Classes de fonctionnement d'un amplificateur électronique 1

Classes de fonctionnement d'un amplificateurélectroniqueLes classes de fonctionnement des amplificateurs électroniques sont un système de lettres utilisé pour caractériserles amplificateurs électroniques. Ce classement assigne une lettre pour chaque schéma d’amplificateur électronique.Ces classes sont définies par la relation entre la forme du signal d’entrée et celle du signal de sortie et par la duréependant laquelle un composant actif est utilisé lors de l’amplification d’un signal[1] . Cette durée est mesurée endegrés ou en pourcentage d’un signal sinusoïdal test appliqué à l’entrée de l’amplificateur, 100 % ou 360 degrésreprésentant un cycle complet[2] ,[3] .Il arrive que l'on décrive un amplificateur contenant plusieurs étages amplificateurs de classes différentes par uneseule classe. Dans ce cas, cette classe décrit uniquement le fonctionnement de l'étage de sortie de l’amplificateur.

IntroductionÀ l'origine, les classes d'amplificateurs permettaient de connaître la façon dont était polarisé le tube électroniqueservant à amplifier un signal (classe A, B, AB et C). Par la suite, cette façon de distinguer la polarisation a été reprisepour les transistors. Avec l'arrivée des amplificateurs à découpage, d'autres classes ont été ajoutées, qui permettentd'inclure les solutions techniques modernes utilisées pour amplifier un signal (classe D, E, etc.)[4] .

Caractéristiques idéalisées d'un transistorbipolaire.

La nécessité de polariser un composant amplificateur (tube outransistor) vient de leur forte non-linéarité ainsi que de leurunilatéralité en courant. Par exemple, un transistor bipolaire necommence à conduire qu'au-dessus d'une tension base-émetteur deseuil (voir la caractéristique sur la figure ci-contre).Pour que le transistor amplifie (la courbe ), il faut donc luiimposer une tension supérieure à cette tension de seuil. La tension desortie est fixée par la droite de charge qui n'est pasreprésentée sur le graphique ci-contre car dépendante du montageutilisé.Afin de pallier ces défauts, on « polarise » le composant amplificateur.La polarisation fixe son état au repos (lorsque l'on ne lui appliqueaucun signal). Le choix de ce point de repos influence beaucoup le comportement du composant lors de sonfonctionnement. Les classes d'amplification permettent de connaître la façon dont il a été polarisé et donc d'avoir desinformations sur les caractéristiques de l'amplificateur global.

Vue des zones où le signal est utilisé pour lesdifférentes classes d'amplificateurs.

Pour les amplificateurs linéaires, chaque classe définit la proportion dusignal d’entrée qui est utilisée par chaque composant actif pour arriverau signal amplifié (voir figure ci-contre), ce qui est aussi donné parl’angle de conduction a[5] :

Classe ALa totalité du signal d’entrée (100 %)[2] ,[3] est utilisée (a =360°).

Classe BLa moitié du signal (50 %)[2] ,[3] est utilisée (a = 180°).

Classe AB

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Plus de la moitié mais pas la totalité du signal (50–100 %)[2] ,[3] est utilisée (180° < a < 360°).Classe C

Moins de la moitié (0–50 %)[2] ,[3] du signal est utilisée (0 < a < 180°).Pour les amplificateurs « à découpage », le composant amplificateur est utilisé en commutation, il est soit bloqué(aucun courant ne le traverse), soit saturé (la tension à ses bornes est quasiment nulle). Son angle de conduction estdonc nul. Pour les amplificateurs à découpage, les classes servent à distinguer les technologies utilisées et non plusl'angle de conduction.

Schéma d'un montage émetteur commun.

Dans ce qui suit, afin de simplifier les illustrations, un transistorbipolaire est utilisé comme composant amplificateur, mais il peut êtreremplacé par un transistor à effet de champ ou un tube. Le montageutilisé ici pour illustrer les classes linéaires est un montage dit «émetteur commun »[6] (voir figure ci-contre). Toujours pour des raisonsde simplification, il sera représenté sans son circuit de polarisation (lesrésistances R1 et R2) et ses condensateurs de liaison C1 et C2. Enfin, lafréquence du signal appliquée en entrée sera supposée suffisammentgrande pour considérer que le condensateur de découplage C3 «court-circuite » la résistance R4.

