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Topthema: Radio ohne Rauschen Digitalradio

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Kategorie: Car-HiFi Endstufe 4-Kanal, Car-HiFi Endstufe 2-Kanal

Vergleichstest: 6 kompakte Endstufen im Test


Die kleinen Feinen

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Es hat sich im Laufe der letzten Monate so eingebürgert, dass besonders kleine Endstufen zum festen Bestandteil der Angebotspalette eines Herstellers gehören müssen. Das hat auch einen guten Grund und seine volle Berechtigung, denn der Zeitgeist erfordert einfach unauffällige Installationen.

Das war Grund genug für uns, eine repräsentative Auswahl an wirklich kleinen, feinen Endstufen zum Test zu laden. Die kleinen Lösungen sind immer ernsthafter geworden. Heute existieren sogar mehrere Lösungsansätze, um Endstufen möglichst klein bekommen zu können. Und genau das soll uns jetzt interessieren: Was kann man tun, um einen Verstärker klein zu halten, ohne auf Leistung und Klang verzichten zu müssen? Der naheliegende und auch oft gegangene Weg führt über die Class-D-Technik. Wir haben es schon oft in Artikeln erwähnt: Diese Art Endstufe zeichnet sich durch hohe Effizienz aus. Das liegt an verschiedenen Ansätzen, die dort zum Tragen kommen. Mit einer Sache möchten wir jedoch einmal mehr aufräumen, damit das immer schön in den Köpfen der Leser bleibt: Die umgängliche Bezeichung „Digitalendstufe“ ist irreführend. Das „D“ im Namen nehmen viele zum Anlass, diese Verstärker so zu bezeichnen, die verwendete Technik tut ihr Übriges. Das Audiosignal wird hier nämlich ummoduliert, und zwar in ein sogenanntes PWM-, also pulsweitenmoduliertes Signal. So fließt also tatsächlich diskretes Signal durch die Endstufe, die Signalinformationen liegen aber analog in der Pulsweite dieses Bitstroms. Im Klartext heißt das: Alle benötigten Informationen bleiben analog, lediglich die Art und Weise, wie es gesendet wird, ändert sich. Die meisten Endstufen arbeiten also amplitudenmoduliert, Class-D-Verstärker hingegegen pulsweitenmoduliert. Wenn man es so ausdrückt, relativiert sich alles schon ein bisschen, nebenstehende Bilder verdeutlichen das jedoch viel mehr. Die Verstärkung des Signals übernehmen MOSFETs, was zum einen aus der Not heraus entstanden sein muss (MOSFETs schalten schnell genug für das sehr hochfrequente PWM-Signal), zum anderen einen entscheidenden Vorteil mit sich bringt: MOSFETs werden fast ausschließlich mit Signalspannung jedoch fast stromlos angesteuert, schalten also (Leistung = Spannung x Strom) nahezu leistungslos. Für ihren Betrieb wird also nur wenig vom kostbaren Strom geklaut. Ein letzter Punkt, der nun den letzten Ungläubigen überzeugen sollte, ist die Art und Weise, wie das Signal zurückgewonnen wird. Wenn man sich nämlich überlegt, dass ein normales passives Filter, eigentlich nichts weiter als ein Tiefpass, dafür sorgt, dass aus dem PWM-Strom wieder ein „normales“ Signal wird, mit dem der Lautsprecher auch etwas anfangen kann, dann sollte doch nun endgültig klar sein, wie „digital“ eine Class-D-Endstufe ist: nämlich gar nicht. Deswegen bevorzugen wir auch die Bezeichnung „Schaltverstärker“, das ist korrekt und führt nicht so in die Irre. Wir sind uns sogar sicher, dass viele Kritiker diesen Amps einen „sterilen“ Klang zusprechen, weil im Hinterkopf der Begriff „digital“ herumgeistert, was ja sogar falsch ist, die Psyche dieser Leute aber beeinflusst. Den Class-D-Verstärkern wird übrigens nicht nur ein „kalter“ Klang nachgesagt, sondern auch mangelnde Kontrolle. Früher war es auch tatsächlich so, dass sie einen recht hohen dynamischen Innenwiderstand besaßen, was sich in einem schlechten Dämpfungsfaktor niederschlägt. Heute wird das mit separaten Schaltungen und Gegenkopplungsschleifen ausgeglichen, so dass dieses Manko auch vom Tisch ist. Die aktuellen kleinen Schaltverstärker beweisen, dass auch diese als „unmusikalisch-steril klingend“ abgestempelten Endstufen absolut konkurrenzfähig sind. Es wird immer Leute geben, die das Prinzip verteufeln. Die tun das jedoch mit viel weniger Berechtigung als noch vor ein paar Jahren. Hören Sie einfach mal rein, an Musikalität mangelt es den Mini-Amps in keinem Fall.

