Contre réaction

En électronique le principe de la contre-réaction permet le contrôle des montages amplificateurs, filtre ou d'asservissement.



Catégories :

Amplificateur électronique - Composant actif - Composant électronique

Page(s) en rapport avec ce sujet :

  • 1. le gain A de la contre réaction est équivalent au gain de l'amplificateur Aao. A = Aao. (7.12). 2. le taux de contre réaction β est déterminé par le ... (source : iai.heig-vd)
  • En réalité, plus la contre-réaction est forte, moins les caractéristiques de l'amplificateur résultant dépendront des caractéristiques de ... (source : perso.fundp.ac)
  • Amplificateurs à émetteur commun. Dessinez le montage amplificateur à émetteur commun... Le... la tension d'entrée : la contre-réaction est par conséquent toujours.... (source : openpdf)

En électronique le principe de la contre-réaction permet le contrôle des montages amplificateurs, filtre ou d'asservissement. Elle sert à rendre leur caractéristiques de fonctionnement indépendantes, dans une large mesure, des différents composants de ces montages.

Historique

Le principe de la contre-réaction a été découvert par Harold Stephen Black le 2 août 1927. Cette idée lui serait venue tandis qu'il se rendait à son travail aux laboratoires Bell [1], [2]. Ses précédents travaux sur la réduction des distorsions dans les amplificateurs lui avaient déjà permis de découvrir les amplificateurs «a priori» (feedforward en anglais) qui modifient le signal à augmenter de manière à compenser les distorsions dues aux composants de puissance [3]. Quoiqu'ayant refait surface dans les années 1970 pour compenser les distorsions des amplificateurs BLU, dans les années 1920 la réalisation pratique des amplificateurs «a priori» s'avère complexe et ils ne fonctionnent pas particulièrement bien. En 1927, la demande de brevet Black pour la contre-réaction fut accueillie comme une demande d'invention de mouvement perpétuel. Elle fut finalement acceptée neuf ans plus tard [4], [5], en décembre 1931, après que Black et d'autres membres des laboratoires Bell aient développé la théorie relative à la contre-réaction.

Fonctionnement

Dans un amplificateur ou un asservissement, par l'intermédiaire d'un circuit annexe, nommé boucle de contre-réaction, on réinjecte à l'entrée du signal à augmenter, ou de la commande du processus, une partie du signal de sortie inversé, qui en s'additionnant au signal d'entrée (ou de «consigne»), diminue l'amplitude du signal réel sur l'entrée du circuit.

Dans les filtres actifs, la boucle de contre-réaction est constituée d'un filtre qui ne réinjecte sur l'entrée que les signaux indésirables, les désormais ainsi à un niveau particulièrement faible en sortie, lorsqu'on peut augmenter fortement les signaux désirés.

La contre réaction dans les amplificateurs électroniques

Le principal effet de la contre-réaction est de diminuer le gain du dispositif. Simultanément, les distorsions dues aux composants de l'amplificateur sont elles aussi soustraites au signal d'entrée. De cette façon, l'amplificateur augmente une image réduite et inversée des distorsions. La contre-réaction permet aussi de compenser les dérives thermiques ou la non-linéarité des composants. Quoique les composants actifs soient reconnus comme linéaires sur une partie de leur fonction de transfert, ils sont en réalité toujours non linéaires ; leur lois de comportement variant comme la puissance de 2. Le résultat de ces non-linéarités est une distorsion de l'augmentcation.

Un amplificateur de conception soignée, ayant tous ses étages en boucle ouverte (sans contre-réaction), peut arriver à un taux de distorsion de l'ordre de 1 %. Avec la contre-réaction, un taux de 0, 001 % est courant. Le bruit, y compris les distorsions de croisement, peut être quasiment éliminé.

C'est l'application qui dicte le taux de distorsion qu'on peut tolérer. Pour les applications de type Hi-Fi ou amplificateur d'instrumentation, le taux de distorsion doit être minimal, fréquemment moins de 1 %.

Le concept de contre-réaction est utilisé avec les amplificateurs opérationnels pour définir exactement le gain, la bande passante et de nombreux autres paramètres. Surtout, la contre-réaction modifie l'impédance de sortie de l'amplificateur et donc, son facteur d'amortissement. En simplifiant, le facteur d'amortissement caractérise l'habileté d'un amplificateur à contrôler une enceinte acoustique. Théoriquement, plus la contre-réaction est forte, plus l'impédance de sortie est faible et plus le facteur d'amortissement est grand. Cela a un effet sur les performances largement d'enceintes qui ont un rendu des basses irrégulier si le facteur d'amortissement de l'amplificateur est trop faible.

