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Niveau d'écrêtage de l'amplificateur

Calcule la tension, la puissance et le niveau en dBV d'écrêtage de l'amplificateur à partir de la tension d'alimentation et de l'impédance de charge.

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Formule

V_peak ≈ 0.9 × V_cc, P_clip = V_peak² / (2 × Z_L)

V_cc— Supply rail voltage (V)

Comment ça marche

L'écrêtage de l'amplificateur se produit lorsque le signal d'entrée demande une tension ou un courant de sortie dépassant les capacités du rail d'alimentation de l'amplificateur. En règle générale, la tension de sortie maximale non déformée est d'environ 0,85 à 0,92 × la tension du rail d'alimentation (le reste est perdu dans la tension de saturation du transistor de l'étage de sortie et les pertes du pilote). Pour une sortie sinusoïdale, la puissance d'écrêtage est P_clip = V_peak²/(2 × Z_L), où Z_L est l'impédance de charge. La tension efficace au moment de l'écrêtage est V_RMS = V_peak/√ 2. Le niveau de clipsage en dBV = 20 · log (v_RMS). Il est essentiel de comprendre le seuil d'écrêtage pour la conception du système : les signaux audio sont des éléments programmés avec un facteur de crête (rapport crête sur RMS) de 10 à 20 dB. Un amplificateur d'une puissance nominale de 100 W en continu capte les pics transitoires d'un signal dont le niveau de programme est réglé à seulement 3 dB en dessous de la puissance nominale.

Exemple Résolu

Amplificateur : double alimentation ± 18 V (36 V rail-à-rail). Charge : 8 Ω. Tension de sortie maximale (avec 0,9 × V_Supply) : V_pic = 0,9 × 18 = 16,2 V pic Tension RMS au moment de l'écrêtage : V_RMS = 16,2/√ 2 = 11,46 V RMS Puissance d'écrêtage : Pince P = (16,2) ²/(2 × 8) = 262,4/16 = 16,4 W Niveau d'écrêtage en dBV : dBV = 20 log (11,46) = 21,2 dBV Avec une réserve de marge de 100 % (aucune réduction) : sortie propre maximale = 16,4 W sous 8 Ω. La réduction de la réserve de hauteur libre à 70 % réduit la puissance propre maximale de 20 ·log (0,7) ≈ −3,1 dB en tension et la puissance à 16,4 × 0,7² ≈ 8 W, offrant ainsi une marge supplémentaire avant l'écrêtage.

Conseils Pratiques

  • ✓Ajoutez 10 dB de marge au-dessus du niveau d'écoute habituel pour éviter l'écrêtage sur les transitoires. Si votre niveau d'écoute habituel au niveau du haut-parleur est de 90 dB, l'amplificateur doit gérer des pics de 100 dB sans écrêtage, ce qui nécessite environ 10 fois plus de puissance de crête que la puissance moyenne.
  • ✓L'écrêtage doux (saturation douce avant l'écrêtage dur) est moins dur sur le plan audible que l'écrêtage dur. Certains modèles d'amplificateurs incluent des circuits à clip souple ou des limiteurs avant l'étage de sortie pour gérer les surcharges progressives.
  • ✓Surveillez les indicateurs de clip des amplificateurs et des mélangeurs pendant l'installation et la configuration. Un écrêtage constant à des niveaux de signal modérés indique soit que l'échelonnement du gain est trop élevé (baissez le trim d'entrée), soit que l'amplificateur est sous-dimensionné pour la combinaison enceinte/pièce.

Erreurs Fréquentes

  • ✗Confondre puissance d'écrêtage et puissance nominale continue : un amplificateur évalué à « 100 W RMS » est testé avec une onde sinusoïdale au seuil d'écrêtage. Lors d'une utilisation réelle avec du matériel de programmation, l'amplificateur clippe de manière transitoire sur les pics lorsque le niveau du programme n'est en moyenne que de 10 à 20 W (en raison du facteur de crête élevé de la musique).
  • ✗En supposant que les deux canaux ne soient jamais enregistrés simultanément, les amplificateurs stéréo partagent une alimentation électrique. En cas de graves transitoires, les deux canaux consomment simultanément un courant de pointe, ce qui entraîne un affaissement de l'alimentation et abaisse la tension d'écrêtage effective en dessous de la valeur de repos.
  • ✗Sans tenir compte des baisses d'impédance des haut-parleurs : l'impédance des haut-parleurs varie en fonction de la fréquence. Un haut-parleur nominal de 8 Ω peut chuter jusqu'à 3 à 4 Ω à certaines fréquences, doublant ainsi le courant demandé et diminuant la puissance d'écrêtage effective.

Foire Aux Questions

Une forme d'onde écrêtée est riche en harmoniques d'ordre élevé : une onde sinusoïdale écrêtée à 100 Hz produit des composantes puissantes à 300 Hz, 500 Hz et plus dans la plage de fréquences du tweeter. Ces harmoniques à haute fréquence transportent une énergie importante vers le tweeter, qui n'a pas été conçu pour ce niveau de puissance, provoquant des dommages thermiques à la bobine acoustique. L'écrêtage brutal est la cause la plus fréquente des tweeters grillés.
La méthode la plus fiable est la mesure à l'oscilloscope de la forme d'onde de sortie : recherchez les sommets des ondes sinusoïdales qui deviennent plats. Les signes audibles incluent la dureté ou le « bourdonnement » sur les pointes, en particulier sur les notes soutenues. De nombreux amplificateurs incluent des LED à clip déclenchées lorsque la sortie se rapproche du rail d'alimentation. Les limiteurs des systèmes audio professionnels empêchent l'écrêtage en réduisant le gain avant que la sortie n'atteigne le rail.
Oui La réserve de marge (0 à 100 %) ajuste la tension de sortie de pointe de fonctionnement de manière linéaire par rapport au maximum théorique. À 100 %, l'amplificateur est à la limite de l'écrêtage. À 70 %, vous disposez d'une marge d'environ 3 dB avant l'écrêtage. Ceci est utile pour la conception du système afin de garantir que les pics transitoires ne se produisent pas : réglez le niveau de fonctionnement à 50 à 70 % du seuil de clipsage pour le contenu d'un programme typique.

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