Le principe d'un ampli (suite)

[Remi77]

LES OPTIONS
La plupart des amplis d’aujourd’hui offrent plus ou moins d’options intégrées et parfois paramétrables.

LIMITEUR
La plus importante des options me semble être un limiteur qu’on trouve sur beaucoup d’appareils, mais malheureusement pas encore sur tous ! Un limiteur est vraiment indispensable pour la protection des enceintes. En dépassant le niveau de gain à l’entrée (préconisé par la sensibilité d’entrée) l’ampli va continuer à faire son travail jusqu’aux limites de ses composants qui, à un moment donné, refuseront une augmentation supplémentaire de gain et couperont net toute tension dépassant ce seuil de tolérance. On appelle cela le clipping. Ceci crée des harmoniques distordues très anti-musicales (ondes carrées etc) et néfastes pour les H-P qui ne supporteront pas longtemps de telles attaques.
Un limiteur compressera à temps (et de manière musicale) de tels signaux et ramènera le gain sous le seuil de tolérance sans créer de distorsions, d’ondes carrées ou d’harmoniques destructives, ce qui est très important voire indispensable pour un concert live où on ne maîtrise pas toujours les événements !

FILTRESOn trouve souvent des possibilités de filtrage plus ou moins sophistiquées, les plus simples étant des Passe-Haut (highpass) et Passe-Bas (lowpass).
La linéarité et la largeur de la bande passante de plus en plus large des amplis d’aujourd’hui peut poser certains problèmes pour les enceintes. Par exemple un H-P de 31cm ne saura pas quoi faire des fréquences en dessous de 30 Hz et gaspillera une bonne dose d’énergie à essayer de digérer et de reproduire de telles fréquences. Mieux vaut dans ce cas activer un Passe-Haut à 30 ou 50 Hz. L’ampli et l’enceinte se verront soulagés et l’énergie sera disponible sur la largeur d’efficacité de l’enceinte, ce qui améliora le rendement du système !
Même remarque pour un système bi-amplifié. Le fait d’activer des filtres Passe-Haut et Passe-Bas respectivement améliorera l’efficacité du système et donc le rendement !
Un Passe-Bas (souvent fixé à 18 ou 20 kHz) protège les moteurs d’aigus des hautes fréquences, souvent inaudibles mais chargés d’une terrible énergie destructive.
Sur certains modèles sophistiqués (par exemple Mackie) on trouve des filtres actifs complexes (sortie high – sortie low) qui peuvent servir à piloter un système complet et bi-amplifié (actif 2 voies)

LES MODES : STÉRÉO / PARALLEL / BRIDGE
L’ampli stéréo peut fonctionner de façon différente selon le paramétrage de mode. À l’intérieur d’un ampli stéréo se trouvent en fait deux amplificateurs plus ou moins indépendants (souvent avec une seule alimentation en commun, ce qui peut poser des problèmes en cas d’utilisation déséquilibrée des canaux.. !)
à noter : les amplis "pro" comme les Crown MT ou MA ont vraiment deux alimentations indépendantes pour les deux canaux!
L’utilisation à priori sera évidemment en mode Stereo en disposant de deux entrées, deux volumes et deux sorties séparés.
Le mode Parallel connectera simplement les deux étages d’amplification sur une seule entrée (en général la gauche) ce qui fait qu’un signal mono entre dans le canal gauche et sortira sur les deux sorties, gauche et droite (avec toutefois des réglages de volumes séparés) en deux fois mono.
Les amplis Crown des séries MA et MT proposent un mode qui s'appelle : Parallel-Mono . Dans ce mode un seul canal est utilisé (le canal 1) avec un seul volume pour un seul signal mono. La puissance elle-même n'augmentera pas par rapport au fonctionnement stéréo - donc un MA2400 par exemple qui délvre 2x500 W en stéréo, délivrera seulement 500 Watt en mode Parallel-Mono, mais les deux alimentations (et les deux canaux) fonctionnent en mode commun, ce qui veut dire que le double de courant est maintenant disponible => chose très important pour l'alimentation d'un SUB par exemple. => le son sortira plus pêchu, plus dynamique et plus fort avec des vrais Watt plus que réels à la façon Crown !!!
Dans le cas du mode Mono-Bridge c’est un peu plus compliqué. Ce mode ne fonctionne, comme le précédent, qu’en mono mais il utilise les deux étages de l’appareil pour n’en faire qu’un seul ampli mono. En gros, les deux modules d'ampli fonctionneront en même temps en amplifiant la totalité du signal, mais le signal à l'entrée du canal 2 aura sa phase inversée (tournée de 180°). Le signal amplifié sera alors pris entre les bornes rouges(+) des deux canaux et ignorant la référence 0 Volt (les bornes noires "-" .
Le sens du branchement de l’enceinte est important car on obtiendra à la borne rouge du canal gauche (ou 1) le chaud (+) et à la borne rouge du canal droite (ou 2) le froid(-) du signal amplifié ; les bornes noires ne serviront pas, le potard du canal droite non plus.
Dans ce mode, la charge minimale d’impédance est doublée par rapport au mode stéréo. Donc si en stéréo on peut descendre jusqu’à 4 Ohms, en mode mono-bridge une charge de 8 Ohms est le minimum à respecter. Par contre on gagnera en puissance car un ampli donné à 2 x 200 Watt sous 4 Ohms sortira en mode mono-bridge 400 Watts sous 8 (!) Ohm, soit une tension double (+6 dB) et une puissance quadruple. (pour plus de détails voyez le deuxième article sur les amplis)

