Que fait un amplificateur auto ? Le guide ultime

Certains composants comme transistors de commutation haute puissance sont fixés au châssis métallique lourd de l'ampli pour évacuer et dissiper l'excès de chaleur généré. Sinon, ils finiraient par griller à cause de la chaleur les détruisant.

Comment les amplis s'allument et s'éteignent

Un signal de faible courant (souvent < 0,025 A) appelé fil « remote » évite que l'ampli reste allumé et vide la batterie quand pas utilisé. Le fil remote se connecte à une sortie de l'autoradio ou au câblage contact. Quand le signal +12 V est retiré, l'ampli s'éteint et arrête de tirer la batterie.

Étages d'entrée, sections d'amplification, et étages de sortie

Sont montrées deux sections qui rendent le bon son auto possible : la section amplificateur & sortie et les étages d'entrée. La carte d'étage d'entrée consiste en nombreux petits circuits pour : fonctions crossover, bridage pour plus puissance, contrôle de gain, blocage bruit boucle de masse. Les étages d'ampli prennent le signal audio de la carte d'entrée, utilisent la sortie de l'alim, et le boostent pour créer une sortie puissante.

Étages d'entrée

Les étages d'entrée ont plusieurs rôles :

• Permettre la connexion à des autoradios sans sorties RCA (entrées niveau HP, si fournies)
• Empêcher le bruit de boucle de masse d'entrer dans le chemin du signal
• Fournir les fonctions crossover
• Permettre le réglage du niveau de gain de l'ampli

Les étages d'entrée utilisent un composant électronique extrêmement polyvalent : l'op amp (amplificateur opérationnel). Les op amps sont de minuscules circuits amplificateurs intégrés en puces miniatures pour toutes sortes de fonctions audio.

Prévention du bruit

Le bruit de boucle de masse est un problème d'installation auto très courant et frustrant. Aussi appelé sifflement d'alternateur, c'est un bruit électrique de bas niveau dans le chemin du signal audio qui apparaît comme un sifflement terrible qui monte/descend avec le régime moteur.

Ce bruit vient de courants électriques circulant dans la carrosserie du véhicule et les connexions des composants audio. Quand il y a une différence de potentiel électrique en 2+ points du système, une petite différence de tension est créée et peut être amplifiée. Cela apparaît comme un sifflement aigu et agaçant depuis vos enceintes.

Un design de filtre appelé circuit amplificateur différentiel est utilisé en entrée (côté input) pour bloquer et annuler efficacement ce bruit avant qu'il n'entre dans les voies du signal musical.

Crossovers

Les crossovers électroniques offrent un moyen de contrôler la plage de fréquence envoyée aux enceintes auto. Exemple : pour piloter des subwoofers, un filtre passe-bas bloque tout sauf les basses pour un super son grave. De même, vous pouvez empêcher les basses de distordre de petits haut-parleurs (tweeters ou enceintes portières) en utilisant le crossover passe-haut.

Bien utilisés, les crossovers permettent plus de volume, protègent vos enceintes, et donnent meilleure clarté sonore. Pour systèmes avancés comme kits composants, ils sont particulièrement utiles.

Les crossovers électroniques dans les amplis font la même fonction que les crossovers passifs d'enceintes mais sans composants encombrants (bobines, condensateurs). Ils sont aussi faciles à ajuster ou activer/désactiver d'un clic d'interrupteur.

Gain de l'amplificateur

Comme le nom l'indique, les amplis boostent un signal d'entrée d'un autoradio. Comme il n'y a pas de tension de sortie standard entre autoradios, un réglage de gain est nécessaire pour meilleurs résultats : qualité sonore, puissance suffisante, et prévention de la distortion appelée écrêtage (clipping).

Le réglage de gain de l'ampli permet de contrôler le niveau de sortie basé sur le niveau de signal d'entrée. Comme certains autoradios ont des signaux de sortie plus forts, le gain peut être réduit pour mieux l'adapter au niveau de sortie & volume.

Le niveau de gain affecte le headroom (marge de manœuvre) qui est la quantité d'amplification encore disponible avant la limite. Tous types, auto, home, et même matériel DJ home incluent souvent un réglage de gain.

C'est aussi un moyen de réduire le bruit. Comme tous les amplis ajoutent un certain niveau de bruit (comme un « souffle » ou similaire) à leurs sorties, baisser le gain réduit aussi le bruit produit et entendu.

Sections d'amplificateur et étages de sortie

Illustration simplifiée des étages d'amplification et sortie que la plupart des amplis auto utilisent. De gros transistors de sortie capables de gérer de gros courants sont connectés à l'alim à découpage et pilotent le HP. Ils sont contrôlés par de plus petits composants nécessaires pour diviser le signal audio en moitiés positive et négative nécessaires pour reproduire le signal musical.

