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Amplis_part2

Alimentation - Transistor - Types de Class - MonoBridge - Références - Découpage et PWM - Références
(cliquez sur un thème)


GÉNÉRALITÉS

Voici un deuxième article parlant des amplificateurs …
Avec cet article, je voudrais éclairer quelques détails qui sont restés obscurs et qui méritent d’être mieux expliqués pour un meilleur usage de cet outil si important qu’est l’ampli pour la sonorisation. Je parlerai ici seulement du fonctionnement de base d’un ampli. Un troisième (et peut-être un quatrième) article à suivre s’occupera des protections, des impédances d’entrée et de sortie et d’autres détails (comme les composants, les mesures etc).
Une fois de plus j’aimerais préciser qu’il ne s’agit pas d’une dissertation de physique appliquée mais plutôt d’une vulgarisation, afin que tout le monde puisse comprendre l’essentiel du fonctionnement d’un ampli, ce qui implique un certain "flou" du point de vu électronique appliquée.

L’amplificateur de sono est à la fois un amplificateur de tension et de courant !

Pour donner un exemple concret :
En sortie d’un micro, on trouve quelques millivolts de tension, qui seront amplifiés une première fois dans le préampli (par exemple console de mixage). En sortie de console, on trouve généralement un signal avec un niveau ligne, c’est-à-dire environ 1 Volt de tension et quelques dixièmes de milliampères de courant. On est donc encore loin du milliwatt (la puissance (P) étant le produit de la tension (U) et du courant (I) : P=U x I).
En sortie d’un ampli de disons 1000 watt, par contre, on trouve quand même déjà une tension de 64 Volts et environ 15 Ampères sous une charge de 4 Ohms, ce qui représente une amplification d’environ 10 millions de fois de la “puissance” initiale (sortie de console).
Je vous laisse méditer sur ce chiffre.
Pour rappeler les formules de clacul : la puissance (P) étant la tension (U) au carré, divisée par la résistance (R) de la charge : P= UxU/R ; ou encore : le courant (I) est égale la tension (U) divisé par la résistance (R) de la charge : I = U / R

L’amplification de tension.

Quand on parle du gain d’amplification, cela sous-entend seulement le gain d’amplification de la Tension (U= les Volts) ; et non pas le gain d’amplification de la puissance !! Un HP, pour pouvoir être bougé, a besoin d’une certaine tension, sinon rien ne se passe. Le gain d’amplification est exprimé par le ratio (quotient) de la tension de sortie divisée par la tension d’entrée (Vs/Ve). Un ampli au gain de 20 fois produit donc 20 Volt en sortie avec un Volt en entrée. Ce ratio peut être exprimé aussi en décibel (voir ma fiche sur les décibel) et 20 fois correspond alors à 26 dB, 40 fois à 32 dB ; 50 fois à 34 dB et ainsi de suite. (La sérigraphie sur les potards de gain d’un ampli expriment très souvent ce gain en dB). La plupart des amplis ont un gain de 32 dB ou de 34 dB .

L’amplification de courant.

Un HP qui bouge va tirer du courant (I = les ampères) pour pouvoir travailler. Plus qu’il bouge fort (en montant la tension), plus il aura aussi besoin de courant. Un HP représente aussi une charge d’impédance (= une résistance qui change avec la fréquence, l’échauffement etc). Plus l’impédance est faible, plus le HP tirera de courant. Imaginez un réservoir d’eau avec un tuyau branché. Une certaine quantité d’eau va s’écouler. En augmentant le diamètre du tuyau (ou en abaissant la résistance), la quantité de l’eau qui en sort, va augmenter en proportion (si le réservoir en amont le permet). Un ampli n’amplifie donc pas le courant dans le sens strict du terme, mais amplifie la réserve de courant pour tenir à disposition la quantité nécessaire pour la charge. Une sortie de console n’aura besoin que d’une petite réserve, un amplificateur de puissance aura besoin d’une énorme réserve. C’est dans ce sens qu’on dit que l’ampli est un amplificateur de courant. Il fait en sorte que de plus en plus de courant puisse circuler. (Ceci évidemment dans la limite de l’alimentation et des capacités des transistors et condensateurs)
Un exemple :
admettons qu’on a 40 Volt en sortie d’ampli (et donc aux bornes du HP) et que l’HP a une impédance de 8 Ohms. On calculant (théoriquement !) avec une valeur résistive, l’ampli fournit 5 Ampères de courant (I=U/R). la puissance serait donc 200 Watts (P=U x I).
En doublant les HP ou en le remplaçant par un autre avec impédance de 4 Ohm, l’ampli doit désormais fournir 10 Ampère (I=U/R) et la puissance sera de 400 Watt (c’est évidemment rien qu’un exercice théorique, car il y aura d’autre facteurs qui s’y ajoutent en réalité – on verra cela plus tard !)

Tension/Courant Alternatif – Tension/Courant Continu

Normalement, le terme Tension désigne le Voltage du flux électrique et Courant (ou l’intensité) son ’ampérage.
Pour simplifier le langage, je parlerai seulement de courant alternatif ou courant continu en sous-entendant également la tension, donc le flux électrique dans son ensemble.

Le signal Audio

Le signal audio est un signal aléatoire (mais néanmoins un courant alternatif) : changements systématiques de la fréquence et de l’amplitude (dynamique du signal), ce signal est par exemple la source provenant d’un micro). Pour le rendre audible à nouveau et cette fois-ci amplifié, on doit obtenir ce même signal identique en tout points mais avec suffisamment d’énergie électrique pour être capable d’attaquer la membrane d’un HP.

Le Courant d’alimentation

Pour pouvoir amplifier il faut évidemment alimenter les composants (en l’occurrence les transistors) en énergie et mettre à disposition un potentiel électrique à partir de notre courant secteur, livré par l’EDF (on laissera de côté les amplis de voiture ou ceux, fonctionnant sur batterie etc). Notre courant secteur est aussi un courant alternatif, mais cette fois-ci avec une fréquence fixe (et relativement stable) de quelques dizaines de Hertz (50 Hz pour la France et l’Europe) et à tension fixe également (dans une certaine marge de 3%) . On est bien obligé de séparer le montage de l’ampli (et ses composant) physiquement du secteur, ce que l’on fait avec un transformateur. Le courant passe dans un premier bobinage primaire ; sur le même noyau (généralement en métal ou en alliage conducteur) se trouve un deuxième bobinage (secondaire), où on peut récupérer notre courant alternatif (par induction) qui sera désormais séparé du réseau secteur. On en profitera également pour diminuer la tension, car la plupart des composants sont alimentés en basse tension. Ce procédé ne fonctionne qu’avec du courant alternatif soit dit en passant !

Le grand dilemme est tout simple mais inévitable : il est impossible d’amplifier un courant alternatif avec une alimentation en courant secteur. Vous devinez facilement pourquoi : un courant alternatif change constamment de polarité, le signal audio change, en plus, constamment de fréquence, de tension et d’amplitude et il est théoriquement et pratiquement impossible de faire concorder les deux courants, car un transistor bipolaire ne laisse passer le courant que dans une seule direction => donc : il faut du courant continu !

