La classe D in Alta Fedeltà

La Classe D (detta anche Amplificazione Switching o PWM) non è la novità di questi tempi, anche se, oggi, se ne parla di più e molte aziende stanno implementando questa tecnologia in molti prodotti di consumo. Il primo amplificatore audio commerciale in Classe D per il consumer, risale, probabilmente, alla fine degli anni ’70-’75. Trent’anni dopo e nonostante la tecnologia abbia fatto passi in avanti, molti dei problemi della classe D sono ancora, almeno parzialmente, irrisolti, almeno nelle implementazioni più diffuse. Nell’HI-FI car comincia ad essere molto utilizzata, nell’audiovideo si appresta a diventare maggioritaria e negli stadi di amplificazione dei PC lo è da tempo. Nel settore HI-FI vera e propria la tecnologia è stata, finora, guardata con sospetto e forse snobbata, un po’ come tutto quello che è digitale. Negli ultimi anni la Tripath propone una serie di chip molto ben fatti, economici ed efficienti, che promettono prestazioni paragonabili (e forse superiori) ai migliori Hi-End del mercato: con pochi spiccioli si riesce a realizzari amplificatori di potenza e qualità eccellenti. Famosa la serie T-Amp, che in centro europa, ha in poco tempo quasi soppiantato l’amplificatore tradizionale (quello in classe AB per intenderci). La circuitazione è molto semplificata, pochi i componenti passivi da montare, le dimensioni molto ridotte. Con veramente pochi soldi, si può entrare nel mondo dell’altissima fedeltà a pieno titolo, molti audiofili sono rimasti favorevolmente colpiti da un apparecchietto minuscolo (delle volte funzionante addirittura a pile) con prestazioni sonore e dinamiche degne dei migliori marchi più blasonati dell’HI-End internazionale. Intanto precisiamo: la classe D non significa digitale, si chiama D perché è una tecnologia uscita dopo la classe A, B e C in ordine di tempo e perché, come la B è più efficiente della A e la C è più efficiente della B, la D è più efficiente delle precedenti. In pratica, il normale amplificatore in Classe D si basa sul principio che è possibile ricostruire un’onda con un filtro a partire da una serie di livelli discreti. Se questi livelli discreti sono degli zero (stadio d’uscita spento) e degli uno (stadio d’uscita acceso), l’efficienza del sistema di amplificazione si avvicinerà al 100%. I periodi di accensione e spegnimento, i momenti in cui i transistor di uscita staranno in massima conduzione o in interdizione, dovranno essere decisi sulla base del segnale in ingresso. E’ necessario, quindi, che il segnale venga, processato, comparato molte volte al secondo, trasformato in un treno di impulsi a larghezza variabile, quindi filtrato. Ricapitoliamo: potenza per tutti, zero calore dissipato o quasi, ingombri ridotti al massimo (non si ha più bisogno di chili di alette dissipatrici, quando c’è poco calore da dissipare), efficienza quasi ideale (in un mondo con richieste energetiche in crescita non è male), costi ridotti.

Convinzioni da sfatare: le vari classi fiorite in questi ultimi anni sono semplici varianti della classe D. Cioè sono, soluzioni proprietarie ad alcuni problemi tipici della tecnologia switching, in particolare a quelli del controllo e della variazione della risposta al carico. I più tecnologici e meno commerciali fra coloro che studiano e producono moduli e amplificatori in classe D preferiscono sempre parlare di varianti di amplificatori switching; gli altri si inventano un nome commerciale o di classe. Di seguito alcuni esempi:

La Classe T di Tripath è una implementazione PWM con un oscillatore a frequenza non fissa (su questo parrebbe essere basato il principale brevetto Tripath) che usa tecnologie di modellazione del rumore e una frequenza di switch a riposo molto più alta della media (1.4 MHz). Grazie al tipo di modulazione, il sistema Tripath ha una distorsione piuttosto bassa, se misurata prima del filtro d’uscita, che è fuori dall’anello di controreazione. Proprio a causa di questo e a causa della bassa qualità del filtro in molte implementazioni commerciali (fra cui quella Sonic Impact), nella realtà le cose tendono ad essere molto peggiori.
La tecnologia IcePower di Bang & Olufsen è basata su uno stadio auto-oscillante (quindi non sul classico generatore di onde triangolari) e su un anello di controreazione che include anche il filtro d’uscita; l’amplificatore, così, ha ottime prestazioni strumentali (ad esempio minor sensibilità alla qualità dei componenti della rete d’uscita rispetto ai sistemi basati su chipset Tripath). Un piccolo approfondimento sul T-Amp lo trovate qui, sulla classe D in generale, qui. Saluti e, buon ascolto.