home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.pasteur.org/FAQ/ / ftp-pasteur-org-FAQ.zip / FAQ / AudioFAQ / part4 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  2004-04-18  |  52.4 KB

  1. Path: senator-bedfellow.mit.edu!dreaderd!not-for-mail
  2. Message-ID: <AudioFAQ/part4_1082200966@rtfm.mit.edu>
  3. Supersedes: <AudioFAQ/part4_1079601013@rtfm.mit.edu>
  4. Expires: 31 May 2004 11:22:46 GMT
  5. References: <AudioFAQ/part3_1082200966@rtfm.mit.edu>
  6. X-Last-Updated: 2004/01/14
  7. Newsgroups: rec.audio.tech,rec.audio.opinion,rec.audio.misc,rec.audio.marketplace,rec.answers,news.answers
  8. Subject: FAQ: rec.audio.* Amplifiers 2/99 (part 4 of 13)
  9. Followup-To: poster
  10. Reply-To: neidorff@ti.com
  11. Approved: news-answers-request@mit.edu
  12. From: neidorff@ti.com
  13. Organization: Texas Instruments Corp.
  14. Summary: Answers to common questions about audio equipment, selecting,
  15.   buying, set-up, tuning, use, repair, developments, and philosophy.
  16. Originator: faqserv@penguin-lust.MIT.EDU
  17. Date: 17 Apr 2004 11:27:32 GMT
  18. Lines: 1112
  19. NNTP-Posting-Host: penguin-lust.mit.edu
  20. X-Trace: 1082201252 senator-bedfellow.mit.edu 576 18.181.0.29
  21. Xref: senator-bedfellow.mit.edu rec.audio.tech:181977 rec.audio.opinion:656778 rec.audio.misc:88789 rec.audio.marketplace:487241 rec.answers:86577 news.answers:269870
  22.  
  23. Archive-name: AudioFAQ/part4
  24. Last-modified: 2004/01/12
  25. Version: 2.16
  26.  
  27. 11.0 Amplifiers
  28.     Note: A receiver contains an amplifier, so the following 
  29.     questions apply to both receivers and amplifiers. In the
  30.     following text, "amp" and "amplifier" are used synonymously.
  31.  
  32. 11.1 What is Biamping? Biwiring?
  33.     Most speakers are connected to an amplifier by one pair 
  34.     of terminals on each speaker. Within these speakers, a 
  35.     crossover distributes the signal (modified appropriately) 
  36.     to each of the drivers in the speaker.
  37.  
  38.     Some speakers are set up to be either biwired or biamped. A 
  39.     much smaller number allows triwiring and triamping. The same 
  40.     principles apply but use three sets of wires or three amplifiers 
  41.     instead of two. Most speakers that support biamping/biwiring 
  42.     have two pairs of terminals and some mechanism for shorting 
  43.     the two pairs together when used in the normal way. This 
  44.     mechanism is most likely a switch or a bus bar. To help 
  45.     the descriptions below, I will refer to these two pairs as 
  46.     LO and HI (because normally one pair connects to the woofer
  47.     and the other pair connects to the tweeter/midrange).
  48.  
  49.     Biwiring means that a speaker is driven by two pairs of wires
  50.     from the same amplifier output. One cable pair connects HI to
  51.     the amp, and the other cable pair connects LO to the same amp 
  52.     output that you connected the HI cable to. Biwiring is 
  53.     controversial; some folks hear a difference, some do not. One
  54.     plausible explanation for this involves magnetic induction of 
  55.     noise in the relatively low current HI cable from the high 
  56.     current signal in the LO cable. Accordingly, Vandersteen 
  57.     recommends the two cable pairs for a channel be separated by at 
  58.     least a few inches. In any case, the effect appears to be small.
  59.  
  60.     Biamping means that the two pairs of terminals on a speaker are
  61.     connected to distinct amplifier outputs. Assuming you have two 
  62.     stereo amplifiers, you have two choices: either an amp per 
  63.     channel, or an amp per driver. For the amp per channel, you 
  64.     connect each terminal pair to a different channel on the amp 
  65.     (for example, the left output connects to HI and the right side 
  66.     to LO). In the other configuration, one amp connects to the LO 
  67.     terminals, and the other amp is connected to the HI terminals.
  68.  
  69.     The point of biamping is that most of the power required to 
  70.     drive the speakers is used for low frequencies. Biamping allows 
  71.     you to use amps specialized for each of these uses, such 
  72.     as a big solid-state amplifier for the LO drivers and higher 
  73.     quality (but lower power) amp for the higher frequencies. 
  74.     When you have two identical stereo amps, some folks 
  75.     recommend distributing the low-frequency load by using an amp 
  76.     per channel. In any case, whenever you use two different 
  77.     amplifiers, be careful to match levels between them.
  78.  
  79.     Biamping also allows you to use high-quality electronic 
  80.     crossovers and drive the speaker's drivers (the voice coils) 
  81.     directly, without the series resistance and non-linear 
  82.     inductance of a passive crossover. Biamping which uses the 
  83.     speaker's crossover is therefore much less desirable. Replacing
  84.     a good speaker's crossover with an electronic crossover has 
  85.     advantages, but involves some very critical tradeoffs and tuning 
  86.     which is best left to those well-equipped or experienced.
  87.     
  88.     See also section 16.0 below, on wire and connectors in general.
  89.  
  90. 11.2 Can amplifier X drive 2 ohm or 4 ohm speakers? How do I raise the
  91.         impedance of a speaker from (say) 4 ohms to 8 ohms?
  92.     Almost any amplifier can drive almost any load if you don't turn 
  93.     the volume up too high. Tube amplifiers are one exception. 
  94.     Some amps clip if you play them too loud. This is bad and 
  95.     damages speakers. Other amplifiers shutdown if they are asked 
  96.     to play too loud. Many will overheat, with bad consequences. 
  97.     However, in almost all cases, it takes seriously loud sound or 
  98.     low speaker resistance (less than 4 ohms) to do damage. Running 
  99.     two sets of 8 ohm speakers at once with common amplifiers 
  100.     represents a 4 ohm load. Four sets of 8 ohm speakers makes a 2 
  101.     ohm load. Two sets of 4 ohm speakers also makes a 2 ohm load. 
  102.     If you stay sober and don't turn it up past the point where it 
  103.     distorts, you are PROBABLY safe with most amplifiers and most 
  104.     loads. See 11.3 for more information.
  105.  
  106.     You can raise the impedance of a speaker by a few different
  107.     methods. However, each has drawbacks. If your amplifier won't
  108.     drive your speakers, AND you are sure that the problem is that
  109.     the speakers are too low impedance, you might try one of these
  110.     techniques.
  111.  
  112.     A)    Add a 4 ohm resistor in series with the speaker.
  113.         This requires a high power resistor, because the
  114.         resistor will dissipate as much power as the speaker.
  115.         Doing this will almost always hurt sound quality, too.
  116.         This is caused, in part, by the fact that speakers do
  117.         not have constant resistance with frequency. See 11.3
  118.         for more information on this.
  119.  
  120.     B)    Use a matching transformer. There are speaker matching
  121.         transformers which can change from 4 ohm to 8 ohm, but
  122.         a high quality transformer like this can cost as much
  123.         as a common receiver. Also, even the best transformer
  124.         will add some slight frequency response and dynamic
  125.         range errors.
  126.  
