Un amplificateur améliore-t-il la qualité sonore ?

Un son de qualité est agréable à l'oreille, et c'est pourquoi de nombreux appareils intégrés dans un système audio visent à produire un excellent son. Les amplificateurs font-ils partie des composants qui rendent le son si attrayant ?

Un amplificateur améliore la qualité sonore de plusieurs façons. Les amplificateurs sont fondamentalement conçus pour moduler le volume, mais ils peuvent également impacter la linéarité et la tonalité du son. Dans l'ensemble, la qualité du son dépend du type d'amplificateur, de la configuration, de facteurs externes comme l'acoustique de la pièce, entre autres facteurs.

Dans cet article, nous aborderons plusieurs sujets liés à cette question en détail, notamment : qu'est-ce qu'un amplificateur et ses fonctions, comment fonctionne un amplificateur, les types d'amplificateurs, et comment divers facteurs affectent la qualité sonore. Enfin, quelques conseils pour obtenir un meilleur son de votre système audio.

Définition et fonctions d'un amplificateur

Un amplificateur (également appelé familièrement « ampli ») est un dispositif ou composant électronique qui augmente la puissance, la tension ou le courant d'un signal.

Alimenté par une source d'alimentation électrique, un amplificateur capte le petit signal électrique appliqué à son entrée, l'amplifie et produit un signal proportionnellement plus important à sa sortie.

Pour le dire simplement, dans le cas d'un amplificateur audio par exemple, l'amplificateur prend le son à son entrée et produit un son plus fort à sa sortie tout en visant à réduire les distorsions au maximum.

Un amplificateur peut être soit un dispositif/équipement distinct, soit un circuit électrique placé à l'intérieur d'un autre appareil.

Types d'amplificateurs

On trouve des amplificateurs dans presque tous les appareils électroniques, il existe donc un grand nombre de types d'amplificateurs. Il existe également diverses façons de les classifier.

Selon le type de signal d'entrée : Tension, Courant et Puissance

Il existe différents signaux qu'un amplificateur peut moduler. Si le signal d'entrée est en tension, alors le gain de l'amplificateur est un gain en tension produisant une tension plus élevée.

Un signal d'entrée en courant signifie que l'amplificateur produit un courant de sortie accru.

Les amplificateurs peuvent également produire une puissance de sortie amplifiée comme produit de la tension et du courant de la source d'entrée.

Selon la configuration du circuit et le mode de fonctionnement : Classe A, B, AB et C.

Différents types de classes d'amplificateurs audio ont des configurations de circuit et des modes de fonctionnement variables. Cette classification différencie les amplificateurs selon :

• Le gain de l'amplificateur (dans quelle mesure un signal est amplifié)
• La linéarité/fidélité (dans quelle mesure le signal de sortie ressemble au signal d'entrée)
• Les niveaux de distorsion du signal (dans quelle mesure le signal original est altéré)
• L'efficacité (quelle quantité de gaspillage d'énergie est subie lors de l'amplification)

Classe A : Les amplificateurs de classe A sont considérés comme la meilleure classe car ils offrent probablement le meilleur son. Ils produisent la meilleure linéarité, une faible distorsion du signal et un gain élevé. L'inconvénient est qu'ils sont grands, lourds et inefficaces. Leur inefficacité est due à leur perte continue de puissance, ce qui les fait aussi produire beaucoup de chaleur.

Classe B : Conçue pour surmonter les défauts des amplificateurs de classe A. Les amplificateurs de classe B sont donc moins chers, plus efficaces (environ 70 %) et chauffent moins. Malheureusement, ils offrent une linéarité médiocre et un certain niveau de distorsion.

Classe AB : (comme le nom l'indique) offre une combinaison de l'efficacité de la classe B (50-70 %) et de l'excellente linéarité de la classe A.

Classe C : A la meilleure efficacité à environ 80 %, mais la linéarité la plus pauvre et une distorsion importante.

Avec tous ces facteurs en tête, chaque classe d'amplificateur a ses avantages et inconvénients. Voici un résumé :

Classe d'amplificateur	Efficacité approximative	Avantages	Inconvénients
A	~15-35 %	Faible distorsion du signal Gain élevé	Grand et lourd Inefficacité = production de chaleur
B	~70 %	Efficacité relativement élevée	Linéarité médiocre Potentiel de distorsion de crossover
AB	~50-70 %	Plus efficace que la classe A Faible distorsion du signal	L'efficacité est bonne, mais pas excellente.
C	~80 %	Excellente efficacité	Linéarité la plus pauvre Niveau élevé de distorsion

Selon le signal amplifié

Amplificateurs de fréquence audio (A.F. Amplifiers) : Ils amplifient les signaux audio dans la gamme de l'audition humaine, soit 20 Hz à 20 kHz. Néanmoins, certains amplificateurs audio Hi-Fi peuvent amplifier des signaux jusqu'à 100 kHz tandis que d'autres amplificateurs A.F. ont une limite supérieure de 15 kHz. Ces amplificateurs sont utilisés pour faire fonctionner les haut-parleurs.

