Wie kann ich sehen, ob mein filterloser Klasse-D-Audioverstärker übersteuert oder nicht?

Also verwende ich MAX98357A , einen filterlosen Klasse-D-Audioverstärker. Ich betreibe es mit Vcc = 5 V. Auf Seite 28 des Datenblatts sehe ich die folgende Formel für die Ausgangsspannung:
Ausgang (dBV) = Eingang (dBFS) + 2,1 dB + Verstärkung (dB), wobei 0 dBFS auf 0 dBV referenziert.

Meine Gain-Variable ist auf 12 dB eingestellt. Wenn ich die Lautstärke des Eingangsaudios auf Maximum stelle, erhalte ich ein Signal mit folgender Ausgangsspannung:
Ausgang (dbV) = 2,1 dB + 0 dBFS + 12 dB = 14,1 dBV.
Wenn ich dies in lineare Einheiten umwandle, erhalte ich 5,06 V.

Jetzt könnte ich unter einem kritischen Fehler beim Lesen des Datenblatts leiden, aber ich konnte nirgendwo die tatsächlichen Grenzwerte für die Ausgangsspannung im Vergleich zur Eingangsspannung finden.

Daher möchte ich irgendwie sehen, ob meine Ausgabe tatsächlich beschnitten ist oder nicht.

Leider bin ich mir nicht sicher, wie das geht, da der Verstärker auf die mechanische Trägheit der Lautsprecher angewiesen ist, um als Tiefpassfilter zu fungieren.

Sinus ausgeben, aufzeichnen, FFTen
@PlasmaHH Warum postest du das nicht als Antwort? Ich persönlich würde diese Option gerne vermeiden, da ich im Moment kein einfach fernsteuerbares Zielfernrohr habe (wird vielleicht später kommen), aber es könnte definitiv anderen helfen.
Ich meine nicht mit einem Zielfernrohr, ich meine mit einem Mikrofon
@PlasmaHH Das ist ein Grund mehr, eine Antwort zu geben! In jedem Fall führt dies auch zusätzliche Variablen ein, z. B. ob das Mikrofon gesättigt war und die Quelle unerwünschter spektraler Merkmale ist oder ob sie wirklich im Signal vorhanden sind. Trotzdem scheint ein Mikrofon keine schlechte Idee zu sein, da sie allgemein verfügbar sind.

Antworten (2)

Am Ende möchten Sie wissen, ob die Bewegung der Lautsprechermembran der Spannungswellenform entspricht, die Sie in Ihren Verstärker einspeisen.

Mit einem Spiegel, einem Laser und einem Detektor könnte man das sicherlich machen, aber auch hier ist das beabsichtigte Produkt der Membranbewegung von Nutzen: Der Schall.

Da Ihr Ziel nicht darin besteht, einen flachen Bode-Plot oder ähnliches zu überprüfen, und Sie nur sehen möchten, ob es zu Clipping oder anderen Verzerrungen kommt, müssen Sie im Grunde nur eine THD-Messung durchführen.

Beginnen Sie mit einer 1-kHz-Wellenform mit niedriger Amplitude, nehmen Sie sie mit einem recht guten Mikrofon und einer Audioausrüstung auf (muss nicht zu ausgefallen sein) und fügen Sie sie in eine beliebige Software ein, um die FFT zu beobachten. Die Oberwellen, die Sie dort sehen, sollten Ihre Grundlinie in THD sein (wenn Ihre Software ausgefallen genug ist, nimmt sie die Oberwellen und berechnet eine einzelne THD-Zahl für Sie).

Wenn Sie möchten, können Sie dasselbe für eine bekannte gute reine 1-kHz-Audioquelle als Basislinie tun, damit Sie wissen, wie gut oder schlecht Ihr Verstärker bereits bei kleinen Amplituden ist.

Erhöhen Sie nun die Amplitude, bis Sie sehen, dass das Verhältnis zwischen der interessierenden Frequenz und den Harmonischen schlechter wird, dh die Harmonischen beginnen höher zu werden. Dies ist der Punkt, an dem Sie beginnen, Verzerrungen zu bekommen, was etwas vor dem liegt, was die Leute als Clipping bezeichnen würden.

Auf der Website klippel.de finden Sie möglicherweise nützliche Informationen zum Testen von Audiosystemen.

Sie könnten einfach von den Lautsprecheranschlüssen durch einen Tiefpassfilter von 30 kHz abschlagen (wahrscheinlich reicht ein Filter zweiter Ordnung) und die Wellenform auf Ihrem Oszilloskop anzeigen.