La classe B

Classe B = La moitié du signal (50 %) est utilisée (a = 180°).

Les amplificateurs de classe B n’amplifient que la moitié du signal d’entrée. Ils créent donc beaucoup de distorsion, mais leur rendement est grandement amélioré.

Le rendement maximum théorique d’un amplificateur de classe B est de 78,5 %, mais le rendement des amplificateurs réels ne dépasse pas les 70 %. Les amplificateurs de classe B sont généralement utilisés pour réaliser des amplificateurs de basse et moyenne fréquence.

Dans ce cas, ils sont utilisés dans des configurations dites « push-pull ». Les montages push-pull disposent de deux transistors : un pour amplifier la partie négative du signal et un second pour sa partie positive. Chaque transistor fonctionne en « classe B ». La totalité du signal étant amplifiée, les montages push-pull possèdent un taux de distorsion plus faible que les amplificateurs classe B « de base » tout en gardant un bon rendement.

Schéma de principe d’un amplificateur de classe B
Fonctionnement en classe B pour un transistor bipolaire
V_{be_0}
I_b=f(V_{be})

Pour un montage à émetteur commun, une polarisation en classe B signifie que la tension de repos a été choisie égale à la tension de seuil de conduction du transistor (voir figure ci-contre).

Ainsi, tout signal négatif apposé à la base du transistor l’amènera en dessous de son seuil de conduction et ne sera pas amplifié. A contrario, tout signal positif 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 comme parfaits, la puissance fournie à la charge est :

P_s=frac{1}{2pi}int_0^pi frac{V_s(theta)^2}{R_l}mathrm dtheta=frac{1}{2pi} frac{V_s^2}{R_l} int_0^pi sin(theta)^2mathrm dtheta
P_s=frac{V_s^2}{4 R_l}

La puissance absorbée se calcule de la façon suivante :

P_text{abs}=frac{1}{2 pi}int_0^pi V_{cc} i(theta)mathrm dtheta = frac{1}{2 pi} V_{cc} int_0^pi frac{V_s}{R} sin(theta)mathrm dtheta
P_text{abs}=frac{V_{cc} V_s}{pi R_l}

Le rendement s’exprime de la façon suivante :

eta=frac{P_s}{P_text{abs}}=frac{pi V_s}{4 V_{cc}}
V_s
V_{cc}

Le rendement est maximum quand vaut  :

eta_text{max}=frac{pi}{4}=78,5 %

Les montages push-pull peuvent souffrir d’une discontinuité de signal à l’endroit où les deux moitiés de signal issues de chacun des transistors se rejoignent.

Ce phénomène s’appelle la distorsion de croisement. Pour cette raison, aucun amplificateur audio ne correspond en réalité à cette définition stricte de la classe B.

Tous les amplificateurs audio fonctionnent en classe A au voisinage du croisement, bien qu’ils puissent être rangés en classe B par certains auteurs. Les amplificateurs audio dans leur majorité peuvent aussi bien être rangés en classe AB, selon les définitions adoptées ici.

On retrouve des amplificateurs de classe B de type push-pull dans l’étage de sortie des amplificateurs continu utilisés dans : les boucles d’asservissement linéaire, les générateurs de fonction, les amplificateurs en circuits intégrés, ainsi que dans l’étage de sortie de la majorité des amplificateurs audio.

Amplificateur de classe B monté en Push-Pull

Leave a comment