Amplificateur de classe A ou de classe AB : compromis entre la polarisation, la chaleur et les haut-parleurs amplifiés

Pour presque tous les projets d’enceintes amplifiées, une scène de classe AB bien conçue constitue le choix technique et commercial le plus sûr. La classe A ne gagne que lorsque la linéarité mesurée à des niveaux d'écoute très faibles compte plus que la chaleur, le poids et le coût de l'électricité. Cette seule phrase explique pourquoi les modules de classe AB sont toujours présents dans la plupart des haut-parleurs de production, même si la classe A a la meilleure réputation sur le papier.

Les deux classes ne sont pas des technologies différentes. Il s'agit du même étage de sortie à transistor complémentaire, polarisé à différents points de fonctionnement. Tout le reste, de la taille du dissipateur thermique au poids d'expédition, découle de ce courant de polarisation.

Le point de biais décide de tout le reste

Dans un étage de sortie de classe A, les appareils fonctionnent sur 360 degrés complets du cycle du signal. Le courant de repos est réglé à un niveau supérieur au courant de crête que l'amplificateur délivrera à sa charge, de sorte que les transistors ne s'éteignent jamais. Il n'y a pas de région de croisement, pas de transfert entre appareils et la courbe de transfert reste linéaire à partir de quelques millivolts.

La classe AB se situe entre la classe B et la classe A. Une petite polarisation permanente maintient les deux appareils conducteurs pendant environ 200 degrés du cycle, juste assez pour se chevaucher au passage à zéro et supprimer la distorsion d'encoche qui affecte la pure classe B. En dehors de cette fenêtre de chevauchement, chaque appareil ne fonctionne que la moitié du temps, d'où le gain d'efficacité.

La conséquence pratique est facile à observer sur un banc. Un canal de classe A consomme à peu près la même puissance de l'alimentation, qu'il soit silencieux ou fonctionnant à pleine puissance. Un canal de classe AB consomme peu au ralenti et progressivement davantage à mesure que la production augmente. C'est pourquoi un châssis de classe A est chaud dix secondes après la mise sous tension, tandis qu'un châssis AB reste froid jusqu'à l'arrivée du matériel du programme.

Efficacité et chaleur : le coût de ne jamais s'éteindre

Le plafond théorique pour un étage de classe A est de 50 % avec une charge couplée par transformateur, et plus proche de 25 % pour la configuration asymétrique la plus courante. Les vraies conceptions s’installent dans la bande de 15 à 30 %. La classe AB atteint environ 78,5 % en théorie et offre 50 à 70 % en pratique, c'est exactement pourquoi elle est devenue la valeur par défaut pour l'audio analogique haute puissance.

Traduisez cela en une décision d’achat. Un module de classe AB de 200 W peut consommer 300 à 350 W du secteur à pleine puissance et 20 à 30 W au repos. Une conception équivalente de classe A nécessite une alimentation et un dissipateur thermique dimensionnés pour plusieurs centaines de watts de dissipation continue, ce qui signifie généralement trois à quatre fois le volume de métal, de transformateur et d'armoire par watt délivré.

Distorsion : une bonne classe AB bat généralement une classe A bon marché

La réputation de la classe A repose sur deux réels avantages : aucune distorsion de croisement et un profil harmonique dominé par une seconde harmonique bénigne et de faible ordre. Les deux sont authentiques. Mais la comparaison qui compte dans un produit est rarement idéal contre idéal.

La distorsion croisée en classe AB apparaît sous forme d'harmoniques d'ordre élevé à de faibles niveaux de sortie, précisément là où l'oreille est la plus sensible. Il est contrôlé par trois éléments : un courant de polarisation suffisant, un suivi thermique serré du réseau de polarisation afin que le réglage ne dérive pas à mesure que le dissipateur thermique se réchauffe et un gain de boucle adéquat. Exécutés correctement, les modules de classe AB maintiennent une distorsion harmonique totale dans la plage de 0,01 à 0,05 % à la puissance nominale, ce qui est inaudible dans tout contexte de lecture normal.

Là où la classe A avance véritablement, c'est au niveau du milliwatt dans les haut-parleurs à haute sensibilité. Si votre produit est un moniteur de champ proche pour une écoute critique, cette marge vaut la peine d'être payée. Qu'il s'agisse d'un boîtier de sonorisation portable, d'une enceinte colonne ou d'un caisson de basses, la différence disparaît sous le bruit de la pièce et le matériel programme.