Amplificateurs de fréquence intermédiaire (I.F. Amplifiers) : Les amplificateurs I.F. sont utilisés pour amplifier les signaux de tension radio, TV ou radar avant que l'information audio ou vidéo portée par le signal ne soit démodulée.

Amplificateurs de radiofréquence (R.F. Amplifiers) : Amplifient la puissance des signaux radio de basse fréquence. Ce sont des amplificateurs accordés dont la fréquence de fonctionnement est contrôlée par le circuit accordé. Les amplificateurs R.F. ont de faibles performances de bruit, et certains ont peu ou pas de gain.

Amplificateurs à large bande (Wideband Amplifiers) : Ces amplificateurs sont utilisés dans les appareils nécessitant de mesurer des signaux sur une large gamme de fréquences, ex. oscilloscopes.

Amplificateurs ultrasoniques : Type d'amplificateur audio. Ils amplifient les ondes ultrasoniques dont les fréquences varient entre 20 kHz et environ 100 kHz. Utilisés dans l'échographie, les systèmes de télécommande, le nettoyage ultrasonique, etc.

Amplificateurs vidéo : Type d'amplificateur à large bande. Ils amplifient les signaux vidéo, qui portent l'information d'image sur les systèmes TV, vidéo et radar. La bande passante varie selon l'utilisation. Pour les téléviseurs, elle va de 0 Hz à 6 MHz, et dans les systèmes radar, elle est bien plus large.

Amplificateurs à couplage direct (DC Amplifiers) : Amplifient des signaux de très basse fréquence comme les tensions DC (0 Hz). Couramment utilisés dans les instruments de mesure et les systèmes de contrôle électrique.

Amplificateurs tampons (Buffer Amplifiers) : Ils ont un gain de un, ce qui signifie qu'ils n'amplifient pas le signal. Les amplificateurs tampons sont utilisés pour isoler les circuits les uns des autres afin que le fonctionnement de l'un n'affecte pas l'autre. Ils servent d'adaptateurs d'impédance car leur entrée a une impédance élevée, tandis que leur sortie a une impédance faible.

Amplificateurs opérationnels (op-amp) : Un op-amp est un amplificateur de tension à gain élevé. Il a une entrée différentielle et une sortie simple. Les op-amps sont parmi les dispositifs électroniques les plus utilisés aujourd'hui. Ils sont utilisés dans de nombreux dispositifs industriels, grand public et scientifiques.

Comment fonctionne un amplificateur ?

Il y a trois connexions clés dans un amplificateur qui lui permettent de fonctionner comme requis :

1. Une source d'alimentation
2. Une connexion d'entrée depuis la source du signal (ex. microphone)
3. Une connexion de sortie vers le haut-parleur

L'amplificateur tire son alimentation de la source d'alimentation, par exemple une prise murale. Le courant électrique est envoyé vers un système de type vanne appelé transistor. Le transistor est une résistance variable qui contrôle la quantité de courant traversant le circuit en fonction du signal reçu de la source via la connexion d'entrée.

Lorsque la source d'entrée émet un signal, le transistor abaisse sa résistance, le courant circule, le son est amplifié, et un signal plus important est envoyé vers la connexion de sortie. Plus le signal d'entrée est important, plus le courant circule dans le circuit, donc plus l'amplification est grande.

Le signal amplifié envoyé à la connexion de sortie est ce que vous entendez à travers le haut-parleur comme un son fort.

Le montant de l'amplification est calculé en obtenant le rapport du signal de sortie au signal d'entrée. C'est ce qu'on appelle le gain d'un amplificateur. Par exemple, un gain de 3 signifie que l'amplificateur triple la taille du signal d'entrée.

Pour chaque amplitude d'entrée (signifiant essentiellement le volume sonore), un amplificateur produit une augmentation correspondante en sortie. Mais les amplificateurs ne peuvent pas amplifier les signaux indéfiniment.

Il y a une gamme d'amplitudes sur laquelle chaque amplificateur peut fonctionner en fonction de sa puissance nominale. À sa limite supérieure, le volume d'entrée produira le niveau maximal de sortie et pas plus.

Tenter de délivrer un signal de sortie au-delà de sa capacité maximale peut entraîner un phénomène appelé écrêtage (clipping). Cela peut augmenter la distorsion et, par conséquent, affecter la qualité sonore.

Facteurs affectant la qualité sonore

Une bonne qualité sonore est la somme de plusieurs facteurs, et aucun de ces facteurs ne peut seul produire la qualité audio désirée.