DISPOSITIONS DE SÉCURITÉ

La plupart des amplis d’aujourd’hui ont un dispositif de sécurité impressionnant et à toute épreuve.
Il devient très difficile de nos jours de casser un ampli de puissance (généralement ce sont les enceintes qui crament avant.. !!!)
Parmi ces dispositions, on trouve en premier lieu les protections thermiques. Au delà d'une certaine puissance, tout bon ampli de puissance digne de ce nom (sauf exception) intègre un ou plusieurs ventilateurs qui doivent refroidir les composants (surtout les transistors de puissance) qui chauffent énormément pendant un concert. Ces ventilateurs sont souvent pilotés par des circuits électroniques qui règlent la vitesse en fonction de la température relevée en permanence, ce qui est une bonne idée car c’est quand même assez bruyant quand ça tourne à plein pot. Ce n’est pas très grave quand le groupe de punk est à 130 dB mais pendant les pauses ça devient casse-bonbon !

La même électronique coupe d’ailleurs carrément tout l’étage d’amplification quand les ventilos n’arrivent plus à le refroidir convenablement et quand ça commence à chauffer trop sérieusement. Ce dernier dispositif devient vite très très ennuyant sur certains amplis sous-équipés (je pense à certains Peavey) qui se mettent en sécurité toutes les deux minutes. C’est franchement énervant et ça fout un concert en l’air en 5 minutes, trois coupures !

Une autre protection mesure la charge d’impédance à la sortie et met l’ampli en stand-by si jamais on est en dessous de l’impédance autorisée. Ceci a l’avantage, outre de vous prévenir que vous avez mal branché vos enceintes (ou que vous en avez mis trop sur un canal), d’empêcher les transistors de puissance de cramer si jamais votre câble d’H-P a un court-circuit (ce qui peut arriver facilement, surtout si le matos tourne sans arrêt ou si votre chanteuse a un faible pour les talons aiguilles !)

Un troisième dispositif assez important est la détection de courant continu à la sortie de l’ampli et le blocage (ou plutôt l’annulation) immédiat de celui-ci, car les H-P n’aiment pas du tout ces tensions-là et y répondent la plupart du temps par une mort subite !
Dans les amplis professionnels comme Crown, on trouve beaucoup d’autres protections mais il serait ennuyeux de les énumérer toutes

