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 Sigma Delta Modulation

Dieses Konzept ist uns allen in den letzten 15 Jahren in Verbindung mit den 1bit-Wandlern der CD-Player, und AD-Wandlern geläufig geworden. Heute stellt es das dominierende Wandlerverfahren für Audio-Anwendungen dar. Auch das SACD-Konzept basiert auf dieser Technik. Es lässt sich auch bei Endverstärkern anwenden.


Blockschaltbild Sigma-Delta




Dieses Prinzip hat entscheidende Vorteile:
- Je nach Auslegung der Integratoren kann es analog oder digital angesteuert werden.
- Bei analog angesteuerten Sigma-Delta-Typen kann man das Ausgangssignal des Schaltverstärkers vor dem Filter abgreifen und zurückführen. Dadurch erhält man eine genügend hohe Betriebsspannungsunterdrückung. Auch die Schaltfehler können dadurch ausgeregelt werden.

Es gibt am Markt sowohl Fertiggeräte als auch Bausätze, die nach diesem Prinzip arbeiten. Darum soll an dieser Stelle die Funktion näher erläutert werden.
Es sei folgendes angenommen:
- Die Schaltschwelle des Komparators liegt bei 0
- Sein Ausgangssignal wird +1 wenn der Eingang mindestens 0 ist
- Sein Ausgangssignal wird -1 wenn der Eingang kleiner 0 ist
- Der Komparator (oder sein Ausgangssignal) wird getaktet
- Der Schleifenfilter, auch Loopfilter genannt, ist ein einfacher Integrator 1. Ordnung
- Das Eingangssignal sei 0
- Der Startwert des Modulator-Ausgangs sei +1

Ablauf:
- Am Addierer wird vom Eingangssignal (0) das Ausgangssignal (+1) abgezogen. Es ergibt sich -1.
- Diese -1 wird vom Integrator langsam aufsummiert, so dass sein Ausgang langsam immer negativer wird.
- Irgendwann ist das Eingangssignal des Komparators dann negativ.
- Mit dem nächsten Takt liefert der Komparator dann seine -1 am Ausgang.
- Am Addierer wird diese -1 vom Eingangssignal (0) abgezogen und so eine +1 zum Intergator geliefert.
- Der Integrator wird jetzt langsam immer positiver.
- Irgendwann ist der Eingang des Komparators dann wieder positiv.
- Mit dem nächsten Takt liefert dieser dann wieder eine +1 am Ausgang.
Damit wären wir wieder am Anfang angekommen.

Die Differenz zwischen Eingang und Ausgang wird also aufsummiert. Mit dem nächsten Takt wird dann der Ausgang entsprechend umgeschaltet. Es wird also darauf geachtet, dass im zeitlichen Mittel Ein- und Ausgang gleich sind.

 
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