{"id":44139,"date":"2025-05-19T20:29:17","date_gmt":"2025-05-20T00:29:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/?p=44139"},"modified":"2025-05-19T20:29:17","modified_gmt":"2025-05-20T00:29:17","slug":"les-autres-classes-et-le-futur","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/les-autres-classes-et-le-futur\/","title":{"rendered":"Les autres classes et le futur…"},"content":{"rendered":"

Croquis<\/strong><\/span>\u00a0: Normand Daigle<\/p>\n

Nous voici finalement rendus \u00e0 la derni\u00e8re chronique de cette s\u00e9rie sur les classes d\u2019amplificateurs de puissance. Apr\u00e8s avoir abord\u00e9 les plus communes, soit les classes\u00a0A<\/em>, B<\/em> et AB<\/em>, nous allons maintenant porter notre attention aux autres. Certaines ne seront que mentionn\u00e9s, comme les classes\u00a0C<\/em>, E<\/em> et F<\/em>, car elles ne sont pas adapt\u00e9es \u00e0 la reproduction sonore. D\u2019autres seront abord\u00e9es m\u00eame si elles ont \u00e9t\u00e9 peu utilis\u00e9es, comme c\u2019est le cas pour les classes\u00a0G<\/em> et H<\/em>. Finalement, nous aborderons plus en d\u00e9tail la classe\u00a0D<\/em>, une technologie qui ne date pas d\u2019hier mais qui n\u2019a acquis ses lettres de noblesse que relativement r\u00e9cemment et qui est pr\u00e9sentement en train de r\u00e9volutionner le monde de la Hifi<\/em>. Comme c\u2019\u00e9tait le cas avec les classes\u00a0B<\/em> et AB<\/em>, le but premier du d\u00e9veloppement des autres classes \u00e9tait l\u2019augmentation de l\u2019efficacit\u00e9 mais, comme nous le verrons, ce sera au prix d\u2019une complexit\u00e9 croissante de conception et de fabrication.<\/span><\/strong><\/p>\n

Tel que nous l\u2019avons pr\u00e9c\u00e9demment mentionn\u00e9, la dissipation au niveau des transistors de sortie d\u2019un amplificateur de puissance est le r\u00e9sultat du voltage d\u2019alimentation multipli\u00e9 par le courant qui y circule. En classe\u00a0A<\/em> le courant statique est tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9, d\u2019o\u00f9 un taux d\u2019efficacit\u00e9 tr\u00e8s bas, de l\u2019ordre de 30\u00a0%. Dans le cas de la classe\u00a0AB<\/em>, le courant est juste suffisant pour \u00e9liminer la distorsion de transition, soit une ou quelques dizaines de mA<\/em>, la dissipation est donc beaucoup plus faible et les pertes sont tout \u00e0 fait tol\u00e9rables pour la plupart des applications \u00e0 puissance faible ou mod\u00e9r\u00e9e. Par contre, lorsqu\u2019une puissance \u00e9lev\u00e9e est requise, il est n\u00e9cessaire d\u2019augmenter proportionnellement le voltage d\u2019alimentation, et la puissance dissip\u00e9e augmentera obligatoirement. Dans ces cas, la situation est aggrav\u00e9e par le fait qu\u2019il devient n\u00e9cessaire d\u2019utiliser plusieurs paires de transistors en parall\u00e8le afin de pouvoir g\u00e9rer les courants r\u00e9sultants tr\u00e8s importants, et la dissipation augmente encore. Qui plus est, la conception d\u2019amplis de haute puissance impose des compromis qui ont tendance \u00e0 avoir des effets secondaires n\u00e9gatifs sur la qualit\u00e9 de reproduction.<\/p>\n

La nature m\u00eame du contenu musical nous offre la possibilit\u00e9 d\u2019am\u00e9liorer l\u2019efficacit\u00e9. La reproduction de la musique n\u2019est pas un processus statique mais plut\u00f4t dynamique. Ce que cela signifie est que l\u2019intensit\u00e9 du signal varie constamment, une grande partie est relativement faible en intensit\u00e9, et elle est accompagn\u00e9e de cr\u00eates beaucoup plus grandes. Le rapport entre les deux peut atteindre un ratio de 20:1 pour des enregistrements peu compress\u00e9s. Une fa\u00e7on \u00e9l\u00e9gante de minimiser le probl\u00e8me de dissipation des amplificateurs de haute puissance tout en conservant la qualit\u00e9 de reproduction sera donc de traiter ces deux bandes de puissance s\u00e9par\u00e9ment en utilisant un syst\u00e8me de commutation d\u2019alimentation \u00e0 la sortie (\u00e0 ne pas confondre avec les alimentations par commutation dont nous avons d\u00e9j\u00e0 parl\u00e9). Dans une telle configuration, l\u2019\u00e9tage de sortie est essentiellement constitu\u00e9 d\u2019une section de basse puissance en classe\u00a0AB<\/em> qui fonctionne sur une alimentation \u00e0 bas voltage, et d\u2019une autre section de haute puissance aliment\u00e9e \u00e0 un voltage beaucoup plus \u00e9lev\u00e9. C\u2019est l\u00e0 le principe de base des classes\u00a0G<\/em> et H<\/em>.<\/p>\n

