Comprendre les classes d'amplification en audio

En audio, la classe de l'amplificateur permet de le catégoriser en fonction des caractéristiques de son étage de sortie. Ainsi, des éléments tels que la polarisation des transistors ou tubes, la proportion de signal d'entrée utilisé ou le temps de conduction vont venir faire varier cette classe.

Ces classes offrent ainsi une information générale quant au mode de fonctionnement d'un amplificateur. Attention toutefois, cette catégorisation n'a pas pour but de hiérarchiser les amplificateurs, chaque classe présentant des avantages. De plus, la sonorité d'un amplificateur n'est pas uniquement liée à sa classe. La conception entière de l'appareil vient en effet faire varier cette signature sonore. Il convient donc de prendre en compte l'amplificateur de manière globale et surtout, de se fier à son oreille et à sa sensibilité personnelle.

La classe A

Dans un amplificateur classe A, les transistors de l'étage de puissance sont en fonctionnement permanent et utilisent 100% de l'énergie disponible, dissipant donc aussi une puissance constante. Cette conception à pour avantage de limiter le niveau de distorsion pour une restitution musicale et précise, au détriment du rendement, s'élevant difficilement à 25%. Ainsi, une partie de l'énergie reçue est perdue et dissipée sous forme de chaleur. Ces modèles disposent donc généralement d'une puissance de sortie limitée, d'un important étage d'alimentation et sont équipés de radiateurs pour évacuer efficacement la chaleur.

Quelques références d'amplificateurs Class A :

• Original Audio OPA-10 Amplificateur Class A Bluetooth 5.0 2x70W 8Ω
• SMSL VMV A1 Amplificateur Class A MOSFET PGA2311 2x15W 4Ω
• Tonewinner AD-1PA+ Amplificateur de Puissance Class A Stéréo 2x300W 8Ω
• Audio-GD Master 2A Amplificateur de Puissance Class A Double Mono Symétrique 2x300W 4Ω

La classe B

Bien moins utilisée en HiFi, la classe B vient utiliser uniquement 50% de l'énergie disponible, créant un rendement plus élevé que la classe A, de l'ordre de 50%, mais avec un niveau de distorsion également bien plus important. Pour réduire cette distorsion il est fréquent que la classe B soit utilisée dans un montage push-pull. Ce type de circuit utilise au moins deux transistors, chacun s'occupant de traiter une moitié du signal. Pour autant, si ce montage permet de profiter d'un rendement élevé, il peut aussi générer une distorsion de croisement du fait de la discontinuité du signal.

La classe AB

Véritable compromis entre la classe A et la classe B, la classe AB situe son point de repos entre celui des classes A et B. Cette architecture offre à la classe AB la possibilité de fonctionner en classe A pour les signaux de faible amplitude et de commuter en classe B pour les signaux de grande intensité. On profite ainsi de très bonnes performances en termes de distorsion ainsi que d'un rendement élevé.

Les amplificateurs en classe AB utilisent souvent un montage push-pull avec pour objectif de diminuer le niveau de distorsion. Cela peut cependant représenter un inconvénient lors de l'amplification de signaux de grande amplitude. En effet, le gain en courant n'étant pas constant dans ce type de configuration, cette variation peut générer une distorsion haute fréquence souvent signifiée par un son un peu plus agressif, notamment lors d'écoutes à haut volume.

Quelques références d'amplificateurs Class AB :

• Aperion Audio Energy 7 Amplificateur de Puissance Class AB 7 Canaux 7x230W 4Ω
• Tonewinner AD-2500Pro Amplificateur de Puissance Class AB Stéréo 2x950W 4Ω
• Topping LA90D Amplificateur Discret Class AB 2x120W / 1x180W 4Ω Noir
• Yamaha A-S201 Amplificateur Class AB Pure Direct 2x115W 4Ω

La classe D

Contrairement à de nombreuses idées reçues, les amplificateurs fonctionnant en classe D ne sont pas numériques (et le D n'est pas une abréviation du terme Digital). Les amplificateurs de classe D ne pas fonctionnent pas comme les autres de manière linéaire mais utilisent des composants de puissance comme des commutateurs étant soit saturés, soit bloqués.

