Comprendre les spécifications – Réponse en fréquence de l'amplificateur audio de voiture

Dans le prochain sujet de notre série expliquant les spécifications de l'amplificateur, nous examinerons les informations de réponse en fréquence fournies par les fabricants et expliquerons comment pour interpréter ces informations. Dans la plus simple des déclarations, la spécification de réponse en fréquence vous indiquera les limites basse et haute fréquence de l'amplificateur en fonction de sa conception. Comme pour toutes les spécifications que nous avons examinées, les informations fournies sont aussi révélatrices que les informations qui peuvent manquer sur la page des spécifications. Plongeons-nous et jetons un coup d'œil.

Comprendre les spécifications de réponse en fréquence de l'amplificateur

Jetons un coup d'œil à un bon amplificateur avec une spécification de 4 Hz à 50 kHz. Dans cet exemple particulier, aucune tolérance n'est fournie, nous ne savons donc pas si ces limites de basse et haute fréquence représentent une tolérance de 1 dB ou 3 dB. Allumons l'ampli et voyons ce que nous pouvons découvrir.

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

En bref, ces informations nous indiquent que cet ampli n'affectera pas de façon spectaculaire 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 d'enceintes auquel vous connectez votre ampli peut affecter ses performances. En laboratoire, nous utilisons des charges résistives. Dans le monde réel, les haut-parleurs ajoutent un niveau de réactance inductive qui s'oppose au flux de courant alternatif et affecte la réponse en fréquence. Lorsque vous ajoutez un réseau croisé passif, la charge inclut désormais une réactance capacitive. En fin de compte, même dans un simple réseau de croisement passif bidirectionnel, la charge que l'ampli voit varie beaucoup en fonction de la fréquence.

J'ai contacté John Atkinson, rédacteur en chef du magazine Stereophile, et demandé la permission de recréer son réseau de simulation de haut-parleur réactif. Son utilisation d'une charge réactive pour les tests de réponse d'amplificateur est le résultat d'un article de l'Audio Engineering Society d'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 a été 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 ses performances. Le réseau reproduit ce qu'un amplificateur verrait lorsqu'il alimente un haut-parleur d'étagère à boîtier scellé bidirectionnel avec une impédance nominale de 8 ohms. J'ai créé ce réseau avec l'aide de Frank Fabian de The Speaker Shop à Toronto. Son magasin dispose d'un stock impressionnant de condensateurs, de résistances et d'inductances. Si vous avez un haut-parleur domestique qui a besoin d'être réparé ou reconçu, c'est à lui qu'il faut parler !

Réponse de l'amplificateur aux charges réactives

L'étape suivante consistait à 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 un effet sur la réponse.

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

Qu'en est-il des amplificateurs bon marché ?

Notre ampli de référence est juste cela - un ampli de haute qualité qui sonne incroyable. Alors, que se passe-t-il lorsque vous effectuez ces mêmes tests sur un ampli bon marché ? Regardons et voyons !

Notre ampli bon marché fait du bon travail avec les charges résistives, diminuant de 1 dB autour de 16 kHz en haut et en dessous de 10 Hz en bas. La trace rouge montre qu'il y a une certaine accentuation entre 2 et 3 kHz causée par les caractéristiques inductives du réseau de filtre passif. Cette insistance serait-elle audible ? Cela dépendra de votre niveau d'obsession. Vous pouvez entendre la différence de quelques dixièmes de dB lors du réglage d'un égaliseur.

Que diriez-vous de nos amis amplificateurs de classe D ?

Comme nous l'avons mentionné, les petits filtres à la sortie de notre bon ampli ont entraîné un changement mesurable de la réponse en fréquence entre les charges variables. Que se passe-t-il lorsque nous mesurons un amplificateur de classe D qui utilise de grands filtres sur les sorties ?

Ici, nous pouvons voir 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 par rapport au niveau de référence de 1 kHz. Compared to a purely resistive load, the bump at 20 kHz is 3.5 dB more than a 4-ohm resistive load and about 7 dB louder than 2 ohms. If you’ve ever wondered why Class-D amplifiers sound different than a high-quality Class-AB, this is one of the reasons.

Working with Frequency Response Specifications

For most applications, you can ignore the frequency response measurements of the amplifiers you choose. The majority will be adequately flat from 20 Hz to 20 kHz. If you plan on driving a low-impedance load (low-impedance drivers or many drivers wired in parallel), the added impedance will dramatically reduce the high-frequency performance of a Class-D amp.

If you are planning on building an audio system that is truly high-resolution audio-ready, and capable of playing audio signals beyond 20 kHz, you are going to need to do some homework. Odds are, you’ll want a Class-AB amp for the tweeters, at the very least.

Finally, designing an audio system that uses active filtering will help reduce the variations in impedance caused by passive crossovers.

If you need help choosing an amplifier for your car audio system, drop into your local specialist mobile electronics retailer and talk to one of their product specialists.

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