Les amplis de puissance (comme vu dans l'image) ont des sections principales dédiées à modifier/manipuler les signaux audio ainsi que délivrer plus de courant et tension. Les premières sections contiennent de petits composants comme transistors miniatures qui divisent le signal audio en deux moitiés.

Ensuite, après passage par le filtre crossover et autres étages, ils sont dirigés vers de gros transistors de fort courant alimentés par les volts plus hauts du SMPS. Le signal d'entrée est amplifié en une forme d'onde identique mais bien plus grande connectée aux sorties HP.

Classes d'amplificateurs audio auto expliquées

La classe indiquée par un fabricant d'ampli audio auto est le type de technologie utilisé pour le signal audio et délivrer la puissance. Tout ampli audio utilise un design classe A, classe D, ou classe A/B.

• Classe A : La plus inefficace mais qualité audiophile. (Utilisée dans certains designs passés comme Rockford Fosgate)

• Classe A/B : Jusqu'à récemment la plus populaire car bon compromis coût/qualité sonore. Les amplis A/B fonctionnent comme classe A mais s'éteignent quand le signal atteint le seuil zéro volt, réduisant légèrement la conso.
• Classe D : De plus en plus courants car utilisent technologie récente pour commuter rapidement la circuitry puissance on/off, réduisant gaspillage et chaleur. Parfois à tort appelés « amplificateur numérique » bien qu'ils n'utilisent pas de technologie numérique pour leurs fonctions de base.

Différences classe D vs classe A/B

Les designs classe A/B conduisent, suivent, et amplifient le signal analogique d'entrée la plupart du temps, utilisant de la puissance même quand rien n'est délivré aux enceintes. C'est parce que même sans piloter d'enceintes, de la puissance est gaspillée en chaleur à cause des pertes. C'est une raison pour laquelle ce type chauffe assez, surtout en usage intensif.

Ils ont un rendement ~65 % : ils tirent ~35 % d'ampères en plus de la batterie que ce qui est délivré comme puissance aux enceintes. C'est du gaspillage pur en chaleur !

Par contraste, un ampli classe D utilise la modulation de largeur d'impulsion (PWM) qui commute les composants de puissance seulement une partie du temps. Contrairement aux A/B, ils convertissent le signal d'entrée en ondes carrées pour contrôler le timing on/off. Ces ondes sont reconverties en ondes audio lisses avant d'être délivrées aux enceintes.

Les modèles classe D sont ~85 % efficaces : ils tournent plus frais et peuvent être bien plus compacts que les A/B. Comme ils offrent plus de puissance en moins d'espace, ils sont très courants pour les amplis subwoofer très haute puissance (mono) vendus aujourd'hui.

Les amplis A/B offrent des niveaux de bruit plus bas pour moins cher, bien que les modèles D d'aujourd'hui aient bien rattrapé, surtout pour les marques reconnues.

Que sont les canaux sur un ampli ?

Les canaux sont des chemins audio indépendants utilisés pour créer une sortie sonore depuis un amplificateur. En enregistrement stéréo, les sources audio gauche et droite diffèrent et fournissent le son gauche vs droit.

En audio auto, les canaux audio gauche et droit sont des sorties séparées d'un autoradio ou un chemin de signal indépendant avec sortie amplifiée. Ils donnent un son plus complet, plus réaliste. De plus, certains autoradios fournissent des paires avant/arrière, bien que ce soient simplement les mêmes signaux pour piloter une paire d'enceintes supplémentaire à l'arrière.

Dans beaucoup de cas, les canaux d'ampli stéréo peuvent être « bridgés ». Cela signifie que 2 canaux travaillent ensemble en push-pull vers des enceintes avec plus de puissance qu'un seul canal (généralement ~2x la puissance d'une sortie HP simple).

Connexions, entrées et contrôles d'ampli auto

La plupart des amplis auto, chers ou budget, sont très similaires dans leur design. Généralement connexions d'alim d'un côté, entrées audio et contrôles de l'autre.

Sur l'image ci-dessus, on voit molettes de crossover ajustables et interrupteurs pour les activer. Le point après lequel les fréquences sonores sont bloquées, appelé fréquence de coupure, est ajustable par l'utilisateur avec une petite molette parfois. Sur d'autres modèles, c'est un réglage fixe actionné par interrupteur et non modifiable.

Cependant, les fréquences de crossover fixes sont normalement réglées sur les valeurs les plus courantes pour la commodité.

Connexions d'alimentation

Bornes d'alimentation et HP sur un ampli auto Pioneer GM-D9605.

Les connexions d'alim se font généralement avec du câble cuivre gros calibre et connecteurs, souvent inclus dans un kit câblage ampli. Câbles RCA connectent l'ampli aux sorties signal audio de l'autoradio d'où joue la musique.

Notez que pour bridger 2 canaux sur l'ampli et délivrer plus de puissance comme un seul canal, ils sont connectés d'une façon particulière. L'image du bas montre la polarité et connexions requises. Elles sont marquées « Bridged » comme vous voyez.

