J’ai terminé l’article précédent sur la promesse de faire évoluer la discussion "tubes vs transistors" vers les amplificateurs de puissance. Mais d'abord, je dois couvrir le sujet assez compliqué de la contre-réaction ou ‘feedback’. C’est un puissant outil utilisé communément dans pratiquement tous les amplis et préamplis. Cette technologie est compliquée du fait que la contre-réaction peut être positive, négative ou encore une combinaison des deux. De plus, elle peut être utilisée de différentes manières simultanément… Pas si évident à expliquer en une brève série d’articles comme celle-ci !

Pour le moment, nous en resterons au type le plus commun, la contre-réaction ou ‘Négative Feedback’. Pour expliquer la CR/NFB, démarrons par son usage typique dans les "Op-Amps" tant en situation de préamplification qu’en situation non moins traditionnelle d’étage d’entrée dans les amplificateurs de puissance. Certains utilisent le terme ‘préamplificateur’ pour définir l’étage d’entrée de l’amplificateur de puissance… Je trouve cela extrêmement confus. Ainsi, lorsque j’utiliserai les termes, préamp, préampli ou préamplificateur, vous pouvez être certains que je parle alors d’une ‘boite séparée’, qu’il s’agisse d’un préampli micro, phono ou encore de toutes autres variations pouvant combiner EQ, compresseurs etc.

Pourquoi ai-je choisi d’utiliser les Op-Amps en tant qu’exemple pour expliquer les effets de la CR/NFB ? Et bien parce que le concept global d’un Op-Amp est en réalité d’être un bloc complet d’amplification ‘Gain-Block’ tenant en un seul composant. D’ailleurs les amplis OP sont généralement classifiés en tant que ‘circuits intégrés’, ce qui n’exclut pas de pouvoir les classer également dans les ‘amplis’, les circuits intégrés pouvant être également par exemple des régulateurs. Cependant, il s’agit toujours d’une combinaison de divers et multiples transistors, qui peuvent inclure de l’amplification DC.

Mais vu que nous parlons ici principalement d’usage en amplification audio, définissons l’usage majeur de la CR/NFB : qu’arrive t’il lorsqu’une portion du signal de sortie final est retournée et réintroduite (en opposition de phase) à l’entrée de l’ampli / préamplificateur… Si elle était réinjectée en phase, donc ‘additionnée’ à l’entrée, elle aurait été nommée ‘Positive Feedback’ soit contre-réaction positive…Mais ce n’est pas le moment d’aborder ce concept. L’idée de n’importe quel processus d’amplification est d’accroître une certaine quantité de signal en un signal d’amplitude plus grande. Mais en appliquant de la CR/NFB nous réduisons cette quantité de gain en tension par une quantité déterminée par le circuit lui-même. Cependant, l’application de la contre-réaction a au moins trois fonctions primaires (qui peuvent être précisément vues comme ‘bénéfices valables’) quand elle est utilisée à son meilleur avantage :

A) Les bruits indésirables sont réduits
B) La distorsion harmonique est réduite
C) L’impédance de sortie est réduite

Que des avantages considérables quand cela est conçu correctement. Dans un article précèdent, je mentionnai le 1028 de Linear Technology et notais qu’il était bien plus cher (et plus performant) que certains types comme le 5534 ou son frère le 5532 (version double) qui existent également en 3 et 4 canaux. Vous allez alors vous demander pourquoi je choisis ces deux types, le ‘LT-1028’ et le ‘fait par tout le monde-5534’. La réponse est là : comme pour les lampes, il y a des milliers de types existants et évidemment je ne peux pas parler de tous ! Donc j’ai choisi de comparer l’un des meilleurs avec l’un des pires, ou plus poliment ‘l’un des moins mauvais’.

Le 5534, par exemple, a été vu partout durant des années, est toujours actuellement utilisé couramment et son prix est très bas (environ 50 centimes pour le fabriquant). En considérant le facteur/prix, il ne peut pas être réellement qualifié de mauvais. Cependant, ce n’est certainement pas un Op-Amp haut de gamme. Le LT1028 l’est définitivement, en terme de faible bruit, faible distorsion et performances au top sous tous les aspects, ‘slew-rate’ et pleins d’autres choses trop longues à expliquer ici et tout de suite.

Beaucoup de ces caractéristiques haut de gamme dépendent justement de la quantité de contre-réaction appliquée pour optimiser les performances. Par exemple, le 5534 possède un ‘gain en boucle ouverte’ (aucune contre-réaction) exprimée en millions demandant une quantité de contre-réaction d’environ 90/100dB (!) afin de délivrer des niveaux acceptables de distorsion et de performances.

Le 5534 s’est rendu célèbre auprès des rédacteurs comme étant l’ampli OP ‘qui mesure bien, mais qui sonne terriblement mal’ pour la raison évidente qu’il est communément employé noyé dans un excès de contre-réaction qui est la raison d’un son lent, trop doux et reculé. Nous n’écoutons pas d’ondes sinusoïdales, n'est-ce pas ? Nous écoutons de la musique qui est faite de toutes sortes de combinaisons complexes de creux, de pics, de sons, d’harmonies, etc.

Afin de ne pas uniquement incriminer ce vieux 5534, le même mauvais résultat arrive avec des transistors discrets, d’autres Op-Amp voir même des lampes. Ce que j’essaie de clarifier ici est que la contre-réaction est un outil extrêmement précieux et utile quand il est utilisé à son meilleur niveau qui est d’optimiser les performances plutôt que de tenter d’amener des performances déplorables à des niveaux acceptables. Tout comme l’usage des épices en cuisine l’idée est de relever la saveur, pas d’être la saveur ! Imaginez un magnifique agneau rôti ayant uniquement le goût du thym sans le moindre arome de ce fantastique rôti… Impossible en cuisine française !

L’exemple culinaire est là pour souligner que l’excès dans l’usage de la contre-réaction est définitivement un signe d’un mauvais design, qui de fait délivrera des performances compromises. J’espère sincèrement que cette longue déviation sur le sujet de la contre-réaction aura été instructive pour vous. C’est un sujet absolument approprié et je serai amené à en reparler dans beaucoup d’articles dans le futur, car la contre-réaction existe sous énormément de variations, ‘locale’, ‘globale’ ou encore une combinaison des deux.

La contre-réaction locale se fait sur un étage unique d’amplification alors que la contre-réaction globale décrit celle employée sur un ampli, de la sortie du circuit à son entrée. Je dois mentionner qu’avec les lampes ou les transistors discrets il est absolument possible de ne pas utiliser de contre-réaction, mais cela dépend alors de la qualité du design et de l’application destinée à ce circuit.

En guise de conclusion : "Bien conçu, la contre-réaction est un atout pour les performances globales, mais mal conçue et excessive, elle est alors la démonstration d’un design raté et délivrant des performances médiocres."

David Manley, Paris