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La classe di un amplificatore da esclusivamente un’informazione sulla conduzione del/dei dispositivo/i finale/i in relazione al periodo di un segnale sinusoidale.
Non c’è alcuna informazione sulla conduzione degli stadi a discreti a monte dello stadio finale, anche se questi rientrano tutti nella definizione di classe A riportata successivamente.*


Premessa:
Ogni dispositivo finale (mosfet, bjt, igbt, triodo, pentodo) può essere utilizzato in qualsiasi classe.
Quindi la classe non esclude alcun tipo di dispositivo.

Terminologia:
- conduzione: momento in cui il transistor amplifica
- periodo di conduzione: lasso di tempo in cui il transistor amplifica

Gli amplificatori si dividono in due grandi famiglie: amplificatori lineari e amplificatori a commutazione (switching).


AMPLIFICAZIONI LINEARI


Classe A: il/i dispositivo/i finale/i risultano in conduzione per tutto il periodo del segnale. Non c’è alcun riferimento alla quantità di corrente, ma solo al fatto che ci sia conduzione per il 100% del periodo.
Tipologie:
1- classe A single-ended: si utilizza una sola tipologia di dispositivo finale, ad esempio il tipo N (bjt npn, n-mos, n-igbt, triodo, pentodo, n-jfet)
Sottotipologie:
- con carico attivo: un generatore di corrente costante posto sul collettore/drain/anodo del dispositivo polarizza il finale.
Il segnale viene prelevato sul collettore/drain/anodo (raramente altrove).
Il rendimento tipico è del 20% (25% max teorico).
Esempi commerciali: The End (car), Zen di Pass (home), ecc.
Esempio a nmos:

- con carico induttivo: un induttore o un trasformatore viene posto sul collettore/drain/anodo (raramente altrove).
Il carico induttivo raddoppia il rendimento, con un 40% tipico e un 50% massimo teorico.
Molto spesso si usa un trasformatore perché permette un adattamento d’impedenza tra lo stadio finale e l’altoparlante.
Molto usato delle amplificazioni a valvole.
Esempio prodotti: HSS HT2xx
Esempio a transistor npn:

2- classe A push-pull: si utilizzano due gruppi di dispositivi che lavorano in maniera complementare.
Il rendimento massimo teorico è del 50%.
Sottotipologie:
- simmetria complementare: utilizza dispositivi complementari (tipo N e P).
Esempi commerciali: Genesis DMA fino a 20Wrms
- quasi complementare: utilizza dispositivi dello stesso tipo ma in configurazione complementare.
Esempi commerciali: nessuno in ambito car. Oddwatt style valvolari in ambito home.
Esempio con trasformatori

3- classe A adattativa: lo stato di conduzione dei dispositivi viene modulato (da appositi circuiti) in modo da avere bassissimi assorbimenti statici (a vuoto) paragonabili alla classe AB.
Viene assicurata la conduzione per tutto il periodo del segnale.
Spesso brevettati.
Esempi commerciali: Mosconi classe A.

Classe AB: il/i dispositivo/i finale/i risultano interdetti almeno una volta durante il periodo del segnale.
Sono quasi sempre stadi in push-pull.
Il periodo di conduzione va dal 50% al 99.9% del periodo totale. Il rendimento massimo teorico è del 78.5%. Tipico dal 55-70%.
Tipologie:
1- simmetria complementare: come sopra.
2- quasi complementare: come sopra
3- soft-switching: lo stato di interdizione ha un lieve ritardo rispetto al segnale.
In questo modo, in regime musicale, l’interdizione è meno frequente e si ha un comportamento simile alla classe A adattativa.
Esempi commerciali: Genesis SA, Soundstream Class A.

Classe B: il/i dispositivo/i finale/i sono in conduzione per il 50% del periodo totale (e quindi interdetti per il 50% del restante periodo).
Sono stadi configurati in push-pull a simmetria complementare, dove la conduzione è associata alla polarità del segnale
(quando il segnale è positivo conduce un gruppo di finali, quando il segnale è negativo conduce un altro gruppo).
Gli eventuali problemi di distorsione di crossover vengono risolti/mascherati dalla retroazione globale.
Il rendimento massimo teorico è del 78.5%.
Esempi commerciali: trattorini americani old school stile Orion


Classe C: il/i dispositivo/i finale/i sono in conduzione per meno del 50%.
Sono utilizzati nei megafoni.


Classe G: è una classe AB dove la tensione d’alimentazione varia in maniera discreta rispetto al segnale musicale (solitamente in 2-3 step).
Ovvero a bassi volumi i finali vengono alimentati a bassa tensione, e viceversa.
Questo “trucco” migliora sensibilmente il rendimento, arrivando ad un massimo teorico dell’86% circa. Tipico del 75%.