Le sch\u00e9ma qui suit repr\u00e9sente l’essentiel de l’\u00e9tage de sortie d’un amplificateur en classe\u00a0G<\/em>. Afin d’en simplifier la pr\u00e9sentation, la section d’entr\u00e9e et la contre-r\u00e9action ne sont pas illustr\u00e9es, mais les deux ressembleraient \u00e0 ce que nous avons vu pr\u00e9c\u00e9demment avec les autres classes d’amplification. Remarquez que les collecteurs respectifs de Q2<\/em> et Q3<\/em> sont aliment\u00e9s \u00e0 +\u00a020\u00a0Vcc et \u2013\u00a020\u00a0Vcc via les diodes d’isolation D2<\/em> et D3<\/em>. Ces deux transistors sont la section de basse puissance de l’ampli, et elle pourrait fournir environ 20\u00a0Wrms sur un haut-parleur de 8\u00a0\u03a9. D’autre part, les collecteurs de Q1<\/em> et Q4<\/em> re\u00e7oivent une alimentation de +\u00a040\u00a0Vcc et \u2013\u00a040\u00a0Vcc. Puisque la puissance est le r\u00e9sultat du voltage du signal au carr\u00e9, divis\u00e9 par l’imp\u00e9dance de la charge, le fait de doubler le voltage d’alimentation permet de quadrupler la puissance maximale disponible, soit environ 80\u00a0Wrms. Avec un signal de basse intensit\u00e9, l’amplificateur fonctionnera exclusivement avec Q2<\/em> et Q3<\/em> sur l’alimentation de + et \u2013\u00a020Vcc. Par contre, si le signal \u00e0 la sortie d\u00e9passe le niveau d\u00e9termin\u00e9 par les diodes Zener\u00a0Z1<\/em> et Z2<\/em>, les transistors Q1<\/em> et Q4<\/em> entreront en fonction et permettront d’atteindre la puissance maximale. Puisqu’en temps normal le courant de repos (bias<\/em>) ne circule que dans Q2<\/em> et Q3<\/em>, la dissipation au repos sera d\u00e9termin\u00e9e par l’alimentation de + et \u2013\u00a020Vcc. Le circuit pr\u00e9sent\u00e9 est \u00e9videmment tr\u00e8s simplifi\u00e9, et la transition d’une alimentation \u00e0 l’autre pose des probl\u00e8mes de conception complexes afin d’\u00e9viter de produire certaines formes de distorsion lors de la commutation.
\n\"\"<\/p>\n

Principe de la classe G<\/em><\/strong><\/p>\n

Comme on peut le voir sur le sch\u00e9ma qui suit, la classe\u00a0H<\/em> est essentiellement une variation sur le principe de la classe\u00a0G<\/em>, o\u00f9 le changement d’alimentation est continu et progressif plut\u00f4t que d’\u00eatre une simple commutation. Dans ce cas-ci une fois le niveau de la section de basse puissance d\u00e9pass\u00e9, le voltage de l’alimentation de haute puissance sera modul\u00e9 par le signal. Le r\u00e9sultat sera que l’alimentation sera toujours suffisante pour reproduire le signal audio, mais que la dissipation demeurera r\u00e9duite \u00e0 son minimum dans Q1<\/em> et Q4<\/em>. Dans le sch\u00e9ma nous pouvons voir la ressemblance marqu\u00e9e avec la classe\u00a0G<\/em>, avec la diff\u00e9rence que les transistors Q1<\/em> et Q4<\/em> sont maintenant attaqu\u00e9s par un signal de contr\u00f4le proportionnel \u00e0 l’intensit\u00e9 du signal audio. La difficult\u00e9 majeure pour concevoir un tel circuit sera de s’assurer que la modulation de l’alimentation suit pr\u00e9cis\u00e9ment le signal audio.<\/p>\n

