Porada Hansa - Klasy wzmacniaczy

Wzmacniacze dzieli się na różne klasy, w zależności od stosowanej w nich technologii. Klasa ma wpływ na jakość dźwięku, wydajność oraz cenę.
W tym odcinku Porad Hansa przedstawię wady i zalety najpowszechniej używanych klas.

Klasa A
Jest to najprostszy typ wzmacniacza, który wykorzystuje tylko jeden tranzystor. Klasa A ma najmniejsze zniekształcenia, ale też bardzo niską sprawność (około 30%). Wzmacniacze klasy A wymagają biasowania ponieważ tranzystor nie może jednocześnie pracować w dodatniej i ujemnej części fali i musi pracować w liniowej części krzywej charakterystyki. Istotną rolę odgrywa prąd spoczynkowy. Klasę A rzadko stosuje się we wzmacniaczach mocy ze względu na niską wydajność. Klasa A jest często wykorzystywana w przedwzmacniaczach, które nie wzmacniają mocy, tylko podnoszą poziom napięcia.

Klasa B
Jest to ulepszona wersja wzmacniaczy klasy A. Zamiast pojedynczego tranzystora w klasie B stosuje się dwa uzupełniające się tranzystory (push – pull). Gdy pierwszy tranzystor wzmacnia dodatnią część sygnału, drugi tranzystor jest wyłączony. Gdy drugi tranzystor wzmacnia ujemną część sygnału, pierwszy tranzystor jest wyłączony. Wzmacniacze klasy B nie wyymagają biasowania ponieważ prąd spoczynkowy jest w nich równy zeru. To daje większą sprawność (około 50%), ale też większe zniekształcenia przy przejściu sygnału przez zero. Z tego względu wzmacniacze klasy B są rzadko stosowane.

Klasa AB
Jest to połączenie klasy A z klasą B. Oba tranzystory mają bardzo niskie napięcie biasowe, które utrzymuje zakłócenia na minimalnym poziomie, oraz zapewnia wyższą sprawność na poziomie klasy B. Klasa AB to najbardziej powszechne rozwiązanie we wzmacniaczach audio ze względu na sprawność na poziomie 50-60%.

Przykład wzmacniaczy klasy AB: CHAMP-2 and CHAMP-4.

Klasa D
Wzmacniacze klasy D są czasem mylnie nazywane wzmacniaczami cyfrowymi. Analogowe wejście sygnału jest modulowane najpierw impulsowo (patrz: ilustracja). Im mocniejszy sygnał wejściowy, tym większy impuls. Sygnał cyfrowy jest następnie wzmacniany i konwertowany na sygnał analogowy z zastosowaniem filtru dolnoprzepustowego. Takie rozwiązanie gwarantuje dużą sprawność układu. Wydajność wzmacniaczy klasy D to około 90%.
Wadami technologii wzmacniaczy klasy D jest to, że zakres częstotliwości zmienia się wraz z obciążeniem. Inny będzie zakres częstotliwości dla obciążenia 6 Ω, a inny przy obciążeniu 8 Ω .
Moduły wzmacniające Hypex mają stały zakres częstotliwości, niezależnie od obciążenia głośnika.

Przykłady wzmacniaczy klasy D z modułami Hypex: CHAMP-3D, REVAMP2250 and REVAMP4120T.

Klasa G
Wzmacniacze klasy G wykorzystują kilka szyn prądowych dla różnych zakresów napięcia wzmacnianego sygnału. Dla słabszych sygnałów, wykorzystywane jest mniejsze napięcie (napięcie 1). Dla silniejszych sygnałów, napięcie jest przenoszone na następną szynę (napięcie 2). W ten sposób moża znacznie zwiększyć wydajność tranzystora wyjściowego poprzez zminimalizowanie strat mocy. 

Klasa H
Wzmacniacze klasy H nie wykorzystują kilku szyn napięciowych, ale podstawowe napięcie ze zmienną szyną zasilającą, poprzez modulowanie charakterystyki zasilania sygnałem wejściowym audio. Do tranzystora wyjściowego podawane jest odpowiednie napięcie. To skutkuje bardzo wysoką wydajnością, ale system zasilania musi być bardzo szczegółowo zaprojektowany. Wzmacniacze Klasy G i klasy H mają większą wydajność niż wzmacniacze klasy AB, ale mniejszą niż wzmacniacze klasy D.

Przykład wzmacniacza klasy H: REVAMP2600.