Classe H: è una classe AB dove la tensione d’alimentazione varia in maniera continua (da un minimo, ad un massimo) rispetto al segnale musicale.
Il principio di base è lo stesso della classe G, ma la variazione continua permette di superare l’86% teorico. Tipico dell’80%.




AMPLIFICAZIONI A COMMUTAZIONE

Sono amplificatori dove il segnale originale viene modulato (secondo schemi di modulazione appropriati) prima di essere amplificato.
In questi amplificatori, il segnale “originale” si vede solo in ingresso ed in uscita.
Negli stadi intermedi si rilevano altri segnali che hanno andamenti temporali molto diversi dall’originale, ma che ne contengono la stessa informazione.
Il trattamento di questi segnali può avvenire in maniera analogica (circuiti a discreti), o in maniera digitale (dsp).
Le amplificazioni a commutazione hanno un rendimento massimo teorico del 100%. Tipico del 90%.

Classe D: il segnale viene trattato in maniera completamente analogica. Le modulazioni usate possono essere di tipo AD (commutazione a 2 livelli) o BD (commutazione a 3 livelli).
Le più usate sono la PWM e la delta-sigma. Esempi commerciali: tutti i quelli chiamati “classe D”
Tipologie:
1- con portante (clocked): la modulazione ha una portate a frequenza fissa generata da un circuito di clock.
2- senza portante (self-oscillating): sfrutta il principio dell'oscillatore a sfasamento. La modulazione ha una frequenza variabile ma sempre entro un piccolo range.
La frequenza di commutazione dipende dalla risposta in frequenza del sistema ad anello aperto e dal ritardo di propagazione**

Classe T: il segnale viene trattato in maniera digitale tramite un dsp Tripath, che effettua una classica conversione A-D.
Lo stream digitale viene elaborato dal chip Tripath e poi viene amplificato (o dal chip Tripath stesso, o da mosfet posti esternamente).
Lo schema di modulazione usato è sconosciuto (proprietario).







Note:
*Per quanto riguarda gli stati ad op-amp, bisogna far riferimento ai datasheet in base allo schema di principio o alle indicazioni riportate.
**per approfondimenti, cercare oscillatore a sfasamento

Complimenti Pergo, sei un grande
Davvero interessante, dettagliata ma abbastanza comprensibile da un neofita come me
Grazie ancora

MR. P .... I like it .... Very nice !

Dovrebbe essere uno sticky in modo che rimanga in testa a questa sezione

Cheers ..... VIN

Vinman non ha tutti i torti..
Grazie pergo, gran bel lavoro.

Azzzz... Una spiegazione davvero dettagliata e molto utile.. ^____^
Grazie Pergo..

Come sempre chiaro e comprensibile.......ottimo Pergo.

Ha fatto Copia-Incolla da Wikipedia

Grande Fede!!

Alessio Giomi ha scritto:Ha fatto Copia-Incolla da Wikipedia

come sempre
Last night Wikipedia saved my life, citava una canzone

pergo ha scritto:

Alessio Giomi ha scritto:Ha fatto Copia-Incolla da Wikipedia

come sempre
Last night Wikipedia saved my life, citava una canzone

ve possino

Rendimenti a confronto:





Ogni curva è caratteristica di una classe e tende al proprio valore massimo tipico.
La classe D ha un rendimento che ha andamento simile alla funzione 1-(e^-x) ps: simile alla funzione di carica di un condensatore, per capirci
La classe AB ha un rendimento pressochè lineare, tranne per basse potenze erogate dove l'assorbimento a riposo non è trascurabile.
La classe A, anche se non indicata, ha una curva simile alle AB solo che la parte iniziale non-lineare è concava invece che convessa.
La classe G e la classe H hanno una curva spezzata. La cuspide corrisponde alla variazione della tensione d'alimentazione. Si nota come, per basse potenze, il rendimento sia più elevato di un classe B (e anche AB)

Tradotto in termini pratici: .....se potessi avere un Monolithic in classe A che mi ciuccia tutto....

Marsur ha scritto:Tradotto in termini pratici: .....se potessi avere un Monolithic in classe A che mi ciuccia tutto....

...rimarresti senza batteria in poco tempo

zetapi ha scritto:

Marsur ha scritto:Tradotto in termini pratici: .....se potessi avere un Monolithic in classe A che mi ciuccia tutto....

...rimarresti senza batteria in poco tempo

Come sei materialista....

