Klasa D kontra wzmacniacze linear: porównanie NAD M23, Axiom Audio A1400-8 i Classé CT-2300

Wprowadzenie

Wzmacnianie klasy D przez lata było odrzucane jako technologia car audio i do napędzania subwooferów. Ta reputacja nie dogoniła jednak pomiarów. Współczesne konstrukcje klasy D osiągają teraz poziomy zniekształceń i szumów, które niegdyś były wyłączną domeną dużych, mocno grzejących się wzmacniaczy linear, i robią to w obudowie, którą można podnieść jedną ręką.

To porównanie dotyczy trzech wzmacniaczy, które znajdują się w różnych punktach tej historii. NAD M23 to konstrukcja klasy D oparta na Purifi o mocach 200 W przy 8 omach i 380 W przy 4 omach. Axiom Audio A1400-8 to ośmiokanałowy wzmacniacz klasy D sprzed ponad dekady, o realnej mocy 200 W na kanał przy wszystkich kanałach wysterowanych. Classé CT-2300 to wzmacniacz linear, który pokazuje, co staranna realizacja tradycyjnej konstrukcji wciąż może osiągnąć.

Jedną rzecz warto powiedzieć od razu: klasa D nie jest automatycznie tańszą opcją. Technologia stojąca za dobrze zbudowanym wzmacniaczem klasy D, a zwłaszcza jego zasilacz impulsowy, wiąże się z realnymi kosztami.

Jak oceniano te wzmacniacze

Każdy wzmacniacz został zmierzony w ten sam sposób, dzięki czemu liczby można czytać obok siebie.

• Widma FFT przy 1 kHz, wykonane przy 1 W i ponownie przy mocy znamionowej, aby pokazać strukturę harmonicznych na obu końcach zakresu roboczego.
• Przemiatanie mocy względem zniekształceń, aby ujawnić, gdzie zniekształcenia zaczynają rosnąć wraz ze wzrostem wyjścia.
• Stosunek sygnału do szumu mierzony przy 1 W, co stawia wzmacniacze o bardzo różnych mocach znamionowych na równych zasadach. Zgrubnie rzecz biorąc, 80 dB przy 1 W to dobrze, powyżej 90 dB to bardzo dobrze, a 100 dB lub więcej to wynik wyjątkowy.
• Pasmo przenoszenia mierzone bez obciążenia, przy 8 omach i przy 4 omach, aby sprawdzić niezmienność względem obciążenia.

Niezmienność względem obciążenia zasługuje na osobną uwagę. Wzmacniacz, który zmienia swoje pasmo przenoszenia w zależności od impedancji podłączonego głośnika, nie jest transparentny, ponieważ zabarwia każdy głośnik inaczej. Najlepsze wzmacniacze linear utrzymywały tę przewagę przez lata i jest to jedyny pomiar, w którym starsze konstrukcje klasy D najczęściej nie dorównywały. Dla kontekstu: mocno spolaryzowany wzmacniacz linear w cenie około 11 000 USD mierzył się bardzo czysto poniżej 100 W, ale pokazywał rosnące zniekształcenia w kierunku swoich granic oraz stosunek sygnału do szumu 88 dB przy 1 W.

NAD M23 i platforma klasy D Purifi

NAD M23 wykorzystuje moduł klasy D Purifi i ma moc znamionową 200 W przy 8 omach oraz 380 W przy 4 omach przy dwóch wysterowanych kanałach. Jego zniekształcenia są tak niskie, że ograniczeniem stał się sam zestaw pomiarowy: przewody pomiarowe trzeba było skrócić, a magnetyczne krokodylki usunąć, ponieważ indukcyjność tych krokodylków dodawała zniekształcenia, których wzmacniacz nie generował.

Przy 1 W widmo 1 kHz nie pokazuje żadnych mierzalnych resztek — to najczystszy wynik jednego wata zarejestrowany ze wzmacniacza niezależnie od ceny. Przy pełnej mocy znamionowej 200 W trzecia harmoniczna leży 113 dB poniżej podstawy, co jest na granicy szumu wysokiej klasy analizatora audio. W tych samych warunkach testowych większość konstrukcji linear klasy A/B wypada około 30 do 40 dB gorzej.

Pasmo przenoszenia jest identyczne bez obciążenia, przy 8 omach i przy 4 omach, co czyni tę konstrukcję naprawdę niezmienną względem obciążenia. Zasługa należy się bardzo niskiej impedancji wyjściowej i ściśle kontrolowanej pętli sprzężenia zwrotnego. Stosunek sygnału do szumu osiąga 103 dB przy 1 W — liczba, którą trudno sobie wyobrazić, nie słysząc, jak ciche staje się tło. Purifi nie jest jedyną rodziną modułów wysokiej wydajności na rynku, ponieważ moduły Hypex, Pascal i ICE są budowane według podobnych celów, ale Purifi jest prawdopodobnie opcją o najniższych zniekształceniach spośród nich.

Strona praktyczna liczy się równie mocno. M23 kosztuje poniżej 4000 USD, można go podnieść jedną ręką i nie nagrzewa się podczas pracy.

Axiom Audio A1400-8 i wczesne konstrukcje klasy D

Axiom Audio A1400-8 pojawił się ponad dekadę temu i zasługuje na uznanie za ambicję. To ośmiokanałowy wzmacniacz klasy D o realnej mocy 200 W na kanał przy wszystkich kanałach wysterowanych, co w tamtym czasie było poważną propozycją gęstości kanałów.

Pomiary pokazują, gdzie konstrukcja ustąpiła. Przy 1 kHz i pełnej mocy widmo zawiera znaczące rozproszenie harmonicznych, z trzecią harmoniczną około 80 do 85 dB poniżej podstawy i skupiskiem resztek powyżej 10 kHz. Przemiatanie mocy jest bardziej wymowne: zniekształcenia rosną stromo powyżej około 10 W, choć pozostają w okolicach 0,02% — poziomu, który poza warunkami laboratoryjnymi nie byłby słyszalny.