Ce fonctionnement introduit les principes de modulation de largeur d'impulsion (PWM), modulation de densité d'impulsion ou des systèmes plus complexes comme la modulation Delta Sigma. Le signal d'entrée est haché, c'est à dire converti en de nombreuses impulsions de différentes longueurs, proportionnelles à l'amplitude du signal source à un instant T.

Cette conception offre de nombreux avantages et gagne de plus en plus de terrain sur le marché de l'amplification audio et de la HiFi. En effet, les amplificateurs de classe D profitent d'un haut rendement, de l'ordre de 80-90%, tout en fournissant un son de grande précision. Il est ainsi possible d'obtenir des amplificateurs performants et compacts, ces derniers ne nécessitant pas d'une importante alimentation et d'une dissipation thermique largement dimensionnée.

Quelques références d'amplificateurs Class D :

• Audiophonics HPA-S600NCX Amplificateur de Puissance Class D Stéréo NCore NCx500 2x600W 4Ω
• NAD M23 Amplificateur de Puissance Class D Purifi 2x380W 4Ω
• Topping PA7 Plus Amplificateur Class D Symétrique 2x245W 4Ω Noir
• SMSL AO300 Amplificateur Class D MA5332MS Amplificateur Casque DAC CS43131 2x165W 4Ω 32bit 768kHz DSD256 MQA Noir

La classe H

On retrouve principalement la classe H dans le monde professionnel, lorsqu'une importante puissance est nécessaire. En effet, dans ce type d'amplification la tension d'alimentation est modulée par le signal d'entrée (et n'est donc pas constante), afin de disposer d'une tension de sortie constamment légèrement supérieure à ce qui est nécessaire. On dispose ainsi d'une importante réserve d'énergie disponible à tout moment pour réagir à d'importants besoins de puissance. De manière générale, la tension d'alimentation est modulée par un amplificateur classe D.

Le point faible de ce type d'amplification réside dans la possible distorsion à mi-volume dans le cas où l'amplificateur doit commuter entre différentes tensions d'alimentation.

La classe T

La classe T est en réalité une marque déposée par TriPath. Il s'agit d'un système d'amplification reposant sur un circuit en classe D fonctionnant à une fréquence précise de 650kHz et équipé d'une méthode de modulation propriétaire. Ce type d'amplification n'utilise qu'une unique puce. Si il permet d'obtenir des appareils peu coûteux et compacts, il ne permet cependant pas d'atteindre des puissances extrêmement élevées. De plus, ce type de matériel tend à disparaître en raison de la mise en faillite de la marque.

Le cas particulier des FDA

Les amplificateurs FDA pour Full Digital Amplifier reposent sur un fonctionnement totalement numérique. Dans ces conceptions, la conversion numérique vers analogique n'intervient qu'au dernier moment, avant la sortie sur les borniers. Ainsi, ces modèles profitent d'un circuit particulèrement court de l'entrée à la sortie. L'amplification et le traitement du signal sont donc directement effectués en numérique, favorisant une grande précision sonore et limitant la distorsion. Les modèles FDA sont parfaitement adaptés aux utilisations modernes, à savoir l'utilisation des plateformes de streaming audio, des fichiers dématérialisés ou de toute source numérique actuelle. De plus, il s'agit souvent d'appareils compacts et abordables.

Quelques références d'amplificateurs FDA :

• SABAJ A30A Amplificateur FDA 2x STA516BE AX5689 Bluetooth aptX HD LDAC 2x200W 4 Ohm
• SMSL AD18 V3.1 Amplificateur FDA Bluetooth NFC TAS5342A 2x 70W + sortie Subwoofer / 4 Ohm
• ARYLIC H50 Amplificateur FDA Stéréo WiFi DLNA UPnP Bluetooth 5.2 2x50W 4 Ohm
• SMSL VMV A2 Amplificateur FDA Bluetooth aptX-HD LDAC UAT Subwoofer 2x200W 4 Ohm