La classe F

Comme les amplificateurs de classe E, les amplificateurs de classe F sont également à haut rendement. Ils sont aussi généralement utilisés pour amplifier les fréquences radio. 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.

Amplificateurs poly-harmoniques :

Si l’on ne doit amplifier qu’un signal purement sinusoïdal, il est possible d’augmenter le rendement d’un amplificateur classique en ajoutant des harmoniques au signal à amplifier. Ce signal est ensuite filtré de façon à ce que la charge ne « voie » que le fondamental.

Courant amplificateur bi-harmonique avec harmonique rang 2

Effet sur le courant de l’ajout de l’harmonique de rang 2.

Tension amplificateur classe f avec harmonique rang 3

Effet sur la tension de l’ajout de l’harmonique de rang 3.

Par exemple, si l’on rajoute des harmoniques de rang impair à la tension amplifiée, il est possible d’en « aplatir » le haut et de disposer d’un fondamental d’amplitude plus grande que la limite classique due à l’écrêtage de l’amplificateur (voir figure ci-contre). C’est cette augmentation de l’amplitude maximale à même tension d’alimentation qui permet d’augmenter le rendement. Si on considère les composants parfaits, le rendement d’un amplificateur linéaire classique rajoutant uniquement un harmonique de rang trois est de 85-86 % avec un angle de conduction de 180° et de 95-96 % avec un angle de conduction de 126°. Il est possible de tenir le même raisonnement en modifiant la forme du courant absorbé par ajout d’harmoniques de rang pair et en baissant le courant de polarisation à même charge en sortie (voir figure ci-contre).

 

Amplificateurs de classe F :

Un amplificateur de classe F idéal est un amplificateur à découpage générant une tension en créneaux aux bornes du composant amplificateur, absorbant un courant en arche de sinusoïde déphasé de 180° par rapport à la tension aux bornes du composant actif et délivrant un courant sinusoïdal à la charge. Un tel amplificateur dispose d’un rendement unitaire. Un amplificateur de classe F idéal est l’équivalent d’un amplificateur poly-harmoniques disposant d’une infinité de filtres sélectifs de rang impair.

Malheureusement, il est impossible d’inclure une infinité de filtres sélectifs dans un amplificateur. Dans la pratique, le nombre de filtres est limité et plus l’on ajoute de filtres, plus le rendement de l’amplificateur augmente. Le rendement d’un amplificateur de classe F devient supérieur à celui d’un classe B lorsque l’amplificateur de classe F utilise un filtre de rang trois pour augmenter le fondamental de tension et des filtres de rang deux et quatre pour aplatir le courant.

Classe F

Schéma de principe d’un amplificateur de classe F.

Amplificateurs de classe F inverse :

Un amplificateur de classe F inverse idéal est un amplificateur à découpage générant une tension sinusoïdale aux bornes du composant amplificateur, absorbant un courant en créneaux déphasé de 180° par rapport à la tension aux bornes du composant actif et délivrant un courant sinusoïdal à la charge. Un tel amplificateur dispose d’un rendement unitaire. Un amplificateur de classe F inverse idéal est l’équivalent d’un amplificateur poly-harmoniques disposant d’une infinité de filtres sélectifs de rang pair.

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