\"\"
\nPrincipe de la classe H<\/em><\/strong><\/p>\n

Bien que la classe\u00a0G<\/em> et encore plus la classe\u00a0H<\/em>, offre une am\u00e9lioration de l’efficacit\u00e9 des amplificateurs de haute puissance, c’est au d\u00e9triment d’une complexit\u00e9 accrue, sans compter que la diminution de consommation n’est pas \u00e9norme. L’alimentation est plus \u00e9labor\u00e9e, et le circuit comporte plus de composantes et est plus difficile de conception. Malgr\u00e9 tout, certains manufacturiers continuent \u00e0 mettre de l’avant cette technologie.<\/p>\n

Et finalement, l’\u00e9l\u00e9phant dans la pi\u00e8ce\u00a0! Il ne fait aucun doute que la classe\u00a0D<\/em> est pr\u00e9sentement le sujet le plus discut\u00e9 dans le monde des amplificateurs, et avec raison. Le niveau de performance d’un bon ampli en classe\u00a0D<\/em> peut comp\u00e9titionner avec les meilleurs appareils lin\u00e9aires sur le march\u00e9. Leur efficacit\u00e9 sup\u00e9rieure \u00e0 90\u00a0%, leur prix tr\u00e8s abordable, et leur tr\u00e8s faible poids et encombrement en font des candidats id\u00e9aux pour l’audiophile s\u00e9rieux. Malheureusement, tous ne sont pas n\u00e9s \u00e9gaux, et il peut \u00eatre tr\u00e8s difficile de savoir lesquels sont vraiment performants. Commen\u00e7ons donc par voir comment fonctionne la b\u00eate.<\/p>\n

Contrairement aux autres classes d’amplificateurs que nous avons analys\u00e9es, les amplis en classe\u00a0D<\/em> ne fonctionnent pas en mode lin\u00e9aire mais plut\u00f4t en commutation. Le principe s’apparente aux alimentations par commutation que l’on retrouve partout depuis de nombreuses ann\u00e9es dans le milieu de l’informatique, et de plus en plus en \u00e9lectronique pour consommateurs. Essentiellement, plut\u00f4t que de contr\u00f4ler l’\u00e9tage de puissance d’un appareil de fa\u00e7on lin\u00e9aire, des impulsions de largeur (dur\u00e9e) modulable sont utilis\u00e9es, d’o\u00f9 l’acronyme PWM<\/em> (P<\/em><\/strong>ulse W<\/strong>idth M<\/strong>odulation<\/em>) qui les caract\u00e9rise. Pr\u00e9cisons en passant que la classe\u00a0D<\/em> n’est pas une forme d’amplification num\u00e9rique. Elle ne rel\u00e8ve pas du d\u00e9codage d’un signal audionum\u00e9rique dont chaque mot repr\u00e9sente un \u00e9chantillon du signal analogique original pris \u00e0 un intervalle d\u00e9termin\u00e9, comme par exemple 16\u00a0\/\u00a044.1, signifiant un mot de 16\u00a0bits pris \u00e0 tous les 1\u00a0\/44\u00a0100\u00e8me<\/sup> de seconde.<\/p>\n

Le sch\u00e9ma fonctionnel qui suit illustre les diff\u00e9rentes parties qui composent tout amplificateur en classe\u00a0D<\/em>. Le modulateur re\u00e7oit le signal audio analogique, ainsi qu’une onde triangulaire g\u00e9n\u00e9r\u00e9e par un oscillateur \u00e0 haute fr\u00e9quence, habituellement entre 15 et 20\u00a0fois la fr\u00e9quence la plus \u00e9lev\u00e9e qui sera reproduite, donc entre 300 et 400\u00a0KHz, et m\u00eame au-del\u00e0 de 1\u00a0MHz dans certains cas. Si on prend cette derni\u00e8re valeur comme exemple, le modulateur g\u00e9n\u00e8re \u00e0 toutes les microsecondes une impulsion d’une dur\u00e9e (largeur) proportionnelle \u00e0 l’intensit\u00e9 de la forme d’onde au moment o\u00f9 l’\u00e9chantillon est pris. Le r\u00e9sultat est un train d’impulsions de dur\u00e9es diff\u00e9rentes et de faible amplitude, qui sont ensuite envoy\u00e9es au contr\u00f4leur de commutation. Ce dernier utilise des MOSFET<\/em> de puissance tr\u00e8s rapides pour commuter l’alimentation et produire \u00e0 sa sortie un train d’impulsions semblable aux originales, mais d’amplitude \u00e9quivalente \u00e0 celle de l’alimentation. Le signal r\u00e9sultant est ensuite achemin\u00e9 au haut-parleur via un filtre LC<\/em> compos\u00e9 d’une bobine \u00e0 noyau de ferrite plac\u00e9e en s\u00e9rie, suivie d’un condensateur en parall\u00e8le avec la charge. L’effet du filtre est d’\u00e9liminer tous les \u00e9chelons qui lient une impulsion \u00e0 la suivante et produire une parfaite reconstruction de l’onde analogique originale.<\/p>\n