Alternativen


Alternativ zu den Schaltverstärkern eignen sich auch andere effizienzsteigernde Mittel, um eine Endstufe klein und schnuckelig zu machen. Ein recht moderner Ansatz ist das gezielte Nachregeln der Betriebsspannung. Die Überlegung ist (natürlich nicht bis ins Detail zuende gedacht) folgende: Wird gerade nicht laut gehört, muss die Betriebsspannung der Endstufen auch nicht voll ausgefahren werden. Um das zu erreichen, wird Folgendes getan: Das Ausgangssignal wird abgegriffen, die benötigte Signalamplitude ermittelt und im nächsten Schritt wird die Betriebsspannung des Netzteils genau so weit heruntergefahren, dass sie gerade eben oberhalb dieser Amplitude liegt. Die Abbildung rechts veranschaulicht das. Die roten und grünen Kurven sind die von der Endstufe herauszugebenen Spannungen, ober- und unterhalb davon sind in Grün und Orange die jeweiligen Zustände der Betriebsspannung zu sehen. Eine Sache erkennt man sofort: Die Betriebsspannung folgt dem Ausgangssignal brav. Normalerweise liegen diese Kurven immer konstant oberhalb der Signalamplitude. Die eigentliche Verstärkung wird bei diesen Endstufen in der Regel in klassischer Class-A/B-Technik realisiert. Die profitieren jedoch von der nachgeregelten und auf die geforderte Ausgangsleistung angepasste Betriebsspannung.

Speziell im „Alltagsgebrauch“, wenn die Endstufe nicht drücken muss wie verrückt, sondern nur wenig Kraft von ihr gefordert ist, macht sich das beim Strombedarf bemerkbar. Das spart Leistung, die im Endeffekt ja die Lichtmaschine aufbringen muss, und sorgt für eine geringere Betriebstemperatur. Das ist auch nicht unwichtig, denn wer einen unsichtbaren Einbau haben möchte, muss die Endstufen oft in nicht gut belüftete Einbauplätze stecken. In der Gesamtheit erreicht man mit diesem Ansatz, die Vorzüge einer Class-D-Endstufe mit den klanglichen Eigenschaften klassischer Verstärker zu vereinen. Etwas kompakter und effizienter bekommt man auf diese Art und Weise sein Verstärkerchen schon, wer es noch kleiner haben will, muss noch einen Schritt weiter gehen und versuchen, die Bauteile, die man nun mal immer braucht, möglichst platzsparend anzuordnen. Da hilft am besten eines: SMD-Bestückung. Das Kürzel steht für „Surface Mount Device“, was so viel bedeutet wie „oberflächenmoniertes Bauteil“. Es handelt sich technisch um ganz normale Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren, allerdings sind sie viel kleiner und haben auch keine Drahtanschlüsse, sondern werden direkt auf die Leiterplatte gelötet. Diese Bestückungstechnik wird heute schon in unteren Preisklassen angewendet, weshalb wir immer häufiger darauf stoßen.

Die Endverstärkung müssen nach wie vor diskrete Bauteile erledigen, meist müssen auch die Emitterwiderstände so ausgeführt werden, um nicht wegzuschmelzen, aber das ganze „Drumherum“ wie Treiberstufen und Regelungen kann mit SMD-Bestückung viel kompakter realisiert werden. So kann man auch Freunde des „analogen“ Klangs glücklich machen. Eine Sache bleibt jedoch: In der Regel sind die ganz kleinen, SMD-bestückten Amps nicht die leistungsstärksten. Wenn man mit Leistungswerten zwischen 50 und 100 Watt leben kann, ist das sicher eine feine Sache, große Ausflüge in die Hochpegelregionen sollte man jedoch nicht erwarten. Aber das tut sicher sowieso keiner, der einfach nur besseren Klang im Auto haben will, ohne komplizierte Umbauten vornehmen zu müssen. Und jetzt schauen wir einfach mal nach, was diese kleinen, wirkungsgradstarken Amps zu leisten imstande sind.

Christian Rechenbach
Autor Christian Rechenbach
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Datum 28.05.2010, 14:06 Uhr
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