Purifi egy dán audio-technológiai vállalat, amely összehozta az iparág vezető mérnökeit, hogy fejlett matematikai modellezést alkalmazzanak az audio-erősítők utolsó korlátainak megoldására. Noha sok jó hangzású erősítő van a piacon manapság, a Purifi új megvilágításba helyezte az erősítő teljesítményének minden aspektusát, és számos aprónak tűnő, javítható dolgot talált, amelyek drámai változást hozhatnak az általános hangzásban. A Purifi Audio mérnökei folyamatosan fejlesztik a nem-lineáris vezérlés matematikai modelljét.
Érdemes bepillantani a vállalat alapítóinak névsorába!
Bruno Putzeys társalapító, az UcD (Philips), valószínűleg még mindig a legelterjedtebb „D”-osztályú erősítő feltalálója. Nevéhez fűződik az Ncore (Hypex), amelyet általában az első „D”-osztályú erősítőnek tekintenek. Emellett a Kii Audio társalapítója. Kilenc szabadalommal és több szabadalmi bejelentéssel rendelkezik.
Lars Risbo PhD. társalapító a CM-PWM kapcsolású hangerősítők úttörője, a Toccata Technology vezető kutatója, alapítója. Kutatási területi közé tartozik a digitális jelfeldolgozás, a túlmintavételezett adatátalakítók és a vegyes jellegű architektúrák tervezése. Harminc bejegyzett találmánnyal rendelkezik.
Peter Lyngdorf, a Lyngdorf Family Holding, a DALI és a Steinway Lyngdorf társtulajdonosa. Több gyára van Dániában és Kínában. A digitális szobakorrekciós-technológia tervezője.
Rajtuk kívül még öt vezető mérnök és egyben technikai fejlesztő szakember tartozik a céghez azoktól a vállalatoktól, (Toccata Technology, Texas Instruments, PointSource Acoustics, Tymphany Denmark, Peerless, Vifa és Scan-Speak, PointSource Acoustics), amelyek rendkívül sokat tettek a technika fejlődéséért. Munkájuk gyümölcse az 1ET400A.
Maga az 1ET400A egy önálló „D”-osztályú erősítő modul amely, ha analóg jelet kap a bemenetére, azt egy algoritmus átalakítja „D”-osztályú erősítő vezérlésére alkalmazható jellé, amit a modulba szintén beépített „D”-osztályú erősítő felerősít, és megfelelő szűrés után, a kimeneten ismét előáll az analóg jel, ami már alkalmas hangsugárzó meghajtására.
A „D”-osztályú erősítők rendkívül energia-hatékony rendszerek (hatásfokuk 94%), jel nélküli bekapcsolt állapotban a modul mindössze 1,7 Watt energiát vesz fel a hálózati tápegységből. (ellentétben egy analóg erősítő akár többször 10 Wattjával – pedig még meg sem szólalt!) A „D”-osztály hangzásának egyik titka az a matematikai modell, ahogy az analóg hangjel nagyságának változását impulzus szélesség (PWM) változássá alakítják, mert ez szükséges a „D”-osztályú teljesítményerősítők vezérlésére. (egy „D”-osztályú erősítő szűretlen kimeneti jelében ugyanis nem a jel nagyságának változása hordozza az információt). A másik titka a szűrés, ami a felerősített mindig egyforma kimeneti szintű, változó impulzus szélességű jelet, változó kimeneti nagyságú analóg jellé alakítja, ami már alkalmas a hangsugárzó meghajtására.
Hogyan működik egy „D”-osztályú erősítő? Röviden vázolva a következőképpen.
A szűrést, az analóg alakítást, egy kondenzátor végzi. A tekercs elsősorban azért van, hogy a nagyfrekvenciás kapcsoló jeleket megszüntesse a kimeneten, hatása a hangzásra gyakorlatilag elhanyagolható. A kondenzátort az erősítő feltölti, a hangfal impedanciája pedig kisüti, így áll elő az analóg jel változó nagysága. Ha rövid idejű a feltöltő impulzus, hiába nagy a jelszintje, a kimenő jel nagysága alacsony lesz. Minél nagyobb a feltöltő impulzus szélessége, annál nagyobb a kimeneti jel nagysága.
Egy „D”-osztályú erősítő rettenetes méretű kimeneti áramra lehet képes, a határ, a tápegység által biztosított áram mennyisége és persze a félvezető típusa. Esetünkben a szóban forgó darab 25 Amper áramot is ki tud pumpálni magából. Teheti ezt azért, mert a kimeneti impedanciája 65 mikroohm alatt van (ahogy az egy jó áramgenerátor esetében illik), ami még néhány hangszórókábelt is megszégyenít. Maga a modul állandó terhelésen, 4 Ohm terhelés esetén, elvileg 425 Watt teljesítményre képes, +/- 65Volt tápfeszültségen, elképesztően alacsony torzítás értékek mellett. A kulcsszó jelen esetben az állandó. Sajnos egy hangsugárzó nem állandó terhelést jelent, az impedancia a bevitt frekvenciák függvényében változik!