Facteurs internes

Chaque dispositif inclus dans un système audio, par exemple, impacte les caractéristiques du son qui sera produit. Qu'il s'agisse des microphones, de la table de mixage, des haut-parleurs, du câblage ou de l'amplificateur, chacun de ces composants doit être de haute qualité.

Dans le cas de l'amplificateur (qui est le sujet principal de cet article), la qualité varie selon la marque. Admettons-le ; certaines marques sont tout simplement supérieures aux autres et ont tendance à mieux fonctionner. Connaître les meilleures marques vous aidera à vous rapprocher d'un son de haute qualité (tous les autres facteurs restant constants).

La classe de l'amplificateur importe également. Comme nous l'avons vu ci-dessus, différentes classes ont des gains, linéarité, niveaux de distorsion et efficacités variables. Les amplificateurs à haute linéarité produisent des signaux de sortie qui ressemblent plus fidèlement à l'entrée. Et c'est l'un des aspects de la qualité sonore.

Le gain de l'amplificateur varie également d'une classe à l'autre. Ce qui signifie que le son amplifié sera plus fort pour certains amplificateurs et plus faible pour d'autres.

Basé sur ces facteurs, les amplificateurs de classe A et AB sont votre meilleur pari pour obtenir une excellente qualité audio.

Facteurs externes

Les facteurs externes font référence à l'environnement dans lequel on écoute le son. Ici aussi, vous trouverez que chaque variable peut affecter les caractéristiques du son. Par exemple la forme de la pièce, la taille de la pièce, la température et les niveaux d'humidité.

Examinons les facteurs externes les plus importants qui affectent la qualité sonore.

Acoustique de la pièce

L'acoustique de la pièce fait référence à la façon dont les ondes sonores se comportent dans un espace clos ou une salle d'écoute.

Alors que les gens dépensent beaucoup d'argent pour obtenir les meilleurs systèmes sonores, peu gardent à l'esprit l'importance de l'acoustique de la pièce pour produire un son de haute qualité. Les objets dans une pièce, les meubles et les surfaces ont tous un impact sur la façon dont votre audio sonnera lorsqu'il sera joué dans cet espace.

La préoccupation principale ici est la façon dont le son rebondit ou est réfléchi par divers objets et surfaces dans une pièce. Différents objets à des distances variables réfléchiront le son à des moments différents. Ces réflexions peuvent déformer la clarté du son.

Par exemple, les meubles en bois, les sols, les murs et les fenêtres en verre réfléchiront la plupart des sons aigus. De plus, certains objets durs peuvent aussi vibrer et devenir une source de bruit interférant avec le son principal.

D'un autre côté, les surfaces douces comme les rideaux épais en laine et les moquettes peuvent aussi affecter la qualité du son. Ces surfaces absorberont la plupart des basses fréquences, résultant en un effet de son étouffé.

La solution à tout cela est de créer un environnement acoustique avec un bon équilibre entre surfaces absorbantes et réfléchissantes. Donc, si la pièce a trop de réflexions, envisagez d'ajouter un tapis sur un plancher en bois dur ou d'accrocher une tapisserie sur les murs. Dans une installation plus formelle, vous pouvez obtenir des panneaux d'absorption sonore portables.

Pour une meilleure compréhension, voici une courte vidéo expliquant comment le son fonctionne dans les pièces :

https://www.youtube.com/watch?v=JPYt10zrclQ

Taille de la pièce

La taille de la pièce où votre système audio est installé affecte également la qualité du son. Le problème principal, dans ce cas, est ce qu'on appelle le temps de réverbération.

Le temps de réverbération est une mesure du temps qu'il faut pour que le son s'estompe ou se dissipe. Ce paramètre est exprimé en RT60, se référant au temps qu'il faut pour que le son diminue de 60 décibels en dessous du niveau direct du son. Un temps de réverbération plus long affecte la qualité du son en se superposant au son original que vous devez entendre.

Les grands espaces avec de grands murs et plafonds créent plus de réflexions et entraînent un temps de réverbération accru. L'inverse sera le cas pour les pièces plus petites.

Tout de même, le temps de réverbération optimal dépend aussi de l'objectif de la salle d'écoute. Pour une pièce ou une salle destinée à la performance musicale, un temps de réverbération plus long (2,0 secondes ou plus) est préféré pour une bonne qualité sonore. Alors que si la pièce est destinée à écouter des discours ou des conversations, un temps de réverbération plus court (moins de 1,5 seconde) est requis.

Une autre façon dont la taille de la pièce affecte la qualité sonore est la quantité de puissance nécessaire pour remplir l'espace de son. Pour une grande pièce, un système audio plus puissant sera nécessaire pour pouvoir remplir la pièce avec un son adéquat. Inversement, écouter de l'audio dans une pièce plus petite avec un système moins puissant sonnera mieux que dans un espace vaste.

