Régen minden jobb volt. …”Egy régi, nagy érzékenységű, tölcséres hangszóró rendszerből a hang felszárnyalt, messzire repült és inspiráló volt”… Minden bizonnyal, mert egy nagy érzékenységű hangszóró – akár 100 dB-t is meghaladó hatásfok értékkel – meglepően kontrasztos, vonzó hangszínnel és háromdimenziós hangzással rendelkezhet. Az már csak hab a tortán, hogy meghajtásához akár 10 Watt-nál kisebb teljesítményű, triódás erősítő is elegendő. Ehhez képest a manapság fősodornak számító, ugyan sokkal szélesebb átviteli sáv megjelenítésre képes, de alacsony hatásfokú (kis érzékenységű) hangsugárzókat félvezetőkből készült „erőművekkel” kell táplálni.
A SPEC Corporation egy japán cég, amelyet Shirokazu Yazaki, aki előbb a TEAC gépészmérnöke, majd a Pioneer egykori DVD-mérnöki osztályának vezérigazgatója alapított. Társával, Mr. Banno úrral nap mint nap keresik a szép hangzású „D”-osztályú erősítők megvalósításának mikéntjét.
A kisebb érzékenységű hangsugárzók és a félvezetős erősítők kombinációja, bizonyos értelemben lehetővé tette a világos tónusú hangzás pontosságának érzetét. Míg a mai típusok esetében a két hangsugárzó közötti térben szétterül a reprodukált sztereó-hangtér, úgy a szélessávú modellek esetében van finom leképezés (ami a széles sávból fakad), de színpad mélység tekintetében az egész inkább „egysíkú”. Mennyi hang és muzsika lenne, ha egy mai, alacsony hatásfokú (érzékenységű) hangsugárzó olyan háromdimenziós hangzást állítana elő, mint egy nagy hatásfokú!? Életszerű hangzás, függetlenül attól, hogy a hangsugárzó alacsony vagy nagy érzékenységű, gyönyörű térleképezés leválva a hangszóróról, vonzó hangszín, háromdimenziós hangtér-formálás és élénkség. Ez lenne a kiindulási pont az emberi léptékű audio-berendezésekkel előállított zenelejátszásnál. Nyilvánvaló, hogy a hagyományos eszközök nem tudják maradéktalanul elérni ezt a célt. Csak egy nagy teljesítményű elektroncsöves erősítőtől számíthatunk arra, hogy teljes mértékben képes legyen kezelni a modern, alacsony érzékenységű hangsugárzókat. Lehetséges a teljesítmény növelése párhuzamos push-pull kimeneti csövek, stb. használatával, de az erősítő fokozatok száma nagy lesz, az áramkör bonyolulttá válik, és messze kerül a Single Ended erősítő természetes és gyönyörű hangjától.
Közel fél évszázad telt el azóta, hogy a félvezetős erősítők általánossá váltak, és bár a kapcsolás-technikájuk kiforrott, egyikük sem érte el azt a hangzást, amelyet mindenekelőtt szerettünk volna. Az áramkörökben a tranzisztorok és a FET-ek alkalmazása esetén többszörös negatív visszacsatolásra van szükség. Bár az állandó terhelés miatti úgynevezett „statikus karakterisztikák” rendkívül magasak, valójában amikor egy hangszóró, amelynek impedanciája bonyolultan ingadozik, ez az ingadozás és az ellenáram hatása befolyásolja az erősítőn belüli fáziskezelést. Mivel a kimeneti impedancia kicsi, a csillapítási tényező állandó ellenállás értékkel számolva elérheti a három számjegyet is, de ennek a csillapítási tényezőnek a nagysága valójában egy olyan hangszóró-hálózatot hajt meg, amely induktivitás komponenst tartalmaz.
