Amplificateur audio de puissance

Historique

Le premier amplificateur électronique fut réalisé en 1906 par l’inventeur américain Lee De Forest. En 1908, il perfectionna son invention en lui rajoutant une électrode, donnant ainsi naissance à la première triode. Elle fut vite perfectionnée par l’ajout de deux grilles supplémentaires, palliant certains effets indésirables. Ce tube pentode sera rapidement adopté pour la plupart des amplificateurs à tubes, pour son meilleur rendement.

Les amplificateurs à tubes sont aussi connus sous le nom d’amplificateurs à «lampes», en raison de la forme des tubes et de la lumière qu’ils émettent lorsqu’ils fonctionnent. Depuis le début des années 1960, grâce à l’apparition des premiers transistors de puissance vraiment sûrs et au coût réduit, la majorité des amplificateurs utilise des transistors. On préfère les transistors aux tubes dans la majorité des cas car ils sont plus robustes, fonctionnent à des tensions plus faibles et sont immédiatement opérationnels une fois mis sous tension (contrairement aux tubes électroniques qui nécessitent une dizaine de secondes de chauffage).

Les tubes sont toujours utilisés dans des applications spécifiques comme les amplificateurs audio, surtout ceux destinés aux guitares électriques, et les applications de « très » forte puissance ou à haute fréquence comme pour les fours à micro-ondes, le chauffage par radiofréquence industriel, et l’amplification de puissance pour les émetteurs de radio et de télévision.

L’électronique utilise un certain nombre de fonctions. L’amplification est l’une d’entre elles. En partant d’un signal de faible amplitude et de faible puissance, on veut en obtenir un autre, de même forme, capable de fournir l’énergie nécessaire à une charge quelconque : moteur, haut-parleur, etc…

Si on relie directement un micro sur un haut-parleur de 8Ω, on récupère en sortie du micro un signal de quelques microvolts ; Il est nécessaire d’avoir recours à un amplificateur de puissance pour émettre un son.

Amplificateur de puissance

Nous allons mettre en œuvre une amplification pour une écoute téléphonique (audio).
– Au cours de notre développement, nous allons expliquez les étapes de conceptions d’une amplification (son). Notre étude se portera sur deux (2) grandes lignes qui sont: La pré-amplification : Le 1ere étage appelée préamplificateur sert à amplifier variablement la tension venant de la source audio.
– Amplificateur de puissance :Il s’agit de réaliser un amplificateur (son), avec une entrée jack qui permettra d’écouter de la musique sur un support amovible directement comme par exemple un téléphone portable.

Le fonctionnement d’un amplificateur audio : 

Un amplificateur audio fonctionne toujours sur le même principe :
– une alimentation est chargée de fournir des tensions symétriques en courant continue.
– ces courants sont modulés à l’image de l’entrée audio, par les préamplificateurs éventuels, réalisés avec des transistors, des lampes ou des amplificateurs opérationnels.

Amplification du signal :
Dans cette partie nous allons amplifier le signal d’entrée qui vient d’un support amovible quelconque, donc de faible intensité, afin qu’il puisse être entendu sur des enceintes.
– Choix des composants: TDA2003 ou TDA2030, ……..
– Puissance de sortie: 14W à 40W.
– Les condensateurs secs et polarisés.
– Les résistances.
– Choix des composants : condensateurs de découplages
Les perturbations liées au courant d’alimentation ne sont pas à négliger, c’est pour cela que nous utiliserons des condensateurs, pour pallier ce phénomène.

Qualité du signal : 
Il s’agit de filtrer le signal d’entrée afin de réduire au maximum les « bruits » qui pourront parasiter la carte de l’amplificateur audio.

On peut distinguer plusieurs éléments sur ce schéma :
– Le signal d’entrée qui est la source audio que l’on veut amplifier.
– L’étage de pré-amplification, qui va changer la nature du signal d’entrée.
– L’étage d’amplification du signal, qui est la phase finale de notre projet.
– L’étage d’alimentation, qui va permettre à l’étage d’amplification de fonctionner.
– Le signal de sortie du montage, qui est directement branché sur un hautparleur.

Les caractéristiques d’amplificateur audio :

La puissance de sortie :
La puissance de sortie d’un amplificateur indique la puissance maximale que l’amplificateur sait produire sur une résistance ohmique branchée à la sortie.

Le gain : 
C’est la différence entre gain en tension ; gain en courant et gain en puissance. L’emploi du décibel et du niveau de référence en tension (Db V) rend très simples les calculs sur les chaine d‘amplification.

La bande passante :
– La bande passante d’un amplificateur est la gamme de fréquence des signaux que peut amplifier l’amplificateur
– La majeure partie des amplificateurs se comportant comme un filtre passe bande actif. Pareille que pour les filtres on peut donc déterminer la bande passante qui est toujours la différence entre la fréquence de coupure supérieure et inférieure. Dans le contexte des amplificateurs on formule la bande passante pourtant souvent en forme de plage de fréquences.
– Pour être de bonne qualité, un amplificateur audio doit pouvoir amplifier une gamme de fréquence comprise entre 20Hz et 20kHz.

L’impédance d’entrée et de sortie :
– L’impédance se comporte à l’entrée comme une charge et à la sortie comme une source ; on veut que l’impédance d’entrée soit grande pour ne pas trop charger la source du signal audio. Dans la pratique on trouvera des valeurs dans l’ordre de grandeur de 50KΩ.
– Une petite impédance de sortie évite une grande chute de la tension de sortie en cas de chargement. En même temps elle permet un grand courant de sortie et donc une grande puissance de sortie. Les amplificateurs de puissance audio auront des résistances de sortie dans l’ordre de grandeur de 0.5Ω.