Les caractéristiques du transistor bipolaire utilisé pour illustrer l'article sont des caractéristiques idéalisées. Lescaractéristiques du transistor sont représentées en bleu, les différents signaux en rouge et la droite de charge dumontage en vert. En pratique, les composants actifs ne sont pas aussi linéaires et ces non-linéarités sont à l’origine dedistorsions dans le signal de sortie. Afin de réduire ces distorsions, on a généralement recours à différentes formes decontre-réaction.

Classe ADans un amplificateur de classe A, le ou les composants actifs sont toujours en conduction. Ces amplificateursamplifient tout le signal d’entrée, limitant ainsi les distorsions sur le signal de sortie. Ils n’ont pas un bon rendement :ils dissipent une puissance constante quelle que soit l'amplitude du signal d'entrée. Ainsi, ces amplificateursatteignent leur rendement maximum lorsque l'amplitude du signal de sortie est aux limites de ce que peut fournirl'amplificateur. Le rendement maximum d'un amplificateur de classe A dépend de la topologie du montage utilisé : lerendement maximum théorique de ces amplificateurs est de 50 %[2] ,[3] dans le cas d'une liaison par transformateur,de 25 % dans le cas d'une liaison directe et entre 6 % et 25 % pour une liaison capacitive[7] ,[8] ,[9] .

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Amplificateur de classe A. Fonctionnement en classe Apour un transistor bipolaire.En vert la droite de charge.

Pour un montage à émetteur commun, une polarisation en classe A signifie que les tensions de repos et ont été choisies de façon à ce que l'amplificateur ne sature pas (n'écrête pas le signal) lorsqu'on lui applique un signald'entrée d'amplitude maximale. Le point de polarisation est généralement choisi plus important que le strictminimum afin de travailler dans la partie la plus linéaire possible des caractéristiques du composant amplificateur[10]

.Un montage à émetteur commun est un montage à liaison capacitive. En classe A, la puissance qu'il absorbe estconstante et vaut :

Avec la tension d'alimentation et le courant de polarisation. La puissance fournie à la charge dépend del'amplitude du signal de sortie :

Avec la valeur efficace de la tension de sortie et la valeur efficace du courant de sortie. La puissancemaximale dont on peut disposer en sortie est obtenue lorsque le courant et la tension de sortie sont aux limites de ceque l'amplificateur peut fournir. L'amplitude crête-crête de la tension de sortie ne peut dépasser tandis que celledu courant est limitée par [11] .

Le calcul du rendement maximum nous donne :

Schéma d'un montage émetteur commun.

Ce calcul n'est valable que si la droite de charge statique et ladroite de charge dynamique sont confondues. En réalité, lors durégime dynamique, la charge se trouve reliée en parallèle desrésistances d'émetteur et de collecteur ( et sur la figureci-contre) augmentant ainsi la pente de la droite de chargedynamique par rapport à celle de la droite de charge statique. Avecun tel montage, l'amplitude crête-crête est forcément inférieure à

diminuant ainsi le rendement maximum du montage.

En raison de leur faible rendement, les amplificateurs de classe Asont généralement utilisés pour faire des amplificateurs de petitepuissance[12] . Pour un amplificateur classe A de forte puissance, les pertes énergétiques deviennent très importantes.Pour chaque watt délivré à la charge, l’amplificateur dissipera, au mieux, un autre watt. Les classe A de puissanceimportante ont besoin d’alimentations de très forte puissance mais aussi de larges dissipateurs thermiques afin ded'évacuer l’énergie perdue.

Les amplificateurs de classe A sont généralement utilisés pour réaliser des étages préamplificateurs, desamplificateurs audio, des amplificateurs hautes fréquences à large bande ainsi que des oscillateurs hautesfréquences[13] . Bien que la majorité des amplificateurs audio utilisent un étage de sortie en classe B[14] , certainsaudiophiles considèrent que ce sont les amplificateurs de classe A qui donnent la meilleure qualité sonore, de parleur linéarité.

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Classe BLes amplificateurs de classe B n’amplifient que la moitié du signal d’entrée[2] ,[3] . Ils créent donc beaucoup dedistorsion, mais leur rendement est grandement amélioré. Le rendement maximum théorique d'un amplificateur declasse B est de 78,5 %[3] , mais le rendement des amplificateurs réels ne dépasse pas les 70 %[15] . Les amplificateursde classe B sont généralement utilisés pour réaliser des amplificateurs de basse et moyenne fréquence[16] . Dans cecas, ils sont utilisés dans des configurations dites « push-pull »[2] . Les montages push-pull disposent de deuxtransistors : un pour amplifier la partie négative du signal et un second pour sa partie positive. Chaque transistorfonctionne en « classe B ». La totalité du signal étant amplifiée, les montages push-pull possèdent un taux dedistorsion plus faible que les amplificateurs classe B « de base » tout en gardant un bon rendement.