Humidité

L'humidité est le niveau de rétention d'humidité dans l'air. Bien que dans une faible mesure, les niveaux d'humidité et la température d'une pièce peuvent affecter la qualité sonore d'un système.

La science du son révèle que le son a besoin d'un milieu pour se propager. Dans une salle d'écoute, l'air est le milieu à travers lequel le son voyage. Par conséquent, lorsque l'air est humide, cela signifie qu'il y a maintenant deux milieux à travers lesquels le son doit passer : l'air et l'eau (bien que pas à l'état liquide).

L'impact de l'humidité sur votre audio dépendra de la qualité du système que vous avez et du type de son. Puisque l'humidité affecte la densité de l'atmosphère, cela signifie que l'impact se fera sentir sur les signaux de moyenne et haute fréquence car ils dépendent de l'énergie radiante. Les signaux de basse fréquence sont liés à la pression et ne seront donc pas impactés autant.

Alors, comment l'humidité affectera-t-elle le son ? Plus l'air est humide, plus le milieu est dense pour que le son passe ; par conséquent, les ondes sonores ralentiront.

Maintenant, bien que ce soit un impact réel sur le son, la différence n'est pas facilement perceptible, surtout s'il y a plusieurs canaux dans la pièce avec beaucoup d'énergie produite. Seule une oreille très avertie et qui a déjà maîtrisé les autres aspects de l'acoustique de la pièce pourra reconnaître l'impact de l'humidité sur la qualité sonore.

Conseils pour obtenir un meilleur son de votre système audio

Jusqu'à présent, nous avons examiné les facteurs qui affectent la qualité sonore de votre système. Pour améliorer votre son, voici un bref résumé de quelques conseils que vous pouvez facilement mettre en œuvre.

Vérifiez votre équipement

Chaque fois que la qualité de votre son n'est pas à votre goût, la première chose à laquelle vous devriez penser est les composants de votre système audio. Évaluez chacun d'eux pour trouver la source du problème.

Commencez par les fils et câbles. Les haut-parleurs sont-ils câblés « en phase » ? Regardez dans chaque haut-parleur et surveillez tout défaut évident comme de la mousse pourrie.

Si tout semble correct, mais que la qualité sonore reste médiocre, envisagez de mettre à niveau votre équipement pour obtenir des dispositifs de haute qualité.

Travaillez l'acoustique de votre pièce

Si vous pouvez obtenir une pièce isolée pour écouter votre musique, c'est un plus. Vous pouvez ajuster la configuration de la pièce pour obtenir la meilleure acoustique possible.

Réduisez les surfaces dures dans la pièce pour ne pas avoir trop de réflexions sonores qui déforment la qualité sonore. « Adoucissez » la pièce, mais n'en faites pas trop de peur que votre audio ne finisse par sonner de manière artificielle à cause d'une absorption excessive du signal.

Positionnez correctement vos haut-parleurs

Les haut-parleurs stéréo ou même multicanaux nécessitent un placement optimal pour produire un excellent son.

Premièrement, assurez-vous que vos haut-parleurs ne sont pas posés directement sur le sol. Placez-les sur des supports. Cela améliore la fidélité sonore. Assurez-vous également que les haut-parleurs sont fermement fixés pour qu'il y ait une possibilité minimale de vibrations, qui peuvent créer du bruit indésirable. Ensuite, créez une certaine distance entre les haut-parleurs et le mur arrière.

Prenez le temps d'aménager votre pièce pour trouver la configuration parfaite pour votre système. L'essai-erreur est aussi une stratégie pour finalement atteindre une excellente qualité sonore.

Ajustez les paramètres sonores sur votre récepteur/amplificateur

Le système de menu sur la plupart des récepteurs stéréo/amplificateurs permet à l'utilisateur de faire des ajustements sur différentes fonctionnalités et fonctions sonores. Faites attention à la sortie des basses, à la taille des haut-parleurs et au volume des haut-parleurs. Ce sont les plus importants pour créer votre son préféré.

Conclusion

Bien que le travail principal d'un amplificateur soit de booster les signaux, il peut également affecter la qualité du son, par exemple, la précision de sa sortie par rapport au signal d'entrée (c'est-à-dire la fidélité) et dans quelle mesure il élimine la distorsion.

Même ainsi, la qualité du son de tout système audio ne dépend pas seulement de l'amplificateur mais aussi de chaque autre composant constituant le système et des facteurs externes dans lesquels l'audio est joué. Tous ces facteurs, lorsqu'ils sont bien optimisés, peuvent aboutir à un son de haute qualité selon les préférences de l'utilisateur.