Amplificador Clase "D" versus Clase "A" y "AB"

[Fogonazo]

Este tema es un desprendimiento de este "Otro" tema

 

[diegomj1973]

cambió para siempre la idea de que un amplificador clase D debía ser necesariamente malo y de baja calidad, a la idea que era posible hacer algo aún superior a los mejores clase A disponibles.

Con el debido respeto que merece, me interesaría conocer su postura desde la que sostiene eso mismo que le marco en negritas, ya que es muy difícil lograr desde un punto de vista del espectro de distorsión (como lo son la composición, la cadencia, la distribución, la densidad y/o cuantía de cada componente espectral), cuando se trata de un sistema realimentado multietapa con una amplia variedad y tipo de componentes activos distribuidos a lo largo del paso de la señal.

Es sabido que la sola especificación de THD no cuenta toda la verdad sobre la calidad posible y esperable de una etapa de amplificación, ya que un mismo THD puede ser arrojado por composiciones espectrales totalmente diferentes y perceptibles o no, según el caso sea.

Jean Hiraga, quien ha marcado el norte de muchos diseñadores respetados en el área de alta fidelidad, como son Hugh Dean (AKSA amplifiers) que ha contribuido con el famoso AKSA55, Alfa Nirvana, Yarra, entre infinidad de otros modelos; el propio Nelson Pass con su aporte en Threshold, First Watt, Pass Labs; sostuvo, producto de investigaciones exhaustivas, que para favorecer una percepción subjetiva más cercana a la realidad, el espectro de distorsión debía tener una cadencia más o menos determinada entre los propios componentes espectrales de la distorsión, cadencia misma lograda más fácil y predeciblemente desde diseños más sencillos ante que más complejos (en cuanto a cantidad y tipología de etapa).

Es llamativo que en las exposiciones de alta fidelidad no sea fácilmente posible ver amplificadores que no sean en clase A, como los más exhibidos y aclamados. No resto mérito al desarrollo de otras formas de operación, pero creo que la virtud de los clase D estaría más en otros parámetros que lo que le he mencionado.

De hecho, he mantenido muchos intercambios de opinión con el propio Hugh Dean y algo menos con el propio Nelson Pass y, ambos, coinciden en eso que le comento.

Otro contacto con el que pude dar en EEUU, el usuario XRK de diyaudio, fundador de XSA Labs, sigue esta misma línea de premisas y es quien ha podido incluso medir y verificar la predecible y simple composición espectral de un pequeño diseño mío aportado en ese foro, de dos etapas, que superaba por mucho a un diseño comercial famoso con el que él pudo contrastar a similar nivel de medición. En ese momento, yo disponía la posible teoría y él todo el despliegue tecnológico que yo carezco como para verificarla.

 

[sebsjata]

Con el debido respeto que merece, me interesaría conocer su postura desde la que sostiene eso mismo que le marco en negritas, ya que es muy difícil lograr desde un punto de vista del espectro de distorsión (como lo son la composición, la cadencia, la distribución, la densidad y/o cuantía de cada componente espectral), cuando se trata de un sistema realimentado multietapa con una amplia variedad y tipo de componentes activos distribuidos a lo largo del paso de la señal.

Es sabido que la sola especificación de THD no cuenta toda la verdad sobre la calidad posible y esperable de una etapa de amplificación, ya que un mismo THD puede ser arrojado por composiciones espectrales totalmente diferentes y perceptibles o no, según el caso sea.

Jean Hiraga, quien ha marcado el norte de muchos diseñadores respetados en el área de alta fidelidad, como son Hugh Dean (AKSA amplifiers) que ha contribuido con el famoso AKSA55, Alfa Nirvana, Yarra, entre infinidad de otros modelos; el propio Nelson Pass con su aporte en Threshold, First Watt, Pass Labs; sostuvo, producto de investigaciones exhaustivas, que para favorecer una percepción subjetiva más cercana a la realidad, el espectro de distorsión debía tener una cadencia más o menos determinada entre los propios componentes espectrales de la distorsión, cadencia misma lograda más fácil y predeciblemente desde diseños más sencillos ante que más complejos (en cuanto a cantidad y tipología de etapa).

Es llamativo que en las exposiciones de alta fidelidad no sea fácilmente posible ver amplificadores que no sean en clase A, como los más exhibidos y aclamados. No resto mérito al desarrollo de otras formas de operación, pero creo que la virtud de los clase D estaría más en otros parámetros que lo que le he mencionado.

