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Hochwirksamer EMI-Unterdrückung gegen Funkstörungen durch Klasse-D-Audio

EMI-Unterdrückung von Klasse-D-Funkstörungen

30. September 2010, 15:56 Uhr | Willem Ongena

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Warum Besänftigung von Klasse D?

Klasse D ist eine Bezeichnung für Audio-Endstufen, bei denen der Lautsprecherstrom nicht mehr kontinuierlich (wie bei Klasse A/B) mit der Signalamplitude schwankt, sondern periodisch (mit sehr hoher Frequenz) ständig zwischen Null und Maximum hin- und hergeschaltet wird. Das Audiosignal ist gewissermaßen im Verhältnis der Ein- und Ausschaltdauer codiert: Je höher die Amplitude ist, umso länger lässt man den gepulsten Strom durch den Lautsprecher fließen. Man bezeichnet solche Endstufen daher auch gerne als »digital« (deshalb auch: Klasse D), obwohl die Codierung weiterhin analog ist (im Grunde genommen handelt es sich um nichts anderes als Pulsbreitenmodulation).

Der Sinn dieser kompliziert wirkenden »Übung« ist, dass der Wirkungsgrad der Endstufe deutlich steigt: Bei Vollaussteuerung mit einem Sinussignal erreicht Klasse B weniger als 50 Prozent (Klasse A noch viel weniger), während Klasse D es auf 90 Prozent bringen kann.

Weil steile Schaltflanken auftreten (und der geschaltete Strom bei Hochleistungsendstufen schnell einige Ampere beträgt), sind Funkstörungen zu erwarten. Man muss also gleich nach dem Ausgang (im Geräte-Inneren) immer einen Tiefpassfilter in die Lautsprecherleitung einschleifen. Zwar dient ein Lautsprecher selber schon als Tiefpassfilter (er kann die hohe Schaltfrequenz gar nicht wiedergeben), jedoch würde die Lautsprecherleitung als Sendeantenne dienen.

Um das Störpotenzial zu senken, kann man auch vorsehen, den Lautsprecherstrom nur im Nulldurchgang zu schalten (man spricht dann auch von Klasse E). In der Praxis treten dennoch Störungen auf, sehr gerne im Mittelwellenbereich (AM), so dass gerade die Kombination Funkempfänger für FM/AM mit einer Klasse-D-Endstufe in einem Gerät sich oft schlecht realisieren lässt. Mit dem Si270x gehören solche Design-Probleme der Vergangenheit an.