Signal aux bornes d'un haut parleur

[inviteb829a76f]

Bonjour,

N'ayant pas d'oscilloscope, je voudrais cependant en savoir plus sur la nature du signal que l'on trouve aux bornes d'un haut-parleur (ou aux bornes d'une sortie HP d'un ampli).

Si par exemple on amplifie un signal sinusoidal de 1000Hz (provenant d'une platine CD sur laquelle on fait tourner un disque de test par exemple) quelle sont les caractéristiques du signal de sortie aux bornes HP? Et celles de l'entrée pendant qu'on y est! Pour un volume sonore standard (les voisins vous remercient!) quelle sont approximativement les valeur en volts des maxi et mini de l'amplitude de la sinusoide? Est-ce que la sinusoide passe par 0V (auquel cas la tension passe alternativement par des valeurs positives et négatives)?

Par analogie la tension secteur 220v, 50Hz passe par zéro, le courant s'inverse. Peut-on comparer ce signal à un signal audio?

Est-il possible d'avoir des explications sous forme graphique comme si on regardait l'écran d'un oscillo?

merci aux bonnes volontés!
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[DAUDET78]

Tu as un signal qui est l'image du signal que tu rentres en entrée de l'ampli.
Si c'est une sinusoïde, tu as une sinusoïde
Si c'est une patatoïde, tu as une patatoïde
L'amplitude en sinusoïdale? tout dépend de la puissance appliquée au HP et de son impédance. Pour un HP de 8 ohms et une puissance de 1W, tu as une tension efficace de 2,828 Veff (je te laisse le soin de trouver la formule magique qui donne le résultat)

[inviteb829a76f]

Merci pour cette réponse mais ce que je cherche à savoir est: est-ce un signal qui passe par 0 ou pas? (je connais la loi d'Ohm U=RI ou U=ZI dans le cas de courants alternatifs et je connais aussi P=UI) .Mon questionnement provient du constat qu'un transistor est polarisé donc amplifie toujours dans le même signe. Un étage d'amplication va être conçu pour amplifier un signal sinusoidal mais au dessus de 0 volts puisqu'en dessous le courant ne passera pas le transistor. Mais je ne suis pas très sûr de ça.

[PIXEL]

le signal "passe" par 0V , sinon , ça sous-tendrait une composante continue qui déplacerait la membrane du HP, au mieux , et la grillerait par effet joule , au pire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[curieuxdenature]

Bonjour Saudade

un transistor est polarisé mais il amplifie le signal appliqué qui varie de part et d'autre de cette tension, c'est à dire +/- autour d'un zéro conventionnel.
Pour ça on utilise un condensateur qui bloque le courant continu de la polarisation mais laisse passer le signal à amplifier.

Si tu préfères, si la tension de polarisation est de +2 V, le signal le fera varier entre +2.2 et +1.8V, par exemple, soit + ou - 0.2V, dans ce cas on prends comme convention que +2V est égal à 0.
C'est un peu comme une mer agitée de vagues, bien que la hauteur soit de 10 m par rapport au fond, les vagues varient entre 10.3 et 9.7m donc de +/- 30 cm, par exemple.


Idem pour la sortie de ce signal, entre le point de sortie du transistor et le HP il y a un gros condensateur qui empêche le courant continu de se perdre où on n'a pas besoin de lui.

[inviteb829a76f]

Donc cela confirme que le signal issu d'un étage d'amplification bien qu'oscillant entre un mini et un maxi est toujours un courant de polarité positive. Par exemple oscillant entre +1,8V et +2,2V (soit un point milieu de 2V et une amplitude totale de 0,4v) En aucun cas on aurait un courant oscillant entre -0,2V et +0,2V ( point milieu 0V, amplitude totale 0,4V)
Est-ce exact?

[f6bes]

Bsr à toi,
En l'occurence le "point 2v" étant le point "zéro pour l' ALTERNATIF".
Cela s'appele "point de fonctionnement du transistor".
Bonne soirée

[PA5CAL]

Bonjour

Attention de préciser de quoi on parle (transistor ou haut-parleur ?).

La tension appliquée au haut-parleur est en pratique dépourvue de composante continue.

En effet, une composante continue n'aurait pour effet que de décaler la position moyenne de la membrane et chauffer la bobine, ce qui serait sans intérêt d'un point de vue acoustique et dommageable pour la durée de vie et le rendement énergétique du dispositif.