De hecho, he mantenido muchos intercambios de opinión con el propio Hugh Dean y algo menos con el propio Nelson Pass y, ambos, coinciden en eso que le comento.

Otro contacto con el que pude dar en EEUU, el usuario XRK de diyaudio, fundador de XSA Labs, sigue esta misma línea de premisas y es quien ha podido incluso medir y verificar la predecible y simple composición espectral de un pequeño diseño mío aportado en ese foro, de dos etapas, que superaba por mucho a un diseño comercial famoso con el que él pudo contrastar a similar nivel de medición. En ese momento, yo disponía la posible teoría y él todo el despliegue tecnológico que yo carezco como para verificarla.

Hola Diego, actualmente el mejor amplificador en temas de SINAD es el topping LA90, que es un AB, hablando de clase D te digo que el UcD está muy lejos, el Ucd no lo tomaría como Hi Fi ni High End, ya que tiene una distorsión algo alta y problemas de ruidos de fondo, pero lo que es el Ncore, el Purifi y el Nilai, que son basicamente lo mismo, si entran en el territorio del Hi Fi.
Desconozco el perfil armónico de estos amplificadores, pero si se que son bastante aclamados, en esta Hoja muestran la THD+N y el SINAD de los amplificadores que han probado en audiosciencereview, este es el review del Ncore, es un UcD con un integrador en la realimentación aumentando a una realimentación de 5º órden, como esto mismo que hicieron aquí, pero el lo hizo con un clase AB, un amplificador AB o A tiene una realimentación de 1º orden.
la ventaja que tiene los clase D estos de muy baja thd, es que alcanzan bastante potencia sin modificar sus parámetros en absoluto, gracias a la altísima ganancia en lazo abierto que tienen, por ejemplo, hay una versión del Ncore que es de 2kW y una thd+n de 0.00046%, algo absurdo, porque con tanta potencia los parlantes distorsionaran mas que cualquier otra cosa y los oídos tampoco escucharán bien, pero es increíble ver como avanza esto de los clase D,
en la página 14 del pdf adjunto hay unas gráficas del ncore

 

[diegomj1973]

Es muy cierto lo que mencionas de la extremada baja THD, si la propia de los transductores es varias veces superior a la de la electrónica que los maneja. En ese sentido, existe también una corriente de pensamiento que la intenta emplear favorablemente para minimizar la del transductor, lo cual no parece tampoco descabellado, aunque difícil de lograr y extendido en todo el rango útil y a varios niveles de escucha (ya que ningún parámetro queda constante como para dejarse manipular fácilmente).

Como sola mención y sin intención de desviar el tema, más que para visualizar a qué me refiero en mi consulta, subo el perfil de distorsión que el contacto del que les hablaba pudo extraer de un pequeño diseño de amplificador que compartí en su momento.

Acá fué cuando lo contrasta con un AB comercial y reputado:



Luego, como mi pequeño diseño permitía ajustar ese perfil de distorsión, es que pudo verificar lo fácil que era acomodarlo a otro valor, sin que los componentes espectrales superiores se "despegaran" del piso de ruido del sistema (cosa que no es nada fácil con otras tipologías):





Incluso, desde la última gráfica, había aún bastante resto para bajar aún más el H2, aunque no tanto el H3, "planchando" el THD a valores casi despreciables.

Fueron solo 4 transistores para lograr tal objetivo. Al último, verán la foto de lo que mi amigo pudo verificar:



Es de destacar que si bien este muchacho XRK pudo montar precariamente mi modelo como para testearlo, es por lejos muchísimo mejor de lo que yo podría hacer y, no es al verdadero nivel que él mismo trabaja. Sus trabajos son verdaderamente muy profesionales.

 

[sebsjata]

Es muy cierto lo que mencionas de la extremada baja THD, si la propia de los transductores es varias veces superior a la de la electrónica que los maneja. En ese sentido, existe también una corriente de pensamiento que la intenta emplear favorablemente para minimizar la del transductor, lo cual no parece tampoco descabellado, aunque difícil de lograr y extendido en todo el rango útil y a varios niveles de escucha (ya que ningún parámetro queda constante como para dejarse manipular fácilmente).

Como sola mención y sin intención de desviar el tema, más que para visualizar a qué me refiero en mi consulta, subo el perfil de distorsión que el contacto del que les hablaba pudo extraer de un pequeño diseño de amplificador que compartí en su momento.

