Le principe d'un ampli

[Remi77]

GÉNÉRALITÉS
L’ampli de puissance sert à fournir l’énergie nécessaire aux Haut-Parleurs pour produire du son audible (et puissant de préférence !). Comme son nom l’indique, il représente le maillon "puissance" dans la chaîne audio :
Source (micro)=>préampli (console)=>ampli de puissance=>haut-parleur (enceintes). Le signal électrique très faible du départ (quelques millivolts) sera ainsi porté par étages successifs à un niveau de quelques dizaines de Volt (approchant parfois les 100 Volts) nécessaires pour faire bouger les membranes des H-P’s.

Dans le temps un ampli était un gros engin lourd et encombrant avec deux potards, deux entrées et deux sorties. Ceci a beaucoup changé aujourd’hui et la plupart des amplis intègrent une multitude d’options et de possibilités de branchement.

Dans le temps un ampli était forcément à lampes mais aujourd’hui on préfère l’efficacité, l’ergonomie et la stabilité des transistors ; sauf dans des cas d’audiophile (Hi-Fi) ou spécialement chez les guitaristes, où l’on utilise avec délection ces amplificateurs à lampes qui donnent de belles harmoniques chaudes avec une saturation chaude et musicale !

La technologie d’aujourd’hui permet de proposer des amplis avec une bande passante très large et linéaire (généralement 20 Hz - 20 kHz) et des puissances de plus en plus élevées, tout en diminuant le poids et l’encombrement. Mais il y a, bien entendu, une différence entre un ampli d’entrée de gamme d’une puissance donnée et un autre, version "pro" qui affiche peut-être la même puissance mais qui coûte 4 à 6 fois le prix de son petit frère… et qui n’a – certes ! – pas le même son !

LES SPÉCIFICATIONS TECHNIQUES
LA SENSIBILITÉ D’ENTRÉE

La sensibilité d’entrée signifie le gain (ou la tension) dont l’étage d’entrée a besoin pour que l’ampli puisse sortir sa puissance nominale.
Généralement cette sensibilité est de 3 à 6 dBu (entre 1 et 1,5 Volts) ce qui correspond également au gain de sortie de la plupart des consoles pro et semi-pro (0 dB=4 dBu)
Attention : ces valeurs sont parfois données en dBV et parfois en dBu (à savoir : 0 dBu= 0,775V et 0 dBV = 1 V ! donc par exemple : 3 dBu = 1,09 V mais 3 dBV = 1,41 V)
=> ils font vraiment tout pour nous embrouiller... !!!

Les systèmes procéssés (donc optimisés par des processeurs, filtres, limiteurs etc…) fonctionnent très souvent à un gain encore plus élevé (autour de 3,5 Volts, comme tous les systèmes APG par exemple). On parle alors d’un gain d’amplification de 26 dB.

Certains amplis bas de gamme (comme aussi la plupart des amplis Hi-Fi) ont cependant une sensibilité de –10 dBu (0,25 V) ou de 0 dBu (0,77 V) ce qui correspond au gain "consumer" (certaines consoles home-studio, certains mini-studios etc.). Ceci veut dire que l’ampli atteindra sa puissance nominale bien plus vite (dès qu’il y a 0,25 Volt à l’entrée) mais aussi qu’il va saturer beaucoup plus vite (en branchant par exemple une console pro) et il y a des chances que les H-P ne supportent pas longtemps ces distorsions surpuissantes.

Les amplis "pro" comme ceux de Crown, par exemple, proposent souvent les trois choix de sensibilités pour pouvoir adapter l’ampli au système. 95 % des amplis de puissance sont calés sur une sensibilité de 4 dBu, mais lisez attentivement les spécifications techniques de votre appareil pour en être sûr.
Car dans des cas de non-concordance, vous n’avez soit pas le son (ou que très peu) soit de la distorsion destructive !!!