Que ce soit une lampe (à l’ancienne) ou un transistor, ce composant peut amplifier une tension continue, qu’elle soit positive ou négative, mais jamais une modulation oscillant entre les deux polarités positive et négative (mais on verra plu loin comment on peut s'en sortir quand même).

L'Amplification

L’amplificateur doit donc faire plusieurs opérations :

  • Convertir le courant du secteur en courant continu assez stable avec une réserve suffisante en intensité (ampères)
  • Envoyer le signal audio entrant sur différents circuits d’amplification (transistors) afin d’amplifier et de récupérer la totalité de la modulation (polarité positive et négative)
  • Amplifier, à proprement parler, ces modulations afin de pouvoir récupérer à nouveau un courant alternatif
  • Comparer ce signal en sortie d’ampli avec le signal à l’entrée pour garantir une cohérence des deux signaux. Pour cela on utilise une “boucle de contre-réaction“ afin de respecter un gain souple et contrôlé et de rester un maximum dans la caractéristique “linéaire“ du transistor

Une parenthèse : Sans rentrer plus dans les détails, j’aimerais juste faire remarquer une fois de plus la grande différence entre le matériel audiophile de salon ou Hi-Fi et le matériel de sono. Un ampli de Hi-Fi est construit d’abord pour ses qualités sonores et les contraintes techniques se résument avant tout à reproduire un beau son, propre et riche et on y trouve donc souvent des amplis en Class-A (voir plus bas). La tension de sortie est généralement faible (10 à 20 Volts) ainsi que la puissance (autour des 100 Watt maxi) et la charge relativement élevé (souvent 16 Ohms) ce qui génère des courants de petite intensité (quelques ampères au plus)

En sonorisation, on a affaire à de très grosses puissances (des tensions allant jusqu’à 100 Volts et plus) sous de très basses charges (descendant jusqu’à 2 Ohms), ce qui fait des courants à haute intensité (parfois 30 voire 40 ampères), et ce qui met les composants à rude épreuve et rend les montages très contraignants.

Voici un petit schéma simplifié qui illustre bien le fonctionnement d’un ampli basique (ici en classB):

Mais voyant d’abord d’un peu plus près le fonctionnement d’un transistor.

(retour-en haut)

Le Transistor bipolaire

Essentiellement, un transistor est un amplificateur de tension: c'est un générateur de (fort) courant (en sortie E) commandé par un (faible) courant (en entrée B).

Positif dans le sens de la flèche et négatif à contresens.

On distingue deux sortes de transistors bipolaires (PNP et NPN) et c’est le sens du courant, qu’ils laissent passer dans une direction et bloquent dans l’autre, qui les différencie.
Dans le cas d’un NPN, la tension d’alimentation (positive) est présente sur le Collecteur (C); quand on applique un signal de commande (tension positive) à la base (B) le transistor se met à conduire et le courant commence à circuler dans le sens Collecteur (C) vers Emetteur (E)
Dans le cas du transistor PNP (dit, négatif), les choses sont inversées : la base (B) est sortante (accepte le courant négatif) ainsi que le collecteur (C accepte le courant négatif) ; l’émetteur, lui, est maintenant rentrant (libère du courant négatif).
Dans les deux cas, la Base (B - notre signal audio d’entrée se trouve ici) commande le flux du courant principal (entre C et E) par un courant beaucoup plus faible. Donc, la modulation de notre courant de départ (audio) fait en sorte que plus ou moins de courant circule entre le Collecteur et l’Emetteur et l’on récupère, à peu près, le même signal (audio) qu’à l’entrée, mais amplifiée. Le facteur d’amplification se situe généralement entre 20 et 100 fois (mais dépend évidemment de l’alimentation et de la nature du transistor et son mode de montage).

Pour obtenir des gains d’amplification importants on multiplie et enchaîne simplement les étages (circuits) d’amplification (transistors). Basiquement, on se retrouve avec deux étages d’amplification : un étage d’entrée et un étage de puissance. Ce dernier peut être divisé en plusieurs étages et dans des amplis très puissants on trouve parfois des dizaines de transistors de puissance, couplés par paires ou quadruples.
Exemple de montage - étage d’entrée plus étage de puissance: Le plus connu est le montage DARLINGTON qui permet de multiplier les gains des transistors entre eux : ex : gain n°1 = 10 et gain n°2 = 10 alors le gain résultant du montage Darlington est de 10 x 10 = 100 (au lieu de 10+10 pour un simple montage en parallèle). Ce montage est très pratique car plus un transistor est optimisé pour faire passer des courants importants plus sa capacité en termes de gain est faible donc avec des transistors à faible gain on peut grâce au Darlington obtenir un gain très fort avec un étage qui accepte des courants très importants.

On distingue trois états de fonctionnement d’un transistor

-- État passant
Un courant (modulé ou fixe) sur la Base (B) permet de laisser passer plus ou moins de courant (qui sera également modulé ou fixe) entre C et E. Selon les caractéristiques du transistor, l’amplification se fait d’abord de façon linéaire => le courant sortant est directement proportionnel au courant de commande (B) ; mais à partir d’un certain point, le transistor commence à saturer et son comportement devient “non-linéaire”, c’est à dire l’amplification ne sera plus proportionnelle mais son taux diminuera de plus en plus en approchant le courant maximal (qui est celui de l’alimentation)

-- Etat de saturation maximale (ou clip)
Une fois atteint son maximum, le transistor agira comme simple interrupteur fermé et laissera donc passer la totalité du courant d’alimentation. Il agit donc en commutation.

-- État bloqué
S’il n’y a pas de courant à la base (B), rien ne passe dans le transistor et il agira comme un interrupteur ouvert

Il est important de comprendre ces trois états de fonctionnement qui ont leur raison d’être et seront tous les trois exploités dans un ampli.
Dans les deux derniers cas, le transistor fonctionnera donc comme un simple relais (on dit qu’il fonctionne en commutation), très utile pour permettre le flux d’un gros courant (C-E) par le biais d’un petit courant de commande (B), ce qui est très important pour la nouvelle génération des amplis dits “à découpage” (on verra cela plus loin).
Je n’irai pas dans les détails techniques, telles les différentes possibilités de montage d’un transistor par rapport aux points communs et par rapport à la référence 0 Volt (donc la masse). Vous trouverez ces détails dans les bouquins de physique et des magazines et livres spécialisés en électronique.

