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Quelle est la différence entre la classe A, la classe B et la classe D?

Quelle est la différence entre la classe A, la classe B et la classe D?
Heure à jour:2019-09-07
Quelle est la différence entre la classe A, la classe B et la classe D?
Si vous avez suivi la technologie d'amplificateur de puissance pendant un certain temps, vous aurez remarqué la mention "classe", comme classe A, classe AB, etc., Ces termes ne font pas référence à la qualité, mais au paramètre de fonctionnement de la sortie section. La plupart des étages de sortie d'amplificateurs de puissance fonctionnent dans une configuration push-pull, où l'alimentation est fournie par deux alimentations situées de part et d'autre de la terre, ou à zéro volt. (Certains ne le font pas, mais ils sont relativement non linéaires et ne doivent pas être considérés ici).
Classe B
Fonctionnant en mode push-pull, les transistors de sortie partagent la charge et ne doivent théoriquement fonctionner que lorsque le signal s'éloigne de la terre, dans le sens positif ou négatif. Si les transistors sont complètement désactivés à la sortie zéro et ne commencent à conduire que lorsqu'un signal est présent, ceci est défini comme un fonctionnement de classe B. C'est un moyen efficace de faire fonctionner la sortie et l'amplificateur fonctionne à froid sans signal, mais il y a un inconvénient; Les périphériques de sortie ont toujours un certain retard dans leur fonctionnement, et il apparaît donc une zone morte petite mais potentiellement gênante, appelée "distorsion de croisement", au point zéro. Bien que cette non-linéarité croisée n’ajoute pas nécessairement de grandes quantités aux nombres de distorsion (0,05% est probablement typique), il est facile d’entendre cela.
Classe AB
Heureusement, la distorsion croisée peut être réduite à des proportions négligeables par le simple fait de faire fonctionner les transistors de sortie "polarisés" au "léger" au ralenti, de sorte qu'ils commencent à conduire avant que la sortie ne bascule à travers le point zéro. Lorsqu'un amplificateur utilise ce mécanisme de sortie polarisé, il est appelé "Classe AB". Il suffit de modérer les biais, et comme il ne produit qu'un peu de chaleur, ce type d’ampli reste raisonnablement efficace. La distorsion croisée a plusieurs façons de faire ressortir son vilain petit crâne, même si le biais est assez important, l'ingénierie de ce type d'amplificateur doit être très rigoureuse et précise pour donner la distorsion la plus faible à toutes les fréquences. . Si cela est fait correctement, cependant, il n'y a pas de type d'amplificateur plus précis ou à distorsion moindre disponible; 0,01% est typique et 0,001% est réalisable.
Classe A
Certains ingénieurs préfèrent ne pas avoir à faire face à la possibilité de distorsion croisée dans leurs conceptions et choisissent un autre système de polarisation, appelé "classe A", dans lequel les transistors de sortie sont polarisés de manière à conduire de manière continue plus que le courant à pleine charge. , même au ralenti. Ainsi, ils ne sont jamais allumés ou éteints, ce qui évite théoriquement les distorsions croisées.
Malheureusement, ce système d’exploitation présente des inconvénients évidents (et parfois moins évidents). Utiliser autant de courant génère une énorme quantité de chaleur. L'amplificateur n'est donc pas simplement inefficace, il est volumineux et coûteux en raison des énormes mécanismes de dissipation de chaleur nécessaires. Cela réchauffe par conséquent toute la pièce en tant qu'effet secondaire. (Nice en hiver, mais rappelez-vous que le chauffage électrique est le type le plus cher).

Un inconvénient peu évident avec les conceptions de classe A est que ce courant de ralenti élevé a des conséquences sur les niveaux de distorsion bien au-delà de l’élimination théorique des artefacts croisés (ce qui est même discutable). Les transistors ont de nombreux types de mécanismes de distorsion, parmi lesquels des déviations par rapport à la linéarité dans des conditions de haute tension et de courant élevés simultanés. Ce sont bien sûr les paramètres exacts nécessaires au fonctionnement de classe A, et un amplificateur typique de classe A gère les niveaux de distorsion au moins 10 fois, et souvent plus de 100 fois, à la hauteur d’un amplificateur de classe AB de puissance similaire, soit environ 0,1%. . Une inspection minutieuse du spectre de distorsion révèle également que toutes les harmoniques sont augmentées, y compris celles représentées par la distorsion de croisement à laquelle l'opération de classe A visait en premier lieu!
Classe D
En allant dans la direction opposée, la classe D offre un rendement élevé grâce à une approche très différente du fonctionnement en sortie. La classe D, souvent considérée à tort comme une "amplification numérique", est en fait un système analogique qui fait varier la largeur du rapport cyclique haut / bas d'une fréquence porteuse à onde carrée. L'amplificateur passe toujours de tensions négatives à positives et inversement, mais le fait en permanence, à une fréquence élevée de 500 kHz environ. Le temps qu'il passe à un extrême ou à l'autre est proportionnel au lieu, ou à la relation tension-temps exacte, du signal souhaité à ce moment.

Étant donné que les périphériques de sortie passent presque tout leur temps à allumer ou éteindre complètement (zones de dissipation minimale absolue), l'efficacité est très élevée, de 80 à 90%. Ainsi, ces amplificateurs produisent très peu de chaleur et ne doivent pas nécessairement être aussi lourds ni aussi gros que les amplificateurs de classe AB typiques (pour ne rien dire des monstres de classe A)! Il y a naturellement aussi des inconvénients. La classe D, par définition, utilise de très grands signaux RF et doit être blindée et bien filtrée pour éviter les interférences et les sorties endommageant le haut-parleur. Cela nuit à la linéarité globale et augmente les coûts. Il ne s’agit donc pas d’une technologie bon marché. La distorsion globale est généralement équivalente à une amplification de classe A; bon mais pas génial, autour de 0,1% environ. Si l'efficacité est votre exigence, cependant, c'est la voie à suivre.