Les classes d'amplification

Les trois grandes techniques les plus utilisées dans le domaine des amplificateurs à transistors sont l'amplification en classe A, l'amplification en classe B et l'amplification en classe AB. La plupart des amplificateurs « moyen de gamme » sont en classe AB et les résultats sont tout à fait honorables. Depuis quelques années, les amplificateurs classe A ont (re)fait leur apparition chez les revendeurs grâce à l'arrivée de transistors capables de supporter les puissances mises en jeu dans ce mode de fonctionnement. Si vous avez le choix, prenez un classe A. Sinon, ne soyez pas désespéré. La différence d'écoute (si vous arrivez à en percevoir une) ne justifie pas forcément la différence de prix. Et si un de vos amis se monte du col en parlant du dernier classe A qu'il a acheté, vérifiez deux choses : est-ce bien un classe A ? Il existe des dénominations commerciales (Class AA ou Class AAA) qui n'ont rien à voir avec la technique utilisée mais qui prêtent volontairement ou non à confusion. D'autre part, si c'est réellement un classe A, demandez lui de vérifier jusqu'à quelle puissance. En effet, beaucoup d'amplificateurs classe A commutent en classe B au-delà d'une certaine puissance (parfois, 2 Watt). Ci dessous, une explication plus complète tirée de [LAPEYRE] :

Les dénominations A, B, AB, etc. concernent les étages de sorties des amplificateurs, c'est-à-dire, la partie où des transistors (ou des tubes) vont transformer le signal électrique de faible amplitude du pré amplificateur en signal de forte amplitude capable de délivrer beaucoup de courant. Cette étape étant capitale pour une bonne qualité de son, il est bon de s'y intéresser. Le problème est que le son se compose de parties positives, et de parties négatives, alors que les transistors (ou tubes) ne peuvent laisser passer le courant que dans un seul sens (positif OU négatif). A partir de là, plusieurs solutions existent pour contourner ce problème.

Classe A : pour rester simple: Un amplificateur Classe A reproduit de façon très fidèle et très chaude le son, possède la meilleure linéarité, la distorsion la plus basse mais à pour inconvénient de dégager une chaleur énorme. Ainsi les amplificateurs classe A sont peu puissants (30 à 50W max.), énormes, chauffent, consomment beaucoup de courant et sont très cher. Ils sont rares sur le marché. L'étage de sortie classe A est néanmoins utilisé systématiquement sur les étages de sortie bas niveau comme la sortie CD, sortie Pré ampli (...) car sa mise en place est simple pour des signaux faibles. Pour les mordus : chaque transistors de sortie va reproduire la partie positive et négative du signal. Pour cela, on applique au signal une tension, dite de polarisation, qui va rendre le signal à amplifier positif. Le problème est que le transistor va dissiper en permanence beaucoup de courant, en pure perte (chaleur). Il dissipera en moyenne la tension de polarisation, même lorsque le signal est un silence. Pour donner un ordre d'idée, pour un ampli de 20 W sous 4 Ohms (ampli peu puissant), la tension de polarisation sera de 13V et donc la puissance dissipé en chaleur sera de 40W! Et si on augmente la puissance de l'ampli, les pertes augmentent au carré ! Il y a eu des variations de cette technique pour réduire les pertes, comme un courant de polarisation variable, ou commuté, suivant l'intensité du signal...Ce qui fait qu'on a pu voir des amplis classe A de 100W par exemple, ou des ampli classe A "abordable" coté prix, puis un retour aux valeurs avec des amplis de 20W appelé « vrai Classe A » ou « True classe A »...

Classe B : les amplis de classe B sont peu utilisés en audio, sauf peut-être sur le très bas de gamme comme des minichaînes et la majorité des autoradios. Une amplification en classe B va amplifier séparément la partie positive du signal et la partie négative du signal à amplifier. Un transistor pour chaque partie. Pendant que l'un amplifie, l'autre est off et vice versa. Il n'y a pas de polarisation, le transistor chauffe beaucoup moins qu'en classe A. Si le signal est faible ou un silence, il n'y a presque pas de pertes. Le désavantage majeur des amplis Classe B est qu'il peut générer une distorsion, appelée distorsion de croisement, crée au croisement du signal positif et négatif, d'où son nom. Cette distorsion est très audible sur les signaux faibles et est insignifiante sur les signaux élevé.

Classe AB : Les amplis classe AB représentent l'énorme majorité des amplis autant en Hi-Fi haut de gamme, Home-cinéma que les minichaînes. Il est bon de s'y intéresser. A faible volume, ils fonctionnent en classe A (enfin, pas tout à fait mais presque...) et dès que le volume augmente, ils basculent en classe B. Ils utilisent moins de puissance que les classes A, sont moins cher, chauffent moins, et peuvent s'en rapprocher à l'écoute. Techniquement, il s'agit presque d'un étage de puissance classe B, sauf qu'on applique un courant de polarisation. Suivant les marques, la gamme du produit et le prix, le pourcentage de classe A ne sera pas le même. Par exemple, on peut considérer 2 amplis de classe AB de puissance identique: 100W. L'un aura une polarisation de 10V, et l'autre une polarisation de 2V. La qualité à l'écoute ne sera pas du tout la même, car l'un fonctionnera souvent en classe A et l'autre quasiment toujours en classe B. C'est un des critères, peu connu, qui fait la différence de qualité entre différentes amplifications. Bien sûr, la tension de polarisation n'est jamais donnée dans les caractéristiques techniques des constructeurs, sinon les marques grand public auraient du mal a vendre les minichaînes! Mais on a un moyen de savoir si amplificateur comporte une large part de classe A ou non: Un ampli avec une polarisation élevé (bon pourcentage de classe A) aura tendance à chauffer au repos, aura une grosse alimentation (transformateur bien lourd), des gros radiateurs (bien lourd) et une bonne aération sur le couvercle. Bizarrement, les minichaînes sont peu aérées et particulièrement légères. Coïncidence ?

Classe D : les amplis classe D fonctionnent un peu comme un hacheur, en tout ou rien. La valeur de sortie possède donc soit la valeur maximum, soit 0V. La puissance moyenne représente le signal audio. Il suffit de mettre un filtre passif passe-bas pour enlever les hautes fréquences. Le problème est que la commutation, pour être inaudible dans le spectre audible, doit se faire au-dessus de 40kHz. Les amplis classe D sont souvent utilisés pour les subwoofers (et les amplis de guitar bass) car la bande passante est faible (120Hz maximum), ils sont petit et chauffe moins. En fait, l'efficacité de la classe D est supérieure à la classe A, B, et AB. La qualité peut-être excellente, mais cela implique une fréquence de commutation élevée et un très bon filtre.

Classe G : les amplificateurs classe G possèdent 2 alimentations, une avec un faible voltage et un autre avec une plus forte tension. Lorsque les signaux sont de faibles amplitudes, l'ampli (de classe A) est connecté à la petite alimentation et lorsque le signal est fort, l'amplificateur est connecté à la grosse alimentation.

Classe H : un ampli classe H se sert d'un ampli classe D pour faire varier la tension de l'alimentation. La partie amplification de l'amplificateur est en classe A ou AB. Les amplificateurs classe H sont souvent utilisé dans les ampli professionnels.

Classe T : Un amplificateur de classe T est un amplificateur audio développé par la marque TriPath. Cette classe T est en fait un amplificateur de classe D standard fonctionnant à une fréquence de 650 kHz, avec un système de modulation propriétaire 1,2,3.