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Labo Sono - Technique: Protocole de test : Mesurer les amplificateurs
Source: Le Labo sono - septembre 2011

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Un ampli se caractérise par des paramètres à mesurer pourvérifier si le constructeur annonce des valeurs conforme et sil'appareil est capable de remplir sa mission : attaquer vosenceintes avec la précision qu'elles méritent. Voici la panopliedes tests de base, que nous adaptons lorsque le numérique oule découpage s'invitent dans l'ampli.

PUISSANCE ET TENSION SECTEUR
un amplificateur reçoit une tension en entrée et délivre une tension supérieure en sortie, disponible sous une impédance très faible et avec un fort courant. Pour la mesure, les amplificateurs sont chargés par des résistances de 2, 4 ou 8 ohms, et on excite tous les canaux afin de pousser l'alimentation. a moins qu'elle ne soit régulée, sa tension diminue avec la demande en énergie, et varie en même temps que la tension du secteur. il est donc important de connaître la tension secteur et de la stabiliser.

P SINUS : PUISSANCE MOYENNE OU RÉGIME SINUSOÏDAL
nous mesurons la puissance à la limite de l'apparition de la distorsion. un distorsiomètre comporte une sortie qui permet de visualiser la distorsion, c'est-à-dire ce qui reste du signal après enlèvement du fondamental. dès que l'on voit sur l'écran apparaître la distorsion, on est à la puissance nominale. on mesure la tension efficace et on applique la loi P = u²/r, r étant la résistance de la charge.

P MUS : PUISSANCE EN RÉGIME IMPULSIONNEL
Lorsque l'amplificateur travaille avec de la musique, la consommation n'est pas la même qu'en sinus. La puissance passe par des pointes et sa valeur moyenne est relativement basse ; l'alimentation n'est pas très sollicitée. Pour simuler ce comportement, on injecte un signal à décroissance exponentielle ou des salves de sinusoïdes espacées de silences. dans le premier cas, on mesure la crête la plus haute et dans le second l'amplitude des sinusoïdes jusqu'à apparition d'une déformation de la dernière alternance.

P CHC : PUISSANCE SUR CHARGE COMPLEXE
Les amplificateurs ne sont pas chargés par une résistance pure,l'ammais des enceintes, charge complexe dont l'impédance varie avec la fréquence. Les amplificateurs analogiques se protégent contre les surcharges dites en « aire de sécurité », c'est à dire quand ils travaillent sur des charges qui associent en même temps, aux bornes des transistors de l'ampli, un courant et une tension élevés. en mesure, on place un gros condensateur en parallèle sur une résistance et on choisit une fréquence assez basse pour laquelle le courant et la tension sont déphasés de 60°. on monte progressivement la puissance jusqu'à apparition d'une déformation, souvent un raidissement des flancs de montée et de descente de la sinusoïde. on note la tension de sortie à l'apparition de cette distorsion. cette puissance s'exprime en Va (voltampères) et non en W (watt).

Z OUT : IMPÉDANCE DE SORTIE ET FA : AMORTISSEMENT
Par le principe des ponts diviseurs, l'impédance de sortie entraîne une variation de tension de sortie lorsque la charge varie. a vide ou chargé, un amplificateur à faible impédance aura une la tension de sortie presque identique. ce paramètre a une autre importance ; c'est l'impédance qui se trouve en parallèle des bornes de l'enceinte. Lorsqu'un haut-parleur a tendance à osciller, la tension produite par sa bobine sera shuntée par l'impédance de l'ampli. elle amortira les oscillations. cette faculté se traduit par l'expression d'un facteur d'amortissement, rapport entre l'impédance nominale du hautparleur et celle de l'amplificateur. on oubliera totalement l'idée reçue de l'adaptation d'impédance entre source et charge et on se souviendra que l'enceinte sera reliée à l'ampli par un câble !

DHT ET DIM SMPTE : DISTORSION HARMONIQUE ET D'INTERMODULATION
La distorsion harmonique traduit la déformation d'un signal. on injecte dans le dispositif à mesurer un signal sinusoïdal bien propre. des déformations apparaissent, elles se décomposent en harmoniques, fréquences multiples de la fondamentale. Le distorsiomètre élimine le fondamental, restent les harmoniques et du bruit de fond. La distorsion dépend de la puissance à laquelle on la mesure. nous poussons la sinusoïde jusqu'à l'apparition de la distorsion et nous redescendons d'un dixième de dB. Pour la distorsion d'intermodulation smPte, la mesure consiste à superposer deux sinusoïdes (60 Hz et 6 kHz), dans un rapport d'amplitude 4/1. si on augmente l'amplitude du signal, il va se cogner, si on peut dire, aux rails d'alimentation et la sinusoïde à 6 kHz verra son amplitude modulée au rythme de la fréquence basse.