Amplificateur de classe B. Fonctionnement en classe Bpour un transistor bipolaire.

Pour un montage à émetteur commun, un polarisation en classe B signifie que la tension de repos a été choisieégale à la tension de seuil de conduction du transistor (voir figure ci-contre). Ainsi, tout signal négatif apposé à labase du transistor l'amènera en dessous de son seuil de conduction et ne sera pas amplifié. A contrario, tout signalpositif amènera le transistor dans la zone linéaire de sa caractéristique et sera donc amplifié.Pour un montage à émetteur commun polarisé en classe B et dont tous les composants sont considérés commeparfaits, la puissance fournie à la charge est :

La puissance absorbée se calcule de la façon suivante :

Le rendement s'exprime de la façon suivante :

Le rendement est maximum quand vaut :

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Amplificateur de classe B push-pull.

Les montages push-pull peuvent souffrir d’une discontinuité de signal àl’endroit où les deux moitiés de signal issues de chacun des transistorsse rejoignent. Ce phénomène s’appelle la distorsion de croisement.

On retrouve des amplificateurs de classe B de type push-pull dansl'étage de sortie des amplificateurs continu utilisés dans : les bouclesd'asservissement linéaire, les générateurs de fonction, lesamplificateurs en circuits intégrés[17] , ainsi que dans l'étage de sortiede la majorité des amplificateurs audio[14] .

Classe ABLa classe AB est un compromis entre la classe A et la classe B[2] : le point de repos de l'amplificateur se situe entrecelui d'un amplificateur de classe A et celui d'un amplificateur de classe B. Une telle méthode de polarisation permetà la classe AB de fonctionner en classe A pour les signaux de faible amplitude puis de se comporter comme unamplificateur de classe B pour les signaux de forte amplitude. Tout comme pour les amplificateurs de classe B, lesamplificateurs de classe AB sont souvent utilisés en configuration push-pull afin de diminuer le taux de distorsionlors de l'amplification de signaux de forte amplitude.

Amplificateur de classe AB. Fonctionnement en classe ABpour un transistor bipolaire.

Influence de l'amplitude sur la sortie pour unémetteur commun de classe AB.

Cliquer pour voir l'animation.

Le principal inconvénient des push-pull de classe AB survient lorsque l'on amplifie des signaux de forte amplitude :une partie du signal est amplifiée par deux transistors (zone de fonctionnement en classe A) tandis que le reste dusignal est amplifié par un seul transistor (zone de fonctionnement en classe B). Ainsi, le gain en courant du montagen'est pas constant au cours d'un « cycle » d'amplification[18] . Cette variation du gain en courant engendre desdistorsions hautes fréquences lors du passage entre la zone où deux composants amplifient le signal et celle où unseul composant l'amplifie[19] .Pour les amplificateurs à tubes, on rajoute parfois deux sous-classes à la classe AB : la classe AB1, sans apparition de courant grille et la classe AB2 avec courant grille. Ces deux sous-classes n’ont de sens que pour les amplificateurs à tubes. En effet, il existe toujours un courant de base dans un transistor bipolaire, et toute variation de tension sur la

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grille d’un transistor à effet de champ nécessitera un courant afin de charger ou décharger la capacité grille-sourceinhérente à cette technologie de transistor.Il peut exister un phénomène d'emballement thermique lors de l'utilisation d'un montage push-pull classe AB à basede transistors bipolaires[20] . L'ajout d'une résistance Re en série dans l'émetteur de chaque transistor de l'étage finalet la stabilisation du courant de repos en fonction de la température sont des solutions à ce problème.

Classe CLes amplificateurs de classe C amplifient moins de 50 %[2] ,[3] du signal d’entrée. Le taux de distorsion estimportant[2] , mais leur rendement maximum théorique est compris entre 78,5 %[21] et 100 %[22] suivant l'angle deconduction de l'amplificateur.

Amplificateur de classe C. Fonctionnement en classe Cpour un transistor bipolaire.

