La classe E

Les amplificateurs de classe E sont des amplificateurs à haut rendement. Ils sont généralement utilisés pour amplifier les fréquences radio. Le principe des amplificateurs de classe E a été publié pour la première fois en 1975 par Nathan O. Sokal et Alan D. Sokal.

Afin de limiter les pertes par commutations, les amplificateurs de classe E sont conçus pour que le changement d’état du transistor se fasse en l’absence de courant. Entre deux commutations, le transistor est soit bloqué (le courant qui le traverse est nul), soit saturé (la tension à ses bornes est quasi nulle). Les pertes dans un transistor étant dues au produit de la tension à ses bornes par le courant le traversant, l’absence de courant lorsque la tension est non nulle, et vice versa permet de minimiser les pertes. Le rendement théorique d’un amplificateur de classe E utilisant des composants parfaits est de 100 %. Cependant, les circuits réels souffrent de nombreuses imperfections les empêchant d’atteindre un tel rendement. Ces imperfections incluent les temps de commutation finis, la résistance interne et la tension de saturation non nulle du transistor, ainsi que les pertes dans les composants passifs utilisés à haute fréquence. En pratique, les amplificateurs de classe E sont utilisés pour des fréquences allant de 3 MHz à 10 GHz et permettent d’obtenir des rendements de l’ordre de 74 % à 10 GHz. En général, le rapport cyclique est de 50 %.

Perfect class E switch waveforms

Formes d’ondes recherchées dans l’interrupteur d’un amplificateur de classe E.

Cette classe d’amplificateurs est uniquement utilisée pour la gamme de fréquences radioélectriques, où l’analyse de l’amplificateur se fait dans le domaine fréquentiel et non dans le domaine tension/courant.

Le schéma de base d’un amplificateur de classe E est donné sur la figure ci-contre. La capacité C modélise la capacité parasite aux bornes du transistor ainsi que toutes celles qui sont en parallèle avec elle. La bobine repérée L1 est une bobine d’arrêt. Elle possède une forte impédance afin d’assurer une fonction de source de courant. La bobine L0 et la capacité C0 forment un circuit résonnant dont la fréquence de résonance correspond à la fréquence de travail de l’amplificateur.

Classe E

Schéma de principe d’un amplificateur de classe E.

Schema classe E

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