Il existe un très vaste choix de transistors aux prix et qualités très divers. Un bon transistor de qualité coûte très cher, mais avec deux transistors premier prix (une paire d’euro dans le commerce) vous pourrez déjà avoisiner les 50 Watts. Et certains fabricants ne se gênent pas pour vendre leurs produits à prix d’or, même si le prix semble bas (disons 150 euro), vu que l’engin ne coûte que 30 euro à la fabrication (composant de toute petite gamme). On trouve de plus en plus de transistors de puissance en plastique ou en résine et de plus en plus petits , mais il semble que les meilleures qualités restent toujours ceux avec un capot métallique (comme à l’ancienne), pour une meilleure dissipation de la chaleur (entre autre).
Voici quelques transistors du marché :

(retour-en haut)

La puissance et l’alimentation

On a donc vu juste ci-dessus que le signal amplifié (sortant) dépend directement de l’alimentation et ne peut en aucun cas dépasser la tension de l’alimentation. Or, les transistors qui encaissent (et peuvent délivrer) des courants élevés (on parle alors de la “droite de charge“) sont évidemment très chers et l’on réduit l’alimentation à une tension raisonnable et exploitable (dans les 20 à 80 volts dans le moyen de gamme). Car 99% des transistors du marché flamberaient aussitôt si on y mettait du 220 Volts avec une charge très basse (HP) en sortie.
Et en plus, le courant d’alimentation doit être un courant continu et stable de surcroît si on veut obtenir une amplification cohérente (car le transistor ne laisse passer le courant que dans une seule direction). La plupart du temps, on utilisera une alimentation symétrique (les deux courants -positif et négatif) pour pouvoir finalement récupérer un courant alternatif en sortie d’ampli. La tension secteur EDF entre dans un transfo. La sortie du transfo possède deux enroulements reliés par un point milieu ce qui va permettre de fabriquer deux sources de tensions identiques l’une positif, l’autre négative.

Notre courant secteur 220 Volts est donc d’abord abaissé à quelques dizaines de volts à l’aide d’un transformateur et redressé à l’aide d’un pont redresseur à diodes et puis filtré avec de gros condensateurs (les gros silos bleus qu’on trouve toujours dans tous les amplis).
En effet : pour que l’amplification puisse se faire en toute continuité sans aucun trou ni affaiblissement (quand par exemple le courant alternatif passe par le point 0 Volt pour changer de polarité), le courant redressé est stocké dans des récipients qu’on appelle les condensateurs pour pouvoir faire façe au courant d’appel provenant des étages de puissance.(C’est un peu comme la mémoire tampon d’un ordi pour permettre un flux stable des bits). Et vous imaginez facilement que ce point et la capacité de stockage sont essentiels pour la qualité de l’amplification, en particulier pour le rendement du grave qui est généralement très gourmand en énergie (une raison parmi d’autres qui explique que beaucoup d’amplis bas de gamme s’en sortent très mal avec le grave et donnent un son assez petit et maigrichon )
Un autre phénomène et problème pour les constructeurs qui est directement lié à l’alimentation : Un couple de transistors délivre, certes, le courant relatif au courant de commande, mais “consomme“ quand même la totalité de la tension d’alimentation. Ceci veut dire que les transistors transforment l’énergie non délivrée à la charge en chaleur.

Exemple : un transistor qui est chargé par une alimentation de disons 100 Volts, mais dont on ne sollicite que 50 volts, va transformer les 50 Volts restants en chaleur. Et puisqu’on sait qu’un ampli ne fonctionne que très rarement “à fond“ mais en moyenne plutôt à un huitième de sa puissance nominale, on mesure le vaste gaspillage d’énergie qui a souvent lieu.
D’un autre côté il est impensable de calculer l’alimentation (et les transistors) trop juste, car il n’y aurait plus d’assez de réserve (headroom) pour les signaux impulsifs et puissants.
Autre exemple : mettez un signal très uniforme (genre bruit rose avec facteur crête – “crest factor“ - à 0 ou très faible) sur un ampli poussé à fond (puissance nominale) et vous verrez que l’ampli chauffera beaucoup moins qu’avec un signal très dynamique qui n’atteint que très rarement la puissance nominale, mais change d’intensité continuellement.

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La droite de charge

La droite de charge décrit le pouvoir d’amplification d’un transistor. Une droite de charge de disons 40 Volts veut dire que le transistor peut sortir entre 0 et 40 Volts (pourvu que l'alimentation soit à la hauteur et faut-il encore savoir quel est la zone de linéarité et celle de non-linéarité… !). Ensuite le transistor passera en état saturé (comme un simple interrupteur fermé).
Une tension de 1 Volt à la base (B) pourrait donc être amplifié 40 fois, une tension de 2 Volt seulement 20 fois. Ces calculs théoriques ne fonctionnent évidemment en pratique que dans certaines tolérances, car le courant (l’intensité - les ampères) fixe les limites des possibilités de fonctionnement.

Le signal de commande (l’audio entrant)

On a vu aussi que la base du transistor (B) ne laisse passer que du courant continu (soit du positif pour le NPN soit du négatif pour le PNP). Notre signal audio (=> tension alterantive) ne passerait donc seulement la moitié du temps (c’est-à-dire, quand la polarité + ou – correspond au sens entrant ou sortant du transistor) et produirait un signal amplifié, mais saccagé et morcelé. Mais en fait, tout est question de référence en ce qui concerne le courant alternatif.
En effet : une modulation sinusoïdale aura des tensions positives et des tensions négatives par rapport à la référence 0 Volt, mais en éloignant cette référence assez loin, par exemple vers le négatif, on se retrouvera avec la même modulation (donc le même signal) mais avec la tension toujours dans le positif.

On utilise cela pour polariser le transistor, c’est-à-dire pour fixer son point de fonctionnement, que l'on appelle aussi point de repos (bloqué/passant) sur la droite de charge.

Un exemple:
Admettons que notre signal en sortie de console ait environ 1 volt alternatif, la tension module donc entre –1V et +1V par rapport à la référence 0 Volt. Un tel signal mettrait le transistor NPN (par exemple) en état bloqué à chaque fois que la polarité devient négative.
Admettons ensuite, qu’on ait un transistor avec une droite de charge de 40 Volt (c’est à dire qui peut sortir jusqu’à 40 Volt maximum). En plaçant le point de repos au juste milieu, ce même transistor pourra donc gérer des modulations entre plus et moins 20 Volts. Une tension alternative de 1 Volt pourrait donc être amplifié de 20 fois. Le transistor est polarisé et peut fonctionner en Class A.
Le même transistor sans polarisation (point de repos à 0 Volt ) pourrait amplifier la même tension 1 Volt 40 fois, mais s’arrêterait à chaque fois que la polarité de la tension change .
À noter un point de repos à 0 Volt n'est ps vraiment possible en pratique et le transistor aura toujours un point de repos un peu au dessus (ou en dessous) du 0 Volt, ce qui amène pas mal de problèmes comme les distorsions de croisement.

