder einzelne Transistor des ICs zählen
würde (IC-Einsatz lohnt sich also eigentlich gar nicht).  Außerdem
gibt es für nicht „verbrauchte“ Bauteile Zusatzpunkte für jede
Verbindung.

> Ich habe nur deshalb nachgefragt, weil TI jetzt eine neue Halbbrücke auf
> GaN basis rausgebracht hat :
>
> http://www.ti.com/product/LMG5200

Selbst da schreibt die Doku zum Evalboard etwas von maximal 5 MHz
PWM-Frequenz (und da dürfte der Wirkungsgrad schon grausig werden).

> An sich dachte ich, dass der Klasse-E-Verstärker auch mit einem PWM oder
> Sägezahn Signal angesteuert wird, sowie der Klasse-D-Verstärker.

Nö, die Ansteuerung erfolgt mit der gewünschten Nutzfrequenz, nur
der Verstärker arbeitet im Schaltbetrieb (das unterscheidet ihn von
Klasse C).

> Schließlich habe ich das schon bei unterschiedlichen Skripten bzw. Paper
> gelesen.

Nö, das hast du da falsch rausgelesen.  Beide realisieren den
Klasse-E-Verstärker in gleicher Weise wie in meinem Beispiel.

> Sowie ich es aus deinem Schaltplan entnehme hast du einen Oszillator mit
> Klasse-E-Verstärkern aufgebaut. Richtig?

VXO (variabler Quarzoszillator) + Pufferstufe + Klasse-E-PA.

von Mampf F. (mampf) Benutzerseite


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M.N. schrieb:
> ELV hat Ende der 90.er auch paar mal was mit Klasse-T-Verstärkern
> rausgebracht. Hört man auch nichts mehr von.

Ich dachte Klasse T war nur eine proprietäre Erfindung von TriPath und 
in Wirklichkeit ist es Klasse D ...

von Lutz (Gast)


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Jörg W. schrieb:
>> An sich dachte ich, dass der Klasse-E-Verstärker auch mit einem PWM oder
>> Sägezahn Signal angesteuert wird, sowie der Klasse-D-Verstärker.
>
> Nö, die Ansteuerung erfolgt mit der gewünschten Nutzfrequenz, nur
> der Verstärker arbeitet im Schaltbetrieb (das unterscheidet ihn von
> Klasse C).

Hm...jetzt bin ich total verwirrt :/
Hier in der Doku wird doch geschrieben, dass das Eingangssignal ein 
Rechtecksignal ist:

Lutz schrieb:
> 
https://www.google.de/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwjLr4fT0aTKAhWJ8ywKHUIBDUgQFggpMAE&url=http%3A%2F%2Fweb.fhnw.ch%2Ftechnik%2Fprojekte%2Feit%2FFruehling2011%2FFaehRan%2Fdoc%2FFachbericht_P6.pdf&usg=AFQjCNEi634xh-bvBfiqWApNv4E4h0INHA&sig2=rfJfk3nAqc3BIpCqZ7rX7w&bvm=bv.111396085,d.bGg&cad=rja

Durch das Rechtecksignal befindet sich der Verstärker, im 
Klasse-E-Betrieb, im Schaltbetrieb. Durch den Serienschwingkreis bzw. 
das Ausgangsfilter wird dann aus dem Rechtecksignal ein Sinussignal 
erzeugt.
Natürlich kann man das auch mit einem Sinus-Eingangssignal machen, 
sofern die Halbwelle den Transistor komplett aussteuert. Andernfalls 
würde die Effizienz von der Verstärkerstufe sinken...

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Lutz schrieb:
> Hier in der Doku wird doch geschrieben, dass das Eingangssignal ein
> Rechtecksignal ist:

Ja, das widerspricht doch aber nicht der Aussage, dass die Frequenz
die Nutzfrequenz ist (und keine Hilfsfrequenz wie bei Klasse D).

Der Rechteck ist natürlich idealisiert, in meinem Falle wird das
Oszillator einfach nur auf genügend Pegel verstärkt.

von Lutz (Gast)


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Jörg W. schrieb:
> Lutz schrieb:
>> Hier in der Doku wird doch geschrieben, dass das Eingangssignal ein
>> Rechtecksignal ist:
>
> Ja, das widerspricht doch aber nicht der Aussage, dass die Frequenz
> die Nutzfrequenz ist (und keine Hilfsfrequenz wie bei Klasse D).
>
> Der Rechteck ist natürlich idealisiert, in meinem Falle wird das
> Oszillator einfach nur auf genügend Pegel verstärkt.

ahhhh, ja danke. jetzt ist der Groschen gefallen^^

von Jörg W. (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite


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Pete K. schrieb:
> Bei Klasse E fehlt die Referenz.

Jetzt nicht mehr. ;-)

Die schweizerische Bachelor-Arbeit war einfach zu schön, sie dort
nicht zu nennen.

von S. M. (opusdiabolus)


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Das hier habe ich zu Class T gefunden:

http://320volt.com/en/2x100-watt-class-t-anfi-ta2022/

von M.N. (Gast)


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Ja, Class-T scheint wohl wirklich nur ein Markenname von Tripath gewesen 
zu sein. Also nur eine normaler Class-D Topologie mit optimiertem / 
digitalen Modulator.

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