Cette tension purement alternative (valeur moyenne nulle) peut être réalisée, comme l'a indiqué curieuxdenature, à l'aide d'un étage amplificateur délivrant une tension variable positive suivi d'un condensateur (la composante continue est alors éliminée). Mais cela ne concerne que les amplificateurs de petite puissance.

Dans les amplificateurs de (grande) puissance, l'étage amplificateur délivre le plus souvent directement la tension nécessaire sans composante continue, ce qui permet de faire l'économie d'un condensateur qui serait alors démesuré. Cette tension est obtenue à l'aide d'une paire de transistors complémentaires et de deux alimentations juxtaposées (alimentation symétrique), lesquels se partagent les alternances positives et négatives à réaliser.

Le courant de polarisation des transistors est toujours présent (conventionnellement positif pour l'un et négatif pour l'autre, et tous les deux de même sens) mais la différence entre les courants traversant les transistors, qui se retrouve dans le haut-parleur, passe bien par des valeurs positives et négatives.

[inviteb829a76f]

Donc pour résumer dans un ampli HIFI on a bien pour chaque canal une architecture symétrique d'amplification avec une partie qui amplifie le signal en négatif et une partie en positif ce qui fait que le signal au bornes du HP est un courant alternatif passant par zéro.

Cela colle mieux avec le filtrage passif (filtrage passif des fréquences...) à l'intérieur d'un HP qui ne pourrait pas filtrer un signal sinusoidal de polarité constante (uniquement positif ou uniquement négatif). Il faut obligatoirement que la polarité du signal s'inverse pour que le courant "franchisse" les condensateurs. D'autre part un signal sinusoidal passant par zéro volts offre une position repos au moteur du HP, ce que n'offre pas un signal sinusoidal de polarité constante. Avec un tel signal le moteur serait tout le temps sollicité même à vide.

Est-ce exact?

[DAUDET78]

Est-ce exact?

Pas tout à fait. Si tu as un ampli qui sort une tension en 2/12V avec un point de repos à 6V (valeurs pour l'exemple), le simple fait de mettre un condensateur de liaison (voir le schéma d'un LM386), le signal en sortie devient -5/+5 .

Pour les amplis de grande puissance, le condensateur devient monstrueux, donc on utilise une alimentation symétrique (ce qui permet de supprimer le condensateur)

PS: on peut aussi utiliser une alimentation asymétrique avec une sortie HP en pont .... mais ne compliquons pas !

[PA5CAL]

Pour illustrer ce dont on parle, un petit schéma d'un amplificateur avec une alimentation symétrique, et un autre avec une alimentation unique et un condensateur de liaison.

[gienas]

Bonsoir Saudade et tout le groupe

Tu emploies des termes et des expressions qui sont fausses ou qui ne conviennent pas.

Pour revenir à une question plus haut, si tu abaissais le secteur 230V sinusoïdal pour le rendre compatible avec le HP (par un transformateur), tu aurais la surprise d'entendre un son, que l'oreille d'un musicien appellerait proche du la 0, qui, lui, devrait être à 55 Hz. Comme ce signal est du sinusoïdal pur, il passe deux fois par période, par 0V.

... dans un ampli HIFI on a bien pour chaque canal une architecture symétrique d'amplification avec une partie qui amplifie le signal en négatif et une partie en positif ce qui fait que le signal au bornes du HP est un courant alternatif passant par zéro ...

Il ne faut pas se compliquer la vie comme cela. On fait "ce qu'il faut" dans l'amplificateur, pour restituer en sortie, un signal exactement identique à celui de l'entrée, mais augmenté en tension et surtout en courant, pour obtenir la puissance convenue.

Le signal est toujours alternatif à l'entrée (avec une valeur moyenne nulle). Pour bloquer toute velléité de composante continue, on "isole" de ce continu, par un condensateur de liaison.