Influence de l'amplitude sur la sortie pour unémetteur commun de classe C.Cliquer pour voir l'animation.

Pour un montage à émetteur commun, un polarisation en classe C signifie que la tension de repos a été choisieinférieure à la tension seuil de conduction du transistor. Ainsi, le signal ne sera pas amplifié tant qu'il ne porte pas latension base-émetteur du transistor au-dessus de sa tension limite de conduction (voir figure ci-dessus).Les amplificateurs de classe C sont plus couramment utilisés dans les émetteurs radio, où le taux de distorsion peutêtre réduit grâce à l’utilisation d’une charge accordée dans l’amplificateur. Le signal d’entrée est utilisé pour fairecommuter le composant actif de passant à bloqué. Cette tension pulsée crée un courant à travers un circuit accordé.Le circuit accordé ne résonne que pour une gamme de fréquences, éliminant ainsi les fréquences non désirées. Lesignal désiré (une sinusoïde) est alors transmis à la charge accordée. Si la gamme de fréquences à amplifier n’est pastrès importante, ce genre de système fonctionne correctement. Les derniers harmoniques résiduels peuvent êtreéliminés à l’aide d’un filtre.Les amplificateurs de classe C sont utilisés pour réaliser des amplificateurs ultrasoniques, hautes fréquencessélectifs[2] et micro-ondes ainsi que des oscillateurs hautes fréquences[13] . Les amplificateurs de classe C sont aussiutilisés pour réaliser des multiplicateurs de fréquence[23] ,[24] .

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Classe DLes amplificateurs de classe D sont couramment utilisés pour le contrôle des moteurs électriques (on parle alors dehacheur ou d'onduleur). Ils sont aussi utilisés comme amplificateurs audio.Un amplificateur de classe D est un amplificateur dont tous les composants de puissance sont utilisés comme desinterrupteurs : les composants amplificateurs sont soit bloqués (aucun courant ne les traverse) soit saturés (la tensionà leurs bornes est quasi nulle). Les premiers amplificateurs de classe D datent du début des années 1950[25] .De tels étages de sortie sont utilisés, par exemple, dans les générateurs d’impulsions. Cependant, la plupart du temps,ce terme s’applique à des amplificateurs qui doivent reproduire des signaux dont la bande passante est plus faible quela fréquence de commutation. C'est cette obligation d'utiliser une fréquence de commutation élevée afin d'obtenir untaux de distorsion acceptable qui a bloqué le développement des amplificateurs de classe D pendant plus de vingtans[25] . Leur développement s'est fait en deux étapes : une première à la fin des années 1960 avec l'apparition destransistors de puissance à effet de champ puis une seconde dans les années 1980 avec l'introduction sur le marché decircuits intégrés dédiés à la réalisation d'amplificateurs de classe D[25] .Les amplificateurs de classe D utilisent la modulation de largeur d'impulsion, la modulation de densité d'impulsionsou des formes plus avancées de modulation comme la modulation Sigma delta[26] . Le signal d’entrée est converti enune série d’impulsions dont la valeur moyenne est directement proportionnelle à l’amplitude du signal à l’instantconsidéré.Afin de respecter le théorème de Shannon, la fréquence théorique minimum des impulsions est de deux fois la plushaute fréquence que l’on veut reproduire. En pratique, afin de diminuer le taux de distorsion ou les harmoniques decourants, la fréquence de découpage fait plus du double de la plus haute fréquence que l’on veut reproduire. Parexemple, dans les amplificateurs audio, la fréquence utilisée se situe entre 50 kHz et 1 MHz suivant lesamplificateurs[27] . Le spectre de la sortie d’un amplificateur de classe D contient des fréquences non désirées (parexemple, la fréquence de découpage et ses harmoniques) qui doivent être éliminées par filtrage. Ce filtrage peut êtreréalisé soit par la charge elle-même[28] , soit par un filtre passe-bas passif. Le choix de la fréquence de découpage estun compromis : son augmentation permet de simplifier le filtrage des harmoniques dus au découpage en les éloignantde la fréquence maximum que l'on veut restituer. Par contre, l'augmentation de la fréquence de découpage augmenteaussi les pertes par commutations qui ont lieu à chaque changement d'état des composants utilisés commeinterrupteurs diminuant ainsi le rendement de l'amplificateur.

Schéma de principe d'un amplificateur audio declasse D.

