double la puissance acoustique fournie par une chaîne d’amplification, la sensation auditive n’augmente que proportionnellement à log 2.
Distorsions dans
les amplificateurs
Tout amplificateur provoque une distorsion du signal, dont les causes sont nombreuses.
Distorsion de fréquence ou
distorsion linéaire
Traduisant la dépendance du gain de la fréquence, elle est d’autant plus faible que la bande passante est plus large.
Distorsion de phase
Elle est étroitement liée à la distorsion de fréquence, et provient du temps de décalage des différentes composantes.
Dans les amplificateurs audiofré-
quence, cette distorsion est sans importance, l’oreille n’étant pas sensible à la phase des harmoniques.
Distorsion d’amplitude ou
distorsion non linéaire
Due à la non-linéarité des caractéristiques de l’élément amplificateur, elle se traduit par des variations du gain A avec l’amplitude du signal d’entrée : le signal de sortie n’est plus homothé-
tique au signal d’entrée.
Intermodulation
Elle provient de la non-linéarité des caractéristiques. Si l’on applique à l’entrée de l’amplificateur simultané-
ment deux tensions sinusoïdales
la tension effective peut être considérée comme la somme de ces deux tensions, d’où génération non seulement de pulsations harmoniques, mais aussi de pulsations égales à la somme
|ω + ω′| et à la différence |ω – ω′| des pulsations ω et ω′ des tensions appli-
quées. Dans les amplificateurs audiofréquence, les termes somme sont peu gênants : d’une part, il sont en gé-
néral en dehors de la bande passante ; d’autre part, l’oreille peu sensible aux fréquences élevées peut ne pas les percevoir. En revanche, les termes différence peuvent être parfaitement audibles. Cela explique l’importance extrême attachée à la réduction des distorsions dans les amplificateurs à haute fidélité. Si l’on cherche à obtenir des taux de distorsion extrê-
mement faibles, ce n’est pas pour la distorsion en elle-même, car l’oreille n’est nullement sensible à des taux de quelques pour-cent, mais uniquement pour réduire l’intermodulation.
Bruit de fond
En l’absence de tout signal d’entrée, il existe à la sortie de l’amplificateur une tension dont le spectre a la largeur de la bande passante et dont l’amplitude varie de façon aléatoire. Cette tension parasite constitue le bruit de fond, qui limite l’amplification des signaux faibles et qui est caractérisé par le rapport signal/bruit, exprimé en décibels.
Dans un amplificateur de qualité, ce rapport est de l’ordre de 60 dB ; il dé-
passe difficilement 80 dB, et est géné-
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La Grande Encyclopédie Larousse - Vol. 2
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ralement de 40 dB avec les disques ou les bandes magnétiques.
J. B.
amplificateur
électronique
Appareil qui, à partir d’un signal d’en-trée de faible amplitude ou de faible puissance, fournit un signal de même
forme capable d’actionner un récepteur (haut-parleur, enregistreur, moteur) exigeant une puissance supérieure à celle du signal initial.
L’amplification des signaux électriques est utilisée dans un très grand nombre de domaines : télécommunications, enregistrement, reproduction des sons et des images, asservissement, équipements sensibles pour la détection et la mesure des phénomènes physiques et biologiques échappant à l’observation directe, etc.
L’efficacité d’un amplificateur se mesure par le rapport de la puissance de sortie Ps à la puissance d’entrée Pe ; c’est l’amplification A :
Il est souvent pratique d’exprimer la valeur de l’amplification non par le rapport A, mais par le logarithme décimal de ce rapport : c’est le gain G, qui s’exprime en bels ; cette unité étant trop grande, on utilise le décibel : Si les puissances Pe et Ps sont dissipées dans des résistances égales, les tensions aux bornes de ces résistances étant ve et vs, on a :
Classification
Suivant la fréquence des signaux à amplifier, on peut classer les amplificateurs électroniques en plusieurs catégories.
1. Amplificateurs à très basse fré-
quence, de la fréquence nulle à
quelques dizaines de hertz, désignés aussi sous le nom d’amplificateurs à courant continu.
2. Amplificateurs à audiofréquence AF
(de 25 Hz à 18 ou 20 kHz), spécialement utilisés dans les domaines des télécommunications, reproduction des sons, enregistrement sonore et asservissement.
3. Amplificateurs à vidéofré-
quence VHF (de 25 Hz à 15 MHz),
notamment utilisés en télévision et en détection électromagnétique (radar).
4. Amplificateurs à radiofréquence RF
(fréquences supérieures à 30 kHz ;
leur limite supérieure, qui augmente continuellement au fur et à mesure des progrès techniques, se situe actuellement aux environs d’une dizaine de gigahertz).
On répartit aussi les amplificateurs dans plusieurs classes (A, B, C), suivant la position du point de repos sur la caractéristique dynamique représentant la variation de l’intensité anodique IA en fonction de la tension de grille VG.
y Amplificateur de la classe A. Le point de repos est situé au milieu de la caractéristique. Si l’amplitude du signal appliqué est faible, les alternances positives et négatives du signal entraînent des variations égales du courant anodique ; l’amplification est parfaitement linéaire.
y Amplificateur de la classe B. Le point de repos est situé à l’origine de la caractéristique dynamique ; seule l’alternance positive du signal est amplifiée. Il en résulte une énorme distorsion rendant l’amplificateur inutilisable, à moins d’utiliser un deuxième étage identique amplifiant l’alternance négative. On réalise ainsi un amplificateur symétrique ou push-pull.
y Amplificateur de la classe C. Le point de repos est situé au-delà de l’origine de la caractéristique dynamique. Ce type d’amplificateur, d’un rendement élevé, n’est utilisable qu’en radiofréquences.
Amplificateurs à
tubes électroniques
Amplificateurs à très basse
fréquence, ou à courant continu
Lorsqu’ils comportent plusieurs
étages, ces amplificateurs sont obligatoirement du type à liaison directe. Ils exigent l’utilisation de sources de tension rigoureusement stabilisées, en raison de l’impossibilité de distinguer les variations de courant anodique dues au signal et celles qui sont causées par les variations des sources de tension. Ces amplificateurs utilisent généralement des tubes spéciaux, dits « tubes électromètres », d’une très grande résistance
d’entrée (de l’ordre de 1015 ohms).
Amplificateurs à audiofréquence
y Amplificateurs de tension. Le signal à amplifier ve est appliqué entre la masse et la grille du tube électronique. Le signal amplifié vs est recueilli aux bornes de la résistance de charge à travers un condensateur bloquant la tension continue de l’anode.
Si K est le coefficient d’amplification du tube, ρ sa résistance interne, RA la résistance de charge, l’amplification A est donnée par l’expression
En pratique, avec les tubes mo-
dernes, on obtient des amplifications en tension de l’ordre de 50 pour un tube triode et de 100 à 200 pour un tube pentode. La tension amplifiée par un premier tube peut être appliquée à la grille d’un second tube : c’est le montage en cascade, qui peut comporter un grand nombre d’étages. L’amplification est alors égale au produit des amplifications des divers étages. On obtient ainsi des amplifications de l’ordre du million (électro-encéphalographie).
y Amplificateurs de puissance. Après plusieurs étages d’amplification, le signal possède une amplitude suffisante pour exciter la grille d’un tube pouvant fournir une puissance de sortie de quelques watts. La question de fidélité étant primordiale, on adopte généralement un amplificateur de la classe A.