Récapitulons

On a donc un gros courant continu bien lissé et stabilisé qui attend à l’entrée (C) du transistor (on dit : qu’il charge le transistor). Et l’on a également un petit courant de commande, donc notre signal audio, à l’autre entrée (B) du transistor et les modulations de ce courant de commande vont donc ouvrir les “vannes“ du transistor pour laisser passer le gros courant (vers la sortie E) au même rythme de cette modulation. On récupère donc théoriquement le même signal d’entrée mais amplifié.
En pratique on a le choix entre une très forte polarisation, qui entraîne la perte d’au moins de 60% de la puissance (point de repos au milieu de droite de charge), ou d’utiliser des couples appairés pour amplifier les tensions positives et négatives séparément.
Le schéma ci-dessous illustre le fonctionnement basique d’un étage de puissance. La modulation alternative (notre signal audio) rentre sur deux transistors appairés (l’un positif, l’autre négatif), qui sont chargés par une alimentation symétrique (V+ et V-). Ce courant de commande fait délivrer une tension Vt qui sera soit positive soit négative selon le transistor qui la délivre et l’on retrouve donc une modulation alternative Vs par rapport au 0 Volt qui correspond (au moins théoriquement) à la modulation de notre courant de commande initial. C’est le principe du “push-pull“ et basiquement le fonctionnement en class-B
Si la tension est assez élevée et qu’on a une réserve de courant suffisante on peut y brancher par exemple un HP pour récupérer à nouveau de l’audio.
La manière dont ces deux transistors au sens inversé sont utilisés, distingue les différentes classes de fonctionnement des amplificateurs

(retour-en haut)

Voici un petit déscriptif des classes de fonctionnement les plus répandues:

Class A

C’est un fonctionnement assez simpliste et facile à comprendre. À la base, ce mode de fonctionnement ne nécessite qu’un seul transistor mais en pratique et pour de multiple raisons, on utilise quand même des couples de deux transistors, en (faux)mode push-pull.
Tous les transistors fonctionnent à temps complet chacun amplifiant la totalité du signal. Pour que cela soit possible, le transistor doit être fortement polarisé pour permettre d’amplifier la totalité de la modulation et le point de repos est donc placé au juste milieu..
Le courant de commande est envoyé en même temps aux deux transistors mais la polarisation est inversé sur le deuxième transistor par rapport au premier. Le résultat est : quand le courant est montant dans un transistor (positif), il sera descendant dans l’autre transistor (négatif).
Donc, chaque transistor amplifie la totalité du signal, mais également la tension de polarisation.
Comme j’ai dit plus haut, un seul transistor suffit (et c’est le Class-A par excellence), mais dans ce cas, il faut évidemment éliminer le courant continu du à la polarisation, ce qui se fait généralement avec des condensateurs sinon le HP chaufferait et brûlerait très rapidement sa bobine. Ce genre de courant semi continu est absolument mortel pour un HP !
En utilisant des transistors appairés comme décrit en haut, en fonctionnement push-pull, non seulement le courant continu de la polarisation s’annule tout seul, mais on se retrouve en même temps avec une puissance doublée, à cause des transistors appairés dont le courant (l’intensité) de sortie s’additionne (double ampérage= double puissance).
Ce montage (de faux) push-pull est pourtant en pur class-A et en sortie des transistors on retrouve deux courants identiques, récréant très fidèlement la modulation du signal d’entrée et bien sûr correctement amplifiés. Pendant la sommation, la tension de polarisation s’annulera toute seule (car inversée sur les deux transistors) L’avantage est un signal très propre (et audiophile) dépourvu de distorsions harmoniques (tant qu’on ne sature pas les transistors, bien entendu).

L’inconvénient, par contre, est très lourd:
C’est amplificateur consomme donc en permanence beaucoup d’énergie, même s’il travaille au régime minimum - au moins la moitié, mais en pratique bien plus encore, est perdu en chaleur etc
Tous les transistors travaillent tout le temps à fond, ce qui consomme beaucoup d’énergie pour peu de rendement. Le courant de polarisation est constamment amplifié (le transistor n’est donc jamais au repos), ce qui n’est pas seulement une perte d’énergie, mais chauffe aussi énormément le transistor car même si le signal audio est théoriquement à 0 Volt le transistor continue à amplifier. C’est un peu comme si vous rouliez en voiture l’accélérateur à fond et que vous contrôliez la vitesse uniquement par les freins (ça chauffe inévitablement).
Et, en fin de compte, l’usure est aussi très élevée pour les mêmes raisons. Le rendement est de l’ordre de 20% à 30%.

Class B

Ici on n’utilise pas de courant de polarisation mais seulement des couples de transistors appairés (NPN et PNP), fonctionnant en push-pull. Chaque transistor d’un couple s’occupe donc d’une partie du courant (alternatif) de commande (le positif pour l’un, le négatif pour l’autre). Ceci implique évidemment ce que j’ai dit plus haut : chaque transistor cesse d’amplifier dès que la polarité du signal de commande change et produit donc au final un signal morcelé. L’alimentation doit bien sûr être symétrique par rapport à la masse, c’est-à-dire positive sur l’un et négative sur l’autre transistor). En combinant les deux sorties du couple de transistors on récupère un semblant du signal d’entrée amplifié, mais seulement approximatif, car on aura dans tous les cas pas mal de perte (dûe à l’inertie des composants, la latence du flux, etc)
On récolte notamment beaucoup de distorsion aux points de jonction (lors des changements de polarité au passage au point 0 Volt) qu’on appelle communément “crossover distorsion” ou distorsion de croisement. Ceci est dû fait que le transistor ne réagira pas du tout logiquement et linéairement en approchant du point 0 Volt (croisement), ce qui génère beaucoup de courant parasite (ou des trous de courant en l’occurrence)
Les transistors chaufferont évidemment beaucoup moins et la consommation d’énergie sera très raisonnable, car les transistors travailleront seulement quand c’est nécessaire et seront au repos le reste du temps ; mais cette classe de fonctionnement n’est jamais utilisée en sonorisation (trop contraignant et trop de distorsions harmoniques)
On atteint tout de même un rendement d’environ 75%.

Class A/B

Comme vous vous en doutez certainement après les explications d’en haut, cette classe est une combinaison des deux classes décrites en haut. On utilise dans ce cas seulement un très petit courant de polarisation, qui permettra de décaler les points de zéro (points de changement de polarité). Ceci permettra de gagner un peu de marge autour des points de changement de polarité ce qui facilitera le raccordement ultérieur des courants sortants pour récupérer un courant alternatif et sain (dépourvu de distorsions harmonique et de parasites).
Un tel ampli chauffera évidemment beaucoup moins qu’un class A par exemple et il consommera également moins d’énergie, car les transistors seront au repos une partie du temps pendant l’utilisation.
Une très grande partie des amplis d’aujourd’hui fonctionne sous cette classe.
Le rendement est de l’ordre de 60%.

