Amplificateur Audio

Amplificateur audio

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Un amplificateur Hi-Fi à tubes.

Un amplificateur audio est un amplificateur électronique conçu pour amplifier les signaux audio de faible puissance provenant d'un dispositif de capture (microphone, instrument de musique) ou de stockage (magnétophone, lecteur CD, etc.) afin de pouvoir alimenter une enceinte.

Sommaire

Fonctionnement

Article détaillé : Amplificateur électronique.
Vue de l'intérieur d'un amplificateur Hi-fi intégré

La plupart des amplificateurs fonctionnent « à gain fixe », c’est-à-dire que le rapport d'amplification entre le signal d'entrée et le signal de sortie est constant. Le niveau du signal d'entrée doit alors être ajusté par un ou plusieurs étages pré amplificateurs, afin d'éviter la saturation de l'ampli. Ces étages ont un gain réglable, ils permettent d'ajuster le niveau du signal avant son amplification, donc le volume final. On peut trouver un réglage de gain séparé pour chaque canal d'amplification. Souvent, on verra une échelle abstraite de 0 à 10 (ou de -∞ à 0 qui indique l'atténuation en décibels du signal avant son amplification).

Un amplificateur audio fonctionne toujours sur le même principe :

  • Une alimentation est chargée de fournir des tensions symétriques en courant continu ,
  • Ces courants sont modulés à l'image de l'entrée audio, par les pré amplificateurs éventuels et les étages de sorties,
  • Le signal amplifié est envoyé.

L’alimentation

L'alimentation d'un ampli a un seul et unique but : fournir des tensions stables sous des courants variant fortement. La valeur de cette tension dépend de la puissance maximale de l'amplificateur ainsi que l'impédance de l'enceinte (par exemple : des tensions symétriques de +-64V pour un ampli pouvant délivrer 500W sous 4Ω). Pour obtenir ces tensions, il est possible d'utiliser un transformateur qui convertit directement la tension secteur vers les tensions souhaitées (suivi d'un redressement et d'un filtrage) ou une alimentation à découpage. Les alimentations à découpages sont devenues moins chères que les alimentations à base de transformateur, mais elles génèrent des parasites HF qui dégradent le rendu sonore de l'amplificateur.

Classes d'ampli

Vue des zones ou le signal est utilisé pour les différentes classes d'amplificateurs.

Les circuits amplificateurs sont classés dans les catégories A, B, AB et C pour les amplificateurs analogiques, et D ou E pour les amplificateurs à découpage.

