En person från Sydafrika som arbetar för ett svenskt företag (PUL begränsar vad vi kan skriva) kom in i vår butik i slutet av 2017. Han hade läst om vår CM-100-förstärkare och ville nu lyssna själv.
Men han var mycket skeptisk, eftersom han bara hade "topp-produkter" hemma.
Dyra högtalare och bara klass A-förstärkare, inget annat dög för honom. (Förklaring, se längre ner.)
Hans bestämda åsikt var att klass AB-förstärkare har övergångsdistorson och klass D inte ens var att tänka på. Spela "vanlig" musik och det låter lite platt och onyanserat, spela musik med mera blandat diskantinnehåll (stråkar, munspel, saxofon, viss syntmusik) och det blir riktigt rörigt. I det fallet håller vi med. Hittills har vi aldrig hört klass D-förstärkare vi själva skulle vilja äga. Mycket kan låta OK, men så plötsligt kommer ett musikstycke med en instrumentblandning som gör att det låter riktigt illa.
Hur som helst: Han hade en lista på musik han ville lyssna på och vi lyssnade på stycke efter stycke. Både klassiskt och modernt. Redan efter två lyssningar såg han ut som ett levande frågetecken. Han frågade vad det var för klass på förstärkaren? A, AB, B eller???
Jag förklarade lite ytligt hur vi löst strömkontrollen, och att den alltså inte "klassar in" som vare sig A, AB eller B, då den steglöst kompenserar om från klass A till klass B beroende på spänningen på utgången. Vid låg utspänning är det klass A, sedan glider den steglöst över till klass AB / B vid högre utspänning, och den här mjuka övergången sker varje gång när nollan passeras. Han såg skeptisk ut, och menade att om det var en sorts klass AB, så det borde finnas övergångsdistorsion.
Så jag frågade honom den självklara frågan:
Kan du höra något som är fel?
Nej, blev svart.
Då, så! sa jag, och han log.

Och det är inte så konstigt att han var nöjd.
För så här ser en sinusvåg ut, mätt på utgången av CM-100 med ett riktigt oscilloskop:

Inget spår av övergångsdistorsion, bara en ren och fin sinusvåg.
Oscilloskopet har en bandbredd på 15 MHz @ -1 dB, så om det hade funnits övergångsdistorsion hade den bara varat i enstaka nanosekunder för att inte synas, och då hade den ändå inte kunnat uppfattas oavsett hur diskantrik eller komplicerad musik man spelar.

Han lyssnade på några musikstycken till, både klassiskt och modernt, och så kom kommentaren:
"Det känns som om musiken är ute i rummet, inte i högtalarna!"
Jag sa inte emot honom. För så blir det när allting i hela kedjan stämmer. Det låter inte instängt, utan luftigt och äkta.

Han var som sagt inställd på att lyssna efter fel. Men hittade inga. Tvärt om.
Glad som en lärka beställde han förstärkarmodulerna, som han sedan fått. Vi vet inte om han tänker byta ut de klass A-steg han har nu eller bygga nytt, men oavsett -- bättre betyg än så här kan man knappast få. Och givetvis -- vi hade förstärkaren direktkopplad till datorn som har HD-audio, och vidare till våra SQ-50-högtalare. Så resten av kedjan var också av högsta klass. En bra förstärkare får ju inte dåliga högtalare att låta bra, eller tvärt om.
Men om det inte låter bra, och man nu bara har råd att byta en av delarna i ens Hi-Fi, vilken ska man byta? Läs här.

*) Förstärkares "klass" är ingen bedömning av ljudkvalitet eller livslängd. Indelningen i klasser säger bara hur viloströmmen hanteras i förstärkaren.

I beskrivningarna nedan förutsätter vi en förstärkare med plus- och minusmatning och nolla. "Plustransistorn" är den effekttransistor som matar ström från plus till utgången. "Minustransistorn" är den transistor som drar ström från utgången till minus.