Certains amplis de puissance, qui sont alimentés en tension continue "simple" (mono polarité), on place le point de fonctionnement à une demi tension d'alimentation. On amplifie pour que l'excursion aille du zéro à la tension d'alimentation, puis on relie le haut parleur par un condensateur de liaison, lequel va bloquer la tension continue Vcc/2, et ne transmettre que les variations alternatives du signal. A quelque chose près, les crêtes de tension sur le HP seront de plus et moins Vcc/2. Si c'était un signal sinusoïdal, la valeur efficace de cette tension aux bornes du HP sera (Vcc/2)/racine de 2

... Cela colle mieux avec le filtrage passif (filtrage passif des fréquences...) à l'intérieur d'un HP qui ne pourrait pas filtrer un signal sinusoidal de polarité constante (uniquement positif ou uniquement négatif). Il faut obligatoirement que la polarité du signal s'inverse pour que le courant "franchisse" les condensateurs ...

Je ne comprends rien de tes deux affirmations ici

... D'autre part un signal sinusoidal passant par zéro volts offre une position repos au moteur du HP ...

C'est la fameuse valeur moyenne nulle.

... ce que n'offre pas un signal sinusoidal de polarité constante ...

Ceci n'est plus un signal sinusoïdal, ou alors, on le nomme signal sinusoïdal avec décalage (ou offset).

... Avec un tel signal le moteur serait tout le temps sollicité même à vide ...

Le terme "à vide" ne s'applique pas ici, il est incorrect. Si la composante continue était appliquée effectivement, ce serait la fusion de la bobine à très court terme.


Edit: merci à PA5CAL qui confirme une partie de mon propos

[inviteb829a76f]

Citation:
Envoyé par Saudade
... Cela colle mieux avec le filtrage passif (filtrage passif des fréquences...) à l'intérieur d'un HP qui ne pourrait pas filtrer un signal sinusoidal de polarité constante (uniquement positif ou uniquement négatif). Il faut obligatoirement que la polarité du signal s'inverse pour que le courant "franchisse" les condensateurs ...

Citation:
Envoyé par gienas
Je ne comprends rien de tes deux affirmations ici...


Désolé. Je voulais seulement insister sur le fait qu'un condensateur ne laisse passer qu'un courant alternatif pas un courant continu. Donc forcément aux bornes d'une enceinte qui contient des filtres avec des condensateurs en série avec les HP on doit appliquer un courant alternatif si on espère entendre quelque chose.

Je pense qu'une part de mon questionnement provient de ce qu'il est nécessaire préciser ce qu'est un courant alternatif et un courant continu. Un courant dit alternatif passe-t-il obligatoirement par zéro? Est-ce qu'un courant oscillant entre 2 valeurs positives et ayant une forme sinusoidale s'appelle courant continu au même titre qu'un courant constant de +5V ayant la forme d'une droite? Sinon coment appelle-ton ce genre de courant? alternatif avec offset?

[inviteb829a76f]

Merci à tous pour ces réponses qui m'aident à comprendre un peu mieux.

[DAUDET78]

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Il faut lire les réponses avant de reposer la question ....

Ceci n'est plus un signal sinusoïdal, ou alors, on le nomme signal sinusoïdal avec décalage (ou offset).

[inviteb829a76f]

ma question était: nature du courant? Continu ou pas?
Certaines choses peuvent paraître évidentes à certains et pas à d'autre. Je ne pense pas être abruti mais quelque chose sans doute m'échappe. Je pense qu'entre signal et courant il y a une différence.

[gienas]

ma question était: nature du courant? Continu ou pas? ...

Unidirectionnel.

... Je pense qu'entre signal et courant il y a une différence. ...

En général, (en tout cas pour toi c'est le cas), signal c'est une tension, dont l'unité est le volt (V), ou le millivolt (mV).

Courant, c'est une intensité, qui s'exprime en ampères (A) ou en milliampères (mA).


Les qualificatifs sont les mêmes pour les deux: continu, alternatif, sinusoïdal, unidirectionnel.

[inviteb829a76f]

Merci. C'est clair.
D'ailleurs ça m'a donné l'idée de chercher "courant unidirectionnel" et j'ai trouvé ça: http://fr.wikiversity.org/wiki/Lectu...'un_signal

[PA5CAL]

ma question était: nature du courant? Continu ou pas?
Certaines choses peuvent paraître évidentes à certains et pas à d'autre. Je ne pense pas être abruti mais quelque chose sans doute m'échappe. Je pense qu'entre signal et courant il y a une différence.