Tension de sortie « sinusoïdale » non filtrée d'unonduleur à trois niveaux.

Influence de l'amplitude sur la sortie pour unamplificateur de classe D à trois niveaux.

Cliquer pour voir l'animation.

Le principal avantage des amplificateurs de classe D est leur rendement. Les impulsions de sortie étant d’amplitude constante, les composants amplificateurs[29] sont utilisés comme des interrupteurs : ils travaillent en mode bloqué (aucun courant ne les traverse) ou saturé (la tension à leurs bornes est quasi nulle) plutôt qu’en mode linéaire. La

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puissance instantanée dissipée dans un transistor étant le produit du courant par la tension, elle est quasiment nullelors de ces états. Le peu de pertes engendrées par ce type d’amplificateur permet d’utiliser des dissipateurs et desalimentations plus petits ou d'augmenter la puissance de sortie à dissipateurs et alimentations constants. Comme dansle cas des autres classes de fonctionnement, le rendement d'un amplificateur de classe D augmente avec la puissancedemandée en sortie avec cependant la particularité d'augmenter rapidement pour atteindre 80-90 % sur une largeplage de puissance[30] .Note : La lettre D est utilisée pour désigner ce type d’amplificateur car c’est la lettre qui vient après C, cela n’est pasune abréviation de « digital ». Les amplificateurs de classe D et E sont parfois qualifiés, à tort, de numériques. Cetteconfusion vient de la forme d’onde de la sortie qui ressemble à un train d’impulsions numériques. En fait, cesamplificateurs fonctionnent sur le principe de la modulation de largeur d'impulsion. Un signal de sortie numériqueserait en modulation d’impulsion codée.

Classe ELes amplificateurs de classe E sont des amplificateurs à haut rendement. Ils sont généralement utilisés pour amplifierles fréquences radio. Le principe des amplificateurs de classe E a été publié pour la première fois en 1975 par NathanO. Sokal et Alan D. Sokal[31] ,[32] .

Formes d'ondes recherchées dans l'interrupteurd'un amplificateur de classe E.

Afin de limiter les pertes par commutations, les amplificateurs declasse E sont conçus pour que le changement d'état du transistor sefasse en l'absence de courant. Entre deux commutations, le transistorest soit bloqué (le courant qui le traverse est nul), soit saturé (la tensionà ses bornes est quasi nulle). Les pertes dans un transistor étant dues auproduit de la tension à ses bornes par le courant le traversant, l'absencede courant lorsque la tension est non nulle, et vice versa permet deminimiser les pertes. Le rendement théorique d’un amplificateur declasse E utilisant des composants parfaits est de 100 %[3] . Cependant,les circuits réels souffrent de nombreuses imperfections les empêchantd’atteindre un tel rendement. Ces imperfections incluent les temps decommutation finis, la résistance interne et la tension de saturation nonnulle du transistor, ainsi que les pertes dans les composants passifsutilisés à haute fréquence. En pratique, les amplificateurs de classe Esont utilisés pour des fréquences allant de 3 MHz[33] à 10 GHz etpermettent d'obtenir des rendements de l'ordre de 74 % à 10 GHz[34] . En général, le rapport cyclique est de 50 %[3] .

Cette classe d’amplificateurs est uniquement utilisée pour la gamme de fréquences radioélectriques, où l’analyse del’amplificateur se fait dans le domaine fréquentiel et non dans le domaine tension/courant.

Schéma de principe d'un amplificateur de classeE.

Le schéma de base d'un amplificateur de classe E est donné sur lafigure ci-contre. La capacité C modélise la capacité parasite aux bornesdu transistor ainsi que toutes celles qui sont en parallèle avec elle. Labobine repérée L1 est une bobine d’arrêt. Elle possède une forteimpédance afin d’assurer une fonction de source de courant. La bobineL0 et la capacité C0 forment un circuit résonnant dont la fréquence derésonance correspond à la fréquence de travail de l'amplificateur.

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Classe FComme les amplificateurs de classe E, les amplificateurs de classe F sont également à haut rendement. Ils sont aussigénéralement utilisés pour amplifier les fréquences radio. Cette classe d’amplificateurs est uniquement utilisée pourla gamme de fréquences radioélectriques, où l’analyse de l’amplificateur se fait dans le domaine fréquentiel et nondans le domaine tension/courant.

Amplificateurs poly-harmoniques

Effet sur la tension de l'ajout de l'harmonique derang 3.