\"\"Principe de la classe D<\/em><\/strong><\/p>\n

Dans le sch\u00e9ma pr\u00e9c\u00e9dent nous pouvons voir que l’alimentation du contr\u00f4leur de commutation est sym\u00e9trique, c’est-\u00e0-dire qu’elle comporte un B+<\/em> et un B-<\/em>, ce qui permet un couplage direct avec la charge. Par contre, comme pour les amplificateurs lin\u00e9aires, un classe\u00a0D <\/em>peut \u00eatre construit avec une alimentation simple o\u00f9 le B-<\/em> serait essentiellement la masse (ground<\/em>), mais cela implique qu’il y aura alors une composante de courant continu (CC<\/em>) \u00e9quivalente \u00e0 \u00bd\u00a0B+ \u00e0 la sortie. Dans ces cas, une configuration BTL<\/em> (B<\/em><\/strong>ridge T<\/strong>ied L<\/strong>oad<\/em>) sera utilis\u00e9e, c’est-\u00e0-dire que deux amplis reproduisant le m\u00eame signal seront reli\u00e9s chacun \u00e0 une borne de la charge comme le montre l’image suivante. En inversant la phase de 180\u00a0\u00b0 sur un des amplis, tel qu’indiqu\u00e9 par le point \u00e0 la sortie du module du bas, le voltage de sortie est doubl\u00e9 et par le fait m\u00eame la puissance potentielle quadrupl\u00e9e. Dans cette configuration, le haut-parleur ne sera plus reli\u00e9 \u00e0 la masse mais aura \u00bd\u00a0B+ \u00e0 chacune de ses bornes, pour une r\u00e9sultante de 0\u00a0Vcc.<\/p>\n

Il est aussi possible d’utiliser la configuration PBTL<\/em> (P<\/em><\/strong>arallel B<\/strong>ridge T<\/strong>ied L<\/strong>oad<\/em>) o\u00f9 des modules seront ajout\u00e9s en parall\u00e8le avec d’autres afin de multiplier la capacit\u00e9 en courant, ce qui permet d’utiliser des imp\u00e9dances plus basses et d’augmenter la puissance. C’est pour cette raison que certains amplis en classe\u00a0D<\/em> sont annonc\u00e9s comme ayant la capacit\u00e9 d’accepter une charge de 2\u00a0\u03a9. En mode PBTL<\/em>, il est possible d’obtenir une puissance de pr\u00e8s de 40\u00a0W sur 2\u00a0\u03a9 avec une alimentation simple de seulement 12\u00a0Vcc. Sur ce point, il est important de noter que les puissances annonc\u00e9es par les manufacturiers d’amplis \u00e9conomiques en classe\u00a0D<\/em> sont habituellement pour le moins farfelues. Dans la majorit\u00e9 des cas, il s’agit de la puissance cr\u00eate (peak<\/em>) additionn\u00e9e des deux canaux et \u00e0 2\u00a0\u03a9. Au mieux, la puissance r\u00e9elle par canal sur 8\u00a0\u03a9 sera environ le quart de la valeur mentionn\u00e9e…<\/p>\n

\"\"
\n<\/em><\/strong>Configuration BTL<\/em><\/strong><\/p>\n

Un des facteurs d\u00e9terminants de la performance d’un ampli en classe\u00a0D<\/em> est l’alimentation, et les exigences sont tr\u00e8s diff\u00e9rentes de celles auxquelles nous sommes habitu\u00e9s avec les amplis lin\u00e9aires. Sans aller trop en d\u00e9tail sur ce point, il est important de mentionner que l’\u00e9tage de sortie d’un ampli en classe\u00a0D <\/em>a tendance \u00e0 retourner du courant \u00e0 l’alimentation et cr\u00e9er un effet de \u00ab\u00a0pompage\u00a0\u00bb (bus pumping<\/em>), ce qui peut avoir comme cons\u00e9quence d’en augmenter le voltage de fa\u00e7on impr\u00e9visible. Il est donc important de tenir compte de cette caract\u00e9ristique lors de la conception de l’alimentation, qu’elle soit simple ou sym\u00e9trique, lin\u00e9aire ou par commutation. Notons en passant que l’utilisation de la configuration BTL<\/em> ou PBTL<\/em> offre l’avantage de minimiser le \u00ab\u00a0pompage\u00a0\u00bb en partageant le travail entre deux amplis qui travaillent en opposition de phase.<\/p>\n

