W ramach tego tekstu będzie mówione o wzmacniaczach częstotliwości akustycznych działających w różnych klasach pracy. Nie będą omawiane konstrukcje wzmacniaczy wysokiej częstotliwości z techniki telewizyjnej lub radiowej.
Trzeba od razu powiedzieć, że tylko niektóre klasy wzmacniaczy są popularne i godne dokładniejszej analizy. Istnieją wzmacniacze w klasie A, AB, klasy D ale można również zauważyć klasy „marketingowe“ często stanowiące nazwy opatentowane i używane przez jednego tylko wytwórcę jak np. klasa „AA“, „super A“, klasa I lub klasa T.
W pierwszych wzmacniaczach popularnych, które pojawiły się w drugiej połowie lat dwudziestych XX wieku jako radia zawierające lampy lub jako gramofony ze wzmacniaczami poważnym ograniczeniem była niewielka moc wyjściowa. Ta mała moc wynikała z rozwiązania układowego zastosowanego w stopniu wyjściowym: pierwsze wzmacniacze zawierały w stopniu końcowym tylko jedną lampę elektronową. Trioda pełniła rolę detektora i jednocześnie wzmacniacza. Obciążeniem były słuchawki, a później nie spotykane już wysokooh\mowe głośniki o oporności 2000 omów.
Należy wspomnieć, że prądy anodowe w lampach są male, rzędu kilku, kilkunastu lub kilkudziesięciu miliamperów, natomiast napięcia anodowe i zasilania duże – około stu lub dwustu woltów i w takich wzmacniaczach trzeba było stosować specjalne głośniki o dużej oporności. Korzystniejsze było zastosowanie głośnika o malej oporności współpracującego z transformatorem według idei z rys 1. Transformator pełnił tu bardzo ważną rolę. Po pierwsze transformował impedancję i umożliwiał wykorzystanie rozpowszechnionych dziś niskoomowych głośników dynamicznych. Po drugie, obecność transformatora powodowała, że przez głośnik nie płynął prąd stały. Wynikało to z tego, że przez lampę – na jej wyjściu – musiał przepływać znaczny spoczynkowy prąd stały. Przepływał on również przez uzwojenie pierwotne transformatora.
Moce uzyskiwane na początku były rzędu kilkudziesięciu lub kilkuset miliwatów – a i tak uważano to za sukces. Potrzebne były jednak większe moce wyjściowe. Łatwo się domyśleć, że aby to zrobić trzeb było zastosować inne – lepsze lampy – pracujące na większym prądzie spoczynkowym i wyższym napięciu anodowym. Wiązało się to z problemem dostarczenia większej energii do wzmacniacza (układy w tych czasach były często zasilane bateryjnie) oraz konstrukcjami samych lamp, które pomimo większej mocy miałyby mieć korzystne parametry. W takiej sytuacji lepszym rozwiązaniem było zastosowanie kilku lamp i połączenie ich równolegle.
Jednak przy idei z rys 1 przy równoległym połączeniu kilku lamp pojawia się problem zużycia energii i sprawności. W tej koncepcji przebieg zmienny występuje na tle stałych napięć i prądów spoczynkowych. Moc wyjściowa przebiegów zmiennych jest ograniczona właśnie wartością prądów spoczynkowych i napięcia zasilającego. Maksymalna niezniekształcona amplituda prądu przebiegu zmiennego jest równa co najwyżej wartości prądu spoczynkowego, a w szczytach wysterowania prąd zwiększa się do wartości dwa razy większej od prądu spoczynkowego. Podobnie ale jakby odwrotnie jest z napięciem. Z obliczeń można łatwo wywnioskować, że maksymalna moc wyjściowa oddawana do głośnika jest znacznie mniejsza od mocy pobieranej ze źródła zasilania. Oznacza to małą sprawność. Niekorzystny jest również fakt, że niezmienny, duży prąd spoczynkowy powoduje, że pracujący wzmacniacz stale pobiera tą samą dużą moc, niezależnie od mocy oddawanej do głośnika. Dzieje się tak również przy braku sygnału wysterowania: wzmacniacz stale pobiera dużą moc ze źródła zasilania i zamienia ją w ciepło. Uznano to za wadę tego typu wzmacniaczy. Jest to właśnie charakter i warunki pracy wzmacniacza w klasie A.
