Le terme magique est "rétroaction négative". Même avec des amplificateurs non linéaires, le retour global de la sortie vers un amplificateur d'erreur peut corriger ces non-linéarités. Cela peut aboutir à des systèmes hautement linéaires, même lorsque les composants individuels ne le sont pas.

Vous pouvez y penser comme ceci:
L'amplitude de sortie est mise à l'échelle au niveau du signal d'entrée (un simple diviseur à résistance n'a pratiquement aucun problème de non-linéarité) et est renvoyée à l'étage d'entrée. Là, ce signal de sortie réduit est comparé au signal d'entrée. S'ils ne correspondent pas, l'étage d'entrée peut corriger la sortie et ainsi éliminer la distorsion.

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

Dans le schéma ci-dessus, le retour d'information est de 1: 1, il n'est pas réduit. Cela signifie que la tension de sortie sera la même que la tension d'entrée, mais que vous pouvez tirer beaucoup plus de courant.
Si vous mettiez un diviseur de tension 2: 1 dans le chemin de rétroaction, la tension de sortie serait le double de la tension d'entrée.

Les commentaires négatifs sont abordés dans d'autres réponses et c'est la solution moderne habituelle.

Là encore, il existe au moins une autre approche pour fabriquer un amplificateur de puissance linéaire à partir d'éléments non linéaires:

Pré-distorsion du signal d'entrée d'une manière qui compense et / ou annule la non-linéarité des puissants éléments de sortie ou tout le dernier étage.

Un bon exemple (mais pas le seul) est le fonctionnement des amplificateurs de classe D. Le signal est d'abord utilisé pour PWM une certaine fréquence porteuse, puis envoyé à un étage de puissance profondément non linéaire. La sortie filtrée est plus ou moins linéaire.

Un autre exemple est contemporain de la "règle des 10%" et des vannes thermo-ioniques:

1. le signal est inversé entre deux étages de non-linéarité similaire. Le premier étage déforme le signal d'une certaine manière, le second le déforme plus ou moins dans le sens inverse.

2. Le signal est inversé. Les chemins inversés et non inversés sont introduits dans la paire de tubes (ou transistors) travaillant dans les directions opposées du dernier étage de classe A ou de classe AB. Les non-linéarités des deux éléments s'annulent dans une large mesure.

Dans le mauvais vieux temps, avant Harry Black, les amplificateurs à lampes fonctionnaient en boucle ouverte. Ils étaient déjà assez linéaires, à peu près assez linéaires pour l'audio, mais pas assez linéaires pour amplifier la fréquence de plusieurs porteuses téléphoniques multiplexées sur une ligne, sans distorsion de l'une à l'autre.

Sa première pensée a été de détecter la différence entre l'entrée et une fraction de la sortie, puis de lui appliquer la bonne quantité de gain et de l'ajouter à la sortie comme correction. Mieux, mais à cause de la correspondance d'amplitude et de délai nécessaire, cela n'a jamais vraiment fonctionné assez bien dans le monde réel pour en valoir la peine. Ce n'est que maintenant que le DSP permet une correspondance réglable en temps réel et il est capable d'une très bonne efficacité énergétique.

Ensuite, il est venu avec la détection de la différence entre l'entrée et une fraction de la sortie, et en utilisant cela avec un très très grand gain comme sortie. Cela semble improbable si vous le dites comme ça, ce qui explique peut-être pourquoi ce n'était pas sa première pensée. Parce que le gain n'a pas à être juste, juste énorme, c'est celui qui a fonctionné et, une fois que la théorie de la stabilité a été élaborée, a conquis le monde.

La sortie de PA a en effet une relation non linéaire avec son entrée.En fait, cette non-linéarité est ce qui aide l'AP à avoir une plus grande efficacité.Par exemple, passer de la classe A à la classe B / C réduit l'angle de conduction et donc la période de temps pendant laquelle le transistor est "ON".En commutant des PA ou des PA de classe D / E, les transistors agissent en fait comme des commutateurs qui, idéalement, n'auront aucune perte de courant continu et donc une efficacité infinie.En réalité, le rendement ne pouvait atteindre que 60 à 70% environ en raison de la perte de puissance pendant la transition.
Avoir une sortie non linéaire implique que dans le domaine fréquentiel, la sortie contiendra le signal et ses harmoniques.Ceux-ci sont ensuite filtrés par un filtre passe-bande qui ne laisse passer que le composant fondamental.
En résumé, la non-linéarité est le prix que nous payons pour avoir une plus grande efficacité pour l'AP.