AMPLI NUMERIQUE
L’ampli d’aujourd’hui a beaucoup changé surtout dans une certaine gamme de prix, car l’ampli artisanal d’aujourd’hui est toujours ce qu’il était il y a 20, 30 ans ! Le plus frappant de ces changements est l’apparition du monde numérique.
Les gros transfos lourds, encombrants et parfois bruyants ont laissé la place à des alimentations de découpage. Le principe de fonctionnement correspond à ce qu’on trouve dans d’autres domaines (par exemple l’audio). Le courant entrant est découpé en petites sections (échantillonné) et ensuite numérisé.Tous les traitements se font au niveau numérique et à la fin, le courant secondaire est restitué en analogique. Ce procédé livre une alimentation en courant extrêmement précise et stable, indépendante des variations du courant source et diminue le poids et l’encombrement de l’appareil de façon spectaculaire. On trouve des amplis de deux unités de haut (9 cm) pesant 10 kg à peine mais capables de délivrer 3000 voire 5000 Watts !!
Le champion actuellement est un ampli Hortus (développé pour les enceintes Granit-Line) qui intègre en plus de l’ampli de puissance de près de 3000 Watts un processeur de filtrage et ne fait qu’une unité de hauteur (4,5 cm) et un poids de 10 kilos.
D’autres circuits et composants ont été remplacés par des "puces" numériques ce qui fait que l’intérieur de certains amplis ressemble aujourd’hui plus à ce qu’on voit dans un ordinateur et un tel engin ne se dépanne plus aussi simplement qu’avant.
Grâce à de nouvelles technologies on peut même se passer d’une ventilation forcée comme le prouve la série K1 / K2 de Crown.
Il est clair que ces bolides numériques ont leur prix. Comptez à partir de 3000 €.

L’AMPLI ARTISANAL
Il ne faut pas croire que c’est un terme péjoratif. Pas du tout. Je tiens à dire qu’il y a des petites boîtes et des fabricants artisans qui vous sortent de vraies merveilles en matière d’amplification et qui concurrencent n’importe quel produit américain haut de gamme, mais le prix est souvent assez conséquent.
Mais après il y a aussi les autres, les assembleurs. Ils achètent un boîtier vide, un transfo d’alim, deux cartes d’entrées et deux étages de puissance, le tout au moins cher et ça donne la plupart du temps une belle M…. ! Soyez consommateurs avertis ! Ces amplis qui se vendent à deux pour le prix d’un sont techniquement très loin de ce que doit être un ampli aujourd’hui et vous regretterez rapidement et sûrement un tel choix, si vous voulez faire autre chose avec que de l’exposer sur votre étagère, en l’occurrence si vous envisagez de sonoriser des concerts !

LES CONSEILS PRATIQUES
LA PUISSANCE
Comme expliqué plus haut, un ampli ne fait que multiplier un gain d’entrée par un facteur d’amplification donné pour obtenir un gain de sortie amplifié et ceci dans la limite des possibilités et tolérances des composants électroniques.
En clair même si un appareil est préconisé pour délivrer 200 Watts, il est capable de sortir au moins le double sans problèmes et même 4 fois ou plus sa puissance nominale pendant un certain temps (en impulsionnel), et s’il ne rend pas l’âme assez vite, les enceintes le feront certainement.
Comment est-ce possible ? La puissance de l’ampli est définie principalement par trois valeurs : la sensibilité d’entrée, le gain d’amplification (qui est souvent lié à la première) et l’impédance de la charge branchée sur sa sortie.
Dans le cas de l’ampli de 200 Watts /8 Ohms, il est préconisé qu’avec 3 dBV (1,4 V) à l’entrée et une charge de 8 Ohms à sa sortie, l’ampli est censé sortir sa puissance nominale de 200 Watts.
S’il est capable de délivrer cette puissance sur une assez longue période sans fatiguer (perte de puissance) ni chauffer, on appelle cela la "puissance nominale" ou "puissance continue" que certains appellent aussi "puissance RMS" (mais ce terme n'est pas très juste bien que très souvent utilisé) .
En augmentant le gain à l'entrée de seulement 3 dB, l’ampli délivrera presque le double en puissance, soit 400 Watts (ce qu’on appellera vaguement la puissance "peak" ou "crête". ; mais tout dépendra en réalité du moment quand les composants commenceront à écréter.... - un autre article sur les ampli donnera plus de détails sur ces termes sauvages tel que FTC, IHF, EIA etc etc)
Si on double les enceintes (et en les branchant en parallèle) l’impédance tombera à 4 Ohms.
Donc avec 3 dBV (1,4 V) à l’entrée et une charge de 4 Ohms à sa sortie, l’ampli délivrera (environ) 400 Watts (la résistance ayant diminuée de moitié).
Avec encore une fois 3 dB de plus sur l’entrée (et toujours 4 Ohms à la sortie) on obtiendra pas loin de 800 Watts à la sortie (un ampli bon marché claquera avant d’en arriver là !)
Dans ces cas extrêmes, l’ampli chauffera plus rapidement par rapport à son régime normal et sous 8 Ohms.

