Maîtriser les amplificateurs de classe C : Guide complet et insights d'expert

Les amplificateurs sont des composants essentiels lors de la construction de vos circuits. Nous classons les amplificateurs en deux catégories : mode de fonctionnement et méthodes de construction. Linéarité, puissance de sortie, gain de signal et efficacité sont les principales caractéristiques de fonctionnement que nous devrions rechercher dans un bon amplificateur.

Nous avons quatre types d'amplificateurs : amplificateur classe A, classe B, classe C et classe AB. Cet article se concentre sur les amplificateurs de classe C et vous dit tout ce que vous devez savoir à leur sujet.

C'est parti !

1. Introduction à l'amplificateur de classe C

C'est une catégorie d'amplificateurs qui fonctionne en utilisant un transistor pour la conduction du courant. L'élément actif (transistor) conduit un courant pendant moins de la moitié du cycle du signal d'entrée. Important, ce cycle signifie que l'angle de conduction est inférieur à 180°, et les valeurs varient toujours entre 80° et 120°. Cet angle de conduction entraîne de nombreuses distorsions. Cependant, il augmente aussi l'efficacité puisque l'efficacité maximale de l'amplificateur de classe C est de 80 %.

  (Symbole de base d'un amplificateur classe C.)

SOURCE : Wikimedia commons

2. Principe de fonctionnement de l'amplificateur de classe C

Le schéma de circuit.

SOURCE : Wikimedia commons

Une charge accordée contrôle la distorsion puisque l'angle de conduction est inférieur à 180° et entraîne de la distorsion. De plus, ce contrôle se fait en dirigeant un courant et en appliquant un signal d'entrée pour commuter le transistor. Exemple d'utilisation dans un amplificateur RF.

(un amplificateur RF)

Le diagramme ci-dessous montre la forme d'onde d'entrée et la forme d'onde de sortie.

(Forme d'onde de courant.)

Introduction au principe.

Une charge de circuit résonnant pilote principalement cet amplificateur. Nous utilisons une source d'alimentation négative pour polariser le circuit. Puisque la valeur de crête de la source de tension AC est plus grande, la tension de base franchit la valeur de l'émetteur de la jonction base-émetteur. De plus, cela se produit pendant un intervalle de temps plus court au pic positif de chaque cycle. Pendant ce temps, le transistor est bloqué. Mais si vous utilisez une ligne de charge AC complète, le courant de collecteur maximal idéal sera Ic(sat). De plus, la tension de collecteur la plus basse sera Vce(sat).

Le transistor, qui est l'élément actif, produit une série d'impulsions de courant. Ensuite, les vibrations se conforment au courant d'entrée, qui circule à travers le circuit résonnant. Par conséquent, la fréquence de résonance provoque l'oscillation des circuits de réservoir, et cela se fait quand nous sélectionnons la valeur appropriée. Finalement, le circuit de réservoir atténue toutes les autres fréquences, le faisant osciller à une seule fréquence.

Nous utilisons une charge accordée appropriée pour obtenir la fréquence requise et des filtres supplémentaires pour éliminer le bruit du signal de sortie. De plus, nous utilisons un transformateur de couplage pour transférer la puissance du sac au circuit de réservoir.

(chargeurs de batterie avec transformateurs de couplage.)

3. Avantages et inconvénients de l'amplificateur classe C

Avantages des amplificateurs classe C.

1. Les amplificateurs sont excellents dans les applications radiofréquences.
2. Les amplificateurs classe C ont la plus petite taille physique pour une puissance de sortie donnée.
3. De plus, ils ont une fréquence élevée.

Inconvénients des amplificateurs classe C.

1. Assez difficile d'obtenir des inductances parfaites et des transformateurs de couplage de l'amplificateur classe C.
2. La plage dynamique est petite.
3. De plus, il a la linéarité la plus faible (inadapté pour une utilisation comme amplificateur linéaire).
4. De plus, crée beaucoup d'interférences RF.
5. Inadapté pour les applications audio en raison des niveaux élevés de distorsion qu'il produit.

4. Caractéristiques de sortie de l'amplificateur classe C

Le courant de sortie.

Le courant de sortie de l'amplificateur classe C est égal à 0 pendant plus de la moitié du cycle sinusoïdal du signal d'entrée. De plus, c'est là que le transistor reste inactif à son point de coupure.

La valeur maximale du courant de sortie.

L'efficacité théorique établie d'un amplificateur classe C est à 80 %. C'est à cause d'un angle de conduction réduit qui augmente l'efficacité, et cela cause des quantités significatives de distorsion. De plus, l'angle de conduction est <180°, variant entre 80° et 120°.