  127.     C)    Use two identical speakers in series. If you have two
  128.         4 ohm speakers which are the same make and model, you
  129.         can wire them in series and make an equivalent speaker
  130.         with 8 ohm impedance. The sound from that "new speaker"
  131.         will not be as precisely localized as it would from one
  132.         speaker, so your stereo image may be hurt. Also, it
  133.         requires that you buy twice as many speakers as you 
  134.         might have bought otherwise. However, this technique
  135.         has one side benefit. Two speakers can handle twice the
  136.         power of one.
  137.  
  138. 11.3 How do I drive more than two speakers with one stereo amplifier?
  139.     One amp can drive many speakers. However, there are two limits 
  140.     to this practice. The first is that you can overheat or damage 
  141.     an amplifier if you drive too low of an impedance to loud 
  142.     listening levels. Avoid loading any amplifier with a lower 
  143.     impedance than recommended. Adding two speakers to one amp 
  144.     output loads that output with half the impedance of one speaker. 
  145.     (See also 11.2 above)
  146.  
  147.     The second is that with tube amplifiers, which are uncommon 
  148.     in today's common system, it is important that the speaker 
  149.     impedance and the amplifier output impedance be well matched.
  150.  
  151.     When driving two or more speakers from one amp output, always 
  152.     wire them in parallel, rather than series. Series connection, 
  153.     while safe in terms of impedance levels, can hurt sound quality 
  154.     by raising the impedance that the speakers themselves see. 
  155.     Also, when different speakers are wired in series, amplifier
  156.     voltage will divide between the speakers unevenly, because
  157.     different speakers have different impedance-versus-frequency
  158.     characteristics.
  159.  
  160.     Many amplifiers have connectors for two pairs of speakers. In 
  161.     general, these amplifiers also have a speaker selector switch.
  162.     Most amplifiers connect speakers in parallel when both are 
  163.     selected, although some less expensive ones will wire the
  164.     speakers in series. It is common for these amplifiers to require 
  165.     8 ohm speakers only, because the amplifier is built to drive
  166.     either 4 or 8 ohms, and two sets of 8 ohm speakers in parallel
  167.     loads the amplifier like one set of 4 ohm speakers. It is 
  168.     almost always safe to connect one set of 4 ohm speakers to 
  169.     an amplifier with two sets of outputs, provided that you 
  170.     NEVER use the second terminals for any other speakers.
  171.  
  172. 11.4 How big an amplifier do I need?
  173.     Unfortunately, amplifier power ratings and speaker power ratings
  174.     are almost always misleading. Sometimes, they are factually 
  175.     wrong. Speaker ratings are almost useless in evaluating needs.
  176.  
  177.     To start with, sound pressure, measured in dB, often stated as
  178.     dB SPL, is a function of the log of the acoustic "sound" power.
  179.     Further, human hearing is less sensitive to differences in power
  180.     than the log transfer function would imply.  This means that the 
  181.     perceived difference between a 50 watt amplifier and a 100 watt 
  182.     amplifier, all else equal, is very small! One columnist said
  183.     that a 250 watt amplifier puts out twice the perceived 
  184.     loudness of a 25 watt amplifier, but quantitative statements
  185.     about perception should always be treated with caution.
  186.     That statement came from Electronics Now Magazine, Jan 1994, 
  187.     Page 87, Larry Klein's "Audio Update" Column, which is also
  188.     good reading on the subject of required amplifier power.
  189.  
  190.     There is a wide variation in the "efficiency" and "sensitivity" 
  191.     of the various speakers available. I have seen good speakers 
  192.     with under 80 dB per watt efficiency and have also seen good 
  193.     speakers with over 96 dB per watt efficiency, measured one meter 
  194.     from the speaker. This difference of 16 dB represents a factor 
  195.     of 40 difference in power requirement!
  196.  
  197.     So the first step in determining amplifier requirements is to 
  198.     estimate relative speaker efficiency. Other factors include how
  199.     loud you will want to listen, how large your room is, and how 
  200.     many speakers you will drive with one amplifier. This 
  201.     information will give you a rough starting point. For an 
  202.     example, a typical home speaker will produce 88 dB at 1 watt. 
  203.     In an average room, a person with average tastes will be happy 
  204.     with this speaker and a good 20 watt per channel amplifier. 
  205.     Someone who listens to loud music or wants very clean 
  206.     reproduction of the dynamics of music will want more power. 
  207.     Someone with less efficient speakers or a large room will also 
  208.     want more power. 
  209.  
  210.     Past that point, you will have to use your ears. As with all 
  211.     other decisions, your best bet is to get some candidates, borrow
  212.     them from a friendly dealer, take them home, and listen to them 
  213.     at your normal and loudest listening level. See if they play 
  214.     cleanly when cranked up as loud as you will ever go, into your 
  215.     speakers in your room. Of course, it is also important to be 
  216.     sure that the amp sounds clean at lower listening levels. 
  217.  
  218. 11.5 Do all amplifiers with the same specifications sound alike?
  219.     Some say that they do. Some say that they don't. Some 
  220.     demonstrated that many amplifier differences can be traced to 
  221.     very slight frequency response difference. Let your own ears 
  222.     guide you. If you want to compare amplifiers, you can do it 
  223.     best in a controlled environment, such as your home, with your
  224.     music and your speakers. Also be very careful to match levels 
  225.     precisely. All you need to match levels of amplifiers is a high 
  226.     input-impedance digital voltmeter set to AC volts and a test 
  227.     recording or signal generator. For best accuracy, set levels
  228.     with the speakers wired to the amplifier. 
  229.  
  230. 11.6 Is this amplifier too big for that set of speakers?
  231.     There is no such thing as an amplifier that is too big. Small
  232.     amplifiers are more likely to damage speakers than large ones, 
  233.     because small amplifiers are more likely to clip than larger 
  234.     ones, at the same listening level. I have never heard of 
  235.     speakers being damaged by an overly large amplifier. I have 
  236.     heard of 100 watt speakers being damaged by a 20 watt 
  237.     amplifier, however, in really abusive hands. This will happen 
  238.     because when an amplifier clips, it will generate much more
  239.     energy at high frequencies than normal music would contain.
  240.     This high energy at high frequencies may be less than the 
  241.     continuous power rating of the speaker, but higher than the
  242.     actual energy rating of the tweeter. Tweeters tend to be
  243.     very fragile components
  244.  
  245. 11.7 Where can I get a cheap low-power amplifier?
  246.     There are very few available. One source is to buy a cheap boom 
  247.     box and only use the amplifier. Another source is Radio Shack. 
  248.     A third alternative is to buy a car stereo booster and get a 
  249.     12V power supply for it. Finally, you can build an amp pretty 
  250.     easily if you are handy, but it probably won't be that cheap.
  251.     Sound Values has a 60 watt amp kit complete for about $200, and
  252.     Old Colony sells some amp kits for a bit more. These kits have
  253.     been built by satisfied rec.audio.* posters.  (See 11.15,
  254.     11.16, 11.17)
  255.  
  256. 11.8 Is the stuff sold by Carver really awesome?
  257.     There is a lot of repeated rumor and prejudice for and against
  258.     Carver equipment based on anecdotes of older Carver equipment.  
  259.     Sometime in 1994, Bob Carver left the Carver Company, so it is
  260.     reasonable to expect significant changes in the company and
  261.     their product line. One of Carver's claims to fame is lots of 
  262.     watts per pound of weight. As with almost everything else, the 
  263.     best policy is to listen for yourself and see what you think.
  264.  