Acá fué cuando lo contrasta con un AB comercial y reputado:

Ver el archivo adjunto 303072

Luego, como mi pequeño diseño permitía ajustar ese perfil de distorsión, es que pudo verificar lo fácil que era acomodarlo a otro valor, sin que los componentes espectrales superiores se "despegaran" del piso de ruido del sistema (cosa que no es nada fácil con otras tipologías):

Ver el archivo adjunto 303074

Ver el archivo adjunto 303073

Incluso, desde la última gráfica, había aún bastante resto para bajar aún más el H2, aunque no tanto el H3, "planchando" el THD a valores casi despreciables.

Fueron solo 4 transistores para lograr tal objetivo. Al último, verán la foto de lo que mi amigo pudo verificar:

Ver el archivo adjunto 303075

Es de destacar que si bien este muchacho XRK pudo montar precariamente mi modelo como para testearlo, es por lejos muchísimo mejor de lo que yo podría hacer y, no es al verdadero nivel que él mismo trabaja. Sus trabajos son verdaderamente muy profesionales.

Ver el archivo adjunto 303081

tomando en cuenta la 4ta grafica donde se muestra un 2º armónico de alrededor de -101dB y una 3º armónica de alrededor de -100dB; comparado con el NCx500
que tiene una 2º armónica menor de -112dB y una 3º de -111dB, pero con 4º 5º 6º y 7º armónicos notables, cual creerías tu que sonaría mejor, el tuyo que tiene solo 2 y 3 armónicos mas altos, o este que tiene 2 y 3 armónicos mas bajos, pero con los demás armónicos mas altos, en especial el 5º
hay que recalcar que el Ncore alcanza esa THD baja con 100W a 5W la thd es mas baja aún, diría yo que un sonido mejor que el AB, ya que a solo 5W tiene un 2º armónico de tan solo -124dB un 3º a -130dB, el 4º y 5º desaparecen prácticamente
seria bueno ver como se comporta el amplificador que hiciste en alta frecuencia, ya que los AB sufren en esa zona, una grafica de IMD seria genial

 

[Fogonazo]

@sebsjata & @diegomj1973dentro de las posibilidades, traten de no irse del tema, si esto no fuera posible, traten de NO irse demasiado lejos

 

[ejtagle]

@sebsjata & @diegomj1973dentro de las posibilidades, traten de no irse del tema, si esto no fuera posible, traten de NO irse demasiado lejos

Es la "vieja" discusión de "dado que todos los amplificadores introducen alguna clase de distorsión, qué distorsión es la "mejor", "más tolerable"... Yo, sobre este tema fijaré mi posición muy claramente: Mi criterio es técnico, y dejo para los músicos y los audiófilos cómo colorear el sonido. Mi criterio es que un amplificador NO DEBE colorear el sonido EN FORMA ALGUNA. TIENE QUE SER LO MÁS NEUTRO POSIBLE.
Y al que le guste el coloreo, le tengo una buena noticia: Hoy en día, con técnicas digitales, es posible emular cualquier clase de coloreo y distorsión en que se pueda pensar, incluyendo la de los tubos, los amplificadores clase A, o cualquier amplificador en el que puedan pensar.
Por ese criterio, sigo reafirmando que los criterios subjetivos (respaldados por teoría o no), se deben quedar fuera de este hilo.
Para hablar de "coloreo", sugiero que se cree otro tema, porque definitivamente, no quiero entrar en temas subjetivos, en los que jamás nadie se va poner de acuerdo.

 

[diegomj1973]

Es la "vieja" discusión de "dado que todos los amplificadores introducen alguna clase de distorsión, qué distorsión es la "mejor", "más tolerable"... Yo, sobre este tema fijaré mi posición muy claramente: Mi criterio es técnico, y dejo para los músicos y los audiófilos cómo colorear el sonido. Mi criterio es que un amplificador NO DEBE colorear el sonido EN FORMA ALGUNA. TIENE QUE SER LO MÁS NEUTRO POSIBLE.
Y al que le guste el coloreo, le tengo una buena noticia: Hoy en día, con técnicas digitales, es posible emular cualquier clase de coloreo y distorsión en que se pueda pensar, incluyendo la de los tubos, los amplificadores clase A, o cualquier amplificador en el que puedan pensar.
Por ese criterio, sigo reafirmando que los criterios subjetivos (respaldados por teoría o no), se deben quedar fuera de este hilo.
Para hablar de "coloreo", sugiero que se cree otro tema, porque definitivamente, no quiero entrar en temas subjetivos, en los que jamás nadie se va poner de acuerdo.