A hangszórókkal nehéz reprodukálni a felvételeken meglévő gazdag felhang komponensekből álló spektrumot. A dinamika a zene egyik legfontosabb eleme, amit a természetes és tiszta impulzus növekedés és csökkenés folytán jön létre. A fizikai törvényszerűsége folytán egy hangsugárzó nem tudja maradéktalanul visszaadni a forrás-jelnek megfelelő dinamikát. Az erősítőn belüli feszültség/áram átalakítás fáziskésése az induktivitás terhelés miatt végső soron lelassítja a hangszóró membránjának mozgását, még akkor is, ha az erősítőben komoly teljesítményű a tápegység. Ilyen patthelyzetben (egy félvezetős erősítővel) a teljesítménykezelés és a kisfrekvenciás hajtás pontosságával felül lehet múlni az elektroncsöves erősítő egyes jellegzetességeit, és elvileg meg lehet oldani a „dinamika karakterisztika” gyengeségét. A hangszórók induktivitás terhelésének kezelésével a „D”-osztály az erősítés-technika harmadik, jobb alternatívája lehet. A PWM elven működő „D”-osztályú erősítőket már több gyártó szorgalmazta. Némelyik készülék olyan pontossággal rendelkezik, amely szinte tökéletesnek mondható a 400 kHz körüli áramok kapcsolására. Nem túlzás azt állítani, hogy ez a pontosság meghatározza a valósághű hangminőség egyik fontos paraméterének a dinamikai hűségnek elérését.
A „D”-osztályú erősítő alapvető jellemzői: Minden erősítő végfokozata, a „D”-osztályú erősítőé is, kétirányú energia-átvitelnek van kitéve. „D”-osztályú áramkör esetén a hangszórókból visszaható elektromotoros erőt (BEMF) a tápegységhez vezetik vissza, nem úgy mint egy normál félvezető erősítőnél, ahol az erősítő belsejében lévő negatív visszacsatoló áramkörbe viszik. Elvileg kicsi a fáziskésés még a hangszórónak nevezett induktivitás-terhelése esetén is. Ez a tulajdonság rendkívül fontos egy összetett frekvenciafüggő impedanciát és ellenelektromos erőt generáló hangszóróterhelésnél.
A „D”-osztályú erősítők könnyebben tudnak azonnali teljesítményt generálni, mint az egyéb félvezetős erősítők. A félvezetős erősítőkben a teljesítményt a tranzisztor bázisáramának és a FET-kapu töltésének táplálásával növelik vagy csökkentik, de itt a negatív visszacsatolás hatása miatt hajlamos a fázis késése. A „D”-osztályú erősítőnél a kimeneti teljesítmény egyszerűen variálható a PWM kapcsolási időzítés megváltoztatásával. Ennek köszönhetően a „D”-osztályú erősítők kiváló dinamika-reprodukálással rendelkeznek. Ezenkívül, a „D”-osztályú erősítők túlnyomó többsége hatékonyabb, mint a félvezető erősítők. Ez megegyezik a látszólagos teljesítmény-kapacitás növekedésével. Az erősítő oldaláról nézve ez egyenértékű azzal, hogy a transzformátor nagyobb és az AC tápegység nagyobb kapacitású.
Példa: A japán Spec Co. RPA-MG1 típusú PWM „D”-osztályú teljesítményfokozatának energiafelhasználási hatásfoka (a tényleges hangsugárzó-meghajtó kimenetének a kimenő teljesítményhez viszonyított aránya) eléri a 96%-ot, ami teljes teljesítmény esetén közel 100%-a az elméleti értéknek. Általános félvezető erősítő esetén ez legfeljebb 30%, ami azt jelenti, hogy ha a tápegység kapacitása azonos, akkor ez egyenértékű a félvezetős erősítőnél háromszor nagyobb tápellátással. Természetesen egy hagyományos tervezésű, félvezető erősítő esetén a bizonyos mennyiségű elvesztegetett teljesítmény hővé alakul, nem lesz belőle zenei jel, ami azt jelenti, hogy nagy hőelvezető mechanizmusra van szükség. Ezen túlmenően, a végfokozati MOSFET-nek a meghajtó IC-vel való kombinációja, amely nagy pontossággal tudja vezérelni a kaput, új utat nyit a hangvisszaadás számára. Ez egy kiváló működési elv és az alapjellemzők mellet teljes mértékben megfelel a jelenlegi energiatakarékossági koncepciónak.
A „D”-osztályú erősítéstechnika, a benne rejlő lehetőségeket teljes mértékben kihasználva, valósághű hangzást hoz létre, akár a gazdag zenei világra vágyók evangéliuma lehet.