Le calcul de l'efficacité de sortie

La formule pour calculer l'efficacité (η) est :

Efficacité (%) = puissance de sortie × 100% / puissance d'entrée

5. Fonctionnement de l'amplificateur classe C

Dissipation de puissance de l'amplificateur classe C.

                                                        (Formes d'onde classe C)

Source : Wikimedia commons

La dissipation de puissance de cet amplificateur est plus faible car il ne fonctionne que sur une partie de la forme d'onde d'entrée. Il y a un intervalle de temps entre les impulsions du signal d'entrée AC (T). Son amplitude est Ic(sat). De plus, l'amplitude de tension minimale est Vce(sat).

PD(on) = Ic(sat) × Vce(sat) est la dissipation de puissance pour les transistors.

Notamment, le transistor reste en fonctionnement pour l'intervalle de temps restant.

(exemple de transistors)

Fonctionnement accordé de l'amplificateur classe C.

(Action d'amplification dans un amplificateur classe C.)

Le courant de collecteur circule pendant moins de la moitié du cycle du signal AC pendant le fonctionnement d'un amplificateur classe C. Un amplificateur classe C a un biais de 80° à 120°.

Cela explique pourquoi il utilise seulement moins de 50 % avec un circuit résonnant qui fonctionne pour le cycle complet de la fréquence de résonance.

Puisque l'efficacité augmente largement quand nous abaissons l'angle de conduction, une situation de donner et recevoir entre efficacité et distorsion se produit. Cependant, cela cause une distorsion considérable.

Une charge accordée sur l'amplificateur effectue la régulation de distorsion requise. De plus, le dispositif actif (transistor) est commuté par le signal d'entrée, et le courant circule à travers une charge accordée.

(Émetteur RF)

Biais par clamp pour un amplificateur classe C

(Circuit d'amplificateur classe C accordé avec biais clamp)

La disposition de circuit ci-dessus représente un amplificateur classe C à émetteur commun avec une résistance de charge. Pour clarifier, nous utilisons la charge résistive pour démontrer le concept car une charge de circuit résonnant pilote l'amplificateur. Donc, avec l'alimentation négative, le biais se produit en dessous du point de coupure. Les pics de tension de la source AC sont légèrement plus élevés que la tension de base. Et permettent à la tension de base de dépasser brièvement le potentiel de barrière de la jonction base-émetteur près du sommet positif de chaque cycle. Notamment, le transistor s'allume pendant cette brève période.

6. Applications de l'amplificateur classe C.

• Premièrement, utilisé dans un oscillateur RF.
• Deuxièmement, utilisé par les opérateurs FM.
• Troisièmement, utilisé comme amplificateurs de puissance (booster).
• De plus, fonctionne comme répéteur haute fréquence.
• Enfin, utilisé comme répéteurs accordés.

7. Différences entre amplificateurs classe A, B, AB et C

Différences	Production du signal	Cycles	Efficacité	Applications
Classe A	fournit une reproduction du signal sonore.	Fournit des rotations complètes de 360 degrés.	Le transistor est toujours à mi-chemin allumé. Le courant circule toujours, générant beaucoup de chaleur, conduisant à une efficacité de 25 %	Utilisé dans les appareils à faible puissance tels que la radio et les systèmes sonores extérieurs
Classe B	ne produit pas une bonne reproduction du signal	fournit des demi-cycles.	Le transistor polarisé positivement conduira le signal positif tandis qu'un autre transistor identique est éteint. De plus, quand un signal négatif passe, l'inverse se produit. La commutation alternée des paires de transistors distord le signal de sortie générant moins de chaleur, augmentant l'efficacité à 78 %	Idéal pour les appareils alimentés par batterie
Classe AB	a une reproduction du signal sonore	plus de la moitié du cycle.	Combine les forces des classes A et B ayant une reproduction du signal sonore et une efficacité complémentaire de 78 %	Utilisé dans un amplificateur audio haute fidélité.
Classe C	–	Moins de la moitié du cycle.	Signal de sortie hautement distordu car le transistor est fortement polarisé et ne s'allume que pour <180° du cycle d'entrée. Cela le fait produire moins de chaleur. donc, l'efficacité de la classe C est de 80 %	Inadapté pour les applications audio car l'impulsion de courant le rend utile dans les oscillateurs RF.

Résumé

Les amplificateurs classe C sont les amplificateurs les plus efficaces à utiliser dans les appareils car ils produisent moins de chaleur.

Nous espérons que cet article vous est utile. Pour toute question concernant l'amplificateur classe C, veuillez nous contacter.