  • Classe A : il utilise 1 seul transistor (polarisé) ou tube pour amplifier le signal; il est très fidèle mais utilisé surtout dans le cas d'amplifications de faibles puissances, nécessitant de la précision (préamplis, lecteurs CD, etc.). Cet ampli a tendance à chauffer et consomme même lorsque son signal d'entrée est nul;
  • Classe B : il utilise 2 transistors en « push-pull » : l'un pour traiter l'alternance positive, l'autre l'alternance négative du signal. Il a l'avantage de beaucoup moins chauffer. Ces amplis ont l'avantage de très peu consommer lorsque le signal d'entrée est nul et l'inconvénient de distordre le signal à faible intensité;
  • Classe AB : il fonctionne comme un Classe A à faible puissance (augmentation du temps de conduction des transistors) et bascule sur le fonctionnement de Classe B à des puissances plus élevées;
  • Classe C : ils possèdent un « temps de conduction » inférieur à la demi-période du signal d’entrée. Le signal de sortie contient alors de nombreux harmoniques qui sont généralement filtrés par un circuit de charge très sélectif accordé à la fréquence centrale du signal à amplifier. Ce type d'amplificateur n'est jamais utilisé en audio;
  • Classe D : Utilisé surtout lorsque les éléments actifs de puissance fonctionnent en régime bloqué ou saturé, son principe de fonctionnement est différent : les composants actifs de puissance génèrent un signal rectangulaire de fréquence élevée par rapport au signal d’entrée et dont le rapport cyclique est proportionnel au signal à amplifier (modulation de largeur d'impulsion). Un filtre passe-bas placé en sortie ou la simple inertie de la charge permet de ne conserver que les composantes spectrales correspondant aux basses fréquences du signal. En fait, l'ampli classe D fonctionne un peu comme un hacheur, en tout ou rien. La valeur de sortie possède donc soit la valeur maximum, soit 0V. La puissance moyenne représente le signal audio. Il suffit de mettre un filtre passif passe-bas pour enlever les hautes fréquences. Le problème est que la commutation, pour être inaudible, doit se faire au-dessus de 20 kHz. L'ampli classe D est souvent utilisé pour les subwoofers car la bande passante est faible (120 Hz maximum), il est petit et chauffe moins. En fait, l'efficacité de la classe D est supérieure à la classe A, B, et AB. La qualité peut-être excellente, mais cela implique une fréquence de commutation élevée et un très bon filtre. Du fait que le composant actif y fonctionne toujours soit à courant nul, soit à chute de tension minimale, son échauffement est très réduit, les pertes d'énergies étant reportées dans les connexions et dans les filtres, ainsi que son rendement important, la classe D est un candidat idéal pour les applications nomades, par exemple les autoradios utilisent généralement une topologie en classe D;
  • Classe G : c'est une variante de l'ampli de classe A : il a 2 alimentations, une avec une faible tension et un autre avec une plus forte tension. Lorsque les signaux sont de faibles amplitudes, l'ampli (de classe A) est connecté à la petite alimentation et lorsque le signal est fort, l'ampli est connecté à la grosse alimentation;
  • Classe H : cette classe décrit l'alimentation de l'ampli qui est à découpage et est donc associée à une autre classe (souvent A ou AB).
  • Classe T : C'est l’appellation commerciale d'une variante de la classe D standard fonctionnant à une fréquence de 650 kHz, avec un système de modulation propriétaire.

[1] [2],[3].

Les branchements

La plupart des amplificateurs fonctionnent avec deux entrées symétriques mono et saturent entre 3 et 5dBV (en Jack 6.35 femelle ou en XLR femelle).

En entrée

Les entrées, symétriques ou asymétriques, sont de plusieurs types :

Comparaison des différents connecteurs d'entrées
Connecteur Avantage inconvénient
Jack 6.35
  • Simplicité de la connexion
  • Peut être retiré trop facilement
  • Crée un court-circuit temporaire lors de la connexion
XLR femelle
  • Simplicité de la connexion
  • Loquet de sécurité pour éviter un débranchement intempestif
  • pas de court-circuit à la connexion
  • Robuste
  • Généralement proposé sur le matériel pro et/ou haut de gamme uniquement
RCA asymétrique
  • Très courant
  • Standardisé
  • Nécessite des câbles de qualité (moins tolérant que les liaisons symétriques)
  • Aucune sécurisation contre l'arrachement

En sortie

Les sorties, asymétriques, sont de plusieurs types :

Comparaison des différents connecteurs de sortie
connecteur avantage inconvénient
Jack 6.35
  • simplicité de la connexion
  • permet le branchement par erreur d'un câble micro
  • Peut être retiré trop facilement
  • Crée un court-circuit temporaire lors de la connexion
XLR mâle
  • Simplicité de la connexion
  • Loquet de sécurité pour éviter un débranchement intempestif
  • pas de court-circuit à la connexion
  • Robuste
Permet le branchement par erreur d'un câble micro
Bornier
  • Évite les erreurs avec les câbles micro
  • Généralement, système de fixation à vis pour éviter un débranchement intempestif
  • Branchement complexe
  • Câble dénudé s'usant rapidement
  • Pas de sécurité au niveau du branchement (si les brins des fils se touchent)
Speakon femelle
  • simplicité de la connexion
  • loquet de sécurité + 1/4 de tour pour éviter un débranchement intempestif
  • pas de court-circuit à la connexion
  • robuste
  • peut recevoir jusqu'à 4 fils (1+.1-.2+.2-)
  • connecteur récent
  • problèmes de normes (1+/1- et 2+/2-) lors des connexions en mono

Références

Voir aussi

L'AMPLIFICATEUR RETOSATE

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Liens internes

Liens externes

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