I en klass A-förstärkare är det full strömförbrukning hela tiden. Kraftigt förenklat kan man säga så här: Plustransistorn matar en konstant ström hela tiden. Minustransistorn drar lika mycket ström från utgången när det inte finns någon insignal. Resultatet blir noll. Tyst in = tyst ut.
Men när insignalen varierar, varierar "minustransistorns" ström. Om det exempelvis kommer 3 A från plustransistorn och minustransistor bara drar 2 A, så matas 1 A ut på utgången, det blir 8 V med 8 Ohms högtalarlast.
Det viktiga här är att ingen av transistorerna någonsin stänger av helt innan man når förstärkarens maxeffekt. Man får ingen som helst övergångsdistorsion (se nedan) men det blir väldigt hög effektförbrukning.
Antag att man vill ha 50 W per kanal uteffekt, för att klara "partyvolym" någon gång ibland. Det är inte ovanligt att en klass A-förstärkare på 2 x 50 W drar uppemot 200 W. (Samma förbrukning oavsett volym.)
Men nästan alltid lyssnar man på "vanlig volym" vilket med normala högtalare innebär mindre än 1 watt.
Så miljövänligt är det inte såvida man inte stänger av de vanliga elementen och använder förstärkaren som värmekälla när det är kallt...

    I en klass B-förstärkare drar ingen av transistorerna ström när det inte är någon signal. När spänningen ska stiga börjar  plustransistorn dra ström, och när den ska sänkas under nollan drar minustransistorn ström. Men det går ingen ström när det inte är någon signal ut. Resonemanget låter kanske OK, men det finns ett problem. En vanlig transistor kräver en viss spänning på ingången (typiskt 0,7 volt för en bipolär transistor) innan den börjar dra ström. Så precis när signalen passerar nollan och förstärkaren stänger av ena transitorn och startar den andra blir det ett dödläge.
De kapacitanser som finns i transistorerna gör att drivsteget inte kan hoppa 1,4 volt hur snabbt som helst. Det dröjer alltså lite från det att den ena transistorn slutat dra ström och den andra börjat dra ström. Det blir en liten platå på signalen varje gång den passerar nollan. Den förvrängningen kallas passande för övergångsdistorsion, eftersom förvrängningen blir just vid övergången från den ena transistorn till den andra. Vid låga frekvenser kan den upplevas som ett brus, vid högre frekvenser kommer den tätare, vilket kan ge ett ganska obehagligt tillägg till musiken.

En hybrid som är väldigt vanlig i Hi-Fi-sammanhang är därför klass AB-förstärkaren.  