Effet sur le courant de l'ajout de l'harmonique derang 2.

Si l'on ne doit amplifier qu'un signal purement sinusoïdal, il estpossible d'augmenter le rendement d'un amplificateur classique enajoutant des harmoniques au signal à amplifier. Ce signal est ensuitefiltré de façon à ce que la charge ne « voie » que le fondamental.Par exemple, si l'on rajoute des harmoniques de rang impair à latension amplifiée, il est possible d'en « aplatir » le haut et de disposerd'un fondamental d'amplitude plus grande que la limite classique due àl'écrêtage de l'amplificateur (voir figure ci-contre). C'est cetteaugmentation de l'amplitude maximale à même tension d'alimentationqui permet d'augmenter le rendement. Si on considère les composantsparfaits, le rendement d'un amplificateur linéaire classique rajoutantuniquement un harmonique de rang trois est de 85-86 % avec un anglede conduction de 180°[35] et de 95-96 % avec une angle de conductionde 126°[36] ,[37] . Il est possible de tenir le même raisonnement enmodifiant la forme du courant absorbé par ajout d'harmoniques de rangpair et en baissant le courant de polarisation à même charge en sortie(voir figure ci-contre).

Amplificateurs de classe F

Schéma de principe d'un amplificateur de classeF.

Un amplificateur de classe F idéal est un amplificateur à découpagegénérant une tension en créneaux aux bornes du composantamplificateur, absorbant un courant en arche de sinusoïde déphasé de180° par rapport à la tension aux bornes du composant actif et délivrantun courant sinusoïdal à la charge. Un tel amplificateur dispose d'unrendement unitaire. Un amplificateur de classe F idéal est l'équivalentd'un amplificateur poly-harmoniques disposant d'une infinité de filtressélectifs de rang impair.Malheureusement, il est impossible d'inclure une infinité de filtressélectifs dans un amplificateur. Dans la pratique, le nombre de filtres

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est limité et plus l'on ajoute de filtres, plus le rendement de l'amplificateur augmente. Le rendement d'unamplificateur de classe F devient supérieur à celui d'un classe B lorsque l'amplificateur de classe F utilise un filtre derang trois pour augmenter le fondamental de tension et des filtres de rang deux et quatre pour aplatir le courant[38] .

Amplificateurs de classe F inverseUn amplificateur de classe F inverse idéal est un amplificateur à découpage générant une tension sinusoïdale auxbornes du composant amplificateur, absorbant un courant en créneaux déphasé de 180° par rapport à la tension auxbornes du composant actif et délivrant un courant sinusoïdal à la charge. Un tel amplificateur dispose d'un rendementunitaire. Un amplificateur de classe F inverse idéal est l'équivalent d'un amplificateur poly-harmoniques disposantd'une infinité de filtres sélectifs de rang pair.

Classe G

Schéma de principe d'un amplificateur de classeG.

Principe de fonctionnement de la classe G.

Le classe G a été inventé en 1976 par Hitachi afin d'augmenter lerendement des amplificateurs[39] . Ces amplificateurs possèdentplusieurs bus de tensions différents et ils n'utilisent que le bus detension ayant la tension la plus faible permettant de fournir la tensiondésirée en sortie. En agissant ainsi, ces amplificateurs limitent lapuissance « perdue » dans les transistors de sortie augmentant de par làmême le rendement.

Les amplificateurs de classe G sont composés d'un amplificateur declasse B[40] ainsi que d'un ou plusieurs amplificateurs de classe C[41] .L'amplificateur de classe B fonctionne tout le temps et utilise, lorsqu'ilest le seul à fonctionner, le bus de tension ayant la plus faible valeur.Les amplificateurs de classe C utilisent l'un des bus de tension plusélevée et ne sont activés que suivant les besoins en tension de lacharge.

Le principal inconvénient des amplificateurs de classe G est lacomplexité apportée par la présence de plusieurs bus de tension. Ainsi,le nombre de bus de tension utilisé est généralement de deux[42] etdépasse rarement trois[39] .

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Classe H

Schéma de principe d'un amplificateur de classeH.

Principe de fonctionnement de la classe H.

