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Les classes d'amplification
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Nous décrivons dans cet article la classe D qui est souvent utilisée dans les amplificateurs surround et les appareils très compacts. C'est un fonctionnement en tout ou rien qui a comme avantage un rendement élevé.
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Les classes de fonctionnement linéaires à transistors et les classes de fonctionnement des amplificateurs à lampes sont décrites ici.

La classe de fonctionnement D qui est une classe de fonctionnement purement numérique (tout ou rien). Les transistors servent uniquement d'interrupteur, connectant alternativement la sortie avec le positif et le négatif.

Le signal de sortie est évidemment très peu linéaire. Mais la commutation s'effectue à haute fréquence, et des circuits composés de self-inductions vont lisser le signal.


Exemple d'amplificateur classe D à 6 voies


Combien de puissance?

On utilise normalement une commande PWM (pulse width modulation = modulation de largeur d'impulsion). On utilise soit deux niveaux de commutation (haut-bas) soit trois niveaux de commutation pour les puissances plus élevées (alimentations symmétriques).

L'avantage principal de ce type de circuit est le rendement très élevé. Il y a donc peu de pertes, ce qui le rend idéal pour les appareils portatifs où l'énergie disponible est limitée et le bruit à produire élevé (boom-box). De nombreuses auto-radios sont actuellement équipées d'un étage de sortie en classe D, ce qui limite la dissipation de chaleur.

Les amplificateurs surround sont aussi souvent réalisés avec des étages de sortie en classe D car ils permettent un gain de place important (pas de dissipateur de chaleur nécessaire). On utilise souvent une alimentation à découpage (au lieu d'une alimentation linéaire à transfo), ce qui permet également un gain de poids et de place.

Les inconvénients sont la complexité accrue du circuit, la production de bruit électronique (qui peut gêner d'autres parties de l'appareil, par exemple le récepteur radio). Ce type d'amplificateur utilise souvent des composants qui réduisent la fiabilité de l'ensemble (condensateurs de sortie, self-inductions,...)

Le circuit à droite qui fait à peine 10cm de coté permet de commander 6 hauts parleurs. La puissance fournie est heu... Basons-nous sur la fiche technique de l'appareil.

Nous avons au minimum 70W par canal multiplié par 6, donc 420W au minimum (500W "typiques"). Pas mal pour un petit boût de plastique de 10cm de coté!

Et puis je lis le restant: consommation: 120W. Pas possible de fournir 420 ou 500W avec une consommation de 120W. J'ai nettoyé un des circuits intégrés utilisés pour lire le type et rechercher ses spécifications: il peut fournir 15W par canal (au total donc 90W, ce qui correspond à la consommation de l'ensemble), ce qui est toujours énorme pour un tel circuit.

Le circuit se compose (de bas en haut)

  • d'un modulateur qui van transformer le signal linéaire en signal numérique tout-ou-rien,
  • de trois circuits intégrés composés d'interrupteurs (chaque circuit a deux sorties distinctes)
  • de condensateurs pour éliminer la composante continue
  • de selfs et de condensateurs pour filtrer fortement le signal.
On utilise en fait le même circuit intégré dans une autoradio, mais pour disposer d'un peu plus de puissance, on utilise les deux sorties d'un circuit pour commander un seul haut parleur (BTL ou Balanced Tied Load ou Bridged Transformatorless Load).

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