  265. 11.9 What is a preamplifier?
  266.     A preamplifier is an amplifying electronic circuit which can be
  267.     connected to a low output level device such as a phono cartridge 
  268.     or a microphone, and produce a larger electrical voltage at a 
  269.     lower impedance, with the correct frequency response. Phono 
  270.     cartridges need both amplification and frequency response 
  271.     equalization. Microphones only need amplification. 
  272.  
  273.     In most audio applications, the term 'preamplifier' is actually 
  274.     a misnomer and refers to a device more properly called a 
  275.     'control amplifier'. Its purpose is to provide features such 
  276.     as input selection, level control, tape loops, and sometimes, 
  277.     a minimal amount of line-stage gain. These units are not 
  278.     preamplifiers in the most technical sense of the word, yet 
  279.     everyone calls them that.
  280.  
  281. 11.10 What is a passive preamplifier?
  282.     A passive preamplifier is a control unit without any
  283.     amplification at all. It is a classic oxymoron, because it has
  284.     no capability to increase the gain of the signal. It is only
  285.     used with line level sources that need no gain beyond unity.
  286.  
  287. 11.11 Do I need a preamp? Why?
  288.     The tasks of a preamp are to:
  289.         Switch between various input signals,
  290.         Amplify any phono inputs to line level,
  291.         Adjust the volume,
  292.         Adjust the treble and bass if necessary,
  293.         Present the right load impedance for the inputs, and
  294.         Present a low source impedance for the outputs.
  295.  
  296.     If you have a turntable, you NEED a preamp with a phono input.
  297.     This is because the turntable has an output which is too
  298.     small for driving amplifiers and because the output of the
  299.     turntable requires frequency response equalization. You
  300.     can't connect any other source to a phono input other than a
  301.     turntable (phono cartridge). Also, you can't connect a phono
  302.     cartridge or turntable to any input other than a phono input.
  303.  
  304.     Microphones also require special preamplifiers. Some microphones
  305.     also require "phantom power". Phantom power is operating power
  306.     for the microphone which comes from the preamp. Microphone
  307.     preamps are often built into tape decks and microphone mixers.
  308.  
  309.     If you only have high level inputs, such as the output of a CD
  310.     player and the output of a tape deck, the main value of a preamp
  311.     is selecting between inputs and providing a master volume
  312.     control. If you only listen to CDs, it is plausible to skip
  313.     the preamp entirely by getting a CD player with variable level
  314.     outputs and connecting them directly to a power amplifier.
  315.  
  316.     Some caveats apply. One, the variable outputs on a CD player are
  317.     often lower sound quality than fixed outputs. Two, some sources
  318.     have high or nonlinear output impedances which are not ideal for
  319.     driving an amplifier directly. Likewise, some amplifiers have
  320.     an unusually low or nonlinear input impedance such that common
  321.     sources can't drive the input cleanly. A good preamplifier
  322.     allows use of such devices without sacrificing sound quality.
  323.  
  324.     Unfortunately, the only way to be sure that a preamplifier is
  325.     of value with your sources and your amplifier is to try one.
  326.  
  327. 11.12 Should I leave equipment on all of the time or turn it on and off?
  328.     Some gear draws significant electricity, so you will waste money
  329.     and fossil fuel if you leave it on all of the time. As an 
  330.     example, a common amplifier consumes 40 watts at idle. High-end 
  331.     gear uses far more electricity, but ignoring that, 40 watts x 
  332.     168 hours x 52 weeks x US $0.0001 per watt hour (rough estimate) 
  333.     is $35/year. Now add a CD player, a preamp, and a tuner, and it 
  334.     really adds up.
  335.  
  336.     High-end enthusiasts claim that equipment needs to warm up to 
  337.     sound its best. If you care about the best sound, give your 
  338.     equipment at least 20 minutes to warm up before serious 
  339.     listening. Warm up will allow the inside temperature to 
  340.     stabilize, minimizing offsets, bring bias currents up to their 
  341.     proper values, and bringing gain up to operating level.
  342.  
  343.     Either way, good gear will last a very long time. Tubes are 
  344.     known to have a finite life, but good tube designs run tubes 
  345.     very conservatively, giving them life exceeding 10 years of 
  346.     continuous service. Some amplifiers run tubes harder to get 
  347.     more power out, and thereby may be more economical to turn off 
  348.     between use.
  349.  
  350. |    Electrolytic supply capacitors will fail after enough time at
  351. |    temperature. They will last longer if turned off between use.
  352. |    However, like tubes, capacitors can last tens of years of
  353. |    continuous use, as can power transformers, semiconductors, and
  354. |    the like.  Better quality electrolytic capacitors are rated for
  355. |    operation at 105 degrees C.  If you're replacing the
  356. |    electrolytic capacitor in a power supply, look for capacitors
  357. |    with this higher temperature rating, rather than 85 degree C
  358. |    capacitors.
  359.  
  360. |    Electrolytic capacitors have a funny problem that justified a
  361.     simple break-in or reforming when they are restarted after many
  362.     years of rest. It involves bringing up the power line voltage
  363.     slowly with a variable transformer. For tips on reforming
  364.     capacitors, consult "The Radio Amateur's Handbook", by the
  365.     ARRL.
  366.  
  367.     Semiconductors seem to fail more often because of bad surges and 
  368.     abuse than age. Leaving gear off may be best for semiconductors 
  369.     and other surge-sensitive gear if you expect power line surges, 
  370.     as come from an electrical storm or operation of large motors.
  371.  
  372.     Fuses seem to age with temperature and get noisy, but they are 
  373.     so inexpensive that it should not bias your decision. However, 
  374.     some are inconvenient to change, and may require opening the 
  375.     case and even voiding the warranty.
  376.  
  377. 11.13 Do tube amps sound better than transistor amps? FETs?
  378.     Lets first list some commonly used active electronic 
  379. |    components and their good and bad attributes.  What follows 
  380. |    are some generalizations.  There may be exceptions to these
  381. |    generalizations, but they are based on solid facts.
  382. |
  383.     TUBE: (Valve, Vacuum Tube, Triode, Pentode, etc.)
  384.     Tubes operate by thermionic emission of electrons from a
  385.     hot filament or cathode, gating from a grid, and collection 
  386.     on a plate. Some tubes have more than one grid. Some tubes 
  387.     contain two separate amplifying elements in one glass 
  388.     envelope. These dual tubes tend to match poorly.
  389.  
  390.     The characteristics of tubes varies widely depending on the 
  391.     model selected. In general, tubes are large, fragile, pretty, 
  392.     run hot, and take many seconds to warm up before they operate 
  393.     at all. Tubes have relatively low gain, high input resistance, 
  394.     low input capacitance, and the ability to withstand momentary 
  395.     abuse. Tubes overload (clip) gently and recover from overload 
  396.     quickly and gracefully.
  397.  
  398.     Circuits that DO NOT use tubes are called solid state, because
  399.     they do not use devices containing gas (or liquid).
  400.  
  401.     Tubes tend to change in characteristic with use (age).  Tubes
  402.     are more susceptible to vibration (called "microphonics") than
  403.     solid state devices. Tubes also suffer from hum when used with
  404.     AC filaments.
  405.  
  406.     Tubes are capable of higher voltage operation than any other
  407.     device, but high-current tubes are rare and expensive. This 
  408.     means that most tube amp use an output transformer. Although
  409.     not specifically a tube characteristic, output transformers
  410.     add second harmonic distortion and give gradual high-frequency 
  411.     roll-off hard to duplicate with solid state circuits.
