Nous avons déjà discuté, le classes et classifications des amplificateurs de puissance dans nos articles précédents. Les circuits d'amplification de puissance sont utilisés pour fournir une puissance élevée pour alimenter les charges telles que les haut-parleurs. Les amplificateurs de puissance sont classés en fonction de leur mode de fonctionnement qui est la partie du cycle d'entrée pendant laquelle le courant du collecteur est censé circuler. Sur cette base, les amplificateurs de puissance sont classés comme indiqué ci-dessous. Dans cet article, nous discuterons en détail de l'amplificateur de classe A.
- Amplificateur de puissance de classe A
- Amplificateur de puissance de classe B
- Amplificateur de puissance de classe C
- Amplificateur de puissance de classe AB
- Amplificateurs de puissance de classe D, E, G, S, T (Amplificateurs de puissance à découpage)
En général, les amplificateurs de puissance (signal important) sont utilisés dans les étages de sortie d'un système d'amplification audio pour piloter une charge de haut-parleur. Un haut-parleur typique a une impédance comprise entre 4Ω et 8Ω, ainsi un amplificateur de puissance doit être capable de fournir les courants de crête élevés nécessaires pour piloter le haut-parleur à faible impédance.
Amplificateur de puissance de classe A
Dans un amplificateur de classe A, si le courant du collecteur circule à tout moment pendant le cycle complet du signal d'entrée, l'amplificateur de puissance est appelé amplificateur de puissance de classe A. Il est moins utilisé pour les étages de puissance de sortie plus élevés, car son efficacité est médiocre.
Le but de la polarisation de classe A est de rendre l'amplificateur relativement exempt de bruit en faisant sortir la forme d'onde du signal de la région comprise entre 0v et 0,6v où la caractéristique d'entrée du transistor est non linéaire.
La conception de l'amplificateur de classe A produit un bon amplificateur linéaire, mais la plupart de la puissance produite par l'amplificateur va gaspillage sous forme de chaleur. Étant donné que les transistors de l'amplificateur de classe A sont polarisés en direct tout le temps, peu de courant les traversera même s'il n'y a pas de signal d'entrée et c'est la raison principale de son faible rendement. Le schéma de circuit de l'amplificateur de puissance de classe A à couplage direct est illustré dans la figure ci-dessous.
Amplificateur de classe A couplé par transformateur
Le circuit illustré ci-dessus est un amplificateur de classe A directement couplé. Un amplificateur où la charge est couplée à la sortie de le transistor l'utilisation d'un transformateur s'appelle un amplificateur à couplage direct.
En utilisant la technique de couplage de transformateur, l'efficacité d'un amplificateur peut être améliorée dans une large mesure. Le transformateur de couplage fournit une bonne adaptation d'impédance entre la charge et la sortie, et c'est la principale raison de l'amélioration de l'efficacité.
En règle générale, le courant traverse la charge résistive du collecteur, ce qui entraînera un gaspillage de la puissance CC qu'il contient. En conséquence, cette puissance CC s'est dissipée dans la charge sous forme de chaleur, et elle n'apporte aucune puissance CA de sortie.
Par conséquent, il n'est pas conseillé de faire passer le courant directement à travers le périphérique de sortie (ex: haut-parleur).
Pour cette raison, un arrangement spécial fait en utilisant un transformateur approprié pour coupler la charge à l'amplificateur comme indiqué dans le circuit ci-dessus.
Le circuit a les résistances de diviseur de potentiel R1 et R2, la résistance de polarisation et de contournement d'émetteur Re, utilisées pour la stabilisation du circuit. Le condensateur de contournement d'émetteur CE et la résistance d'émetteur Re sont connectés en parallèle pour éviter la tension alternative.
Le condensateur d'entrée Cin ( Condensateur de couplage ) utilisé pour coupler la tension du signal d'entrée CA à la base du transistor et il bloque le CC de l'étage précédent.
À transformateur abaisseur pourvu d'un rapport de rotation approprié pour coupler le collecteur à haute impédance à une charge à faible impédance.
Adaptation d'impédance de l'amplificateur de classe A
Adaptation d'impédance peut être fait en rendant l'impédance de sortie de l'amplificateur égale à l'impédance d'entrée de la charge. Il s'agit d'un principe important pour le transfert de puissance maximale (conformément au théorème de transfert de puissance maximale).
Ici, l'adaptation d'impédance peut être obtenue en sélectionnant le nombre de tours du primaire de sorte que son impédance nette soit égale à l'impédance de sortie du transistor et en sélectionnant le nombre de tours du secondaire de sorte que son impédance nette soit égale à l'impédance d'entrée du haut-parleur.
Caractéristiques de sortie de l'amplificateur de puissance de classe A
À partir de la figure ci-dessous, nous pouvons observer que le point Q est placé exactement au centre de la ligne de charge CA et que le transistor est conducteur pour chaque point de la forme d'onde d'entrée. L'efficacité maximale théorique d'un amplificateur de puissance de classe A est de 50%.
Caractéristiques de sortie de l'amplificateur de puissance de classe A - Ligne de charge CA
En pratique, avec le couplage capacitif et les charges inductives (haut-parleurs), le rendement peut diminuer jusqu'à 25%. Cela signifie que 75% de la puissance tirée par l'amplificateur de la ligne d'alimentation est gaspillée.
La majorité de la puissance gaspillée est perdue sous forme de chaleur sur les éléments actifs (transistor). En conséquence, même un amplificateur de puissance de classe A moyennement alimenté nécessite une alimentation électrique importante et un grand dissipateur thermique.
Avantages et inconvénients de l'amplificateur de classe A à couplage direct
Nous utilisons les amplificateurs de puissance à des fins diverses en fonction de la contrainte. Chaque amplificateur de puissance de classe a ses propres avantages et inconvénients en termes de fiabilité et d'efficacité.
Avantages de l'amplificateur de classe A
- Il a une haute fidélité en raison de la réplique exacte de sortie d'un signal d'entrée.
- Il a amélioré la réponse haute fréquence parce que l'appareil actif est allumé à plein temps, c'est-à-dire qu'aucun temps n'est nécessaire pour allumer l'appareil.
- Il n'y a pas de distorsion de croisement car le dispositif actif conduit pendant tout le cycle du signal d'entrée.
- La configuration à une seule extrémité peut être facilement et pratiquement réalisée dans un ampli de classe A.
Inconvénients de l'amplificateur de classe A
- En raison de la grande alimentation et du dissipateur de chaleur, l'amplificateur de classe A est coûteux et encombrant.
- Il a une faible efficacité.
- En raison de la réponse en fréquence du couplage du transformateur, la réponse n'est pas aussi bonne.
Applications de l'amplificateur de classe A
- L'amplificateur de classe A est plus adapté aux systèmes musicaux d'extérieur, car le transistor reproduit toute la forme d'onde audio sans jamais couper. En conséquence, le son est très clair et plus linéaire, c'est-à-dire qu'il contient des niveaux de distorsion beaucoup plus faibles.
- Ils sont généralement très gros, lourds et produisent près de 4 à 5 watts d'énergie thermique par watt de sortie. Par conséquent, ils fonctionnent très chaud et ont besoin de beaucoup de ventilation. Ils ne sont donc pas du tout idéaux pour une voiture et rarement acceptables dans une maison.
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