Acuerdo en un 100 %. ¿Conserva alguna captura del espectro de distorsión a algún nivel de testeo específico, para efectuar alguna comparación técnica? Si fuese a 1W como referencia en común, sería interesante.

 

[sebsjata]

Es la "vieja" discusión de "dado que todos los amplificadores introducen alguna clase de distorsión, qué distorsión es la "mejor", "más tolerable"... Yo, sobre este tema fijaré mi posición muy claramente: Mi criterio es técnico, y dejo para los músicos y los audiófilos cómo colorear el sonido. Mi criterio es que un amplificador NO DEBE colorear el sonido EN FORMA ALGUNA. TIENE QUE SER LO MÁS NEUTRO POSIBLE.
Y al que le guste el coloreo, le tengo una buena noticia: Hoy en día, con técnicas digitales, es posible emular cualquier clase de coloreo y distorsión en que se pueda pensar, incluyendo la de los tubos, los amplificadores clase A, o cualquier amplificador en el que puedan pensar.
Por ese criterio, sigo reafirmando que los criterios subjetivos (respaldados por teoría o no), se deben quedar fuera de este hilo.
Para hablar de "coloreo", sugiero que se cree otro tema, porque definitivamente, no quiero entrar en temas subjetivos, en los que jamás nadie se va poner de acuerdo.

Exactamente es la misma filosofía que sigo yo, el hi Fi debe de ser totalmente plana y sin coloreo, esos que dicen que las válvulas son hi Fi es pura mentira, ya de por si las válvulas agregan coloreo al sonido,
Pero hay que tener en cuenta halgo, la distorsión también es una forma de coloreo, también así el perfil de dicha distorsión, no suena igual un amplificador singled ended con harmonicos pares que un push pull con harmonicos impares, y entre menor sea dicha distorsión, mejor sonará, el UCD llega a tener una distorsión del 0.01% que para mí concepto, en mi opinión, no es algo que yo consideraría hi Fi, si es algo que suena bastante bien, muy bien de hecho, mejor que cuál quier clase ab común mal diseñado.
Y bueno, ya queda esta conversación hasta aquí, estamos fuera de tema y nos van a moderar.

 

[xrafa387]

En mi humilde opinion, Los Amplificadores Clase A Pura, ya sean de tubos o de transistores si se pueden considerar sonido Hi-Fi ya que la senal que entregan no sufre ninguna distorsion en ninguna de sus etapas pero tomando en cuenta que son ineficientes en cuanto al tema de consumo de energia. La gran diferencia en los Clase A, es que, en los Amplificadores de Tubos existe un elemento insustituible que provoca la generacion de esos Armonicos Impares tan hermosos para el oido y me refiero a los transformadores de impedancia de salida, donde dichos Amonicos Impares se generan de alguna manera. Si Amigos, no son los tubos como tal, son esos hermosos transformadores de impedancia la clave del sonido Hi-Fi.

 

[ejtagle]

En mi humilde opinion, Los Amplificadores Clase A Pura, ya sean de tubos o de transistores si se pueden considerar sonido Hi-Fi ya que la senal que entregan no sufre ninguna distorsion en ninguna de sus etapas pero tomando en cuenta que son ineficientes en cuanto al tema de consumo de energia. La gran diferencia en los Clase A, es que, en los Amplificadores de Tubos existe un elemento insustituible que provoca la generacion de esos Armonicos Impares tan hermosos para el oido y me refiero a los transformadores de impedancia de salida, donde dichos Amonicos Impares se generan de alguna manera. Si Amigos, no son los tubos como tal, son esos hermosos transformadores de impedancia la clave del sonido Hi-Fi.

Tanto tubos como transformadores, y también los transistores, introducen distorsiones. Los mecanismos son similares, pero no los mismos..

En el caso de los tubos, las 2 diferencias grandes se dan en la velocidad de respuesta y la forma en que reaccionan al clipping... Los tubos se dicen que tienen "soft-clipping", es decir, que en vez de recortar abruptamente el sonido cuando llegan a la máxima excursión de voltaje posible, en realidad, comprimen el sonido desde antes, por lo que el fenómeno de clipping no es tan abrupto. Y el otro tema es que recuperan en forma prácticamente instantánea del clipping

En el caso de los transistores BJT, el clipping es abrupto, es decir, o no hacen clipping, o lo hacen. Y además de eso, tardan incluso en el orden de 1 milisegundo en recuperarse del clipping, por lo que, cuando se produce clipping, el sonido realmente se enturbia. Y sumémosle a eso, la alinealidad en la ganancia , que disminuye al aumentar la corriente...

