Wat is een klasse-D-versterker?
Vaak aangeduid als een digitale versterker, is de klasse-D versterker een elektronisch apparaat dat de grootte van elektrische signalen vergroot. Wat de klasse-D-versterker onderscheidt van andere soorten versterkers, is het ontwerp, dat het risico van verhoogde vervorming inruilt voor een zeer hoog niveau van efficiëntie, waardoor deze kleiner en lichter is dan andere versterkers. Klasse-D-versterkers worden meestal gebruikt als luidsprekerversterkers in audiotoepassingen en zijn vooral populair in situaties waar kosten of grootte een belangrijke factor zijn.
Typische luidsprekerversterkers gebruiken ten minste één transistor, een klein elektronisch onderdeel met drie draden, die typisch is gemaakt van silicium, of chips met geïntegreerde schakeling (IC) die transistoren bevatten. Een constante stroomtoevoer gaat zijn "collector" in, terwijl een klein signaal op lijnniveau in zijn "basis" wordt ingevoerd. Het basissignaal regelt hoeveel van de stroom van de collector door de 'emitter' gaat, de leiding waaruit het versterkte signaal komt. Klasse-A-, Klasse-B- en hybride Klasse-AB-ontwerpen trekken constant vermogen voor de verzamelaar, of deze het nu nodig heeft of niet. Dit maakt ze zeer inefficiënt en de grote hoeveelheden ongebruikt vermogen worden omgezet in warmte, die de versterker door grote en omvangrijke koellichamen dissipeert. Het ontwerp van een klasse-D-versterker elimineert veel van deze inefficiëntie.
Klasse-D-versterkers gebruiken nog steeds transistors of IC-chips, maar in plaats van het signaal van de basis groter te maken met stroom van de collector, gebruiken ze het signaal van de basis om de collector in en uit te schakelen. Om bijvoorbeeld in een kamer zonder een dimmer een laag lichtniveau te creëren, zou de lichtschakelaar in theorie meerdere keren per seconde kunnen worden in- en uitgeschakeld, waardoor het oog licht registreert dat dimmer is dan een volledig verlichte lamp. Klasse-D-versterkers werken op hetzelfde principe, en wanneer ze "uit" zijn, trekken ze in wezen geen stroom.
De verkeerde benaming "digitale versterker" wordt toegepast op veel klasse-D-versterkercomponenten omdat de korte pulsen die zij gebruiken afkomstig kunnen zijn van een digitale bron. Aan de andere kant kunnen ze ook analoge signalen versterken. Het ontwerp van de klasse-D-versterker dateert van vóór de digitale audiotechnologie.
Toen ze voor het eerst werden geïntroduceerd, hebben klasse-D-versterkers een aantal compromissen gesloten in de geluidskwaliteit om een hoog uitgangsvermogen te bereiken met een kleine, goedkope component. Vanwege deze beperking werden ze voor het eerst populair in toepassingen zoals subwooferversterkers waarbij het type vervorming dat het ontwerp creëerde moeilijker te horen was. Naarmate de technologie verfijnder werd en de geluidskwaliteit verbeterde, breidden ze zich uit naar goedkope consumentenaudioapparatuur en draagbare apparatuur, die een laag stroomverbruik vereiste om de levensduur van de batterij te maximaliseren. In het tweede decennium van de 21e eeuw waren klasse-D versterkers zo verfijnd dat ze werden gebruikt in professionele audiotoepassingen en in zeer hoogwaardige, audiofiele stereo-apparatuur.