Répondre à la question initiale dans son sens le plus général: au cœur de tout amplificateur de puissance efficace se trouve un ou plusieurs transistors fonctionnant de manière très non linéaire, mais générant beaucoup de puissance. Pour rendre cette amplification non linéaire utilisable pour la transmission radio, il doit y avoir un autre circuit pour réduire la partie déformée du signal. Il existe un certain nombre de circuits ou de systèmes pour supprimer la non-linéarité. La rétroaction négative est l'approche la plus simple, mais elle a ses limites, principalement l'efficacité est échangée contre une bonne linéarisation. La linéarisation par anticipation est parfois également utilisée. Si le signal est très étroit et fixe en fréquence, un filtre passe-bande étroit peut être utilisé (très souvent un filtre plus large est également utilisé). Dans les radios cellulaires, la prédistorsion numérique est généralement utilisée (un système numérique qui mesure le comportement non linéaire et utilise ces informations pour appliquer la distorsion inverse au signal d'entrée). Il existe également quelques techniques qui dépendent de la correspondance des caractéristiques non linéaires de deux appareils afin que leur distorsion s'annule.

Malvino parle d'un circuit émetteur commun qui amplifie la tension; ce n'est pas un amplificateur de puissance.

Ceci est différent d'un émetteur-suiveur qui n'amplifie pas la tension. Un étage de sortie de classe B d'un amplificateur de puissance est basé sur une paire de suiveurs d'émetteurs complémentaires.

Un émetteur-suiveur est assez linéaire car il reproduit la tension d'entrée sans gain. La tension de sortie est directement liée à l'entrée via une chute de tension aux bornes de l'appareil.

Si nous imaginons un émetteur suiveur asymétrique, il y a une tension \ $ V_o \ $ en haut de la charge. La tension d'entrée est \ $ V_i \ $ apparaît à la base du transistor. La différence entre eux est juste \ $ V _ {\ text BE} \ $ : la valeur d'env. \ $ 0.7V \ $ passe de la base à l'émetteur. Cela reste plus ou moins le même à travers l'oscillation de tension.

Ce n'est pas la raison pour laquelle tout un appareil d'amplification de puissance est linéaire, bien sûr. Ce que nous appelons un ampli de puissance est un appareil constitué d'au moins trois circuits (selon un modèle possible, l'architecture Lin): un étage d'entrée différentiel, un étage d'amplification de tension et un étage de sortie. Les deux premiers étages ont un gain de tension massif en boucle ouverte; trop grand pour être pratique (par centaines de milliers!). La boucle est fermée en connectant une rétroaction négative globale de la sortie à l'entrée différentielle. Le gain en boucle fermée est considérablement réduit par rapport au gain en boucle ouverte, et des attributs comme la linéarité et la réponse en fréquence s'améliorent du même facteur.

La non-linéarité inhérente à l'ampli de puissance réside en grande partie dans son étage d'entrée différentiel et son VAS car, comme indiqué ci-dessus, l'étage de sortie suit simplement la tension provenant du VAS.

L'étage de sortie a certainement des non-linéarités, et en particulier l'arrangement B qui implique deux transistors allumés et éteints alternativement a une distorsion croisée: une discontinuité pure et simple.Lorsque nous faisons varier la tension appliquée à l'étage de sortie de classe B du positif au négatif ou vice versa , un transistor doit s'éteindre et l'autre s'allumer.Il y aura un "point mort" au milieu où nous nous trouvons entre \ $ - 0.7V \ $ et \ $ 0.7V\ $ lorsque les deux appareils sont coupés.

La rétroaction négative globale est si efficace qu'elle élimine pratiquement même cette distorsion croisée, pas seulement les non-linéarités dans le VAS.