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T+A R 1000 E Scene
Multi-Source-Receiver T+A R 1000 E Scene; 4.990 Euro (Foto: J. Schröder)

Test T+A R 1000 E: der All-In-One-Musikreceiver

Der Begriff Musikreceiver beschreibt den T+A R 1000 E eher unzureichend; bei ihm ist der vielzitierte Claim „All in One“ sehr viel treffender.

So übernimmt er nicht nur die klassischen Aufgabenbereiche von Receivern wie etwa Signalquellen verwalten oder verstärken – vielmehr ist er auch eine extrem vielseitige Programmquelle: Ob CD-Spieler, Streaming Client, DAB+- oder FM-Radioempfänger, Webradio-Spieler, aber auch USB-DAC und Bluetooth-Koppler – er beherrscht nahezu alle Spielarten.

Auch die Vinyl-Liebhaber kommen nicht zu kurz, lässt sich doch einer der drei analogen Hochpegeleingänge über ein optional erhältliches Phono-Modul (wahlweise MM oder MC) zum Phono-Eingang umrüsten.

Nun ist ja Programmvielfalt an sich über hochintegrierte Chipsätze mittlerweile schon in mobilen Geräten wie Smartphones machbar – will man diese jedoch mit kompromissloser Klangqualität wie beim T+A R 1000 E realisieren, so ist dafür schon ein gehöriger Technik-Aufwand sowie umfangreiches Knowhow erforderlich.

Wir wollten es genauer wissen und haben daher zum T+A R 1000 E das folgende Video produziert – T+A-Firmenchef Siegfried Amft und Entwicklungsleiter Lothar Wiemann erklären LowBeats Moderator René Heller ausführlich nicht nur das Konzept, sondern auch das Innenleben ihres neuen Multitalents.

Wie diese ebenso unterhaltsam wie engagiert vorgetragene Technik-Innenschau deutlich erkennen lässt, hat T+A mit der neuen extrem universellen Streaming-Plattform im R 1000 E mal wieder einen echten Meilenstein gesetzt.

Klar, dass dafür das eine oder andere Technik-Detail im Video ein wenig in den Hintergrund treten musste: Allen voran das unbedingt betrachtenswerte Schaltverstärker-Konzept, ohne dass der T+A R 1000 E wohl kaum in dieser Form zu realisieren gewesen wäre – jedenfalls nicht ohne einen meist geräuschbehafteten Lüfter.

Der T+A R 1000 E ist ein technisch äußerst komplexes, aber genauso interessantes Gerät. Im Folgenden beschreiben wir seine Besonderheiten – es wird jetzt also etwas technisch …

Zunächst einmal gilt es, ein Vorurteil zu entkräften: Class-D-Schaltverstärker können, müssen aber nicht zwangsweise digital arbeiten. Das gilt auch für die Leistungsendstufen im T+A R 1000 E, denn diese gehören zu den analogen Class-D-Vertretern.

Das einzige, was bei ihnen „schaltet“, sind nämlich die Leistungstransistoren (in diesem Falle Leistungs-MOS-FETs): Durch diesen Schaltbetrieb erhöht sich der Wirkungsgrad gegenüber gängigen Class-AB-Verstärkerschaltungen beträchtlich, was denn auch die entstehende Verlustwärme deutlich reduziert – geradezu ein Muss für solch kompakte Geräte wie den T+A R 1000 E.

Class-D-Verstärkerkonzepte in Form integrierter Schaltkreise sind mittlerweile in großer Zahl erhältlich. Jedoch keines davon war T+A für den R 1000 E gut genug, sodass man kurzerhand eine hauseigene Lösung mit diskreten, sehr hochwertigen Bauelementen entwickelte.

Vom Schaltungsprinzip her arbeiten die Endstufen im R 1000 E als sogenannte pulsweitenmodulierte, kurz PWM-Verstärker – wie das funktioniert, zeigt nachfolgendes Diagramm:

PWM-Prinzip
Prinzipielle Darstellung der Pulsweitenmodulation: In der oberen Hälfte dargestellt ist die am Verstärkereingang anliegende Signalspannung (grün) – hier eine Sinusschwingung. Diese wird einer Vergleichsstufe (Komparator) zugeführt, die sie mit einer im Verstärker erzeugten, hochfrequenten Referenzspannung (Sägezahn oder Dreieckspannung – blau) vergleicht. Der logische Zustand am Ausgang des Komparators wechselt stets dann, wenn die Signalspannung die Referenzspannung über- oder unterschreitet. Am Ausgang des Komparators (untere Bildhälfte) entsteht somit ein dem Eingangssignal proportionales, Pulsweiten-moduliertes Rechtecksignal (magenta) (Grafik: Wikipedia)

Wie man leicht erkennen kann, ist nach der Analog-zur-PWM-Wandlung die gesamte musikalische Information in der Pulsbreite enthalten.

Daher war es T+A-Entwicklungsleiter Lothar Wiemann besonders wichtig, die Pulsbreitenmodulation mit einem präzisen Rampengenerator plus Komparator komplett analog durchzuführen und damit eine quasi unendlich hohe Auflösung zu erreichen – typisch digitales, also zeit- und wertediskretes Quantisieren, was zu Abweichungen und damit zu Verzerrungen führen kann, findet im R 1000 E also nicht statt.

Mindestens ebenso erwähnenswert sind aber noch zwei weitere Tricks, die den Schaltverstärkern im R 1000 E zu besonders guter Performance verhelfen sollen.

So arbeiten sie nicht nur mit einer ungewöhnlich hohen Taktfrequenz von über 300 Kilohertz, was hohe Auflösung verspricht – diese wird auch, um den gebotenen Spielraum der Transistoren voll auszureizen, bei geringen Signalamplituden nochmals kontinuierlich auf bis zu 1,1 Megahertz gesteigert, was der Präzision abermals zugutekommt.

T+A R 1000 E PWM-Endstufe
Blockschaltbild der PWM-Endstufen im T+A R 1000 E: Die Pulsweitenmodulation erfolgt auf analoger Ebene. Der Ausgang der Komparatorstufe steuert über einen Brückentreiber die MOS-FET-Schalttransitoren digital an. Gut zu erkennen das Ausgangs-Tiefpassfilter (rechts), das nicht in die Gegenkopplungsschleife integriert ist (Skizze: T+A)

Eine der wesentlichen Herausforderungen beim Entwickeln von Schaltverstärkern besteht darin, die Umschaltzeiten für die Ausgangstransistoren exakt zu timen. Erfolgt der Umschaltpunkt zu früh, werden beide Hälften der Endstufenschaltung leitend.

Während dieser Überlappungsphase fließt der gesamte, vom Netzteil zur Verfügung gestellte Strom durch die Transistoren (Shoot Through).

Im schlimmsten Falle lässt das die Halbleiter in Rauch aufgehen – auf jeden Fall aber die Verzerrungen drastisch ansteigen.

Erfolgt das Umschalten hingegen zu spät, bleiben den Endtransistoren zwar heil – die Verzerrungen hingegen steigen jedoch ebenfalls an, weil sich der Endstufenausgang während dieser „Totzeit“ in einem quasi unkontrollierten, hochohmigen Zustand befindet.

Auch für dieses Timing-Problem ließen sich die Herforder eine trickreiche Lösung namens „Lossless Current Sensing“ einfallen.

Hierbei ermitteln Stromsensoren auf Basis ihrer spezifischen Drain-Source-Widerstände an den Endtransistoren den effektiven Stromdurchfluss während jedes Schaltvorganges und steuern diesen gegebenenfalls nach – ein Shoot Through wird somit effektiv verhindert.

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