Me he estado preguntando qué podría limitar el uso del amplificador de clase D a las frecuencias de rango de audio. Cuando miro algunas especificaciones de amplificador de clase D, parece que muchos de ellos no pueden alcanzar una gran linealidad al final de este rango.
¿Por qué no podemos usarlos por encima de ese límite?
¿El método de modulación es parte de la respuesta?
Otra consideración que lleva a que los amplificadores de clase D no se usen a altas frecuencias es la proporción creciente del tiempo total consumido por la operación de conmutación (con pérdida) a medida que aumenta la frecuencia.
Hay un límite a la rapidez con la que se puede realizar la conmutación: si puede hacerse en 100 ns, la conmutación consume 1/250 de un ciclo de 20 kHz; uno todavía tiene un número razonable de graduaciones en el ancho del pulso y, por lo tanto, la posible amplitud de un tono eventual de 20 kHz, por lo que se pueden usar filtros de salida de orden relativamente bajo. A 200 kHz, con la conmutación sola tomando 1/25 de la parte del ciclo, la resolución de amplitud se reduciría mucho y se requerirían filtros de orden superior para limitar el contenido armónico de la salida.
Tal vez el cambio podría lograrse en 10 en lugar de 100 ns, pero probablemente no mucho menos que eso, especialmente si se proporciona un tiempo muerto para limitar las pérdidas por cambio. En una frecuencia más alta, la conmutación debe (por sí misma) ocurrir con mayor frecuencia, y dado que toma un cierto tiempo mínimo, en algún momento el amplificador deberá cambiar con la frecuencia suficiente para que ya no tenga el beneficio de estar en el nivel bajo. pérdida, puramente estado encendido o apagado durante el tiempo suficiente para justificar la topología de clase D. A medida que aumentan la frecuencia y la potencia de salida, el beneficio de eficiencia de la clase D sobre la clase AB se vuelve cada vez más marginal.
No soy un experto, pero creo que para funcionar bien necesitan una frecuencia de conmutación (PWM) muy superior al rango máximo de la salida final, para simplificar la etapa del filtro de salida.
Si necesita un factor 50 (por ejemplo), puede tener un rango de audio (20 kHz) con PWM y circuitos de control a 1 MHz. Si desea utilizarlos para una salida a 200 kHZ, necesitará un PWM (y un circuito de control relacionado) que funcione a 10 MHz y eso es mucho más difícil. ¿Cuántos opamps funcionan bien a esa frecuencia? ¿Qué tan difícil es el diseño de circuitos operando linealmente a 10 MHz? incluso la distribución del circuito se vuelve mucho más difícil.