Un signal est une information. D'un point de vue électrique, il peut s'agir d'une tension ou d'un courant. Cela peut s'appliquer aussi à d'autres grandeurs physiques (pression accoustique, rayonnement électromagnétique, etc.).

Un signal alternatif comporte nécessairement des alternances positives et des alternances négatives, et par voie de conséquence des passages par zéro (NB: cela ne préjuge aucunement de la forme du signal).

Il faut garder à l'esprit qu'une tension n'est définie que par rapport à une référence : on peut parler du signe d'une tension entre deux points (différence de potentiel), mais pas du signe d'une tension en un point (potentiel par rapport à une référence fictive) alors qu'on se permet de le faire quand on ne parle que des variations. Une tension alternative doit donc forcément être définie entre deux points. On n'a pas ce soucis avec le courant, qui est défini de manière absolue.

Un signal sinusoïdal est un signal qui varie dans le temps selon la fonction mathématique "sinus" (ou "cosinus"). En l'absence de précision, on suppose que la valeur moyenne du signal est nulle.

Un signal qui évolue seulement dans les valeurs de même signe n'est qualifié que de "variable". Pour un courant, on peut utiliser le terme "unidirectionnel".

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[PA5CAL]

... et pour une tension, on utilise en pratique le terme "positive" ou "négative".

[inviteb829a76f]

Merci Pascal.

Merci pour les schémas.

Toutes mes interrogations proviennent de ce que je cherche à comprendre le principe de fonctionnement d'un amplificateur audio.
Je souhaitait aborder cette démarche en observant et comparant la nature des signaux en entrée et en sortie.

D'après ce schéma un amplificateur audio (à transistors) doit necessairement comporter 2 transistors un PNP et un NPN. L'un destiné à amplifier les 1/2 alternances positives et l'autre les 1/2 alternances négatives du signal d'entrée.

Est-ce juste?


L'image qui illuste cette réponse est en #11, dans le message de PA5CAL


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[inviteb829a76f]

En fait 2 transistors = Classe B et 1 transistor = classe A.

Je vais continuer mes recherches...

[gienas]

Bonjiour Saudade et tout le groupe

Je n'ai pas trop compris pourquoi tu répétais le schéma de PA5CAL du #11. Dans le doute (pas vu de différence), j'ai validé quand-même.

... D'après ce schéma un amplificateur audio (à transistors) doit nécessairement comporter 2 transistors un PNP et un NPN ...

Non. La complémentarité entre PNP et NPN est une facilité, qui simplifie les schémas, mais pas une obligation.

Les premiers amplis audio, à transistors, étaient "copiés" des amplis à lampes, avec transfo de sortie, en push pull, avec des PNP au germanium, qui étaient les seuls à exister.

Puis on a supprimé les transfos, avec des NPN de puissance seuls en sortie. Puis, avec l'apparition des PNP de puissance au silicium, on s'est mis à utiliser des paires complémentaires.

Maintenant, on ne sait plus ce qu'il y a dedans. Ce sont des amplis intégrés.

... L'un destiné à amplifier les 1/2 alternances positives et l'autre les 1/2 alternances négatives du signal d'entrée ...

Cela "ressemble" à cela, mais il ne faut pas raisonner ainsi. Ce n'est pas forcément aussi tranché.

[inviteb829a76f]

J'ai joint le schéma pour ne pas avoir à aller le chercher dans les posts précédents. Il y a un moyen d'insérer un lien vers une image déjà publiée?

[gienas]

J'ai joint le schéma pour ne pas avoir à aller le chercher dans les posts précédents. Il y a un moyen d'insérer un lien vers une image déjà publiée?

Ceci est un faux problème. La miniature est inutilisable en pratique. Il faut cliquer dessus pour l'agrandir, et cette fenêtre peut rester ouverte quand on regarde le texte.

Je supprime donc le doublon.

[PA5CAL]

En fait 2 transistors = Classe B et 1 transistor = classe A.

Non. Les amplificateurs de classe A contiennent généralement aussi deux transistors.

La différence se situe ailleurs.

Dans les amplificateurs de classe A, les deux transistors sont tout le temps en conduction, ce qui permet de les faire travailler dans un régime rapide et quasi-linéaire qui limite la distorsion.

Dans les amplificateurs de classe B, un seul transistor conduit à la fois, ce qui limite grandement la puissance dissipée dans les transistors.