Comprendre les spécifications : Réponse en fréquence des amplificateurs audio auto

Comme prochain sujet dans notre série expliquant les spécifications d'amplificateurs, nous allons examiner les informations de réponse en fréquence que les fabricants fournissent et expliquer comment interpréter cette information. Dans la plus simple des affirmations, la spécification de réponse en fréquence vous parlera des limites basses et hautes fréquences de l'amplificateur basées sur sa conception. Comme avec toutes les specs que nous avons examinées, l'information fournie est aussi révélatrice que l'information qui peut manquer de la fiche de spécifications. Plongeons et regardons.

Comprendre les spécifications de réponse en fréquence des amplificateurs

Regardons un bon amplificateur avec une spécification de 4 Hz à 50 kHz. Dans cet exemple particulier, il n'y a pas de tolérance fournie, donc nous ne savons pas si ces limites de basses et hautes fréquences représentent une tolérance de 1 dB ou 3 dB. Allumons l'ampli et voyons ce qu'on peut découvrir.

Connecté à notre interface numérique et banc de résistances de charge, l'ampli montre une réponse en fréquence à -1 dB de 8,21 Hz dans le bas et 48,7 kHz dans le haut. En permettant une tolérance de 3 dB, la mesure est de 4,36 Hz dans le bas et au-dessus de la limite de mesure de 96 kHz de mon équipement dans le haut.

En bref, cette information nous dit que cet ampli n'affectera pas dramatiquement la réponse de votre système audio n'importe où dans le spectre audible, et bien au-delà.

Les haut-parleurs ne sont pas des résistances

Plusieurs facteurs régissent la réponse en fréquence d'un amplificateur. En dehors d'une discussion sur la conception du circuit et les composants utilisés pour l'ampli, ce que la plupart des gens réalisent, c'est que le système de haut-parleurs que vous connectez à votre ampli peut affecter ses performances. Au labo, nous utilisons des charges résistives. Dans le monde réel, les haut-parleurs ajoutent un niveau de réactance inductive qui s'oppose au courant alternatif et affecte la réponse en fréquence. Quand vous ajoutez un réseau de crossover passif, la charge inclut maintenant de la réactance capacitive. En fin de compte, même dans un simple réseau de crossover passif deux voies, la charge que l'ampli voit varie beaucoup selon la fréquence.

J'ai contacté John Atkinson, rédacteur au magazine Stereophile, et demandé la permission de recréer son réseau de simulation de charge réactive. Son utilisation d'une charge réactive pour les tests de réponse d'amplificateur était le résultat d'un article de l'Audio Engineering Society par Eric Benjamin intitulé « Audio Power Amplifiers for Loudspeaker Loads ». Atkinson a consulté Ken Kantor de NHT et International Jensen sur le réseau passif, et le résultat fut une version du réseau que vous voyez ci-dessous.

Le but de ce réseau est de présenter différentes impédances à l'amplificateur à différentes fréquences pour évaluer sa performance. Le réseau réplique ce qu'un amplificateur verrait en alimentant une enceinte bibliothèque deux voies, clos, avec une impédance nominale de 8 ohms. J'ai créé ce réseau avec l'aide de Frank Fabian chez The Speaker Shop à Toronto. Sa boutique a un stock impressionnant de condensateurs, résistances et selfs. Si vous avez une enceinte home qui a besoin de réparation ou de rechangement, c'est l'homme à contacter !

Réponse de l'amplificateur sur charges réactives

L'étape suivante a été de répéter la mesure de réponse en fréquence de notre ampli de référence en utilisant une charge de 4 ohms, une charge de 2 ohms et notre charge réactive pour démontrer à quel point il y a d'effet sur la réponse.

Comme vous pouvez le voir, il y a un petit changement dans la réponse en haute fréquence de cet ampli selon l'impédance de la charge. L'ampli inclut quelques selfs de filtrage sur les sorties dans le cadre de sa conception d'alimentation à tension variable. La différence entre la trace 4 ohms et la trace réactive est de 0,85 dB à 20 kHz.

Et les amplificateurs bon marché ?

Notre ampli de référence est exactement cela – un ampli de haute qualité qui sonne incroyablement bien. Alors, que se passe-t-il quand vous effectuez ces mêmes tests sur un ampli bon marché ? Regardons !

Notre ampli bon marché fait un travail correct avec les charges résistives, roulant à -1 dB vers 16 kHz dans le haut et en dessous de 10 Hz dans le bas. La trace rouge montre qu'il y a une emphase entre 2 et 3 kHz causée par les caractéristiques inductives du réseau de filtre passif. Cette emphase serait-elle audible ? Cela dépendrait de votre niveau d'obsession. Vous pouvez entendre la différence de quelques dixièmes de dB en ajustant un EQ.

Et nos amis amplificateurs Classe-D ?

Comme nous l'avons mentionné, les petits filtres sur la sortie de notre bon ampli ont résulté en un changement mesurable de réponse en fréquence entre les charges variables. Que se passe-t-il quand on mesure un amplificateur Classe-D qui utilise de gros filtres sur les sorties ?

Ici, on voit qu'il y a une bosse d'un demi-dB autour de 3 kHz et plus de 2 dB de sortie supplémentaire à 20 kHz comparé au niveau de référence à 1 kHz. Comparé à une charge purement résistive, la bosse à 20 kHz est de 3,5 dB de plus qu'une charge résistive de 4 ohms et environ 7 dB plus forte qu'à 2 ohms. Si vous vous êtes déjà demandé pourquoi les amplificateurs Classe-D sonnent différemment qu'un Classe-AB de haute qualité, c'est l'une des raisons.

Travailler avec les spécifications de réponse en fréquence

Pour la plupart des applications, vous pouvez ignorer les mesures de réponse en fréquence des amplificateurs que vous choisissez. La majorité seront adéquatement plates de 20 Hz à 20 kHz. Si vous prévoyez de piloter une charge de faible impédance (drivers faible impédance ou nombreux drivers câblés en parallèle), l'impédance ajoutée réduira dramatiquement la performance haute fréquence d'un ampli Classe-D.

Si vous planifiez de construire un système audio véritablement prêt pour la haute résolution, et capable de lire des signaux audio au-delà de 20 kHz, vous allez devoir faire des devoirs. Les chances sont que vous voudrez un ampli Classe-AB pour les tweeters, au minimum.

Finalement, concevoir un système audio qui utilise du filtrage actif aidera à réduire les variations d'impédance causées par les crossovers passifs.

Si vous avez besoin d'aide pour choisir un amplificateur pour votre système audio auto, passez chez votre revendeur spécialisé en électronique mobile local et parlez à l'un de leurs spécialistes produit.

Consultez aussi les autres articles de notre série sur la compréhension des spécifications.