Clase D vs amplificadores lineales

Tanto los amplificadores Clase D como los lineales son circuitos electrónicos diseñados para aumentar la potencia de señales de entrada de bajo nivel. Los amplificadores lineales siguen reglas tradicionales de diseño electrónico, usando transistores o tubos para controlar suavemente una corriente de salida. Aunque más complejos, los amplificadores Clase D funcionan encendiendo y apagando transistores completamente a altas velocidades. Este enfoque inusual produce salidas de alta potencia con eficiencia muy alta.

Eficiencia

Un amplificador lineal aumenta el voltaje o corriente de una señal de entrada en proporción a la señal misma. La señal entrante es una onda, y el amplificador hace la onda más grande. Para hacer esto, un tubo o transistor controla una corriente de salida como una válvula, aumentando y disminuyendo la corriente en respuesta a la señal de entrada. Este enfoque tiene eficiencias del 20% o menos; para enviar 20 vatios a un altavoz, el amplificador consume 100 vatios de potencia. Un diseño Clase D opera a una tasa que varía entre el 50 y el 90% de eficiencia.

Complejidad

Los amplificadores lineales tienen diseños muy simples, usando solo unos pocos transistores por canal. Un diseño llamado amplificador Clase A tiene un solo transistor por canal. Los amplificadores Clase D, por contraste, son mucho más complejos, requiriendo docenas de transistores además de otros componentes electrónicos. Es un sistema de varios circuitos, incluyendo un generador de señal de alta frecuencia, comparador y driver de compuerta. Los fabricantes de electrónica han implementado estas funciones en circuitos integrados, haciendo la Clase D más práctica de lo que sería de otro modo.

Distorsión

Un diseño Clase D simplificado produce grandes cantidades de distorsión. El amplificador funciona encendiendo y apagando un transistor completamente sin contenido de señal entre los dos extremos. La salida del amplificador es esencialmente una onda cuadrada, y te costaría reconocer música reproducida a través de él. Una versión más sofisticada de la Clase D reduce enormemente la distorsión, sin embargo, ya que amplifica una mezcla de música y una onda cuadrada con una frecuencia entre 250 y 750 kHz. Un circuito de salida filtra la onda cuadrada de la señal, dejando la música intacta.

Los diseños de amplificadores lineales tienen distorsión inherentemente baja. A diferencia de la Clase D, reproducen la señal proporcionalmente y no necesitan confiar en sistemas de circuitos complejos para entregar buena fidelidad.

Potencia

La potencia de salida para amplificadores lineales y Clase D es comparable; amplificadores con cualquiera de los diseños pueden alcanzar miles de vatios. Debido a la mayor eficiencia de la Clase D, sin embargo, es más fácil hacer un amplificador de 1000 vatios de grado de consumo, ya que sus requisitos de refrigeración son más razonables. Los amplificadores lineales para audio doméstico rara vez producen más de unos pocos cientos de vatios; para más potencia, el equipo necesita refrigeración forzada e incluso por agua.