En el caso de los mosfets, el clipping también es abrupto, pero se recuperan en forma instantánea del mismo, y además, la ganancia (transconductancia) no varía con la corriente.

Si se diseña con los BJTs adecuados, y no se permite jamás que se produzca clipping, el sonido puede tener mucha menos distorsión que con tubos. Idem con Mosfets...

Con relación a los transformadores, introducen toda clase de alinealidades, dadas porque los materiales magnéticos simplemente NO SON lineales, tienen saturación, histéresis, etc, etc...

La mejor distorsión es la que no existe, realmente...

 

[JorgeBern]

Me permito introducir un breve comentario sobre este tema y con todo respeto a los "capos" que postean aquí.
, y mi comentario es sobre distinguir entre distorsión lineal y alineal.
Entiendo que un amplificador que se jacté de introducir Cero distorsión deberá proveer como señal de salida, una copia exacta de su señal de entrada solamente logrando una amplitud o potencia de señal mayor pero sin alterarla en ningún parámetro.
Esa copia exacta significa mantener las relaciones entre amplitudes y fases de las componentes de frecuencia de la señal de entrada sin ninguna variación en la señal de salida. lo cual como sabemos es prácticamente imposible de lograr.
Como también sabemos y dijo un tal Fourier, toda señal esta compuesta por una serie de componentes senoidales relacionadas en amplitud y fase, entonces si logramos que estas componentes pasen por nuestro amplificador manteniendo esa relación dual sin alterarse y además no aparecen en la salida, otras componentes extrañas que no están presentes en la señal de entrada , entonces la distorsión será Nula.
En cambio si en la salida están presentes las mismas componentes de entrada pero con distintas relaciones entre sus amplitudes y fases , entonces tendremos distorsión lineal, por eso un filtro, un ecualizador, son distorsionadores lineales.
Y en cambio si en la salida están presentes componentes de frecuencia que no aparecen en la señal de entrada, entonces tendremos distorsión alineal, y estas componentes normalmente son generadas por los dispositivos activos del amplificador , ya sean componentes armónicas pares o impares o productos de intermodulación, y además los dispositivos activos pueden introducir ruido propio por movilidad electrónica.
Normalmente el oído humano común no es sensible a la distorsión de fase pero hay audiofilos que dicen notarla, y además la distorsión en general de cualquier tipo es un tema subjetivo, habrá algunos que les encanta y otros que no la soportan,
O como decía Borges "la música es el menos molesto de los ruidos"
Un saludo

 

[AntonioAA]

Interesantisimo debate . Solo que a mi modesto criterio creo que hoy en dia las distorsiones que puede introducir un amplificador son suficientemente pequeñas frente a las que pueden introducir los transductores ( parlantes ) ... Creo que ahi es donde mas vale la pena poner enfasis .
Y aun logrando un baffle "perfecto"... nos encontramos como en la mayoria de los casos con deficiencias muchas veces insalvables ( WAF y otros aspectos ) en lo que el la sala de escucha y su tratamiento acustico .
En un mundo en que aun hay amantes de las valvulas y el resurgimiento ( para mi inexplicable ) del vinilo , menos aun queda para debatir ....

 

[rodrigocn]

Interesantisimo debate . Solo que a mi modesto criterio creo que hoy en dia las distorsiones que puede introducir un amplificador son suficientemente pequeñas frente a las que pueden introducir los transductores ( parlantes ) ... Creo que ahi es donde mas vale la pena poner enfasis .
Y aun logrando un baffle "perfecto"... nos encontramos como en la mayoria de los casos con deficiencias muchas veces insalvables ( WAF y otros aspectos ) en lo que el la sala de escucha y su tratamiento acustico .
En un mundo en que aun hay amantes de las valvulas y el resurgimiento ( para mi inexplicable ) del vinilo , menos aun queda para debatir ....

Sobre lo del vinilio, he visto mucho movimiento últimamente en las redes sociales, personas con miles o millones de seguidores que lo promueven (claro que venden equipos ), fundamentas que el CD tiene mas calidad o incluso plataformas como Tidal o Qobuz y te salen corriendo con un hacha.