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
ROTFL 