  412.  
  413.     TRANSISTOR: (BJT, Bipolar Transistor, PNP, NPN, Darlington, etc.)
  414.     Transistors operate by minority carriers injected from emitter 
  415.     to the base that are swept across the base into the collector, 
  416.     under control of base current. Transistors are available as PNP 
  417.     and NPN devices, allowing one to "push" and the other to "pull". 
  418.     Transistors are also available packaged as matched pairs, 
  419.     emitter follower pairs, multiple transistor arrays, and even 
  420.     as complex "integrated circuits", where they are combined with 
  421.     resistors and capacitors to achieve complex circuit functions.
  422.  
  423.     Like tubes, many kinds of BJTs are available. Some have high 
  424.     current gain, while others have lower gain. Some are fast, 
  425.     while others are slow. Some handle high current while others 
  426.     have lower input capacitances. Some have lower noise than 
  427.     others. In general, transistors are stable, last nearly 
  428.     indefinitely, have high gain, require some input current, have 
  429.     low input resistance, have higher input capacitance, clip 
  430.     sharply, and are slow to recover from overdrive (saturation). 
  431.     Transistors also have wide swing before saturation.
  432.  
  433.     Transistors are subject to a failure mode called second 
  434.     breakdown, which occurs when the device is operated at both 
  435.     high voltage and high current. Second breakdown can be avoided 
  436.     by conservative design, but gave early transistor amps a bad 
  437.     reputation for reliability. Transistors are also uniquely 
  438.     susceptible to thermal runaway when used incorrectly. However, 
  439.     careful design avoids second breakdown and thermal runaway.
  440.  
  441.     MOSFET: (VMOS, TMOS, DMOS, NMOS, PMOS, IGFET, etc.)
  442.     Metal-Oxide Semiconductor Field Effect Transistors use an 
  443.     insulated gate to modulate the flow of majority carrier current 
  444.     from drain to source with the electric field created by a gate. 
  445.     Like bipolar transistors, MOSFETs are available in both P and N 
  446.     devices. Also like transistors, MOSFETs are available as pairs 
  447.     and integrated circuits. MOSFET matched pairs do not match as 
  448.     well as bipolar transistor pairs, but match better than tubes.
  449.  
  450. |    MOSFETs are also available in many types. However, all have
  451. |    virtually zero input current. MOSFETs have lower gain than
  452. |    bipolar transistors, clip moderately, and are fast to recover
  453. |    from clipping. Although power MOSFETs have no DC gate current,
  454. |    finite input capacitance means that power MOSFETs have finite
  455. |    AC gate current. MOSFETs are stable and rugged. They are not as
  456. |    susceptible to thermal runaway or second breakdown when
  457. |    compared to bipolar transistors, although a badly designed
  458. |    MOSFET circuit can still self-destruct.  MOSFETs can't
  459. |    withstand abuse as well as tubes.
  460. |
  461.     JFET:
  462.     Junction Field Effect Transistors operate exactly the same 
  463.     way that MOSFETs do, but have a non-insulated gate. JFETs
  464.     share most of the characteristics of MOSFETs, including 
  465.     available pairs, P and N types, and integrated circuits.
  466.  
  467.     JFETs are not commonly available as power devices. They make 
  468.     excellent low-noise preamps. The gate junction gives JFETs 
  469.     higher input capacitance than MOSFETs and also prevents them 
  470.     from being used in enhancement mode. JFETs are only available 
  471.     as depletion devices. JFETs are also available as matched 
  472.     pairs and match almost as well as bipolar transistors.
  473.  
  474.     IGBT: (or IGT)
  475.     Insulated-Gate Bipolar Transistors are a combination of a MOSFET 
  476.     and a bipolar transistor. The MOSFET part of the device serves
  477.     as the input device and the bipolar as the output. IGBTs are
  478. |    now available as P and N-type devices.  IGBTs are slower than
  479.     other devices but offer the low cost, high current capacity of
  480.     bipolar transistors with the low input current and low input
  481.     capacitance of MOSFETs.  IGBTs suffer from saturation as much
  482.     as, if not more than bipolar transistors, and also suffer from
  483.     second breakdown.  IGBTs are rarely used in high-end audio, but
  484.     are sometimes used for extremely high power amps.
  485.  
  486.     Now to the real question. You might assume that if these 
  487.     various devices are so different from each other, one must be 
  488.     best. In practice, each has strengths and weaknesses. Also, 
  489.     because each type of device is available in so many different 
  490.     forms, most types can be successfully used in most places.
  491.  
  492.     Tubes are prohibitively expensive for very high power amps. 
  493.     Most tube amps deliver less than 50 watts per channel.
  494.  
  495.     JFETs are sometimes an ideal input device because they have 
  496.     low noise, low input capacitance, and good matching. However,
  497.     bipolar transistors have even better matching and higher gain, 
  498.     so for low-impedance sources, bipolar devices are even better. 
  499.     Yet tubes and MOSFETs have even lower input capacitance, so 
  500.     for very high source resistance, they can be better.
  501.  
  502.     Bipolar transistors have the lowest output resistance, so 
  503.     they make great output devices. However, second breakdown 
  504.     and high stored charge weigh against them when compared to 
  505.     MOSFETs. A good BJT design needs to take the weaknesses of 
  506.     BJTs into account while a good MOSFET design needs to 
  507.     address the weaknesses of MOSFETs.
  508.  
  509.     Bipolar output transistors require protection from second 
  510.     breakdown and thermal runaway and this protection requires 
  511.     additional circuitry and design effort. In some amps, the 
  512.     sound quality is hurt by the protection.
  513.  
  514.     All said, there is much more difference between individual 
  515.     designs, whether tube or transistor, than there is between tube 
  516.     and transistor designs generically. You can make a fine amp 
  517.     from either, and you can also make a lousy amp from either.
  518.  
  519.     Although tubes and transistors clip differently, clipping 
  520.     will be rare to nonexistant with a good amp, so this 
  521.     difference should be moot.
  522.  
  523.     Some people claim that tubes require less or no feedback 
  524.     while transistor amps require significant feedback. In 
  525.     practice, all amps require some feedback, be it overall, 
  526.     local, or just "degeneration". Feedback is essential in 
  527.     amps because it makes the amp stable with temperature 
  528.     variations and manufacturable despite component variations.
  529.  
  530.     Feedback has a bad reputation because a badly designed 
  531.     feedback system can dramatically overshoot or oscillate. 
  532.     Some older designs used excessive feedback to compensate 
  533.     for the nonlinearities of lousy circuits. Well designed
  534.     feedback amps are stable and have minimal overshoot.
  535.  
  536.     When transistor amps were first produced, they were inferior to 
  537.     the better tube amps of the day. Designers made lots of mistakes 
  538.     with the new technologies as they learned. Today, designers 
  539.     are far more sophisticated and experienced than those of 1960.
  540.  
  541.     Because of low internal capacitances, tube amps have very
  542.     linear input characteristics. This makes tube amps easy to
  543.     drive and tolerant of higher output-impedance sources, such 
  544.     as other tube circuits and high-impedance volume controls. 
  545.     Transistor amps may have higher coupling from input to output
  546.     and may have lower input impedance. However, some circuit 
  547.     techniques reduce these effects. Also, some transistor 
  548.     amps avoid these problems completely by using good JFET 
  549.     input circuits.
  550.  