Wydajność szumowa jest naprawdę przyzwoita. A1400-8 zmierzył 80 dB stosunku sygnału do szumu przy 1 W, co stawia go w tej samej okolicy co dobry wzmacniacz linear klasy A/B.

Większym problemem jest niezmienność względem obciążenia. Pasmo przenoszenia zmieniało się wraz z podłączonym obciążeniem, pokazując widoczne podbicia, a wzmacniacz lepiej pasował do głośników 4-omowych niż 8-omowych. Oznacza to, że ten sam wzmacniacz może sprawić, że dwa różne głośniki zabrzmią różnie, co jest przeciwieństwem transparentności. Pozostaje pouczającym przykładem tego, jak bardzo technologia się od tego czasu przesunęła.

Classé CT-2300 jako dobrze wykonany projekt linear

Classé CT-2300 to wzmacniacz linear i pokazuje, ile może dać dobrze uporządkowana konstrukcja tradycyjna. Waży około połowy tego, co mocno spolaryzowany wzmacniacz linear, z którym jest porównywany, oferując podobną moc wyjściową.

Jego widmo 1 kHz umieszcza trzecią harmoniczną około 85 dB poniżej podstawy, bez istotnych artefaktów wysokoczęstotliwościowych — wynik czystszy niż w ośmiokanałowej konstrukcji klasy D powyżej. Przemiatanie mocy względem zniekształceń jest tu gwiazdą: zniekształcenia utrzymują się na stałym poziomie około 0,004% aż do kolana krzywej tuż przed obcinaniem. Pasmo przenoszenia pozostało takie samo niezależnie od podłączonego obciążenia głośnikowego, co jest dokładnie tym, za co kupujący płacą w wysokiej klasy konstrukcji linear.

Stosunek sygnału do szumu zmierzono na poziomie 92 do 93 dB na jednym kanale i 94 dB na drugim przy 1 W — bardzo cichy wynik. Jedno zastrzeżenie należy tu dodać: ton 1 kHz w widmie wygląda nieco grubiej niż powinien, ponieważ podczas pomiaru użyto niskiej częstotliwości próbkowania, więc ten konkretny wykres należy czytać z tym zastrzeżeniem.

To, co ten wzmacniacz demonstruje, to fakt, że konstrukcje linear wciąż wyznaczają wysoką poprzeczkę dla stabilności obciążenia i niskich zniekształceń. Kompromisy są raczej fizyczne niż elektryczne: większy ciężar, więcej ciepła i większa obudowa przy tej samej liczbie kanałów.

Wydajność, ciepło i liczba kanałów we współczesnych systemach

Klasa D pracuje z wydajnością 90 do 95 procent, podczas gdy konstrukcja klasy A/B osiąga może 60 do 70 procent przy pełnej mocy i znacznie mniej przy niższym wyjściu. Różnica objawia się jako ciepło, a ciepło jest powodem, dla którego wzmacniacze linear potrzebują dużych radiatorów, ciężkich obudów i hojnej wentylacji. Wzmacniacz klasy D o porównywalnym wyjściu pozostaje chłodny i lekki.

Ma to większe znaczenie niż kiedykolwiek, gdy systemy dźwięku immersyjnego rosną. Gdy pomieszczenie potrzebuje 11, 13, 16 lub nawet do 32 głośników, wzmacnianie linear staje się niepraktyczne, ponieważ gęstości kanałów po prostu nie ma. Klasa D czyni takie systemy realistycznymi w sposób, w jaki stos dużych obudów linear nie może.

Jeden mit warto wyjaśnić: klasa D nie jest automatycznie tania. Cichy, wydajny i niezawodny zasilacz impulsowy kosztuje realne pieniądze, a niedrogie zasilacze często zawodzą wcześnie. Kupujący porównujący ceny powinni patrzeć na zasilacz i topologię sprzężenia zwrotnego, a nie tylko na nazwę modułu w specyfikacji.

Przy wyborze między tymi podejściami trzy pytania załatwiają większość roboty. Ile kanałów potrzebujesz? Jak trudne jest obciążenie głośnikowe i czy wzmacniacz pozostaje przy nim stabilny i spójny? Oraz ile ciepła i ciężaru może tolerować pomieszczenie i stojak? Odpowiedz na nie uczciwie, a wybór zwykle staje się oczywisty.

Wnioski

Trzy wzmacniacze, trzy różne odpowiedzi. NAD M23 pokazuje, dokąd dotarła klasa D: zniekształcenia na granicy wysokiej klasy sprzętu pomiarowego, zachowanie niezmienne względem obciążenia, stosunek sygnału do szumu 103 dB przy 1 W i obudowa, która pozostaje chłodna i lekka. Axiom Audio A1400-8 pokazuje, jak daleko zaszła technologia i jak bardzo niezmienność względem obciążenia liczy się w codziennym użytkowaniu. Classé CT-2300 pokazuje, że dobrze wykonany projekt linear pozostaje punktem odniesienia dla płaskich zniekształceń i stabilnego zachowania przy różnych obciążeniach.

Dla każdego, kto dziś buduje lub modernizuje system, użytecznymi filtrami są poziom szumów, stabilność obciążenia i liczba kanałów. Współczesne konstrukcje klasy D spełniają teraz wszystkie trzy, a w pomieszczeniach wielokanałowych są często jedyną praktyczną drogą. Wzmacniacze linear wciąż zasługują na swoje miejsce w systemach dwukanałowych, ale założenie, że są automatycznie bardziej transparentne, już się nie utrzymuje.