Pomysł „zwykłego“ równoległego połączenia lamp rys 2 daje korzyść podwojenia mocy, ale nic ponad to. Jednak konstruktorzy wpadli na inny pomysł. Chodziło o zmianę sposobu sterowania lampami. Postanowiono sterować dwie lampy przebiegami do siebie „odwróconymi“.Pozwalała to na uzyskanie nie tylko większej mocy, ale również zmniejszenie strat energii. Jedna lampa ma wzmacniać tylko dodatnie połówki sygnału, druga tylko ujemne. Rozwiązanie to widać na rys 3 i 4. Transformator wyjściowy o trzech uzwojeniach sumuje prądy obydwu lamp przez odpowiednie przyłączenie uzwojeń. Takie rozwiązanie ma poważne zalety – chodzi o to, że podczas spoczynku przez lampy nie płynął prąd. Prąd płynący przez lampy wygląda tak jak na rys 4. Jest to rozwiązanie nazywane wzmacniaczem w klasie B: w spoczynku prąd nie płynie, a pojawienie się sygnału rozpoczyna przewodzenie jednej lub drugiej lampy. Im większy sygnał tym większe są wartości tego prądu. Umożliwia to uzyskanie dużo większej mocy wyjściowej oraz lepszej sprawności energetycznej od wzmacniaczy pracujących w klasie A.
Do realizacji tej idei wystarczą jedynie dwie lampy o identycznych charakterystykach i dwa transformatory z podwójnymi odpowiednio połączonymi uzwojeniami. Transformator wejściowy ma dwa jednakowe uzwojenia wtórne, które dostarczają dwa przebiegi o jednakowej wielkości. Jeden przebieg jest „normalny“, drugi „odwrócony“. We wzmacniaczu czystej klasy B w spoczynku prąd przez lampy nie płynie – punkt pracy lampy jest ustawiony na progu przewodzenia przez odpowiednio dobrane napięcie polaryzujące siatki. Dodatnie połówki „normalnego“ przebiegu otwierają jedną lampę, natomiast dodatnie połówki przebiegu „odwróconego“ (które są ujemnymi połówkami sygnału wejściowego) otwierają drugą lampę. Prądy anodowe dwóch lamp są sumowane w transformatorze wyjściowym i na głośniku występuje wzmocniony sygnał wejściowy. Takie rozwiązanie nazywa się określeniem zaczerpniętym z języka angielskiego „push-pull“ co oznacza pchaj- ciągnij. Po polsku nazywamy to wzmacniaczem przeciwsobnym lub o przeciwsobnym stopniu wyjściowym wzmacniacza. Omawiane wcześniej rozwiązanie jest nazywane Single-Ended czyli „pojedyncze“.
Rozwiązanie Push-pull można też niezwykle łatwo zrealizować stosując tranzystory mocy. Przez wiele lat do wzmacniaczy stosowano przede wszystkim tranzystory germanow PNP. Dopiero w późniejszym okresie upowszechniły się tranzystory krzemowe.Miały one lepsze parametry oraz można je było dobrać komplementarnie w pary PNP / NPN. Pozwoliło to niezwykle uprościć konstrukcje tranzystorowych wzmacniaczy mocy to znaczy zrezygnować z transformatorów wyjściowych i pracować na niższych napięciach zasilania. Podstawowa koncepcja beztransformatorowego wzmacniacza przeciwsobnego na tranzystorach widoczna jest na rysunku 5. Nadal jest to wzmacniacz przeciwsobny push-pull. Można też powiedzieć, że jest to symetryczny wtórnik, czyli złożenie dwóch wtórników emiterowych pracujących na wspólne obciążenie. Należy zwrócić uwagę, że w tym przypadku sygnały podawane na bazy nie są odwrócone. Są jednakowe tylko przesunięte o napięcia otwierania tranzystorów. W tym rozwiązaniu nie potrzeba ani transformatora wejściowego ani wyjściowego ponieważ sumowania prądów obydwu tranzystorów występuje bezpośrednio na przyłączeniu głośnika.
Należy zaznaczyć, że dzięki tranzystorom komplementarnym można zachować ideę wzmacniacza przeciwsobnego, ale zrealizować go prościej i taniej.