  551.     There is lots of hype out on the subject as well as folklore
  552.     and misconceptions. In fact, a good FET designer can make a 
  553.     great FET amp. A good tube designer can make a great tube amp, 
  554.     and a good transistor designer can make a great transistor amp.
  555.     Many designers mix components to use them as they are best.
  556.  
  557.     As with any other engineering discipline, good amp design 
  558.     requires a deep understanding of the characteristics of 
  559.     components, the pitfalls of amp design, the characteristics 
  560.     of the signal source, the characteristics of the loads, and 
  561.     the characteristics of the signal itself.
  562.  
  563.     As a side issue, we lack a perfect set of measurements to 
  564.     grade the quality of an amp. Frequency response, distortion, 
  565.     and signal-to-noise ratio give hints, but by themselves are 
  566.     insufficient to rate sound. 
  567.  
  568.     Many swear that tubes sound more "tube like" and transistors 
  569.     sound more "transistor like". Some people add a tube circuit 
  570.     to their transistor circuits to give some "tube" sound.
  571.  
  572.     Some claim that they have measured a distinct difference between
  573.     the distortion characteristics of tube amps and transistor amps. 
  574.     This may be caused by the output transformer, the transfer 
  575.     function of the tubes, or the choice of amp topology. Tube amps 
  576.     rarely have frequency response as flat as the flattest 
  577.     transistor amps, due to the output transformer. However, the 
  578.     frequency response of good tube amps is amazingly good.
  579.  
  580.     For more information on tubes, get one of the following old
  581.     reference books, or check out audioXpress Magazine (see the
  582.     magazine section of the FAQ for more info on audioXpress).
  583.  
  584.     The Receiving Tube Manual (annual up to 1970)
  585.     The Radiotron Designers Handbook
  586.     Fundamentals of Vacuum Tubes" by Eastman 1937, McGraw-Hill
  587.  
  588. 11.14 What about swapping op-amps?
  589. |    In the late 1980s, it was common for mid-range audio to use
  590. |    discrete transistors and a few carefully placed op amps.  In
  591. |    the 2000s, integrated circuits are much more sophisticated
  592. |    and highly integrated.  The idea of swapping out an inferior
  593. |    op-amp for a better part as an easy way of improving sound is
  594. |    far less meaningful today than it was in the 1980s.
  595. |
  596. |    There are many good op amps available today.  Some are
  597. |    engineered for use in audio.  If you want to build something
  598. |    for yourself, such as a filter or buffer, select a quality
  599. |    op-amp that is meant for audio use.  Also, pay careful attention
  600. |    to the power supplies and grounding.  Remember that all op-amp
  601. |    circuits process signals with respect to ground, whether they
  602. |    have a ground terminal or not.
  603. |
  604. |    But if you have a modern piece of equipment, don't waste your
  605. |    time trying to replace the op amps in it with better parts.
  606. |    You may make things worse, rather than better.
  607. |    
  608. |       As an alternative, you could consider replacing ceramic or
  609. |    electrolytic capacitors in the audio paths with quality film
  610. |    capacitors.  This is a safer idea and more likely to improve
  611. |    the sound.  For supply bypassing, ceramic capacitors are OK,
  612. |    but they are bad if used in between stages or as part of a
  613. |    filter or equalization network.  Electrolytic capacitors
  614. |    are also poor if used in the signal path.  You can improve
  615. |    the sound by adding a large value film capacitor in parallel
  616. |    with the existing electrolytic capacitor.
  617.  
  618. 11.15 Where can I buy electronic parts to make an amplifier?
  619.     There are many commercial parts distributors that sell only to
  620.     Corporations. Their prices are often list, their supply is 
  621.     often good, and their service varies. Common ones are Arrow 
  622.     Electronics, Gerber Electronics, Hamilton Avnet, and Schweber
  623.     Electronics. See your local phone book.
  624.  
  625.     There are also distributors that cater to smaller buyers. These
  626.     typically have only one office. Some have lousy selections but 
  627.     great prices. In the following list, (+) means that the dealer 
  628.     has a good reputation, (?) means that the dealer has 
  629.     insufficient reputation, and (X) means that some have reported 
  630.     problems with this dealer. (C) means they have a catalog.
  631.  
  632.     All Electronics Corporation (Surplus, Tools, Parts) (?) (C)
  633.         PO Box 567
  634.         Van Nuys CA  90408 USA
  635.         800-826-5432
  636.         818-904-0524
  637.     Allied Electronics (Full Line of Parts) (+) (C)
  638.         800-433-5700
  639.     Antique Electronics Supply (Tubes, capacitors, etc) (?)
  640.         688 First St
  641.         Tempe AZ  85281 USA
  642.         602-894-9503
  643.     Billington Export Ltd. (Valves and CRTs)
  644.         I E Gillmans Trading Estate
  645.         Billinghurst, RH14 9E3  United Kingdom
  646.         Tel (0403) 784961
  647.     Chelmer Valves (Valves)
  648.         130 New London Rd
  649.         Chelmsford, CM2 0RG  United Kingdom
  650.     DigiKey Corporation (Full Line of Parts) (+) (C)
  651.         701 Brooks Avenue South
  652.         PO Box 677
  653.         Thief River Falls MN  56701-0677 USA
  654.         800-344-4539
  655.     Electromail (Wide range of parts, similar to Radio Shack)
  656.         PO Box 33, Corby, Northants NN17 9EL  United Kingdom
  657.         Tel 0536 204555
  658.     Langrex Supplies Ltd. (Obsolete Valves)
  659.         1 Mayo Rd. 
  660.         Croyden, Surrey, CR0 2QP  United Kingdom
  661.     Maplin (General parts supplier)
  662.         PO Box 3
  663.         Rayleigh, Essex, SS6 2BR  United Kingdom
  664.         Tel 01702 556751.
  665.     Marchand Electronics (?) (Crossover kits)
  666.         1334 Robin Hood Lane
  667.         Webster NY  14580 USA
  668.         716-872-5578
  669.     MCM Electronics (Speakers, A/V Repair Parts, Etc) (+) (C)
  670.         650 Congress Park Dr
  671.         Centerville Ohio 45459-4072 USA
  672.         513-434-0031 or 800-543-4330
  673.     MesaBoogie (Tubes, instrument speakers) (?)
  674.         707-778-8823
  675.     Michael Percy (Connectors, MIT, Wonder Caps, Buf-03) (+)
  676.         PO Box 526
  677.         Inverness CA 94936 USA
  678.         415-669-7181 Voice
  679.         415-669-7558 FAX
  680.     Mouser Electronics (Full Line of Parts) (+) (C)
  681.         PO Box 699
  682.         Mansfield TX  76063-0699 USA
  683.         800-346-6873
  684.         817-483-4422
  685.     Newark Electronics (Full Line of Parts) (+) (C)
  686.     Old Colony Sound (Audio parts and audio kits) (+) (C)
  687.         PO Box 243
  688.         Peterborough NH  03458-0243 USA
  689.         603-924-9464
  690.     Parts Express (Speakers, Cables, Connectors) (+) (C)
  691.         340 East First Street
  692.         Dayton OH  45402-1257 USA
  693.         937-222-0173
  694.     PM Components (High end audio parts and valves)
  695.         Springhead road
  696.         Gravesend
  697.         Kent, DA11 3HD  United Kingdom
  698.         Tel (0474) 560521
  699.     PV Tubes (Valves and Transformers)
  700.         104 Abbey St.