Class G

Cette classe utilise plusieurs séries de couples de transistors (avec des droites de charge différentes), chaque série ayant un courant d’alimentation différent (souvenez vous ce que je disais plus haut par rapport à l’alimentation et le gaspillage d’énergie). Par exemple une série alimentée à 40 Volts et une autre alimentée à 100 Volts. Selon la sollicitation de puissance de l’ampli il y a donc l’une ou l’autre série de transistors qui s’occupera de l’amplification. Ce genre d’amplificateur ne chauffe pratiquement pas, consomme une énergie correspondant à la demande réelle en puissance et les composants s’usent moins aussi.
Cette classe a eu un certain succès dans les années 80 mais n’est plus tellement utilisée aujourd’hui (car remplacé par la classe H)

Class H

Cette classe reprend les principes de la classe G, mais on n’utilise qu’une seule série de transistors. Les transistors seront chargés d’un courant d’alimentation adapté selon la puissance sollicitée (on appelle cela une alimentation asservie par le signal de commande). Un petit circuit se charge de calculer (en fonction du courant de commande et de la charge en sortie d’ampli) le courant d’alimentation nécessaire et sélectionne le plus approprié entre deux ou trois différents courants disponibles. Je ne sais pas si des amplis en Class H avec une alimentation totalement flexible existent déjà, en tout cas, c’est en cours de développement et notamment avec des alimentations à découpage (voir plus bas). On sous-entend dans cette classe H un fonctionnement des couples de transistors push-pull en classe A/B.
C’est l’ampli moderne qui a un très bon rendement, consomme peu d’énergie (en tout cas toujours en relation avec la puissance réellement délivrée) et qui chauffe relativement peu. Le gaspillage d’énergie est réellement diminué au minimum. Il est clair que cette technologie coûte un peu plus cher et qu’elle n’est rentable qu’à partir d’une certaine puissance. Un petit ampli de 200 Watts (ne délivrant à peine 40 Volt et 5 A) ne posera pas les problèmes énoncés plus haut et restera en class A/B simple.
On atteint ici un rendement de 80% et plus et on peut globalement dire qu’on arrive à « produire » jusqu’au double de la puissance par rapport à un ampli conventionnel A/B avec les mêmes composants de base et en consommant moins d’énergie.

Class D, E , F

Les classes D, E et F sont pour les amplis à découpage et l’on verra leur fonctionnement plus loin.

(retour-en haut)

Avant de passer aux amplis à découpage, j’aimerais quand même préciser quelques points.

Toutes mes explications en haut sont extrêmement schématisées et simplifiées. L’affaire est évidemment bien plus complexe que ça. À commencer par ceci : il est évident qu’on n’envoie pas un petit signal d’audio dans un transistor et puis qu’on récupère à sa sortie de quoi alimenter et faire bouger un HP.
Dans un ampli, on trouve toujours plusieurs étages d’amplification où le signal initial est hissé successivement d’un niveau à un autre pour obtenir à la fin l’énergie nécessaire pour attaquer des transducteurs (les HP dans les enceintes). On a notamment l’étage de pré-amplification et l’étage de puissance. L’étage de puissance peut être sous-divisé en plusieurs étages notamment pour les amplis très puissants. On arrive aujourd’hui à fabriquer des amplis atteignant (ou dépassant) les 10kW et vous trouverez des dizaines de transistors de puissance dans leurs entrailles.
Le fait que la puissance doit être presque instantanément disponible à tout moment pose un énorme problème d’alimentation, surtout sur des charges basses tel le 4 Ohms ou le 2 Ohm, et où l’intensité du courant peut atteindre des valeurs énormes, dépassant les 40 ampères dans certains cas.
Pour pouvoir répondre à de telles sollicitations le transformateur d’alimentation doit être bien surdimensionné et les condensateurs doivent avoir une capacité de stockage suffisamment grande.
De tels transformateurs sont très, très chers et très lourds.
La dissipation de chaleur doit être prise en charge (ventilation etc), car plus un transistor chauffe moins il aura de rendement et puis à partir d’une certaine température, il rendra l’âme de toute façon.

La puissance en sortie d’ampli.

Tout à l’heure je parlais de clip et de l’état de saturation du transistor. Il est évident que le clip de l’ampli (la petite Led qui indique qu’on atteint la puissance nominale) n’est pas le même que celui qui désigne le clip du transistor et sa saturation totale ! - Quoique certains fabricants de bas de gamme abusent et annoncent des puissances fantaisistes qui correspondent bien aux calculs théoriques mais qui ne seront jamais exploitables en réalité.

La limite de puissance qu’un ampli peut délivrer, dépend en effet de beaucoup de paramètres.
Globalement, on peut dire que la puissance nominale annoncée par un fabricant honnête est la puissance que l’ampli peut produire en tout quiétude et sur de longues périodes, avec un fonctionnement normal dans la zone de « linéarité » du transistor et avec un taux de distorsions harmoniques bien défini (et pas trop audible).
Cette valeur change évidemment sur un même ampli selon les paramètres et règles qu’on y applique mais les grands fabricants (honnêtes) se conforment généralement à quelques normes précises qui permettent de comparer directement deux produits (on verra ces normes et mesures dans un troisième article – celui-ci étant déjà trop long !!). On peut dire que n’importe quel ampli est capable de sortir aisément le double sinon le triple de sa puissance nominale, au moins instantanément et pour de courtes périodes. Ceci est même nécessaire pour le bon fonctionnement d’un ampli qui doit encaisser sans hésitation de fortes modulations instantanées comme des transitoires rapides et autres attaques d’enveloppe. Les transistors sont, dans ce cas, dans leur phase de non-linéarité et approchent la zone de saturation totale, le maximum absolu, que l’alimentation de courant pourra délivrer.
Les amplis sont généralement protégés par des fusibles pour ne jamais atteindre ce maximum, le fusible sautera avant, sinon on risque de griller le transfo et une bonne poignée de composant avec sans parler des HP.
On reviendra là-dessus dans le prochain article.

Puissance et Consommation

Autre point : un ampli de disons 1200 Watt ne consomme en réalité seulement 800 Watt du secteur, disons 3,6 ampères (au lieu de 5,5 A puisque : 1200/220=5,5). Mystère, me direz vous, car on a vu que le rendement d’un ampli étant moindre, cela devrait être plutôt le contraire ! Le mystère est vite résolu et la clé se nomme “crest-factor“ ou facteur crête.
Comme je l’ai dit plus haut, on fait varier l’intensité d’un bruit rose pour s’approcher de la réalité. Dans la réalité on trouve effectivement de grandes variation de dynamique (les attaques d’enveloppes, tes transitoires etc) que l’ampli doit gérer. Or ces petites crêtes ne durent généralement qu’une fraction de seconde (milli-seconde) et si l’alimentation est bien calculée et construite, l’ampli encaissera ces crêtes-là sans tirer sur le secteur mais en puisant dans sa réserve (condos etc), pourvu que ça ne dure pas. Pour les mesures, on part généralement d’un facteur crête de 6 dB (ce qui correspond à ce que reproduit un CD bien finalisé), mais en live on atteint facilement les 10, 15 voire 20 dB. En cas extrême (20dB de crête) cela voudrait dire que l’ampli de 1200 Watt ne délivre seulement environ 12 Watt en moyenne , tout en étant proche du clip. Même avec un facteur crête de seulement 6 dB, l’ampli de 1200 Watts ne délivre que 300 Watts en moyenne. Dans ce cas, un ampli en Class A/B consommera environ 500 Watts (2,3 A) en moyenne.

