Az előző részből mindenki számára, aki végig követte, kiderülhetett, hogy a „D”-osztályú erősítők bizony lehetnének sokkal jobbak, ráadásul olcsóbbak, mint az analóg módon vezérelt társaik. Miért nem teszik mindezt általánosan? Hol lehet ezt elhibázni? Elmeséljük – itt is igyekszünk közérthetők maradni és keveset villogni a szakszavakkal.
Rendkívül összetett dologról beszélünk, amit sajnos több helyen el lehet rontani. Elrontásnak azt nevezzük, amikor a hang nem szép folyamatos (analóg szerű), durva esetben még a kapcsolási frekvencia valamely alsó harmonikusa is belehallatszik az erőtlen megszólalásba, hogy csak a legszörnyűbbeket említsük. Néha még a tervező mérnökök is elhiszik, hogy ez a technológia nem igényel magas minőségű komponenseket, esetleg a gyártást szervező nem biztosít elegendő anyagi keretet készülékenként. A megkurtított büdzsé sajnos nem csak a gyártási költségeket, de a hangminőséget is megnyirbálja.
Mi kerül sokba egy jó hangú „D”-osztályú erősítőben? Elsőként meg kell határozni a frekvenciát, illetve az időtartamot, amivel eltérő szélességű impulzusokká alakítjuk át az analóg hangjelet. Ideális esetben ez jóval magasabb a hallható tartomány maximumánál – talán kevesebb gondot okoz. Itt már lehet egyet hibázni, mert mi az, hogy jóval magasabb? A kommersz kategóriában (20 Hz – 20 kHz) kb. 10 kHz-zel feljebb menni már soknak számít. Ez veti fel a jellegzetes és jól hallható átkapcsolási zajt ezeknél a masináknál, ami miatt sokan eltántorodtak és a hátuk közepére sem kívánják az ilyen erősítőt. Mire vezethető ez vissza? Arra, hogy egy erősítő minden a bemenetére érkező jelet, azok összegzett és kivont frekvencia értékeit is erősíti. A kivont érték alsó harmadik harmonikusa pedig a középhang tartomány kellős közepére eső zavarjel, amit kiválóan hallunk. Ezt elkerülendő, felmerül a jogos kérdés, hogy akkor miért nem teszik még magasabbra ezt az értéket? Itt jön be a képbe a gyártási összeg, ami egy konzumer készülék esetében megdöbbentően alacsony szokott lenni, mindegy, hogy mennyit fizetünk érte a világpiacon. Ha a mintavételezés vagy átkapcsolás sebességét magasra tesszük, akkor pedig csak nagyon jó minőségű, drága alkatrészek jöhetnek szóba. Amennyiben, ezt a mintavételezési értéket több száz kHz-re tesszük, amiből garantáltan semmi nem hallható a hangszóróban, akkor beszélhetünk High-End/audiofil kategóriáról, és nem a szó elcsépelt értelmében, hanem jó drágán.
A magas kapcsolgatási frekvencia megköveteli a félvezetőtől, hogy rettenetesen rövid idő alatt képes legyen teljesen kinyitni és lezárni. Példaként mondjuk, hogy egy Primare gyártmányú erősítő több száz kHz frekvencián működik, ami másodpercenként több százezer vezérelt időtartamú nyitást és zárást jelent számszakilag. Nos, itt nyugodtan kijelenthető, hogy ennek nincs olyan al- vagy felharmonikusa, amely belejutna a hallható hangtartományba akárhogy is modulálódik a jel. Tehát lehet ezt jól csinálni, de nem lehet olcsón összehozni!
Ide kapcsolódó, „káromkodásra” alkalmazható kifejezések a tranzit-frekvencia, amin egy félvezető megszűnik félig vezetni, rövidzárlattá válik és akadály nélkül átmegy rajta minden nagyfrekvenciás jel, továbbá az újraéledési idő, amely a legkisebb időtartamot jelenti egymást követő teljes nyitás és zárás periódusok között. Eszünkbe nem jut ezekre kitérni, mindkettő jelentős értelemzavaró és árnövelő tényező, de nélkülözhetetlen a szép hanghoz.
Kicsit kitérünk a torzításra, mert ez is nagyon fontos különbség a többféle erősítés mód között. Mindegyikben máshol áll elő és sajnos jelen van. A normál „A”, „A/B” és „B” munkapontokban a torzítást az okozza, hogy a félvezetőn átfolyó áram a kristályt melegíti. Minél nagyobb teljesítményt kell disszipálni az eszköznek, annál inkább melegíti és ez torzítást okoz. A réteg hőmérséklet sokszorosa annak, amit a hűtőborda felé át tud adni az alkatrész, ráadásul olyan gyorsan megtörténik a felmelegedés, hogy lehetetlen hatékonyan hűteni bárki bármit mond, marad tehát a torzítás, mint védekezés – legalábbis a félvezető részéről. A hőtehetetlenség nevű jelenség a bűnös, de nem megyünk bele mélyebben. Védekezni ellene úgy lehet, hogy több félvezetőből építik fel a teljesítmény erősítőt, így nem sül meg gyorsabban a tranzisztor, mint amíg elkezdheti átadni a hőt a hűtőbordának. Ezek az erősítők komolyan melegednek a gazda nem csekély örömére, pedig annak „fogalma sincs” róla, mi történik valójában. Mivel a „D”-osztályú végerősítő félvezető-elemei mindig vagy teljesen nyitva, vagy teljesen zárva vannak, nem esik rajtuk feszültség, illetve szakadást mutatnak a tápegység felé, ezért csak nevetséges mértékben disszipálnak hőt, azaz hidegen futnak. (Arra nagyon kell ügyelni, hogy a MOSFET komplementer pár két félvezetője egyszerre soha ne legyen nyitva, mert abban a pillanatban megsülnének, de ez könnyen megoldható.) Általában bőven elég belőlük egy párnyi jó minőségű, egy nevetséges méretű hűtőbordán.
