ARTIKEL

Versterkers: indeling


Redactie HiFi.nl | 27 juni 2016
Dit artikel werd oorspronkelijk geplaatst op 17 mei 2016

Even instappen

Om de verschillende typen versterkers en, belangrijker, hun voor- en nadelen goed te kunnen onderscheiden, moeten we natuurlijk beginnen bij een bepaalde basiskennis. Zonder de doorgewinterde hifi-liefhebber voor het hoofd te willen stoten met open deuren of simplicifaties, is een alinea’tje Versterking voor Dummies geen overbodige luxe.

Het leveren van veel vermogen is geen eenvoudige klus voor een versterker. Er is zowel spannings- als stroomversterking nodig om voldoende power aan een luidspreker te kunnen leveren. Luidsprekerboxen hebben immers maar een rendement van enkele procenten, en dat betekent dat voor het produceren van voldoende geluidsdruk in een huiskamer toch zeker enkele watts nodig zijn. Bij concerten en openluchtmanifestaties wordt heel wat meer gevraagd, daar gaat het al gauw om kilowatts. Voor de vermogensversterking in een eindversterker zijn in de voorbije decennia diverse concepten ontwikkeld om met behulp van transistoren een kwalitatief hoogwaardig uitgangssignaal te produceren en/of het rendement van de eindtrap te verbeteren (buizenversterkers laten we in dit verhaal buiten beschouwing, red.). Bij de opzet van de uitgangstrap moet de ontwerper rekening houden met de specifieke eigenschappen van de toegepaste halfgeleiders. Helaas hebben alle halfgeleiders last van niet-lineariteit bij de signaalversterking, wat vooral bij het verwerken van analoge signalen grote problemen geeft. Verder kunnen afhankelijk van de gekozen configuratie nog andere nare bijverschijnselen optreden, zoals de beruchte crossover-vervorming: hakkelig verlopen van de overgang tussen signalen in de eindversterking.

Indeling

Ook de warmteproductie is vooral bij grotere versterkers een punt waarmee rekening moet worden gehouden. Dit kan verstrekkende thermische gevolgen hebben (zoals verloop van de ruststroominstelling en thermische modulatievervorming). Gewoonlijk worden eindversterkers ingedeeld in verschillende klassen die betrekking hebben op de configuratie van het uitgangsgedeelte. Dat bepaalt namelijk in hoge mate de efficiëntie en kwaliteit, omdat hier de eigenlijke vermogensversterking plaats vindt. Er zijn dus aardig wat factoren om in het ontwerp rekening mee te houden.

Het aantal versterkerconfiguraties wordt aangeduid met de letters van het alfabet, waarbij de letter niet meteen iets zegt over de werkingswijze. Ooit begonnen bij, je raadt het al, de letter A...

Klasse-A

We beginnen hier met de meest eenvoudige, maar tevens een van de beste configuraties voor hoogwaardige audioreproductie: de Klasse-A eindtrap. Ruststroom door de transistor is gelijk aan de maximale uitgangswisselstroom – met andere woorden, de ruststroom is constant –, zodat de transistor midden in zijn werkgebied is ingesteld en alleen meer of minder geleidt bij aansturing door een wisselspanning. Het rendement is heel laag, vaak niet meer dan 25 procent bij maximale uitsturing en bij geringe signaalgrootte nog kleiner. Door gebruik te maken van een symmetrische opzet met twee transistoren kan het rendement verbeterd worden, maar ook hiermee is maximaal 50% haalbaar.

Theoretisch biedt deze klasse de meest lineaire (lees: accurate) weergave, met een onmiskenbare signatuur. Daarbovenop ben je verzekerd van een fraai stuk audio-apparatuur. Maar wel één die van een slok energie houdt, met een relatief lage output. En ook aan het prijskaartje herken je dat fraaie…

Klasse-B

Bij de Klasse-B configuratie wordt gebruik gemaakt van twee transistoren die elk precies de helft van de periodetijd geleiden. Ofwel: exact de tegenovergestelde topologie van Klasse-A versterking. In de rustsituatie loopt er helemaal geen stroom door de transistoren. Het rendement van een Klasse-B-eindtrap bedraagt circa 78%, maar het grote nadeel hiervan is de overnamevervorming die ontstaat op de momenten dat de twee transistoren het van elkaar moeten overnemen.

Door de scherpe knik in het onderste deel van de overdrachtscurve zullen de twee periodehelften niet goed op elkaar aansluiten en ontstaat de beruchte crossover-vervorming, een aantasting van de signaalvorm die zeer goed hoorbaar is.

EDITORS' CHOICE