Controverse de la fin des années 1970 concernant les amplificateurs audio

Tandis que la contre-réaction a semblé pendant plusieurs décennies être le remède miracle à l'ensemble des défauts des amplificateurs, et tout spécifiquement les amplificateurs audio, les spécialistes du traitement du signal, les ingénieurs du son, les audiophiles et autres mélomanes ont pris la mesure de ses limites et de ses défauts à la fin des années 70, suscitant études et interminables débats sur le sujet (il faut préciser que la technologie Hi-Fi avait énormément progressé durant cette décennie, avec la naissance des cassettes audio métal et autres réducteurs de bruit de fond; les défauts des amplificateurs audio qui étaient jusqu'alors passés inaperçus devenaient désormais audibles). Énormément pensent actuellement que la contre-réaction est une mauvaise chose.

En effet, comme elle utilise une boucle, il lui faut un temps non nul pour réagir à un signal d'entrée et pendant cette courte période, l'amplificateur est «hors de contrôle». Une transitoire musicale dont la durée est du même ordre de grandeur que cette période sera par conséquent grossièrement distordue. Et cela, même si l'amplificateur possède un taux de distorsion faible en régime permanent. C'est principalement cela qui explique l'existence des «distorsions d'intermodulations transitoires» dans les amplificateurs. En outre, un amplificateur audio alimente le plus souvent des transducteurs électrodynamiques, qui ne sont pas de simples impédances passives, mais qui génèrent une contre-tension, cette dernière s'insérant dans la boucle et étant par conséquent prise en compte par elle , avec pour résultat de la perturber énormément. [6], [7], [8], [9], [10].

Cette prise de conscience a amené au milieu des années 80 certains fabricants (peu à vrai dire) à commercialiser des amplificateurs (modèles AM-U5 et AM-U7 du constructeur Akaï surtout, qui firent l'effet d'une bombe) sans contre-réaction (en fait avec une contre-réaction, mais quasi continue - par exemple < 0,5 Hz pour les 2 modèles d'Akaï), dont les qualités musicales nettement supérieures à celles des amplificateurs conventionnels ont démontré le bien-fondé de cette remise en cause.

De fait, la majorité des amplificateurs modernes utilisent de fortes contre-réactions, tandis que les amplificateurs audio haut de gamme l'utilisent de manière modérée (comme ceux de Harman-Kardon), ou alors y renoncent (comme sur les 2 modèles d'Akaï sus-mentionnés).

Notes et références

  1. (en) Ronald Kline, Harold Black and the negative-feedback augmenter, IEEE Control Systems Magazine, Volume : 13 (4), pages : 82-85, août 1993
  2. (en) Ron Mancini, Op Amps for Everyone, second edition, page : 1-1
  3. (en) Brevet U. S. 1686792
  4. (en) Brevet U. S. 2102671
  5. (en) Texte du brevet : US Patent 2, 102, 671 Wave Translation System, Harold S. Black
  6. (en) Otala, M., and E. Leinonen, The Theory of Transient Intermodulation Distortion, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, ASSP-25 (1), février 1977
  7. (en) Petri-Larmi, M. Otala, M. Leinonen, E. Lammasniemi, J.  : Audibility of transient intermodulation distortion, IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP'78) , Volume : 3, pp. 255-262, avril 1978
  8. (en) Cherry, E : Comments on «The theory of transient intermodulation distortion», IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Volume : 27 (6), pp. 653-654, décembre 1979
  9. (en) Matti Otala : Transient Distortion in Transistorized Audio Power Augmenters, IEEE Transactions on Audio Electroacoustics, Volume : AU-18, pp. 234-239, septembre 1970
  10. (en) Cherry, E : Transient Intermodulation Distortion-Part I : Hard Nonlinearity, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Volume : 29 (2), pp. 137-146, avril 1981

Voir aussi


Recherche sur Amazon (livres) :



Ce texte est issu de l'encyclopédie Wikipedia. Vous pouvez consulter sa version originale dans cette encyclopédie à l'adresse http://fr.wikipedia.org/wiki/Contre_r%C3%A9action.
Voir la liste des contributeurs.
La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 07/04/2010.
Ce texte est disponible sous les termes de la licence de documentation libre GNU (GFDL).
La liste des définitions proposées en tête de page est une sélection parmi les résultats obtenus à l'aide de la commande "define:" de Google.
Cette page fait partie du projet Wikibis.
Accueil Recherche Aller au contenuDébut page
ContactContact ImprimerImprimer liens d'évitement et raccourcis clavierAccessibilité
Aller au menu