Ha a félvezető átmeneti rétege nem termel torzítást, akkor hol költözik bele? Például a jel vezérlő impulzusra alakítása során, de még inkább a kimenet előtti kondenzátoron, amelyen szinte soha nem ideális a terhelés mértéke, mivel egy hangsugárzó impedanciája iszonyatos mértékben ingadozik. Az impedancia értéke (átlagérték) legritkább esetben annyi, amit a gyártó mond róla, az ideális időállandó meghatározásához ez pedig fontos lenne. Tehát, leginkább a hangsugárzó „kavarja a levest”. Mindig megdöbbennünk, hogy néhány gyártó mennyire ledér módon viszonyul ehhez a kérdéshez. Többször tíz kOhm és egy Ohm alatti tartomány közötti ingadozás sem ritka egy hangsugárzón belül a teljes átviteli tartományon. Fel lehet erre készülni? Kisebb-nagyobb mértékben igen, de erre vezethető vissza az, hogy melyik erősítő melyik hangsugárzón képes a jó hangzás(!) előállítására. Ez minden esetben szerencse dolga, csak a kipróbálás a megmondhatója, mi lesz a végeredmény.
Természetesen a tápegység a „D”-osztályú erősítők esetében is sarkalatos kérdés, de sokkal kisebb kell belőle, mint az átlagosan szokásos. Míg egy „A”-osztályú erősítő elméletileg maximum 25 százalékos hatásfokú lehet, a „D”-osztály a 100 százalékot is elérheti abból, amit „felvesz” a hálózatról. Ezek természetesen szó szerint elméleti értékek, a gyakorlatban alacsonyabbak. Mit jelent ez? A fel nem használt energia szemrebbenés nélkül hővé alakul (nem teljesen így igaz, de tételezzük fel az egyszerűség kedvéért). Felmerül a kérdés, hogy a tápegység azért legyen rendkívül izmos darab, hogy egy „A”-osztályú erősítőben gyakorlatilag 80 százalékban hőt termeljen? Egy „D”-osztályúban ez az érték valahol 5-10 százalék között van. Tudni kell, hogy egy minden igényt kielégítő nagy teljesítményű tápegység megépítése drága, nagyon nem mindegy tehát a hatásfok, mert a gyártási költségek faragása innen a legkönnyebb, ráadásul ettől lesz ványadt a mély-tartomány. A teljesség miatt jegyezzük meg, egy „B”-osztályú munkapont beállítás elméleti maximális hatásfoka 70 százalék (gyakorlati 50%) körüli. Tehát itt a trükk, a gyártói oldalról, hogy miért húzzák a munkapontot a „B”-osztály felé nagy hangerőn. Egyszerűen így lehet spórolni a tápegységen és mégis nagy hangerősséget előállítani. A torzítást meg akkora hangerősségen úgy sem hallja a muzsikát ész nélkül „bőgető” gazda.
Még egy fontos különbség van a többféle erősítés mód között, ami szembeötlő lehet, ha a készülékek belső részéről készült fotókat szeretjük nézegetni. Az „A” és „A/B” erősítők kimenetén soha nincs induktivitás, a „D”-osztályú készülékekben pedig mindig van. Ez arra vezethető vissza, hogy az „A” és „A/B” erősítőknek amúgy is van elég baja a hangszórók induktív terhelésével, nem szükséges fokozni. A „D”-osztályú erősítőknél pedig nagyfrekvenciás szűrést kell a kimenetre tenni, ellenkező esetben kijön belőlük például az impulzus felfutó élének magas frekvenciájú jele, vagy a kapcsolójel és így könnyedén viseli a megnövekedett induktív terhelést. A hangfal ezt a magas frekvenciát megszólaltatni amúgy is képtelen, csak feleslegesen melegíti a lengőcséve tekercseket.
Cikkünk mindkét részének elolvasása után remélhető, hogy sikerült néhány elméleti kérdésre fényt deríteni. Természetesen egy erősítő legfontosabb jellemzője az, hogy milyen módon képes megszólaltatni az adott hangsugárzót, mindegy, hogy ki mit beszél róla. Senki nem mondhatja, hogy ez, vagy az jobb, csak miután kipróbálta a saját hangsugárzóin. A „D”-osztály védelmére legyen mondva, hogy valószínűleg sokkal több „A/B”-osztályú, gyalázatos hangú erősítőt hallgatott már mindenki, mint „D”-osztályút. Ez visszavezethető a piacon való jelenlét eddigi jelentősen rövidebb időtartamára is, de a „sületlen” előítéletekre, amik körbeveszik ezt a kategóriát.
Mielőtt mereven elutasítunk egy ilyen készüléket, gondoljunk a durián nevű gyümölcsre, amit még a buszra felvinni is tilos, olyan rettenetes bűze van, mégis rengetegen hazacipelik akár gyalog akár bringán, mert egyszerűen imádják miután egyszer megkóstolták.