  701.         Accrington, Lancs, BB5 1EE  United Kingdom
  702.         Tel (0254) 236521
  703.     Radio Shack (Parts, Low-End Audio) (+) (C)
  704.     RATA Ltd (Audio parts and cables: Kimber, Ansar, Vishay)
  705.         Edge Bank House
  706.         Skelsmergh
  707.         Kendal, Cumbria, LA8 9AS  United Kingdom
  708.         Tel (0539) 823247
  709.     SJS Acoustics (High-end parts, valves, transformers)
  710.         Ben-Dor
  711.         Lumb Carr Rd.
  712.         Holcombe, Bury, BL8 4NN  United Kingdom
  713.     Sowter Transformers (Mains and output transformers)
  714.         EA Sowter Ltd. PO box 36
  715.         Ipswich, IP1 2EL  United Kingdom
  716.         Tel (0473) 219390
  717.     Tanner Electronics (Surplus Parts) (+)
  718.         214-242-8702
  719.     Toroid Corp of Maryland (Toroidal power transformers) (+)
  720.         (also sells without secondary, ready to finish)
  721.         Toroid Corporation of Maryland
  722.         2020 Northwood Drive
  723.         Salisbury, MD  21801 USA
  724.         410-860-0300
  725.         Fax 410-860-0302
  726.         USA Toll Free 888-286-7643
  727.         sales@toroid.com
  728.         http://www.toroid.com
  729.     Triode Electronics (Tubes, transformers, boxes) (?)
  730.         2010 Roscoe St
  731.         Chicago IL  60618 USA
  732.         312-871-7459
  733.     Welborne Labs (Connectors, Linear Tech ICs, Wima Caps) (?)
  734.         P.O. Box 260198
  735.         971 E. Garden Drive
  736.         Littleton, CO 80126 USA
  737.         303-470-6585 Voice
  738.         303-791-5783 FAX
  739.     Wilson Valves (Valves)
  740.         28 Banks Ave. 
  741.         Golcar, Huddersfield, HD7 4LZ  United Kingdom
  742.  
  743. 11.16 Where can I buy audio amplifier kits?
  744.     Alas, Heath is no longer making Heathkits. Alternatives:
  745.     AP Electronics (High grade components and kits)
  746.         20 Derwent centre
  747.         Clarke St. 
  748.         Derby DE1 2BU  United Kingdom
  749. |    Audio Kits, div. Classified Audio Video Inc. (kits from 
  750. |            Erno Borbely designs)
  751. |        support@audiokits.com
  752. |        http://www.audiokits.com
  753.     Audio Note (Audio parts, kits, and high quality amps)
  754.         Unit 1
  755.         Block C, Hove Business Centre
  756.         Fonthil Rd.
  757.         Hove, East Sussex, BN3 6HA  United Kingdom
  758.         Tel (0273) 220511
  759.     Audio Synthesis (Many kits from Ben Duncan designs) (?)
  760.         99 Lapwind Lane
  761.         Manchester M20 0UT, UK
  762.         061-434-0126 Voice
  763.         060-225-8431 FAX
  764.     BORBELY AUDIO, Erno Borbely (JFET & tube preamp kits, MOSFET &
  765.         tube power amplifier kits. Also audiophile components)
  766.         Angerstr. 9
  767.         86836 Obermeitingen, Germany
  768.         Tel: +49/8232/903616
  769.         Fax: +49/8232/903618
  770.         E-mail: BorbelyAudio@t-online.de or EBorbely@aol.com
  771.         http://www.borbelyaudio.com
  772.     Crimson (UK) (?)
  773.     Hafler (+) (may be out of the kit business)
  774.     Hart Electronic Kits (Audiophile kits and components)
  775.         Penylan Mill
  776.         Oswestry
  777.         Shropshire, SY10 9AF  United Kingdom
  778.         Tel (0691)652894
  779.     Old Colony Sound (+) (See 11.15)
  780.     PAiA Electronics (?) (Musician-related kits)
  781.         3200 Teakwood Lane
  782.         Edmond OK  73013 USA
  783.         405-340-6378
  784.     Sound Values (+) (See 11.7)
  785.         185 N Yale Avenue
  786.         Columbus OH  43222-1146 USA
  787.         614-279-2383
  788.  
  789. 11.17 Where can I read more about building amplifiers, preamps, etc.?
  790.     Audio Amateur Magazine 
  791.         Audio Amateur Publications
  792.         PO Box 494
  793.         Peterborough NH  03458 USA
  794.         603-924-9464
  795.     Analog Devices Audio/Video Reference Manual
  796.     Electronic Music Circuits, by Barry Klein
  797. |        Available only from author direct at
  798. |            barry.l.klein@wdc.com or barryklein@coxnet.net
  799.         Howard D Sams & Co ISBN 0-672-21833-X
  800.     Electronics Australia (Magazine with audio projects)
  801.         AUD47 per year 12 issues, often discounted
  802.         PO Box 199
  803.         Alexandria, Austrailia
  804.         +612 353 9944 or +612 353 6666
  805.     Elektor Electronics (How it works and you-build articles)
  806.         (no longer published in US. Still available in Europe)
  807.         PO Box 1414
  808.         Dorchester DT2 8YH, UK
  809.     Enhanced Sound: 22 Electronic Projects for the Audiophile
  810.         (Some basic projects and some "how it works")
  811.         by Richard Kaufman
  812.         Tab Books #3071/McGraw Hill
  813.         ISBN 0-8306-9317-3
  814.     audioXpress Magazine
  815.         Audio Amateur Publications
  816.         PO Box 494
  817.         Peterborough NH  03458 USA
  818.         603-924-9464
  819.     IC Op-Amp Cookbook, Third Edition by Walter G. Jung
  820.         ISBN 0672-23453-4, Howard W. Sams, Inc.
  821.     Journal of the Audio Engineering Society (Theory & Experiment)
  822.         Audio Engineering Society
  823.         60 East 42nd Street
  824.         New York City NY  10165-0075 USA
  825.         212-661-2355
  826.     Popular Electronics                    
  827.     Radio-Electronics
  828.     Radiotron Designer's Handbook, Fourth Edition (old, tube info)
  829.     The Technique of Electronic Music, by Thomas H Wells
  830.         Schirmer Books ISBN 0-02-872830-0
  831.     Vacuum Tube Amplifiers, MIT Radiation Lab series
  832.     Wireless World
  833.     Some of the above titles, as well as a catalog of technical
  834.             books, are available from:
  835.         OpAmp Technical Books, Inc.
  836.         1033 N Sycamore Avenue
  837.         Los Angeles CA  90038 USA
  838.         800-468-4322 or 213-464-4322
  839.  
  840. 11.18 What is Amplifier Class A? What is Class B? What is Class AB?
  841.     What is Class C? What is Class D?
  842.  
  843.     All of these terms refer to the operating characteristics 
  844.     of the output stages of amplifiers.
  845.  
  846.     Briefly, Class A amps sound the best, cost the most, and are the 
  847.     least practical. They waste power and return very clean signals.
  848.     Class AB amps dominate the market and rival the best Class A
  849.     amps in sound quality. They use less power than Class A, and
  850.     can be cheaper, smaller, cooler, and lighter. Class D amps are
  851.     even smaller than Class AB amps and more efficient, because
  852. |    they use high-speed switching rather than linear control.