LE GAIN D’AMPLIFICATION

Une autre source de confusion est le potard de "volume" (qu’on appellera plus justement potard de gain) qui a des indications des plus diverses et souvent abstruses.
Ça peut aller de 0 à 10 ou de 0 à 32 ou de –60 à + 4 ou de +18 à 0 etc….comprend qui peut…
Les constructeurs n’ont pas été capables de se mettre d’accord sur un seul mode d’affichage (comme c’est malheureusement souvent le cas !)
Ce potard (qui se trouve soit en face avant soit à l’arrière) n’est pas un simple bouton de volume mais un réglage pour le gain d’entrée, autrement dit le gain d’amplification. La position normale de ce potard est : "à fond"
Explication :
La plupart des amplis ont un gain d’amplification de 32 dB, ce qui veut dire que si vous mettez 4 dBu à l’entrée, vous récolterez 36 dBu à la sortie ou pour parler tension, en mettant 1 Volt à l’entrée vous obtenez 40 Volts à la sortie (si vous ne connaissez rien en décibels, rendez-vous sur ma page décibel)
Vous comprendrez aisément que ceci est bien limité (par les limites des composants électroniques) et qu’il est insensé de croire qu’on obtiendra 60 dBu à la sortie en mettant 28 dBu (21 V) à l’entrée. Il y aura soit le silence (par intermédiaire des circuits de sécurité) soit une jolie fumée bleuâtre qui sort des composants cramés…
Mais n'importe quel ampli est quand même capable de délivrer bien plus que sa puissance nominal si on augmente la tension d'entrée
Donc : Si la sortie nominale de votre console et la sensibilité de l’entrée de votre ampli correspondent, vous mettez ces potards à fond et tout va bien – pourvu, bien sûr, que la puissance de l’ampli corresponde à ce que les enceintes peuvent encaisser et que vous ne dépassiez pas les 0 dB sur la sortie de votre console !
Si ce n’est pas le cas, ou si vous utilisez plusieurs systèmes avec plusieurs amplis différents, il faut étalonner. (plus de détails dans les "conseils pratiques" plus bas) !

LA CHARGE MINIMALE d’IMPÉDANCE
Aujourd’hui, tous les amplis acceptent une charge minimale de 4 Ohms (ce qui n’était pas le cas il y a une vingtaine d’années…donc attention : un ampli qui date peut avoir du mal avec des enceintes 4 Ohms). Les produits pro comme CROWN encaissent sans problèmes 2 Ohms et parfois même moins !!
Il faut toujours respecter cette charge minimum d’impédance car si vous descendez en dessous (par exemple en branchant en parallèle deux enceintes de 4 ohms, ce qui fait une impédance de 2 ohms !) l’ampli, en s’efforçant de satisfaire la demande énorme d’énergie, va vite chauffer et se mettre en sécurité dans le meilleur des cas ou se suicidera, complètement dépassé par les événements, dans le pire des cas… !

Petit rappel sur le sujet de l’impédance :
L’impédance des enceintes connectées doit toujours être supérieur ou égal à la charge minimale de l’ampli. Les enceintes aujourd’hui sont soit à 4, soit à 8 Ohms (et rarement à 16 Ohms). On peut donc brancher n’importe quelle enceinte (sans crainte pour la charge d’impédance) sur un ampli. Le problème se pose quand on veut brancher plusieurs enceintes en parallèle sur un seul ampli. Si on branche deux enceintes de 8 Ohms en parallèle, l’impédance tombe à moitié c’est-à-dire à 4 Ohms ! Ceci est acceptable pour pratiquement tous les amplis (sauf les très vieux d’il y a 30 ans !). Mais si on branche deux enceintes de 4 Ohms (ou par exemple quatre enceintes à 8 ohms) ensemble sur une seule sortie de l’ampli, l’impédance va tomber à 2 Ohms !

La formule exacte pour calculer l’impédance des enceintes branchées ensemble :
1.Si les enceintes sont branchées en parallèle : 1/R = 1/R1 + 1/R2
2. Si les enceintes sont branchées en série : R = R1 + R2

RAPPORT SIGNAL / BRUIT
Ce chiffre indique le seuil du bruit résiduel qui est produit en permanence par les composants électroniques. Ce seuil devrait avoir au moins 100 dB (ou plus) sinon vous entendrez l’engin souffler tout seul.

DISTORTION HARMONIQUE (DHT)
C’est entre autre un indice pour la pêche et la clarté du son. Généralement ça se situe autour de 0,02% ; en dessous de 0,01% c’est un bon indice de marque (Crown, QSC, LAB etc)

DAMPING FACTOR (facteur d’amortissement)
L’ampli envoie une tension aux H-P mais ceux-ci par induction produisent aussi une (contre-) tension qui est renvoyée à l’ampli. Le facteur d’amortissement indique le taux de barrage que peut opposer l’ampli à ce contre-courant car il est évident que ce courant emmerdeur, même en étant relativement faible, perturbe la précision d’exécution que demande l’amplification d’un signal aussi complexe qu’est la musique ! Un bon indice pour la dynamique. Les amplis d’entrée de gamme (par exemple Yamaha) ont un DF de 100 ou 200 (à 8 ohms) ; un ampli pro (comme Crown ou Lab) dépasse les 1000 !

SLEW RATE ou TEMPS DE MONTÉ
Indique l’aptitude de l’ampli à réagir sur des signaux complexes. Ce temps ne devrait pas trop dépasser les 10 µsec (microsecondes). Le slew rate est souvent indiqué en V/µsec, ce qui donne une idée de la réactivité de l’ampli (généralement entre 20 et 60 V/µsec). Mais ne vous laissez pas impressionner car ces seuls chiffres ne disent pas tout sur la dynamique d’un ampli et les méthodes de mesure ne sont pas les mêmes chez les uns et les autres de toute façon !