Classe A vs classe AB en un coup d'œil

Le tableau ci-dessous résume la comparaison des paramètres qui déterminent réellement une nomenclature et une conception thermique.

Ce que cela signifie pour la conception de modules de haut-parleurs amplifiés

Les haut-parleurs amplifiés professionnels, les line arrays et les subwoofers sont construits autour de la classe AB, et de plus en plus autour de la classe D et de la classe H, pour une raison : un produit fonctionnel doit survivre à de longs cycles d'utilisation dans un rack chaud. L’arithmétique thermique ci-dessus exclut simplement la classe A aux niveaux de puissance exigés par ces systèmes.

Dans une conception AB typique, le module amplificateur de puissance gère le gain de tension et l'alimentation en courant, tandis que le contrôle de la tonalité, l'entrée du microphone et la limitation sont en direct sur des modules fonctionnels séparés placés devant lui. Cette division maintient la chaîne du signal analogique courte et permet de réutiliser une plate-forme d'amplificateur sur plusieurs modèles d'enceintes.

Module frontal analogique horizontal PL35 pour amplificateurs de classe AB Des entrées microphone et ligne symétriques ainsi qu'un égaliseur graphique à cinq bandes font de ce module horizontal un frontal compact pour les plates-formes d'amplificateurs de classe AB. Voir le produit →

Module fonctionnel vertical PL21 / PL21E avec protection de limite Une option frontale verticale pour les enceintes étroites, combinant des entrées microphone et ligne symétriques, un égaliseur à cinq bandes et une protection limite ; PL21E ajoute un contrôle d'écho du microphone. Voir le produit →

Les deux modules frontaux ci-dessus suivent ce modèle : entrées microphone et ligne symétriques avec un égaliseur graphique à cinq bandes au format horizontal, ou le même égaliseur avec protection limite au format vertical lorsque l'enceinte est étroite. Les deux sont conçus pour les plates-formes d'amplificateurs de classe AB, de sorte que le comportement de polarisation de l'étage de sortie reste la variable dominante.

Si le budget thermique d'une conception AB cesse d'évoluer, généralement au-dessus de quelques centaines de watts par canal à l'intérieur d'une armoire compacte, la prochaine étape de l'audio professionnel n'est pas de revenir à la classe A mais de passer à la classe H, qui commute le rail d'alimentation en fonction du signal. Un module tel que l'AMP400H conserve une alimentation par transformateur linéaire et un dissipateur thermique en aluminium en forme de U, conservant l'étage de sortie analogique tout en réduisant la dissipation aux niveaux bas et moyens.

Module amplificateur de puissance AMP400H 7294 classe H Un module de classe H avec des sorties moyenne/basse de 400 W et haute fréquence de 100 W, une alimentation par transformateur linéaire et un dissipateur thermique en forme de U, ainsi que plusieurs circuits de protection. Voir le produit →

Pour les équipes qui cartographient toute la famille avant de s'engager, notre guide pour classes d'amplificateur A, AB, D et H pour la conception de modules de haut-parleurs amplifiés parcourt les mêmes compromis pour chaque topologie. Vous pouvez également parcourir le courant Modules amplificateurs de haut-parleurs de classe AB pour comparer les niveaux de production et les options d’approvisionnement.

Choisir entre eux pour un nouveau produit

Quatre questions déterminent généralement la décision plus rapidement que n'importe quel test d'écoute :

1. Quel est le cycle de service ? Un haut-parleur qui fonctionne huit heures à puissance élevée ne peut pas se permettre un étage qui dissipe toute sa puissance de polarisation tout le temps.
2. Où va la chaleur ? Dans un boîtier en plastique scellé, une conception AB nécessite déjà un chemin thermique vers la plaque ; La classe A en aurait besoin d’une beaucoup plus grande.
3. A quel niveau la distorsion est-elle réellement audible ? Mesurez aux niveaux auxquels le produit fonctionnera réellement, et non à 1 W dans une charge factice.
4. Quel est le poids de l'unité finie ? La masse du transformateur et du dissipateur thermique constitue un coût de transport et d'installation récurrent, et non ponctuel.

Répondez-y honnêtement et le point de biais, ainsi que la plate-forme du module, ont tendance à se choisir.

Foire aux questions