Les versions \u00e9conomiques des amplis en classe\u00a0D<\/em> utilisent des puces (IC<\/em>) int\u00e9gr\u00e9es qui contiennent l’\u00e9tage de sortie. On les retrouve principalement dans des appareils portatifs et de bas de gamme. Plusieurs d’entre eux pr\u00e9sentent l’inconv\u00e9nient particulier de ne pas utiliser de contre-r\u00e9action, ce qui pose une limite importante \u00e0 leur performance. Les mod\u00e8les plus \u00e9volu\u00e9s utilisent des MOSFET<\/em> externes permettant des courants et des voltages d’alimentation beaucoup plus \u00e9lev\u00e9s, et ils utilisent une contre-r\u00e9action globale pour une puissance et performance nettement sup\u00e9rieures.<\/p>\n

\u00c0 la lumi\u00e8re de ce que nous venons de dire, il semblerait que les amplis en classe\u00a0D<\/em> repr\u00e9sentent la solution id\u00e9ale pour la reproduction audio, et c’est d\u00e9finitivement en train de devenir la r\u00e9alit\u00e9. Ils pr\u00e9sentent par contre leurs inconv\u00e9nients, telle la complexit\u00e9 de conception des circuits imprim\u00e9s qui est tr\u00e8s critique, et les parasites RF<\/em> (R<\/em>adio F<\/em>r\u00e9quences) qu’ils peuvent \u00e9mettre \u00e0 cause de la fr\u00e9quence de commutation tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e. On ne peut cependant douter qu’ils sont la voie de l’avenir. Si leur conception est soign\u00e9e, ce qui n’est pas \u00e0 la port\u00e9e de tout concepteur et explique pourquoi la plupart des manufacturiers utilisent des modules OEM<\/em> (O<\/em><\/strong>riginal E<\/strong>quipment M<\/strong>anufacturer<\/em>), leur performance est exceptionnelle. Leur excellente performance, leur faible poids, leur encombrement r\u00e9duit et leur co\u00fbt de fabrication qui ne cesse de diminuer en font une solution incontournable.<\/p>\n

Si on jette un coup d’\u0153il sur l’avenir, la prochaine \u00e9tape sera la plus grande disponibilit\u00e9 d’amplis en Classe\u00a0D<\/em> offrant la possibilit\u00e9 de recevoir directement le signal num\u00e9rique (S\u00a0\/\u00a0PDIF<\/em>) des sources sans avoir \u00e0 d’abord les convertir en analogique. Ce type d’appareil existe pr\u00e9sentement mais est tr\u00e8s peu r\u00e9pandu.<\/p>\n

Nous voil\u00e0 rendus \u00e0 la fin de cette s\u00e9rie d’articles.<\/p>\n

En esp\u00e9rant qu’elle a su vous plaire et vous informer, je vous souhaite de belles aventures HiFi\u00a0!<\/em><\/strong><\/p>\n

Pour r\u00e9f\u00e9rence\u2026 <\/span><\/em><\/strong><\/span>partie 4 <\/span><\/span><\/em><\/span><\/strong><\/a>\u00a0partie 3<\/span><\/a><\/strong><\/em> \u00a0partie 2<\/a><\/em> \u00a0<\/span><\/strong><\/span>partie 1<\/span><\/span><\/a><\/em><\/strong><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Croquis\u00a0: Normand Daigle Nous voici finalement rendus \u00e0 la derni\u00e8re chronique de cette s\u00e9rie sur les classes d\u2019amplificateurs de puissance. Apr\u00e8s avoir abord\u00e9 les plus communes, soit les classes\u00a0A, B et AB, nous allons maintenant porter notre attention aux autres. Certaines ne seront que mentionn\u00e9s, comme les classes\u00a0C, E et F, car elles ne sont […]<\/p>\n","protected":false},"author":154564,"featured_media":44156,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[57,39,2968],"tags":[],"class_list":["post-44139","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-haute-fidelite","category-actualite","category-technologie","entry","has-media"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44139","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/154564"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=44139"}],"version-history":[{"count":14,"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44139\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":44177,"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/44139\/revisions\/44177"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/44156"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=44139"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=44139"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.tedpublications.com\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=44139"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}