BDF : BRUIT DE FOND ET BDFA : BRUIT DE FOND PONDÉRÉ
Les circuits électroniques produisent des bruits de diverses origines, plus ou moins perturbants. ils se perçoivent comme du souffle, des ronflements etc. Le bruit doit être le plus éloigné possible du signal utile. il s'exprime soit par une tension de bruit de fond, exprimé en dBu, soit par un rapport signal/bruit - rapport entre le signal le plus puissant et le bruit de fond - exprimé en dB. Le résultat s'obtient par le calcul ; nous ajoutons le bruit de fond à la tension de sortie dans 8 ohms. Par exemple, un ampli sort +28dBu et son bruit est à -76 dBu, l'écart entre les deux, le rapport s/B, sera de 104 dBu. Pour tenir compte des comportement de l'oreille, nous mesurons aussi le bruit de fond au travers d'un filtre normalisé qui reproduit la réponse de l'oreille. c'est la pondération. Le bruit pondéré (dBa) est plus faible que celui mesuré avec réponse linéaire (dB).

SENS : SENSIBILITÉ, ZIN : IMPÉDANCE D'ENTRÉE ET TRMC : SYMÉTRIE
un amplificateur comporte souvent un réglage de volume sonore, ou gain. L'entrée est presque toujours symétrique, et l'alimentation de la section puissance reste asymétrique. Le circuit d'entrée assure la conversion de mode. La sensibilité est la tension minimale d'entrée permettant d'atteindre la puissance nominale. elle se mesure avec la commande de niveau au maximum, et on précise la charge de l'ampli. nous mesurons également une autre tension qui est celle, maximale, que les circuits d'entrée peuvent admettre avant leur propre saturation. certains amplificateurs se saturent dès l'entrée, avant allumage des voyants de crête. nous pousserons nos investigations jusqu'à +30dBu soit 23V. nous mesurons la sensibilité avec entrée en symétrique et asymétrique. Le taux de réjection en mode commun (trmc) caractérise la symétrie du gain sur les deux broches de l'entrée. on envoie le même signal sur les deux points d'entrée, comme l'une est inverseuse et pas l'autre, les deux tensions vont se soustraire et le résidu traduira la dissymétrie. Plus il y a de dB, meilleur c'est.

RÉPONSE EN FRÉQUENCE
Les signaux carrés sont d'une interprétation très délicate. nous leur préférons une courbe de réponse en fréquence, plus représentative des exigences d'exploitation. un amplificateur peut comporter un filtre coupe-bas dont la pente, donc l'efficacité, sera visible. de même, si l'aigu pêche, on le constatera par une atténuation des fréquences les plus hautes. cette courbe peut aussi montrer des corrections volontaires, remontée dans le grave par exemple. merci de bien lire les échelles verticales !

TM ET SR : VITESSE ET STABILITÉ DE L'AMPLIFICATEUR
La vitesse d'un amplificateur se mesure en injectant à l'entrée de l'amplificateur un signal carré (celui qu'on vient d'écarter !). il s'agit cette fois de vérifier que l'ampli peut passer d'une tension de sortie négative à une positive sans freiner le signal. en injectant à l'ampli un carré aux fronts aussi raides que possible, on met en oeuvre la notion de temps de montée, temps que met la sortie de l'ampli pour aller de 10 à 90 % de la valeur finale. cette mesure ne se fait pas à la puissance maximale mais en «petits» signaux. La seconde mesure est celle de vitesse de balayage en tension connue des habitués sous le nom de « slew rate ». cette fois, on pousse l'ampli au maximum, mais pas trop longtemps pour qu'il ne souffre pas. on mesure la pente des fronts du signal de sortie en V/?s. on en prof i te pour met tre un condensateur en parallèle sur la charge, ce qui a tendance à faire osciller l'ampli. nous obtenons alors de jolis carrés accompagnés d'ondulations plus ou moins longues.

COMPORTEMENT THERMIQUE
une partie de l'énergie part en calories vers l'extérieur, propulsée souvent par des ventilateurs. L'amplificateur chauffe. nous pratiquons depuis quelques années un test représentatif du comportement d'un amplificateur sur de la musique. notre générateur fabrique un signal ayant le même spectre de fréquences que la moyenne de la musique tandis que son facteur de crête, rapport entre la puissance de crête et la puissance moyenne, d'environ 9 dB, est proche de celui de la musique. L'amplificateur est chargé sur l'impédance minimale annoncée par le constructeur et le signal d'entrée est réglé pour que les diodes de crêtes clignotent de temps en temps. Nous enregistrons la tension de sortie pendant une heure et vérifions à la fin du test si l'amplitude a été constante ou pas. Lorsque l'amplificateur s'échauffe en cours de test, nous mesurons la température du point le plus chaud et signalons alors un danger potentiel.

TEST DE COURT-CIRCUIT
Le premier test consiste à courtcircuiter les sorties de l'ampli, potentiomètre au zéro. Nous injectons une tension en entrée, remontons le niveau et regardons ce qui se passe, protection, relais, voyants... En second test, nous alimentons la charge d'un signal musical à la puissance maximale et constatons l'effet du court-circuit franc.

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