Conseil Pratique:
Si la Led rouge (du clipping ou Limiteur) de votre ampli, s'alume trop souvent, vérifiez d'abord que vous ne dépassiez pas trop le 0dB en sortie de console. Sinon baissez le potard de gain de l'ampli de 2 ou 3 dB!

La nature du signal d’entrée est très importante aussi pour les mesures de rendement et de puissance. Un signal sinusoïdal de 1 kHz sera très facile à amplifier et l’ampli donnera un très haut rendement et une forte puissance en mesure. Avec un signal complexe comprenant toute la plage des fréquences audibles (comme la musique.. !) l’ampli ne donnera pas les mêmes résultats.
Pour pousser encore plus loin : En utilisant comme source d’entrée un signal, certes complexe, mais traité et processé avec une dynamique stable et limitée, comme un CD par exemple, la puissance et le rendement réel et mesuré seront tout autres qu’avec le mix d’un concert live qui sort brut d’une console avec de nombreux peaks et excès de dynamique.

C’est pour cela que les chiffres nous donnent un premier argument, mais ne nous diront pas comment un ampli sonne et comment il réagit.
Certains fabricants (surtout dans le bas de gamme et dans la production artisanale) en profitent largement pour annoncer des chiffres de mesure erronés et trompeurs.

AMPLI et ENCEINTES

D’un point de vue pratique et sécurité, il est toujours préférable que la puissance de l’ampli soit légèrement (environ 20%) supérieure à celle encaissée par les enceintes. Du fait de ce que je viens de dire plus haut, il est très facile de faire sortir des Watts supplémentaires d’un ampli mais en fait, ce sont de mauvais Watts chargés d’une énergie destructive (distorsions, ondes carrées etc…) qui viendront vite à bout de vos Haut-Parleurs et moteurs d’aigus.
Un H-P de son côté est capable d’encaisser bien plus que sa puissance nominale (on parle ici aussi de puissance RMS et puissance Peak) pourvu qu’il s’agit d’un signal sain et sans distorsions ni ondes carrées.
On parle alors de Headroom ce qui veut dire la faculté d’encaisser et d’amortir des petits dépassements de gain avec souplesse et sans saturer ni chauffer. Le son aura alors une bonne dynamique et une belle clarté.
Avec un ampli sous-dimensionné, on aura vite tendance à pousser le gain trop fort (à la quête du son ) et l’on obtiendra facilement des médiums saturés et des graves molles, car l’ampli est constamment poussé à ses limites et les H-P seront vite endommagés.

ECHAUFFEMENT et REFROIDISSEMENT
Un autre facteur influant sur la puissance et le rendement est la stabilité thermique de l’ampli et de ses composants. En effet, un transistor qui chauffe délivre moins de puissance que quand il est à température ambiante. Dépassé une certaine température (autour de 90 degrés) il mourra en silence. Il est donc primordial que le système de refroidissement soit au point et efficace.
Certains amplis qui semblent bien fonctionner au début d’un concert s’affaiblissent au bout de quelques minutes de forte sollicitation du fait d’un échauffement excessif des composants. Résultat : moins de son ; des basses molles sans pêche et des médiums criardes et saturées.

Donc voici quelques bons conseils :

Choisissez bien votre ampli en vous renseignant sur ses capacités de refroidissement.
Ne couvrez jamais votre ampli et ne le collez pas contre un mur. S’il est enracké, soyez sûr qu’il y a assez de dégagement autour de lui (surtout au-dessus) pour qu’il puisse respirer allègrement
N’empilez jamais des amplis qui ont des sens de circulation d’air différents (car une fois de plus : les constructeurs n’en font qu’à leur tête ! Y en a qui aspirent devant et recrachent en arrière et d’autres c’est l’inverse ; encore d’autres font circuler de gauche à droite etc… (bref, c'est le bordel!)
N’exposez jamais l’ampli en plein soleil, déjà qu’il est tout noir, il gagnera facilement 30 degrés de plus en quelques minutes….
Si possible aidez un peu son système de refroidissement en l’installant dans un endroit bien aéré et pourquoi pas, installez un autre ventilateur (celui qu’on aime bien avoir dans son salon en été) mais orienté dans le bon sens bien sûr
Y en a qui offrent carrément une "clime" à leurs bébés-amplis, mais bon, y a des limites à tout...!