Les amplificateurs de classe H sont similaires à ceux de classe G, à ladifférence qu'ils n'utilisent qu'un seul amplificateur dont la tensiond’alimentation « suit », ou est modulée par le signal d’entrée.L’alimentation maintient en permanence sa tension de sortie à unniveau légèrement plus élevé que ce qui est nécessaire. En général, ilspossèdent deux tensions d’alimentation, comme ceux de la classe G,mais seule la tension d'alimentation la plus élevée est modulée (V'

cc surla figure ci-contre). L’alimentation modulée est généralement réaliséegrâce à un amplificateur de classe D.

Classe S

Les amplificateurs de classe S doivent leur nom à leur concepteur ledocteur Sandman[43] . Ils sont constitués d'un amplificateur de classe Apossédant un faible courant de sortie maximum et d'un amplificateur declasse B. L'amplificateur de classe A fournit le courant pour lessignaux de faible puissance puis laisse le pas à l'amplificateur de classeB lorsque le courant demandé par la charge devient trop important.

Les autres classes

Le T-Amp de Sonic Impact.

Il existe une multitude d'autres classes que celles décrites dans lesparagraphes précédents. Ces autres classes se basent généralement surles classes A, B, C ou D dont elles modifient légèrement le principe debase ou les cascadent entre elles afin d'en améliorer les caractéristiquesou de disposer des avantages de deux classes différentes. Par exemple,la classe T, qui est une marque déposée de TriPath, est constituée d'unamplificateur de classe D fonctionnant à une fréquence de 650 kHz, etd'un système de modulation propriétaire[44] ,[45] ,[46] .

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Bibliographie : source utilisée pour la rédaction de l’article

En français• Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et

978-2840740414).précédemment (1988) chez McGraw-Hill, (ISBN 2-7042-1180-9)

• Paul Horowitz, Winfield Hill, Traité de l’électronique analogique et numérique [« The Art of Electronics »],vol. 1 : Techniques analogiques, Publitronic, 1996 (ISBN 2866610709)

En anglais• (en) G. Randy Slone, High-Power Audio Amplifier Construction Manual, Mcgraw-Hill, 1999 (ISBN 0071341196 et

978-0071341196) • (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725) • (en) Andrei Grebennikov, Nathan O. Sokal, Switchmode RF power amplifiers, Newnes, 2007 (ISBN 075067962X et

978-0750679626)

Notes et références[1] « Amplificateurs » (http:/ / www. universalis. fr/ corpussearch. php), Encyclopædia Universalis, 2008. Sur le siteuniversalis.fr, consulté le 18

novembre 2008.[2] Pascal Bareau, « Amplificateurs », Techniques de l'ingénieur – Électronique, éd. Techniques de l'ingénieur, Paris, novembre 2001 (ISSN 

0399-4120 (http:/ / worldcat. org/ issn/ 0399-4120& lang=fr)), vol. 1, no E 310, p. E-310-1 à E-310-12, chap. 4 : « Classes de fonctionnement», p. 7-9. [ présentation en ligne sur le site du CNRS, cat.inist.fr (http:/ / cat. inist. fr/ ?aModele=afficheN& cpsidt=15989643)]

[3] (en)[PDF] David Su, « CMOS RF Power Amplifiers: Non Linear, Linear, Linearized » (http:/ / www. ewh. ieee. org/ r6/ scv/ ssc/DSu_2002. pdf), Atheros Communications, Sunnyvale, California, in IEEE Local Chapter, 2002, p. 4-5-6/41. Sur le site ewh.ieee.org,consulté le 18 novembre 2008.

[4] (en) G. Randy Slone, High-Power Audio Amplifier Construction Manual, Mcgraw-Hill, 1999 (ISBN 0071341196 et 978-0071341196),p. 143 : « Trade Secret »

[5] Dans le cas des classes AB et C, l'angle de conduction dépend de l'amplitude du signal d'entrée[6] Si on utilise un transistor à effet de champ, on parle alors de source commune[7] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), p. 40 : «

Inconvénient de la classe A ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[8] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), p. 220-232 :«

Configurations rencontrées ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[9] (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725), p. 260-263 : « Class-A configurations

and efficiency »[10] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414),

p. 47.précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[11] Si le courant demandé dépasse , l'amplificateur fonctionne alors en classe AB[12] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), p. 40 : «

Domaines d'applications ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[13] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), p. 219 : «

Classe A et C ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[14] (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725), p. 36 : « Class B »[15] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), p. 41 : «

Avantage de la classe B ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[16] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), p. 83 : «