A „D”-osztályú erősítők tervezése során megoldandó probléma az, hogy jól kezelje a változó terhelést. A baj nem az, hogy nem győzi erővel, hanem az, hogy ha az impedancia hirtelen megnő, nem sütögeti ki elég gyorsan az analóg átalakító áramkör kondenzátorát, és drasztikusan megnő a zaj. Nem véletlen, hogy egy „D”-osztályú erősítő jobban szereti az alacsony terhelő impedanciát, mint a magasat. Mindegyik „D”-osztályú erősítő hangjában dráma következik be, amikor megemelkedik az impedancia (csökken a végfok terhelés). Minden hangsugárzó impedanciához elvileg más és más kondenzátor értékre lenne szükség, hogy mindig optimális legyen az analógra alakítás hatásfoka, de lássuk be, ez képtelenség! Több hangsugárzó-típus amellett, hogy 4 Ohm névleges impedanciával specifikálódik, 2 Ohm-tól akár több száz Ohm nagyságig változtatja az impedanciáját. (a gyártók által megadott impedancia ugyanis átlag érték, ahol elsikkadnak a szélső értékek)
A mérnökök művészete abban áll, hogy a tervezés során úgy hangolják össze a kapcsolójel frekvenciáját a kimeneti kondenzátor értékével, valamint az átalakítás algoritmusával, hogy a lehető legszélesebb alkalmazott teljesítmény sávszélességen elkerülhető legyen a dráma. A hangsúly itt az alkalmazott szón van. Miért?
Mert a dráma garantáltan bekövetkezik! Az sem mindegy, hogy mikor? A „mikor” esetünkben függ a terhelő impedanciától, és teljesítményben mérhető. Az alábbi ábra mutatja az 1ET400A modul drámájának történetét.
Mit látunk ezen a grafikonon? A harmonikus torzítás és zaj kimeneten mért elegye egy adott teljesítmény határig kiváló, aztán hirtelen megugrik, és tűrhetetlen mértéket ölt. Nem kell tőle nagyon megijedni, mert a hallgatás során használt (2-5W) teljesítmény sokszorosán (75x, vagy 30x értékén) következik be, emiatt gyakorlatilag soha nem tapasztalni, még akkor sem, ha a hangfal egy „teljesítménytemető”. Alacsony frekvencián, ahol minden magára valamit adó hangfal impedanciája lecsökken, 500 Watt fölé ugrik a törési pont, ami garantáltan a hallgathatóság, vagy elviselhetőség felett van, ezért szintén soha nem tapasztaljuk.
Ez egy igencsak „ütős” erősítő-modul, a szó minden értelmében. Szinte halljuk a kétkedést, hogy miért merészeli a gyártó az 1 kHz-en mért értékeket általánosítani? Elsősorban azért, mert a hallható tartományban nincs olyan frekvencia érték, amin az erősítő-modul -100 dB-nél rosszabb értéket mutatna!
Még azt a nehezítő körülményt is bevállalták, hogy a modul teljesítmény sávszélességét 4 Ohm értéken mutatják be. Ezen bizony semmiféle szégyellni való nincs, sőt példaértékű! Íme az átviteli tartomány 2,83V-on mért értéke, amivel büszkélkedni lehet.
A „vonalzóval rajzolt” átvitel 30 kHz-ig tart, és a -3 dB pont 60 kHz feletti átvitelt mutat. Elvileg ennek a végfoknak nincs semmiféle „saját” hangja, amit a bemenetére kap, azt fogja felerősíteni.
Terhelhetnénk még a tisztelt olvasót harmonikus torzítás és intermodulációs torzítás ábrákkal, ahol az értékek nevetségesen alacsonyak, emiatt garantáltan nem szólnak bele a hangba, de amikor ezek -120/130 dB körül vannak, azok aránya a hasznos jelben tízezred százalékot jelentenek, ezért hanyagoljuk őket.
Annyit dicsértük korábban, hogy hiányérzete támadna mindenkinek, ha nem szólnánk az árnyoldalról is. Első és legfontosabb az, hogy egy digitális erősítő alsó határfrekvenciáját nehéz alacsonyra tenni. Lehetne, de akkor a közepe és a felső tartománya túl lassúvá válna, ami pedig jól hallható hibaként jelentkezne a hangban. A másik árnyoldal talán a modul kimeneti csatlakozás módja, ami ha direkt kábelre változna, az biztosan sokat javítana az amúgy sem csekély teljesítményén. Azért azt tegyük helyre, hogy elég magas kapcsoló frekvenciája miatt ennek a modulnak nincs sok szégyellni valója, íme itt a hatékonyság és kimeneti teljesítmény grafikon.
A Purifi Audio célja, hogy licencbe adja a technológiát más vállalatoknak, annak érdekében, hogy termékeikben megvalósíthassák (a cég hangszórókat is gyárt). Az első jelentős Purifi licenc-engedélyes a NAD vállalat, az új Masters M33 streaming integrált erősítőjében való használatra, amelyet 2020 januárjában jelentettek be. Nem meglepő, hogy a Purifi erősítő technológiával és számos funkcióval hatalmas siker lett abban a pillanatban, amikor ősszel megjelent az audio-piacon.
Bízunk benne, hogy a Purifi Audio erősítőit hamarosan nagyon sok termékben láthatjuk!