LE POTARD de GAINJe suis sûr que la plupart d’entre vous se demandent à quoi peuvent bien rimer ces indications souvent aberrantes sur le potards de gain des amplis. Certains ont 60 à gauche et 0 à droite, d’autres ont 0 à gauche et 32 à droite et d’autres encore ont – 60 à gauche, +4 à droite et un 0 vers trois heures… !
Les valeurs sont, bien entendu, des décibels et elles servent à étalonner la sensibilité d’entrée de l’ampli. À priori, ce potard doit être à fond à droite. Ceci correspond au fonctionnement de base de l’ampli.
En tournant le bouton à gauche, on augmentera le gain de sensibilité d’entrée de tant de dB qu’indique la sérigraphie. Exemple :
Sur les ampli Crown ou QSC (par exemple) les valeurs vont de 0 à 32 dB (parfois 34), ce qui indique l’amplification de gain de l’ampli. Quand il est à fond, l’ampli amplifie le signal d’entrée de 32 dB. Avec le gain d’entrée préconisé par les spécifications (par exemple 4 dBu ou 1,23 V), le RMX 2450 délivre 450 Watts sous 8 Ohms (ou une tension d’environ 50 V)
Mais si notre console délivre plus que 4 dBu en sortie ou qu’on a inséré un processeur limiteur qui est capable de pousser le gain bien plus fort encore sans la moindre saturation, il faut alors étalonner l’ampli. En descendant le potard de 6 dB (donc à 26), on gagnera autant en sensibilité d’entrée. L’ampli encaissera désormais près de 3 Volts à l’entrée avant de saturer ce qui nous donne un superbe Headroom qui promet un vrai son pro dynamique et puissant, pourvu bien sûr que votre signal d’entrée (donc la sortie de console ou processeur) soit à la hauteur. Ça n’est pas une console Behringer qui vous apportera cela, c’est du domaine du matos pro (et généralement des processeurs), ce qui rime souvent aussi avec "cher".
Sur les amplis Peavey , Yamaha ou certains Crown par exemple, on trouve le même principe mais avec un affichage inversé, c’est-à-dire, le 0 se trouve à droite un chiffre comme 20 ou 60 à gauche suivi du signe infini. Ceci signifie qu’à l’extrême droite la sensibilité d’entrée est à sa valeur nominale (précisée dans les spécifications techniques) et qu’on l’augmente de tant de dB en tournant le bouton à gauche jusqu’à l’infini (tout à gauche = aucune amplification de gain) !
Tout cela n’est bien sûr valable que pour les amplis de marque et si, par exemple, la sérigraphie de votre ampli superbonmarché indique des graduations de, disons 1 à 10, mettez le à fond et n’y pensez plus… !

LES CÂBLES
Un ampli de 500 watts sous 4 Ohms délivre une tension de 45 volts et une intensité de 12 ampères.
Un câble d’un diamètre de 1,5 mm représente une résistance d’environ 0,03 Ohms/mètre.
Pour les connexions des enceintes, utilisez un conducteur de gros diamètre (2,5 mm minimum) si vous ne voulez pas laisser une grande partie de la puissance de l’ampli dans les câbles.
Pour l’exemple : avec un câble en 1,5 mm de diamètre et de 12 mètres de long branché sur une enceinte de 4 Ohms, vous perdrez 15 à 20 pour-cent de puissance en route.

CONCERTSi vous cherchez un ampli pour faire des concerts, voyez large ! Ne lésinez pas sur la puissance pour économiser 200 balles, qui peuvent vous coûter cher ensuite (en réparation de H-P). Un ampli surpuissant (sans exagération toute même) est un gage de sécurité et de bon son sans saturations.
Pour des petits concerts dans des bars où il n’y a que la voix à passer 2 x 200 Watts seront une bonne base. Si vous faites du rock ou de la variété et que vous voulez passer les instruments dans la sono, visez plutôt 2 x 400 Watts. Et si vous faites également des petites salles ou une terrasse de café n’hésitez pas à prendre un 2 x 600 Watts (ou même 2 x 800 W).
Ensuite il faudrait de toute façon envisager un système de bi-amplification, où un ampli ne sert que les caissons grave et un autre les têtes pour les médiums-aigus

HOME STUDIO En home studio, on choisira avant tout un ampli sans ventilateur sinon vous allez vous arracher les cheveux lors des prises de son (ou vous serez obligé de squatter les WC comme locale annexe pour installer votre ampli). Un ampli de 2 x150 Watts suffit pour la plupart des cas d’utilisation.