Amplificateurs classe B (montage push-pull) ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[17] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), p. 41-42 : «

Domaines d'applications ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[18] (en) G. Randy Slone, High-Power Audio Amplifier Construction Manual, Mcgraw-Hill, 1999 (ISBN 0071341196 et 978-0071341196),

p. 14-146: « Class AB »[19] (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725), p. 35-36 : « Class-AB »

Classes de fonctionnement d'un amplificateur électronique 13

[20] (fr) Marc Corevon - Cours sur les amplificateurs de puissance §2.6.3 (http:/ / www. chireux. fr/ mp/ cours/ electronique/ Chap2. pdf)[21] Dans ce cas, l'angle de conduction est de 180° et l'amplificateur se comporte comme un classe B[22] Dans ce cas, l'angle de conduction est nul et l'amplificateur n'amplifie rien[23] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), « 1.4.1.4

Classe C théorique », p. 43 : « Domaines d'applications ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN: 2-7042-1180-9[24] Dans le cas d'un multiplicateur de fréquence, le filtre sélectif de sortie est accordé sur un harmonique et non sur le fondamental.[25] Michel Girard, Amplificateurs de puissance, Ediscience International, 1993, 435 p. (ISBN 2840740419 et 978-2840740414), « « 3 :

Amplificateurs à découpage (classe D) » », p. 187-188 : « Historique de la classe D ».précédemment (1988) chez McGraw-Hill, ISBN:2-7042-1180-9

[26] Voir, par exemple, l’amplificateur audio AD1990 de Analog Devices[27] (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725), p. 320-321 : « Basic principles »[28] Comme, par exemple, les moteurs électriques[29] En général des MOSFETs, mais les tubes ou les transistors bipolaires sont aussi utilisés[30] (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725), p. 326-327 : « Efficiency »[31] N. O. Sokal and A. D. Sokal, « Class E — A New Class of High-Efficiency Tuned Single-Ended Switching Power Amplifiers », IEEE Journal

of Solid-State Circuits, vol. SC-10, p. 168-176, June 1975. HVK[32] N. O. Sokal and A. D. Sokal, « High-efficiency tuned switching power amplifier »,(en) Brevet U.S. 3919656 (http:/ / patft. uspto. gov/

netacgi/ nph-Parser?patentnumber=3919656), November 11, 1975[33] En deçà de 3 MHz, les amplificateurs de classe D obtiennent de plus forts rendements[34] [PDF] (en) Nathan O. Sokal, Class-E RF Power Amplifiers (http:/ / www. arrl. org/ tis/ info/ pdf/ 010102qex009. pdf), QEX,

janvier/février 2001[35] Soit 8 % de mieux qu'un classe B dans les mêmes conditions[36] Dans les deux cas, l'amplitude de l'harmonique de rang trois a fait l'objet d'un calcul d'optimisation[37] (en) Andrei Grebennikov, Nathan O. Sokal, Switchmode RF power amplifiers, Newnes, 2007 (ISBN 075067962X et 978-0750679626),

p. 102[38] (en) Andrei Grebennikov, Nathan O. Sokal, Switchmode RF power amplifiers, Newnes, 2007 (ISBN 075067962X et 978-0750679626),

p. 108-115[39] (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725), p. 37-38 : « Class-G »[40] Il est aussi possible d'utiliser un amplificateur de classe A ou AB. L'amplificateur de classe B étant le choix le plus courant[41] Le nombre d'amplificateurs de classe C dépend du nombre de bus de tension utilisés[42] Quatre dans le cas d'une alimentation symétrique[43] (en) Douglas Self, Audio Power Amplifier Design Handbook, Newnes, 2006 (ISBN 0750680725), p. 39-40 : « Class-S »[44] Tripath technical information: Class-T digital audio amplifier technology overview (http:/ / www. tripath. com/ downloads/ an1. pdf)[45] Tnt-audio: Sonic Impact T-Amp - integrated amplifier (http:/ / www. tnt-audio. com/ ampli/ t-amp_e. html)[46] Magma, Connaître l’amplificateur Hi-Fi (http:/ / www. magma. fr/ static/ french/ technique/ Connaitre_ampliHiFi. html)

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Electronicamplifier (http:/ / en. wikipedia. org/ wiki/ En:electronic_amplifier?oldid=77887022) » (voir la liste des auteurs (http:// en. wikipedia. org/ wiki/ En:electronic_amplifier?action=history))

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