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L’ampli en mode Mono-Bridgé

Tous les amplis stéréo peuvent être utilisé comme ampli mono avec les deux modules d’amplification réunis, afin d’obtenir plus de puissance. Le montage est simple et peut être fait même artisanalement. Mais aujourd’hui, pratiquement tous les amplis proposent ce mode de fonctionnement en standard.
Le montage/fonctionnement est très simple. Seulement l’entrée du canal 1 et son potard de gain resteront fonctionnels. Le canal 1 fonctionne comme à son habitude, mais internement, le signal est également routé sur le canal 2, mais cette fois-ci la phase du signal est inversée (tournée de 180°). Ce deuxième canal amplifie donc également la totalité du signal. En sortie , nous trouvons alors les deux signaux identiques et amplifiés mais avec la phase tournée de 180° entre eux. En ignorant la référence 0 Volt (le “moins“ ou la borne noire de la sortie), et en récupérant le signal amplifié (la tension) seulement entre le “plus“ (borne rouge) du canal 1 et le “plus“ du canal 2, la tension alternative sera double (à cause du déphasage 180°).

Pour comparer  : C’est exactement la même chose en courant secteur entre le 230 V ordinaire et le 380 V en tri.Dans le premier cas on a 230 Volt en alternatif mono par rapport à une référence 0 Volt (le neutre) dans le deuxième cas on a 3 phases portant chacune la même tension 230 Volt mais avec à chaque fois un déphasage de 120° et on trouve donc 380 Volte entre les phases mais toujours les 230 entre chaque phase et le neutre. Dans notre cas d’ampli bridgé on se retrouve avec deux phases mais à 180° l’une par rapport à l’autre.

Revenons sur l’ampli de puissance. On a donc maintenant la tension doublée (et donc un gain d’amplification augmenté de +6 dB). La puissance sera alors quadruplée, puisqu’elle est proportionnelle au carré de la tension (P=UxU/R). seul petit “hic“ : l’ampli verra désormais la charge divisé par deux (car il ne la voit plus en rapport avec le rail “moins“ de chaque alimentation). Une charge de 8 Ohm paraîtra dans l’ampli comme du 4 Ohms et tirera évidemment le courant (ampères) en conséquence. Pour cette raison, il est vraiment,t très important de ne jamais aller en dessous des charges admissibles, préconisé par le fabricant (en générale donc la charge minimale de l’ampli stereo multiplié par deux ! pour un fonctionnement en mono-bridge)

Attention : dans tous les amplis de qualité le potard de gain sera désactivé et le commun (le “moins“) des sorties sera linké. Si ce n’est pas fait et que le potard de gain du canal deux reste actif (ce qui est le cas pour certains vieux amplis pas chers), le son sera considérablement altéré si jamais les deux gains ne sont pas réglés pareillement.

Je ferai prochainement un petit schéma d'ampli , pour illustrer ce mode de fonctionnement.

 

Références

Et voici quelques appréciations sur les amplis à montage classiques (pour la plupart des class A/B ou class H. (appréciations qui restent personnelles tout de même – les goûts et les couleurs, n’est-ce pas…)
Crown est certainement un des leaders du marché ! Rares sont les racks d’un prestataire où l’on ne trouve pas d’amplis Crown et il est vrai que certains semblent tout bonnement immortels et ils sont toujours en place après 30 ans de loyaux services pendant que tous les autres ont cédé leur place à leurs jeunes frères. Notamment les MA de Crown sont de vrais machines de guerre inépuisables et très puissants. Le MA 5000 VZ et MA 3600 VZ sont excellents avec des réserves d’énergie énormes pour pousser des caissons Sub. Seul inconvénient : ces bestioles-là sont incroyablement lourdes et très bruyantes (curieux que Crown n’a jamais envisagé d’y mettre des ventilateurs plus silencieux). Autre chose : la consommation est énorme et l’on a tout intérêt à avoir une alimentation électrique correcte. Surtout en allumant un gros MA 5000 VZ, le chargement des condos vient parfois rapidement à bout d’un disjoncteur thermique trop nerveux… ! Les séries dites économiques comme les CE (fabriqué toute de même aux États Unis) ou les XLS (fabriqué en Chine) ont déjà bien moins de succès et il faut le dire aussi : moins de son.
QSC est également dans la place depuis longtemps. La réputation des MX n’est plus à faire et des USA se trouvent un peu partout dans les théâtres et music-hall du monde entier. Avec la série RMX (fabriqué en Chine), QSC a sorti un vrai gros coup – des vedettes. Ces amplis économiques au niveau du prix se distinguent quand même de leur compagnon de gamme par une très bonne qualité, autant au niveau du son que de la puissance. Ces amplis ont une super pêche, répondent très bien dans le grave et sont très stables même sur des signaux complexes et dynamiques. Quant aux RMX 4050 HD et RMX 5050 ils n’ont pas à se cacher derrière les Crown, de vrais grosses bêtes de puissance, très performants sur du Sub par exemple (d’ailleurs au niveau poids, on se trouve aussi dans la tranche des 30 à 40 kilos, de quoi se casser le reins)

Dans le bas et le moyen de gamme, le choix est absolument incroyable aujourd’hui et les produits chinois envahissent littéralement le marché. On a du mal à s’y retrouver, d’autant plus que beaucoup de produits “différents“ sortent en fait des mêmes usines ou sont copiés sur le même modèle de base et ne changent que de boîtier et de sérigraphie. Tous se ressemblent autant pour le bon que pour le mauvais. Un avantage indéniable est quand même une démocratisation des prix, ce qui permet d’avoir des produits corrects pour pas trop cher. Personnellement, je ne connais qu’une infime partie de ces produits, ce qui rendrait donc un jugement sur un ou deux produits assez injustifiable. Les marques installées depuis longtemps semblent toujours un bon choix : Phonic avec la série Max, Yamaha avec la série P et surtout QSC avec la série RMX. Peavey et son sous-département Crest avec les entrées de gamme PV et CPX me semblent moins performants que les autres mentionnés juste avant.

Le haut de gamme en amplificateur classique est en train de disparaître peu à peu laissant sa place aux confrères à découpages, moins lourds, moins gourmands en énergie et de plus en plus performants.