    Man har fortfarande ett drivsteg (en transistor till plus, en till minus) som matar utgångstransistorerna, men nu har man lagt till en krets med ett spänningsfall mellan drivstegets båda transistorer. Så när de drar lika mycket ström får båda utgångstransistorerna en inspänning som gör att de drar ström samtidigt, vanligtvis några tiotals mA när det inte är någon utspänning.
Nu är det så att en transistors tröskelspänning varierar med temperaturen. Ökande temperatur = ökande ström vid samma inspänning. Man förstår problemet: Om det är konstant inspänning och temperaturen ökar lite, ökar också utströmmen. Transistorn blir varmare. Och då ökar utströmmen ännu mer. Och så vidare. Man kallar det strömrusning.
Så man måste se till att inspänningen minskar med ökande temperatur hos utgångstransistorerna. Och helst exakt så mycket att det precis kompenserar den ökande känsligheten hos utgångstransistorerna när temperaturen stiger.
Så man placerar en komponent på kylflänsen, vanligtvis en liten transistor med en temperaturkurva (spänning temperatur) som så noga som möjligt matchar utgångstransistorerna, och så fintrimmar man kretsen så att det resulterar i kanske 30 mA viloström. Men det finns en hake. åldrande, se senare i texten...
Även om klass AB (med rätt temperaturkompensation) verkar ha löst problemet med övergångsdistorsion så är det inte riktigt så:
För att plustransistorn ska kunna ge tillräcklig ström för full utström räcker inte 0,7 volt, det kan röra sig om mellan 1,0 och 1,2 volt. Då får inte minustransistorn i exemplet ovan mer än 0,2 - 0,4 volt när plustransistorn drar för fullt.
När utströmmen sedan sjunker mot noll och inspänningen på plustransistorn sjunker ökar visserligen spänningen, men kapacitansen i effekttransistorn begränsar hur fort drivsteget hinner få inspänningen att stiga.
Om den hinner nå 0,7 volt innan man når nollan på utgången är det OK, om den inte hinner detta blir det övergångsdistorsion i alla fall. Och ju högre frekvensen är, desto värre. Bastoner kan låta helt rent, mellanregistret hyfsat men kraftig diskant kan fortfarande skära en aning obehagligt.
En lösning är att ha så kraftig ström i drivsteget att det hinner ladda kapacitanserna i utgångstransistorerna innan tröskelspänningen behöver ha uppnåtts, även vid höga frekvenser. Men hög strömtålighet innebär stor chipyta i transistorerna vilket gör dem långsammare. I viss mån flyttar man problemet från övergångsdistorsion till långsammare respons i drivsteget. Men det låter i alla fall inte lika illa som övergångsdistorsion. Så det här har betraktats som den bästa lösningen om man inte väljer klass A som drar massor av effekt och avger massor av värme.
Åldrande: Temperaturkurvan för transistorer ändras lite med tiden, beroende på hur de påverkas av bland annat temperatur och ström när de är aktiva. Och det är inte helt identiskt mellan olika transistorer. Så ett vanligt problem är att den temperaturavkännande transistorn och utgångstransistorerna inte åldras "i takt". Och då ökar eller minskar viloströmmen hos slutsteget. Ökar den blir det med tiden strömrusning och död, minskar den blir det övergångsdistorsion. Därför borde alla klass AB-förstärkare kontrolleras och viloströmmen justeras då och då.
Men vem lämnar in sin förstärkare för "besiktning" utan synbar orsak? Troligtvis ingen.

Så hur är det med CM-5017-modulerna som också används i våra effektförstärkarbyggsatser? Klass A, AB eller B?
Innan vi svarar vill vi kort berätta bakgrunden till vår viloströmsreglering.
Vi konstruerade för många år sedan en slingförstärkare till en underleverantör till Volvo Personvagnar. En smart konstruktionsdetalj i den använde vi sedan i en specialförstärkare för SL där förstärkaren måste klara extremt stora  temperaturvariationer utan förändrad ljudkvalitet. Och när vi flera år senare utvecklade CM-5017-modulerna förbättrade vi konstruktionen ytterligare och använde den för regleringen av viloströmmen.
Enkelt uttryckt har utgångsstegets effekttransistorer en varierande belastningsresistans. Hög vid nollnivå och steglöst sjunkande för högre effektuttag. Det ger möjligheten till stabil viloström utan någon temperaturavkänning.
Detta, i kombination med att extremt snabba småsignaltransistorer driver HEXFET-utgångstransistorer  med låga kapacitanser ger ett ljud där ingen övergångsdistorsion kan upplevas, oavsett hur diskantrik eller komplicerad musiken är. Ljudet blir rent och klart, utan någon färgning, oavsett musiktyp.
Och en stor finess med vår viloströmsreglering är att den varken behöver injustering eller driver med tiden. Den höga ljudkvalitet våra förstärkare har när de är helt nya har de också under hela sin livslängd, och eftersom viloströmmen inte glider iväg lär det bli en väldigt lång tid.

Så är det klass A, AB eller B? Tja, snarare en kombination. Vi har inget namn för den.
Vi skulle kunna skämta till det med "en klass för sig" men det låter mer som reklam än en riktig beskrivning. ;-)

Kul, i alla fall, att en ljudnörd med klass A-förstärkare tyckte att vår förstärkare lät minst lika bra.