Marsur ha scritto:

zetapi ha scritto:

Marsur ha scritto:Tradotto in termini pratici: .....se potessi avere un Monolithic in classe A che mi ciuccia tutto....

...rimarresti senza batteria in poco tempo

Come sei materialista....

sei troppo forte Marsur.

zetapi ha scritto: sei troppo forte Marsur.

Grazie amico mio.

complimenti Pergo ti ricordi vero!? ...sei come la Panda, se non ci fossi, dovrebbero inventarti.

Grazie Gian!
Bella foto

hai visto! il tuo bel valvolare, peccato che non ho fatto la foto della targhetta...
così si leggeva il nome dell'artista!

Continua il viaggio attraverso le classi degli amplificatori, con un esempio particolare che potreste trovare nel vostra vita da appassionati di elettroniche audio:



E' il regalo di oggi.
La Optical Class A è uno schema di polarizzazione variabile brevettato da Denon.
Il nome è fascinoso: Optical indica il fatto che vengano utilizzati dei fotoaccoppiatori nel circuito di polarizzazione; mentre Class A..beh, potete immaginare.
Però non è tutto oro quel che luccica!

Fotoaccoppiatori sembra un parolone. In realtà sono componenti molto usati in optoelettronica e molto comuni. Niente di trascendentale.
In questo caso si comportano come degli interruttori (ottici, appunto) dove l'elemento ottico è interno al componente e serve solo a disaccoppiare elettricamente la parte di controllo (dell'interruttore) dall'interruttore stesso.



Come funziona?
Lo schema di principio ricalca un classico schema a simmetria complementare in classe AB:

pergo ha scritto: Classe AB: il/i dispositivo/i finale/i risultano interdetti almeno una volta durante il periodo del segnale.
Sono quasi sempre stadi in push-pull.
Il periodo di conduzione va dal 50% al 99.9% del periodo totale. Il rendimento massimo teorico è del 78.5%. Tipico dal 55-70%.
Tipologie:
1- simmetria complementare: come sopra.

A riposo, cioè senza segnale o per segnali estremamente bassi (qualche W), l'amplificatore è polarizzato in classe AB e quindi presenta consumi minimi come qualsiasi classe AB.
Quando il segnale PRE in ingresso supera una certa soglia di tensione, un apposito circuito di pilotaggio eccita il fotoaccoppiatore che agisce sul circuito di polarizzazione, aumentandola.
E' interessante sapere che al posto del fotoaccoppiatore si potrebbe usare un relè meccanico in miniatura, o un relè a stato solido. Il risultato sarebbe identico.
In poche parole ci sono due stati di polarizzazione:
- una bassa, per segnali lievi o assenza di segnale
- una alta, quando viene riprodotta musica.

Questo circuito ha una propria dinamica. Non è immediato per evitare una continua commutazione, che infliggerebbe negativamente sulla qualità sonora (ogni commutazione provoca inevitabilmente una distorsione impulsiva).
Il circuito si disattiva, tornando allo stato di riposo, dopo 200ms dall'ultimo superamento della soglia di spegnimento. Passati questi 200ms si presume che il brano musicale sia finito o abbia una pausa e quindi si ritorna allo stato di riposo.


Ma è davvero classe A?
Il circuito ha una sua taratura, dove si decide qual è lo stato di polarizzazione massima.
Di serie questa taratura non consente di essere in classe A per tutta la potenza a 8ohm (men che meno a 4..).
Quindi in assoluto non è un classe A, ma un classe AB con polarizzazione dinamica (a due stadi).

Il beneficio maggiore di tale soluzione è il basso consumo a riposo, beneficio che però non ha particolari riscontri pratici. A livello numerico, un comune classe AB può assorbire dai 20 ai 50W a riposo quindi assorbimenti paragonabili a piccole lampadine ad incandescenza. La soluzione Denon permette di avere un consumo a riposo più basso, ma il risparmio è ridicolo sotto ogni punto di vista: difficilmente si tiene per ore un amplificatore acceso senza fargli riprodurre musica.
Il contro di questa soluzione non è grave, è più una pignoleria tecnica: la commutazione. La commutazione avviene in un circuito, quello di polarizzazione, che è nel percorso di segnale. Ogni variazione in "real-time" provoca un'aggiunta, seppur impulsiva, di distorsione. Chiaramente è distorsione non udibile per ampienza e durata, ma è ben visibile ad oscilloscopio come un come piccolo spike sulla tensione d'uscita.


L'[i]optical class A[/i] è uno dei tanti storici esempi di classe A efficiente che sono stati provati negli anni senza successo. Ce ne sono altri che però mi terrò per le puntate successive.

Vedi, se io non fosse rimbambito tu questa foto come la facevi?