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Les Amplis à découpage

Parlons maintenant de ces amplis à découpage (faussement appelé amplis numériques), qui nous font rêver par leurs performances et leur petit poids en même temps.
Comme on l’a vu, le fait de redresser et de diminuer notre courant de secteur avec un transformateur n’est pas une chose facile surtout à cause de la fréquence très basse de notre courant alternatif et ça nécessite des transformateurs assez chers et surtout très lourds.
Il est en effet beaucoup plus simple de redresser des courants aux fréquences élevées et on peut utiliser dans ce cas des transformateurs bien plus petits (=moins chers et beaucoup moins lourds).
L’idée de base est très simple : on lisse et redresse le courant primaire (essentiellement avec des condensateurs) pour obtenir des courants continus et symétriques. Avec des transistors très rapides, on découpe le courant en petits morceaux (d’où le terme : alimentation à découpage ou “switching power supply“ en anglais) en utilisant les transistors en mode de commutation (comme des relais) pour obtenir finalement un nouveau courant alternatif à fréquence très élevée, de l’ordre de 50kHz à 100kHz c’est à dire : jusqu’à 2000 fois plus haut.
Ce courant à haute fréquence passe maintenant dans un transfo et il est ensuite à nouveau redressé et stabilisé en courant continu (symétrique pour pouvoir alimenter les transistors de puissance).
Ceci est évidemment un procédé extrêmement complexe, mais procure deux avantages très importants qui justifient largement cette peine :

Premièrement on devient quasi-indépendant des variations de la tension primaire.
En effet : tandis que la moindre variation de la tension primaire se répercute dans la tension secondaire en sortie d’un transformateur dans un montage classique (220 V/50 Hz), l’alimentation à découpage encaisse d’énormes variations de la tension primaire sans se répercuter sur la tension secondaire (en sortie de transfo) grâce au double redressage et grâce aux condensateurs à l’entrée en en sortie. Une petite alime (pour un ordinateur, un périphérique ou un petit ampli) encaisse sans problème des variations entre 100 et 250 Volts ; pour une grosse alime d’amplificateur les marges sont évidemment réduites mais elles encaissent sans problèmes des variations de 20% à 30%, disons entre 200 et 250 Volts, marge de tolérance qui serait absolument inacceptable pour un ampli à alimentation classique. On peut donc constater que l’amplification et donc la puissance sortante est plus stable

Secundo, le poids n’est plus le même ! Un ampli moyen classique pèse entre 15 et 40 kilos, un ampli à découpage généralement autour de 10 kilos et cela indépendamment de sa puissance. On a poussé les performances à fabriquer des amplis d’une Unité de hauteur (4,5cm) pesant moins de 10 kilos et délivrant quand même 10 kW (par exemple Powersoft, un fabricant italien)

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La PWM

Sur le même principe, les ingénieurs se sont dit qu’on pourrait utiliser cette même idée de découpage à haute fréquence pour les étages de puissance et leurs transistors.
En effet : au lieu d’utiliser le transistor en continu pour amplifier une modulation en délivrant seulement une partie du potentiel et en gaspillant quand même beaucoup d’énergie (généralement transformé en chaleur), on pourrait découper la modulation en petits morceaux (à haute fréquence, par le même procédé vu ci-dessus) et puis amplifier ces petits morceaux par des transistors en mode commutation (donc toujours à fond).
Ce même procédé est utilisé en éclairage où, au lieu de brûler une partie du courant dans de gros dimmers (résistances variables ou rhéostat), on utilise des Triaks, sorte d’interrupteur ultrarapide, qui libère toujours la totalité de courant mais pour un temps court et bien défini à une fréquence tellement élevée que notre œil ne voit pas les changements d’état entre on et off. Résultat : on ne brûle plus l’énergie non utilisée, on consomme donc moins et l’équipement est moins lourd et moins encombrant.
Il n’y a théoriquement plus de gaspillage du tout car le transistor ne connaîtra plus que ces deux états basiques : on (saturation) et off (repos ou bloqué). On appelle cela la PWM ou Pulse Width Modulation (modulation par largeur d’impulsion). L’état (l’amplitude) de la modulation est traduit par la durée de l’impulsion on/off. Selon l’amplitude du signal à un moment donnée l’impulsion “on“ sera plus ou moins longue.

Voici un petit schéma pour illustrer :

Un autre problème à résoudre c’est de traduire l’état de la polarité. En effet on n’a que deux valeurs « on » et « off » et on n’a pas de valeur pour distinguer le courant positif du courant négatif. On doit donc implanter un circuit qui repère les changements de polarité (passage par le 0 V) et qui envoie donc le signal impulsif au transistor qui correspond à la polarité du signal initial. Ce n’est pas une mince affaire et vous imaginez bien que le timing doit être ultra précis . En cas d’échec (ou d’erreur) on se trouve inévitablement avec un courant continu à la charge en sortie d’ampli et c’est la mort du transducteur mais aussi la mort de l’étage de puissance.

Ce qui nous ramène à nouveau à nos classes de fonctionnement et notamment les classes D et I, destinées à ce genre de fonctionnement (transistor en commutation):

Les Class E et Class F ne nous intéressent pas car elles ne sont pas utilisées pour l’amplification Audio.

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Class D

La classe D est donc le fonctionnement des transistors de puissance en découpage (ou commutation). Le signal audio est découpé à très haute fréquence et chaque petit morceau est amplifié indépendamment, délivrant à chaque fois la totalité du courant d’alimentation.(On obtient donc deux états primitifs 1 et 0 à partir d’un signal en courant alternatif modulé).
La conversion se fait comme décrit en haut par la duré des états on/off correspondant à la tension de la modulation du signal.
La polarité du signal (positive ou négative) est détectée parallèlement pour permettre d’obtenir ensuite la polarité correspondant aux impulsions amplifiées (on n’a que 0 et 1 et non pas –1, 0 et +1 comme impulsion). Le timing de cette détection (et l’aiguillage qui en découle) est absolument primordial pour le bon fonctionnement de l’ampli. La moindre erreur produit du courant continu en sortie d’ampli aussi mortel pour le transducteur que pour l’étage de puissance lui-même.
C’est donc évidemment très compliqué de récupérer un signal audio qui soit cohérent et puissant en sortie d’ampli, et les sources d’erreurs sont très nombreuses et énormes, mais la technologie avance à grands pas et les amplis d’aujourd’hui sont de plus en plus performants et précis avec de moins en moins d’erreurs. En Class D on atteint les 90% d’efficacité.

Class I

C’est une technologie développée par Crown qui se base et reprend le fonctionnement en Class D, avec toute de même une différence essentielle. Le changement de polarité n’est pas récupéré pour aiguiller le signal sur le transistor correspondant positif ou négatif. Mais la conversion (toujours en PWM) est effectuée parallèlement en double et en symétrique, chaque convertisseur s’occupant uniquement d’une partie de la polarité. Ceci évite tous les problèmes d’aiguillage et de timing liés au Class D, mais augmente considérablement les composants et les coûts du montage symétrique (tout est en double !). En class I, on dépasse enfin les 90% d’efficacité, ce qui veut dire que moins de 10% du courant secteur est gaspillé ; on est ici très très loin d’un Class A qui transforme jusqu’à 80% du courant tiré du secteur en chaleur !

Class T

La classe T est développée par le fabricant Tripath en s’appuyant sur la technologie du Class D, mais en y incluant également une fréquence de découpage variable. Un circuit de “feedback“ surveille le signal de sortie et communique directement avec le circuit de découpage. La fréquence de découpage est alors continuellement adaptée aux besoins du moment. Ainsi, il y a beaucoup moins d’erreurs et surtout le haut du spectre est rendu beaucoup plus fidèlement. Vous trouverez d’excellentes publications sur cette nouvelle technologie sur le site de Tripath.