  853. |    Starting in the late 1990s, Class D amps have become quite
  854. |    good, and in some cases rivaling high quality amps in sound
  855. |    quality.  Class B & Class C amps aren't used in audio.
  856.  
  857.     In the following discussion, we will assume transistor output
  858.     stages, with one transistor per function. In some amplifiers,
  859.     the output devices are tubes. Most amps use more than one
  860.     transistor or tube per function in the output stage to increase
  861.     the power.
  862.  
  863.     Class A refers to an output stage with bias current greater
  864.     than the maximum output current, so that all output transistors
  865.     are always conducting current. The biggest advantage of Class A
  866.     is that it is most linear, ie: has the lowest distortion.
  867.  
  868.     The biggest disadvantage of Class A is that it is inefficient,
  869.     ie: it takes a very large Class A amplifier to deliver 50
  870.     watts, and that amplifier uses lots of electricity and gets
  871.     very hot.
  872.  
  873.     Some high-end amplifiers are Class A, but true Class A only
  874.     accounts for perhaps 10% of the small high-end market and none
  875.     of the middle or lower-end market.
  876.  
  877.     Class B amps have output stages which have zero idle bias
  878.     current. Typically, a Class B audio amplifier has zero bias
  879.     current in a very small part of the power cycle, to avoid
  880.     nonlinearities. Class B amplifiers have a significant advantage
  881.     over Class A in efficiency because they use almost no
  882.     electricity with small signals.
  883.  
  884.     Class B amplifiers have a major disadvantage: very audible
  885.     distortion with small signals. This distortion can be so bad
  886.     that it is objectionable even with large signals. This
  887.     distortion is called crossover distortion, because it occurs at
  888.     the point when the output stage crosses between sourcing and
  889.     sinking current. There are almost no Class B amplifiers on the
  890.     market today.
  891.  
  892.     Class C amplifiers are similar to Class B in that the output
  893.     stage has zero idle bias current. However, Class C amplifiers
  894.     have a region of zero idle current which is more than 50% of
  895.     the total supply voltage. The disadvantages of Class B
  896.     amplifiers are even more evident in Class C amplifiers, so
  897.     Class C is likewise not practical for audio amps.
  898.  
  899.     Class A amplifiers often consist of a driven transistor
  900.     connected from output to positive power supply and a constant
  901.     current transistor connected from output to negative power
  902.     supply. The signal to the driven transistor modulates the
  903.     output voltage and the output current. With no input signal,
  904.     the constant bias current flows directly from the positive
  905.     supply to the negative supply, resulting in no output current,
  906.     yet lots of power consumed. More sophisticated Class A amps
  907.     have both transistors driven (in a push-pull fashion).
  908.  
  909.     Class B amplifiers consist of a driven transistor connected
  910.     from output to positive power supply and another driven
  911.     transistor connected from output to negative power supply.  The
  912.     signal drives one transistor on while the other is off, so in a
  913.     Class B amp, no power is wasted going from the positive supply
  914.     straight to the negative supply.
  915.  
  916.     Class AB amplifiers are almost the same as Class B amplifiers
  917.     in that they have two driven transistors. However, Class AB
  918.     amplifiers differ from Class B amplifiers in that they have a
  919.     small idle current flowing from positive supply to negative
  920.     supply even when there is no input signal. This idle current
  921.     slightly increases power consumption, but does not increase it
  922.     anywhere near as much as Class A. This idle current also
  923.     corrects almost all of the nonlinearity associated with
  924.     crossover distortion. These amplifiers are called Class AB
  925.     rather than Class A because with large signals, they behave
  926.     like Class B amplifiers, but with small signals, they behave
  927.     like Class A amplifiers. Most amplifiers on the market are
  928.     Class AB.
  929.  
  930.     Some good amplifiers today use variations on the above themes.
  931.     For example, some "Class A" amplifiers have both transistors
  932.     driven, yet also have both transistors always on. A specific
  933.     example of this kind of amplifier is the "Stasis" (TM)
  934.     amplifier topology promoted by Threshold, and used in a few
  935.     different high-end amplifiers. Stasis (TM) amplifiers are
  936.     indeed Class A, but are not the same as a classic Class A
  937.     amplifier.
  938.  
  939.     Class D amplifiers use switching techniques to achieve even
  940.     higher efficiency than Class B amplifiers. As Class B
  941.     amplifiers used linear regulating transistors to modulate
  942.     output current and voltage, they could never be more efficient
  943.     than 71%. Class D amplifiers use transistors that are either on
  944.     or off, and almost never in-between, so they waste the least
  945.     amount of power.
  946.  
  947.     Obviously, then, Class D amplifiers are more efficient than
  948.     Class A, Class AB, or Class B. Some Class D amplifiers have
  949.     >80% efficiency at full power. Class D amplifiers can also have
  950.     low distortion, although theoretically not as good as Class AB
  951.     or Class A.
  952.  
  953.     To make a very good full-range Class D amplifier, the switching
  954.     frequency must be well above 40kHz. Also, the amplifier must be
  955.     followed by a very good low-pass filter that will remove all of
  956.     the switching noise without causing power loss, phase-shift, or
  957.     distortion. Unfortunately, high switching frequency also means
  958.     significant switching power dissipation. It also means that the
  959.     chances of radiated noise (which might get into a tuner or
  960. |    phono cartridge) is much higher.  If the switching frequency is
  961. |    high enough, then less filtering is required.  As technology
  962. |       improves, industry is be able to make higher switching
  963. |    frequency amplifiers which require less low-pass filtering.
  964. |    Eventually, Class D amplifier quality could catch up with Class
  965. |    A amplifiers.  Some believe that it already has.
  966.  
  967.     Some people refer to Class E, G, and H. These are not as well
  968.     standardized as class A and B.  However, Class E refers to an
  969.     amplifier with pulsed inputs and a tuned circuit output.  This
  970.     is commonly used in radio transmitters where the output is at
  971.     a single or narrow band of frequencies.  Class E is not used
  972.     for audio.
  973.  
  974.     Class G refers to "rail switched" amplifiers which have two
  975.     different power supply voltages.  The supply to the amplifier
  976.     is connected to the lower voltage for soft signals and the
  977.     higher voltage for loud signals.  This gives more efficiency
  978.     without requiring switching output stages, so can sound better
  979.     than Class D amplifiers.
  980.  
  981.     Class H refers to using a Class D or switching power supply
  982.     to drive the rails of a class AB or class A amplifier, so that
  983.     the amplifier has excellent efficiency yet has the sound of a
  984.     good class AB amplifier.  Class H is very common in professional
  985.     audio power amplifiers.
  986.  
  987. 11.19 Why do I hear noise when I turn the volume control? Is it bad?
  988.     Almost all volume controls are variable resistors. This goes
  989.     for rotary controls and slide controls. Variable resistors 
  990.     consist of a resistive material like carbon in a strip and a
  991.     conductive metal spring wiper which moves across the strip as
  992.     the control is adjusted. The position of the wiper determines
  993.     the amount of signal coming out of the volume control.
  994.  
  995.     Volume controls are quiet from the factory, but will get noisier
  996.     as they get older. This is in part due to wear and in part due
  997.     to dirt or fragments of resistive material on the resistive
  998.     strip. Volume control noise comes as a scratch when the control
  999.     is turned. This scratch is rarely serious, and most often just
  1000.     an annoyance. However, as the problem gets worse, the sound of
  1001.     your system will degrade. Also, as the problem gets worse, the
  1002.     scratching noise will get louder. The scratching noise has a
  1003.     large high-frequency component, so in the extreme, this noise
  1004.     could potentially damage tweeters, although I have never seen
  1005.     a documented case of tweeter damage due to control noise.
