en électronique, L’amplificateur est le dispositif de circuit le plus couramment utilisé avec d’énormes possibilités d’application. Dans L’électronique liée à L’Audio, les préamplificateurs et les amplificateurs de puissance sont deux types différents de systèmes d’amplification utilisés à des fins liées à l’amplification du son. Mais, que cette application spécifique, il existe d’énormes différences dans les différents types d’amplificateurs, principalement dans les Amplificateurs de Puissance., Donc, ici, nous allons explorer les différentes classes d’amplificateurs avec leurs avantages et leurs inconvénients.
Classifications des amplificateurs utilisant des lettres
Les classes D’amplificateurs sont l’identité des performances et des caractéristiques de l’amplificateur. Différents types d’amplificateurs de puissance donnent des réponses différentes lors du passage du courant à travers eux. Selon leurs spécifications, les amplificateurs se voient attribuer différentes lettres ou alphabets qui représentent leurs classes. Il existe différentes classes d’amplificateurs à partir de A, B, C, AB, D, E, F, T, etc., Parmi ces classes, les classes d’amplificateurs audio les plus couramment utilisées sont A, B, AB, C. D’autres Classes sont des amplificateurs modernes qui utilisent des topologies de commutation et la technique PWM (Pulse Width Modulation) pour piloter la charge de sortie. Parfois, une version améliorée des classes traditionnelles se voit attribuer une lettre pour les classer comme une classe d’amplificateur différente, comme l’amplificateur de classe G est une classe d’Amplificateur modifiée de classe B ou d’amplificateur de classe AB.
Les Classes de l’amplificateur représentent la proportion du cycle d’entrée lorsque le courant traverse l’amplificateur., Le cycle d’entrée est l’angle de conduction dérive de l’onde sinusoïdale de conduction à l’entrée de l’amplificateur. Cet angle de conduite est fortement proportionnel au temps des amplificateurs pendant un cycle complet. Si l’amplificateur est toujours allumé pendant un cycle, l’angle de conduction sera de 360 degrés. Ainsi, si un amplificateur fournit un angle de conduction de 360 degrés, l’amplificateur utilise un signal d’entrée complet et l’élément actif conduit à travers la période de 100% d’un cycle sinusoïdal complet.,
ci-dessous, nous allons démontrer les classes d’amplificateurs de puissance traditionnels allant de la Classe A, B, AB et C, et également démontrer l’amplificateur de classe D qui est largement utilisé dans les conceptions de commutation. Ces classes ne sont pas seulement utilisées dans les amplificateurs de puissance, mais également dans les circuits D’amplificateurs Audio.
Amplificateur de classe a
l’amplificateur de classe A est un amplificateur à gain élevé avec une linéarité élevée. En cas d’amplificateur de classe A, l’angle de conduction est de 360 degrés. Comme nous l’avons indiqué ci-dessus, un angle de conduction de 360 degrés signifie que l’amplificateur reste actif pendant tout le temps et utilise un signal d’entrée complet., Dans l’image ci-dessous, un amplificateur de classe A idéal est montré.
Comme on peut le voir dans l’image, il est un élément actif, un transistor. La polarisation du transistor reste tout le temps. En raison de cette fonction Ne jamais éteindre, l’amplificateur de classe A offre une meilleure stabilité de la boucle haute fréquence et de la rétroaction. Outre ces avantages, l’amplificateur de classe A est facile à construire avec un composant à un seul appareil et un nombre minimal de pièces.
malgré les avantages et la linéarité élevée, il a certainement de nombreuses limites., En raison de la nature conductrice continue, l’amplificateur de classe a introduit une perte de puissance élevée. En outre, en raison de la linéarité élevée, l’amplificateur de classe A fournit des distorsions et des bruits. L’alimentation et la construction de polarisation nécessitent une sélection minutieuse des composants pour éviter les bruits indésirables et minimiser la distorsion.
en raison de la perte de puissance élevée dans l’amplificateur de classe A, il émet de la chaleur et nécessite un espace de dissipateur de chaleur plus élevé. Le rendement est très faible dans les amplificateurs de classe A, théoriquement, le rendement varie entre 25 et 30% si utilisé avec la configuration habituelle., L’efficacité peut être améliorée en utilisant une configuration à couplage inductif, mais l’efficacité dans ce cas n’est pas supérieure à 45-50%, elle ne convient donc qu’à des fins d’amplification à faible signal ou à faible niveau de puissance.
Amplificateur De Classe B
l’amplificateur de Classe B est un peu différent de la classe A. Il est créé en utilisant deux dispositifs actifs qui conduisent la moitié du cycle réel, soit 180 degrés du cycle. Deux appareils fournissent un entraînement de courant combiné pour la charge.
dans l’image ci-dessus, une configuration idéale d’amplificateur de Classe B a été montrée., Il se compose de deux dispositifs actifs qui sont biaisés un par un pendant le demi-cycle positif et négatif de l’onde sinusoïdale et ainsi le signal est poussé ou tiré au niveau amplifié du côté positif et négatif et combine le résultat que nous obtenons cycle complet à travers la sortie. Chaque appareil allumé ou est devenu actif la moitié du cycle, et grâce à cela, l’efficacité est améliorée, par rapport à 25 – 30% d’efficacité de l’amplificateur de classe A, il fournit théoriquement plus de 60% d’efficacité. Nous pouvons voir chaque graphique de signal d’entrée et de sortie de périphérique dans l’image ci-dessous., L’efficacité n’est pas supérieure à 78% pour l’amplificateur de classe B. La dissipation thermique est réduite au minimum dans cette classe fournissant un bas espace de radiateur.
mais, cette classe a également une limitation. Une limitation très profonde de cette classe est la distorsion de croisement. Comme deux dispositifs fournit chaque moitié des ondes sinusoïdales qui sont combinées et jointes à travers la sortie, il y a un décalage (croix sur) dans la région, où deux moitiés sont combinées. En effet, lorsqu’un appareil termine le demi-cycle, l’autre doit fournir la même puissance presque en même temps lorsque l’autre termine le travail., Il est difficile de corriger cette erreur dans l’amplificateur de classe A Car pendant l’appareil actif, l’autre appareil reste complètement inactif. L’erreur fournit une distorsion dans le signal de sortie. En raison de cette limitation, c’est un échec majeur pour l’application d’amplificateur audio de précision.