Dans l'ensemble

Voilà en ce qui concerne “grosso modo“ le fonctionnement des étages de puissance à découpage. Je n’irai pas plus loin dans les explications car j’ignore tout de la réelle problématique (et des solutions appropriées) de tels montages.
Dans l’ensemble, il y a plusieurs points à observer pour ce genre d’amplificateurs. La fréquence de découpage doit être suffisamment élevé pour pouvoir correctement “saisir“ les hautes fréquences. Une règle de base dit qu’elle doit être au moins deux fois la valeur de la plus haute fréquence à saisir, donc au moins 40 kHz. En pratique on utilise des fréquences bien plus élevées encore (autour des 200 kHz voir 300 kHz)
Pour éviter des parasitages et aliénages du signal, on est obligé de mettre des filtres low-pass en sortie, car l’ampli sera désormais capable de produire (je dirais d’inventer) de très hautes fréquences inaudibles certes mais absolument mortelles pour les transducteurs (HP, moteur d’aigu etc).
Généralement on place un low-pass autour des 20 kHz pour réduire tout risque pour les transducteurs, mais ceci se répercute sur le rendement des harmoniques et cela crée inévitablement des distorsions harmoniques dans les hautes fréquences. On dit qu’un ampli classique rend l’aigu plus naturellement qu’un ampli à découpage.
Ce même raisonnement prédestine les amplis à découpage à l’usage des caissons de basse, mais en pratique on se trouve face à un autre phénomène : beaucoup d’amplis à découpage ont du mal à suivre correctement les énormes demandes en courant d’un caisson Sub et surtout assez rapidement. Les transitoires et attaques très rapides et gourmandes sont souvent “avalées“ et lissées ce qui donne un son un peu mou.
On observe donc une certaine “paresse“ de ces amplis pour cette tâche. Un ampli classique sera généralement plus nerveux plus rapide et plus pêchu pour le rendement de graves (surtout en dessous des 50 Hz) pourvu bien sûr qu’il soit de bonne qualité ! La plupart des amplis classiques d’entrée de gamme ne valent rien sur du Sub, à cause justement d’une grande paresse dûe aux composants trop sous-dimensionnés !!

Pour revenir sur les amplis à découpage, il faut dire que dans le domaine du rendement du grave et de la rapidité de réponse, beaucoup de progrès ont étés fait également et des amplis comme les PL des QSC ou les Lab-Gruppen ou D&B répondent sans aucune hésitation aux plus grandes exigences, même dans l’infra à 25 Hz.
Actuellement on trouve toute sorte de combinaisons de fonctionnement des amplis à découpage :

  • L’ampli avec une alimentation à découpage mais avec un étage de puissance en Class A/B (par exemple les PLX1202 et 1602 de QSC, presque tous les amplis d’entrée de gamme comme KME, Crown XS etc etc)
  • L’ampli avec une alimentation à découpage mais avec un étage de puissance en Class H (par exemple les PLX2402 et 3402 et tous les PL de QSC, les amplis puissants moyens ou haut de gamme comme les Lab Gruppen etc)
  • Et finalement, l’ampli avec une alimentation à découpage mais avec un étage de puissance en Class D ou Class I . Ce sont les plus performant (au niveau technologique, mais pas forcément en terme de puissance) mais aussi les plus chers (par exemple Crown série K ou I-Tech, Digam, certains Lab, D&B, etc)

Voici quelques appréciations (mais qui restent personnelles – les goûts et les couleurs, n’est-ce pas…) sur certains de ces amplis à découpage.
Les amplis à découpage les plus accessibles et de bonne qualité quand même sont sans doute les PLX de QSC. Par expérience, je peux dire que les PLX ont un bon comportement dans le bas-médium, médium et haut-médium, mais qu’ils ont un peu de mal avec les fréquences en dessous de 50 Hz et que l’aigu manque un peu de finesse (ou de clarté). Ce dernier point n’est pas bien grave – je dirais même au contraire– car il s’agit d’un ampli à haute performance qui donne un rendu très musical et très puissant, et non pas un ampli d’audiophile qui cherche à reproduire les moindres détails jusqu’au limites extrêmes de l’audible. Dans l’ensemble le rendu sonore est puissant et assez homogène avec en même temps une consommation d’électricité raisonnable. Les PLX sont de bons produits avec un très bon rapport qualité/prix pour ce genre d’ampli à découpage.
Les séries PL par contre comblent largement ces petits défauts et on retrouve la bonne pêche et la grosse puissance jusqu’aux extrêmes fréquentiels hauts et bas. La différence de prix par rapport aux PLX est donc vraiment justifiée dans ce sens.
Chez Lab-Gruppen (tout comme chez Crest Pro), on trouve tout le savoir faire d’un grand constructeur d’amplis. Ce sont des produits très haut de gamme qui marient bien les nouvelles et anciennes technologies pour donner le meilleur de chacun, notamment en ce qui concerne le rendu du grave.
Crown est un peu partagé depuis quelques années. La série K était une grande avancée technologique avec un poids et encombrement minimum et malgré tout une bonne grosse puissance en sortie d’ampli. C’est aussi un des rares modèles à haute puissance qui n’est pas équipé de ventilation ce qui le rend très intéressant pour les milieux ou le bruit de ventilation devient vite gênant. Mais cet ampli n’a jamais eu de vrai succès (à part au début), ce qui est dû aussi à certaines contraintes, un certain manque de pêche et manque de rapidité, en pratique, malgré les spécifications techniques époustouflantes. La série XS fabriqué en Chine s’adressait à des consommateurs du moyen de gamme avec un prix très attractif, mais cet ampli n’a jamais pu concurrencer les PLX de QSC qui ont leur place bien méritée et bien ancrée dans cette gamme. La série I-Tch est évidemment du très très bon mais se propose uniquement à des professionnel au bon budget (comptez 5000 à 7500 euro la bête)

Le fabricant Powersoft avec ses amplis Digam est depuis des années en tête de course en ce qui concerne le développement et il pousse la technologie à son apogée, mais ces amplis restent fragiles et peu aimés. Personnellement je les connais très mal et je ne me permettrai donc pas de jugement.
D&B propose un nouveau concept de l’amplificateur processeur tout en un. La nouvelle génération est l’ampli D12. On se retrouve donc avec un outil bourré de DSP et de transistors capable d’amplifier un signal audio et de le traiter en même temps selon les exigences requises. Qu’il s’agisse de l’égalisation, du filtrage, de la compression-/imitation ou encore d’un delay, tout est traité dans la même boîte. De nombreux presets permettent d’utiliser un seul ampli-processeur sur toute la gamme des produits D&B .
En outre, ces amplis peuvent facilement être mis en réseau et piloté par un ordinateur central par exemple et le firmware intérieur (programme logiciel) peut être mis à jour à tout moment, ce qui fait que cet outil sera aussi opérationnel dans le futur qu’aujourd’hui pour s’adapter à de nouvelles avancées technologiques ou à de nouveaux produits (enceintes etc)

J'aimerais tout particulièrement remercier Fabio pour m'avoir aidé d'éviter de grosses erreurs du point de vu d'un électronicen et/ou de langage.

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© Ziggy - Septembre 2005

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