En mode bridgé, un canal fournit la connexion HP positive et l'autre la négative.

Entrées niveau haut-parleur (speaker-level inputs)

Un harnais d'entrée niveau HP est montré. Les sorties HP d'un autoradio d'origine peuvent être connectées au câblage puis branchées sur un ampli pour fournir un signal quand les RCA ne sont pas dispo.

Upgrader un système audio auto d'origine peut être challengeant car RCA pas dispo habituellement. Dans ce cas, entrées niveau HP (aussi appelées « high level »), si dispo, permettent d'éviter d'acheter des pièces supplémentaires.

Elles prennent le signal niveau HP à tension plus haute directement du câblage HP et le réduisent à un niveau plus petit que l'ampli peut utiliser.

L'autre option est d'utiliser un adaptateur niveau HP pour faire la même chose.

Comment installer un ampli de puissance auto ?

Installation typique d'un ampli auto. Gros câbles d'alim connectés aux bornes d'alim et vissés. Câblage HP connecté pareil. Après installation, le système son est testé et le gain et crossovers de l'ampli ajustés si besoin.

Pour marcher correctement, les amplis auto doivent être installés avec câble d'alim de taille et type suffisants. La raison principale : le câblage d'origine du véhicule ne peut pas gérer les forts courants demandés par un ampli.

Exemple : certains tirent 50 à 80 A ou plus en pilotant des subwoofers très fort. Câblage usine n'est pas prévu pour ces demandes et une chute de tension (et donc puissance) vers l'ampli surviendrait. Donc on route un câble d'alim assez gros vers la batterie et on s'assure d'une bonne connexion électrique propre.

Un fusible correctement dimensionné, dans un porte-fusible, protège le câble d'alim positif. Si court-circuit, le fusible fond et protège contre incendie.

Plusieurs connexions de câblage sur tous amplis auto :

1. Câble d'alim gros calibre fusible vers batterie (+12 V)
2. Connexion négative vers la « masse » : borne négative batterie ou carrosserie métallique
3. Fil remote-on pour allumer/éteindre l'ampli avec l'autoradio ou contact
4. Signaux d'entrée audio : câbles RCA ou entrées niveau HP
5. Connexions câblage HP

Heureusement, ce câblage se trouve souvent pré-packagé prêt à l'emploi en achetant un kit câblage ampli.

Schéma d'installation ampli auto

En quoi les amplis auto sont utiles ?

Les amplis d'aujourd'hui peuvent alimenter tout un système audio auto avec excellente qualité sonore et volume. Certains sont très compacts et s'installent sous un siège ou même dans le tableau de bord ! Un bon ampli fournit plusieurs fois la puissance de sortie d'un autoradio moyen. Et ils sonnent bien plus clair et net.

Les amplis auto ont beaucoup d'avantages et sont nécessaires dans certains cas. Les autoradios typiques, même aujourd'hui, ne produisent que ~15 à 18 watts par canal max.

À volume élevé et en tentant de piloter des enceintes qui ont besoin de plus de puissance, le son de l'autoradio devient distordu et terrible. Piloter des enceintes à volume élevé est basically impossible avec seulement un autoradio.

Les amplis auto offrent bien meilleur son, surtout pour musique lourde en basses. Il y a aussi situations spéciales où ils sont la seule option pour upgrader le son dans un véhicule :

• Systèmes stéréo d'origine sans woofer
• Amplis d'origine installés qui sont morts ou faibles
• Désir de son puissant, clair pour profiter musique haute qualité
• Propriétaires voulant volume élevé
• Propriétaires bateaux et autres véhicules outdoor (besoin puissance extra pour meilleur son en extérieur)

Avantages supplémentaires

Comme mentionné, beaucoup offrent des fonctions comme crossovers intégrés qui préviennent la distortion et permettent de jouer les enceintes à volume plus haut avec clarté accrue. Les systèmes d'origine ne peuvent pas faire ça et le son « casse » tôt quand on monte le volume.

Installer un ampli aftermarket résout ce problème et donne plus de contrôle sur votre système audio. De plus, un système peut facilement s'étendre pour ajouter un subwoofer pour les basses manquantes en ajoutant un 2e ampli ou en utilisant 2 canaux d'un ampli 4 canaux pour le piloter.

Ampli 2 canaux vs 4 canaux — quelles différences ?

Les amplis 4 canaux sont essentiellement un ampli 2 canaux avec une paire de canaux stéréo supplémentaire conçue dedans. Ils offrent plusieurs avantages :

• Vous pouvez piloter enceintes avant et arrière
• Peut piloter enceintes avant large bande et utiliser canaux arrière pour un subwoofer
• Plus compact que 2 amplis stéréo séparés

La plupart des amplis 4 canaux aujourd'hui sont bridgables donc très flexibles dans leur utilisation. Attention : un ampli 2 ou 4 canaux nécessite normalement 4 ohms minimum en mode bridgé, contrairement au mode stéréo.

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