Amplificateur de classe AB
Une autre approche pour surmonter la distorsion croisée consiste à utiliser L’amplificateur AB. L’amplificateur de classe AB utilise un angle de conduction intermédiaire des deux Classes A et B, Nous pouvons donc voir la propriété de l’amplificateur de classe A et de Classe B dans cette classe AB de topologie d’amplificateur., Identique à la Classe B, il a la même configuration avec deux dispositifs actifs qui conduit pendant la moitié des cycles individuellement mais chaque dispositif polarisé différemment afin qu’ils ne s’éteignent pas complètement pendant le moment inutilisable (moment de croisement). Chaque dispositif ne quitte pas la conduction immédiatement après avoir terminé la moitié de la forme d’onde sinusoïdale, au lieu de cela, ils conduisent une petite quantité d’entrée sur un autre demi-cycle. En utilisant cette technique de polarisation, le décalage de croisement pendant la zone morte est considérablement réduit.,
Mais dans cette configuration, l’efficacité de la réduction de la linéarité des appareils est compromise. L’efficacité reste supérieure à l’efficacité d’un amplificateur de classe A typique, mais elle est inférieure à celle du système d’amplificateur de classe B. En outre, les diodes doivent être soigneusement choisies avec la même note exacte et doivent être placées aussi près que possible du périphérique de sortie. Dans certaines constructions de circuits, les concepteurs ont tendance à ajouter une résistance de faible valeur pour fournir un courant de repos stable à travers l’appareil afin de minimiser la distorsion à travers la sortie.,
Amplificateur De Classe C
En dehors des amplificateurs de classe A, B et AB, il existe un autre amplificateur de classe C. c’est un amplificateur traditionnel qui fonctionne différemment des autres classes d’amplificateurs. L’amplificateur de Classe C est un amplificateur accordé qui fonctionne dans deux modes de fonctionnement différents, accordé ou non. L’efficacité de l’amplificateur de Classe C est beaucoup plus que les A, B et AB. L’efficacité maximale de 80% peut être atteinte dans les opérations liées aux radiofréquences
l’amplificateur de Classe C utilise un angle de conduction inférieur à 180 degrés., Pendant le mode untuned, la section tuner est omise de la configuration de l’amplificateur. Dans cette opération, l’amplificateur de Classe C donne également une distorsion énorme sur la sortie.
lorsque le circuit est exposé à une charge réglée, le circuit serre le niveau de polarisation de sortie avec la tension de sortie moyenne égale à la tension d’alimentation. L’opération accordée est appelée clamper. Au cours de cette opération, le signal obtient sa forme appropriée et la fréquence centrale est devenue moins déformée.
dans les utilisations typiques, l’amplificateur de Classe C donne 60-70% d’efficacité.,
Amplificateur de classe D
amplificateur de classe D est un amplificateur de commutation qui utilise la Modulation de largeur d’impulsion ou PWM. L’angle de conduction n’est pas un facteur dans un tel cas que le signal d’entrée directe est modifié avec une largeur d’impulsion variable.
dans ce système d’amplificateur de classe D, le gain linéaire n’est pas accepté car ils fonctionnent comme un interrupteur typique qui n’a que deux opérations, ON ou OFF.,
avant de traiter le signal d’entrée, le signal analogique est converti en un flux d’impulsions par diverses techniques de modulation, puis il est appliqué au système amplificateur. Comme la durée des impulsions est liée au signal analogique, elle est à nouveau reconstruite à l’aide d’un filtre passe-bas sur la sortie.
l’amplificateur de classe D est la classe d’amplificateur à haut rendement énergétique dans les segments A, B, AB et C et D. Il a une dissipation thermique plus petite, donc un petit dissipateur thermique est nécessaire. Le circuit nécessite divers composants de commutation comme les MOSFET qui ont une faible résistance.,
c’est une topologie largement utilisée dans les lecteurs audio numériques ou le contrôle des moteurs. Mais nous devons garder à l’esprit que Ce n’est pas un convertisseur Numérique. Bien que, pour une fréquence plus élevée, l’amplificateur de classe D ne soit pas un choix parfait car il a des limitations de bande passante dans quelques cas en fonction des capacités du filtre passe-bas et du module de convertisseur.
autres classes D’amplificateurs
En dehors des amplificateurs traditionnels, il existe peu D’autres classes, qui sont les classes E, F, G et H.,
l’amplificateur de Classe E est un amplificateur de puissance très efficace qui utilise des topologies de commutation et fonctionne dans les radiofréquences. Un élément de commutation unipolaire et le réseau réactif accordé sont les principaux composants à utiliser avec l’amplificateur de classe E.
la classe F est un amplificateur à haute impédance en ce qui concerne les harmoniques. Elle peut être conduite utilisant l’onde carrée ou l’onde sinusoïdale. Pour l’entrée d’onde sinusoïdale, cet amplificateur peut être réglé à l’aide d’une inductance et peut être utilisé pour augmenter le gain.
Classe G utilisez la commutation de rail pour réduire la consommation d’énergie et améliorer les performances d’efficacité., Et la classe H est la version améliorée de la Classe G.
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