  1006.  
  1007.     Some controls are sealed at the factory, so there is no
  1008.     practical way to get inside and clean out the dirt. Others have
  1009.     access through slots or holes in the case. These open controls
  1010.     are more subject to dirt, but also are cleanable. You can clean
  1011.     an open volume control with a VERY QUICK squirt of lubricating
  1012.     contact cleaner, such as Radio Shack 64-2315. Even better is a
  1013.     non-lubricating cleaner, such as Radio Shack 64-2322. With any
  1014.     cleaner, less is better. Too much will wash the lubricant out
  1015.     of the bearings and gunk up the resistive element.
  1016.  
  1017.     You can also clean some controls by twisting them back and forth
  1018.     vigorously ten times. This technique pushes the dirt out of the
  1019.     way, but is often just a short term fix. This technique is also
  1020.     likely to cause more wear if it is done too often. Try to do it
  1021.     with the power applied, but the speaker disconnected, so that 
  1022.     there is some signal on the control.
  1023.  
  1024.     Sealed and worn controls should be replaced rather than cleaned.
  1025.     Critical listeners claim that some controls, such as those made
  1026.     by "Alps" and by "Penny and Giles" sound better than common
  1027.     controls. Regardless of the brand, however, it is essential
  1028.     that whatever control you buy have the same charcteristics as
  1029.     the one you are replacing. For most volume controls, this
  1030.     means that they must have AUDIO TAPER, meaning that they are
  1031.     designed as an audio volume control, and will change the level
  1032.     by a constant number of dB for each degree of rotation. 
  1033.  
  1034.     Badly designed circuits will wear out volume controls very
  1035.     quickly. Specifically, no volume control is able to work for
  1036.     a long time if there is significant DC current (or bias current)
  1037.     in the wiper. If the output of the control goes to the input of
  1038.     an amplifier, the amplifier should be AC coupled through a
  1039.     capacitor. If there is a capacitor there, it might be leaky,
  1040.     causing undesirable DC current through the volume control.
  1041.  
  1042.     If you have a circuit with no blocking capacitor or a bad
  1043.     blocking capacitor, you can add/replace the capacitor when
  1044.     you replace the control. However, get some expert advise
  1045.     before modifying. If you add a capacitor to a device which
  1046.     doesn't have one, you will have to make other modifications
  1047.     to insure that the amplifier has a source for its bias current.
  1048.  
  1049. 11.20 What is amplifier "bridging" or "monoblocking"?  How do I do it?
  1050.     When you're told a stereo power amplifier can be bridged,
  1051.     that means that it has a provision (by some internal 
  1052.     or external switch or jumper) to use its two channels 
  1053.     together to make one mono amplifier with 3 to 4 times the
  1054.     power of each channel.  This is also called "Monoblocking" 
  1055.     and "Mono Bridging".
  1056.     
  1057.     Tube amps with multiple-tap output transformers are simple to
  1058.     bridge.  Just connect the secondaries in series and you get 
  1059.     more power.  The ability to select transformer taps means that 
  1060.     you can always show the amplifier the impedance it expects, so 
  1061.     tube amp bridging has no unusual stability concerns. 
  1062.  
  1063.     The following discussion covers output transformer-less amps.
  1064.     Bridging these amps is not so simple.  It involves connecting 
  1065.     one side of the speaker to the output of one channel and the 
  1066.     other side of the speaker to the output of the other channel.  
  1067.     The channels are then configured to deliver the same output 
  1068.     signal, but with one output the inverse of the other.  The 
  1069.     beauty of bridging is that it can apply twice the voltage to 
  1070.     the speaker.  Since power is equal to voltage squared divided 
  1071.     by speaker impedance, combining two amplifiers into one can 
  1072.     give four (not two) times the power.
  1073.     
  1074.     In practice, you don't always get 4 times as much power.  This
  1075.     is because driving bridging makes one 8 ohm speaker appear like 
  1076.     two 4 ohm speakers, one per channel. In other words, when you 
  1077.     bridge, you get twice the voltage on the speaker, so the 
  1078.     speakers draw twice the current from the amp.
  1079.     
  1080.     The quick and dirty way to know how much power a stereo amp can 
  1081.     deliver bridged to mono, is to take the amp's 4 ohm (not 8 ohm) 
  1082.     power rating per channel and double it.  That number is the 
  1083.     amount of watts into 8 ohms (not 4 ohms) you can expect in mono. 
  1084.     If the manufacturer doesn't rate their stereo amp into 4 ohms, 
  1085.     it may not be safe to bridge that amp and play at loud levels, 
  1086.     because bridging might ask the amp to exceed its safe maximum
  1087.     output current.  
  1088.     
  1089.     Another interesting consequence of bridging is that the amplifier
  1090.     damping factor is cut in half when you bridge. Generally, if you
  1091.     use an 8 ohm speaker, and the amplifier is a good amp for driving 
  1092.     4 ohm speakers, it will behave well bridging.
  1093.     
  1094.     Also consider amplifier output protection. Amps with simple 
  1095.     power supply rail fusing are best for bridging.  Amps that rely 
  1096.     on output current limiting circuits to limit output current
  1097.     are likely to activate prematurely in bridge mode, and virtually 
  1098.     every current limit circuit adds significant distortion when it 
  1099.     kicks in. Remember bridging makes an 8 ohm load look like 4 ohms,
  1100.     a 4 ohm load look like 2 ohms, etc.  Also, real speakers do not 
  1101.     look like ideal resistors to amps.  They have peaks and dips in 
  1102.     impedance with frequency, and the dips can drop below 1/2 the 
  1103.     nominal impedance.  They also have wildly varying phase with 
  1104.     frequency.
  1105.     
  1106.     Finally, some amplifiers give better sound when bridged than
  1107.     others. Better bridging amps have two identical differential 
  1108.     channels with matched gain and phase through each input, left
  1109.     and right, inverting and non-inverting.  Simpler bridging 
  1110.     amplifiers have one or two inverting channels, and run the
  1111.     output of one into the input of the second. This causes the
  1112.     two outputs to be slightly out of phase, which adds distortion.
  1113.     There are also other topologies.  One uses an additional stage to
  1114.     invert the signal for one channel but drives the other channel
  1115.     directly. Another topology uses one extra stage to buffer the
  1116.     signal and a second extra stage to invert the signal. These are 
  1117.     better than the simple master/slave arrangement, and if well
  1118.     done, can be as good as the full differential power amp.
  1119.  
  1120. COPYRIGHT NOTICE
  1121. The information contained here is collectively copyrighted by the 
  1122. authors. The right to reproduce this is hereby given, provided it is 
  1123. copied intact, with the text of sections 1 through 8, inclusive. 
  1124. However, the authors explicitly prohibit selling this document, any 
  1125. of its parts, or any document which contains parts of this document.
  1126.  
  1127. --
  1128. Bob Neidorff; Texas Instruments     |  Internet: neidorff@ti.com
  1129. 50 Phillippe Cote St.               |  Voice   : (US) 603-222-8541
  1130. Manchester, NH  03101 USA      
  1131.  
  1132. Note: Texas Instruments has openings for Analog and Mixed
  1133. Signal Design Engineers in Manchester, New Hampshire.  If
  1134. interested, please send resume in confidence to address above.
  1135.