Limiteur de puissance audio : schema simple

Limiteur de puissance audio : schema simple

Ce schéma de limiteur audio ne comporte aucun transistor Mosfet ou Jfet ou ampli à transconductance délicat à comprendre et à utiliser. Sa variation de gain ne repose que sur des diodes.

Pour éviter une saturation excessive de l'ampli audio qu'on utilise, on souhaite avoir une amplitude de sortie qui varie avec l'amplitude d'entrée comme sur le graphique ci dessous :

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Il ne s'agit pas de la tension instantanée, mais de la valeur efficace. Le limiteur n'écrête pas le signal d'entrée, mais l'atténue dans sa globalité, comme si on tournait le bouton de volume de l'ampli pour "baisser le son".

Principe du limiteur audio

Le limiteur repose sur un pont diviseur à 2 résistances. La résistance commandée agit sur l'atténuation de la sortie. Plus cette résistance est faible, plus la sortie est atténuée. Le but est de garantir une atténuation variable qui s'adapte à la tension d'entrée.

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La résistance commandée se base sur la variation de résistance dynamique d'une diode dans le "coude" de sa caractéristique. La résistance dynamique Rd (en Ohms) d'une diode est donnée par la relation :

Rd = 0.026V / I (à 25°C)

I est le courant (en Ampères) qui circule dans la diode (en sens passant).

La plupart des limiteurs décalent la valeur moyenne du signal
(par une capacité de liaison pour polariser un transistor) , ce qui peut créer un gênant "ploc" ou "toup" dans les enceintes lorsqu'ils entrent en action. Un montage symétrique basé sur 2 diodes permet d'éviter cela. Chaque diode est connectée à une tension variable de façon symétrique : +Vc et -Vc.

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Schéma et étude du limiteur de puissance audio simple

Voici le schéma du limiteur audio (tant attendu) :

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Tout d'abord, on constate qu'il y a 5 diodes en série. Ceci garantit une faible distortion du signal jusqu'à une amplitude de 1.5V à 2V crête. On a une marge par rapport à une sortie de lecteur CD (1V crête max) ou de PC portable (encore plus faible).

Le schéma du limiteur audio se décompose en blocs.

La tension Vref est une tension continue réglable. C'est le seuil du limiteur audio. Si on le règle à 1.5V, le signal audio sera limité en sortie entre 1.5V et -1.5V (amplitude crête à crête).

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Fonctionnement du limiteur audio :

 

Si le signal audio d'entrée ne dépasse jamais (en crête) la tension Vref, la sortie du comparateur IC1 est toujours au niveau bas. Pour la simplicité, il n'y a pas d'hystérésis sur IC1. La tension de commande Vc issue du détecteur de crête est nulle. Les diodes sont bloquées et il n'y a pas d'atténuation. En fait, il y a un peu d'atténuation parce que l'impédance d'entrée de l'ampli branché au limiteur forme un pont diviseur avec R1+R2 (11kOhms).

Si le signal audio d'entrée dépasse Vref, le comparateur bascule au niveau haut, et charge C1 via R3 et D1 (détecteur de crête). La tension Vc monte à quelques Volts(2 à 5V typiques). Symétriquement, l'ampli inverseur (IC2) crée une tension -Vc. L'atténuation variable entre en action (encadré orange) et réduit l'amplitude du signal de sortie jusqu'à ce que l'entrée non inverseuse atteigne tout juste Vref.

Lorsque le signal audio d'entrée rediminue, C1 se décharge à travers R4 (impédance d'entrée de l'inverseur) et R7 en série avec les 5 diodes. La constante de temps doit être choisie assez faible pour que l'atténuation cesse assez vite (0.2 à 0.5s environ = "temps de relâchement" = "release time") si le niveau audio d'entrée redescend à une valeur convenable. Mais elle doit être assez grande pour que sur une fréquence de 20Hz, Vc varie peu et que l'atténuation soit constante sur une période (50ms). Sinon, il y aurait une forte distortion du signal audio.

La régulation de la tension crête maximale a lieu au point milieu entre R1 et R2. Cela signifie qu'une fois le limiteur entré en action, plus le niveau d'entrée augmente, plus le niveau de sortie baisse, de telle sorte qu'entre R1 et R2, le niveau reste constant. Avec le rapport R1/R2, une augmentation de 1V du niveau d'entrée entraîne une diminution de 0.1V du niveau de sortie. C'est à dire que si on continue à "augmenter le son" sur la table de mixage par exemple, le son réduira légèrement d'intensité au fur et à mesure. C'est un choix de prudence. R2 peut être remplacée par un fil.

 

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Diminution du niveau de sortie quand le niveau d'entrée augmente : limiteur audio "prudent"


LED du limiteur audio (en option !)

Une LED peut indiquer que le limiteur est en action. R9 définit le courant maxi dans la LED. La LED est reliée au - de l'alim de l'ampli de puissance pour éviter de consommer du courant sur l'alim négative des ampli op. Tout l'encadré violet peut être supprimé si on ne souhaite pas cette option !

Atténuation maximale

L'atténuation maximale est obtenue avec une tension Vc élevée (5V environ), il reste toujours R7 et R8 si la résistance dynamique des diodes tend vers zéro. Le modèle équivalent est alors R7//R8 connectées à la masse.

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Le gain vaut alors : 1.65/(1.65+11) = 0.13

L'atténuation maximale vaut -18dB (=20log(0.13)). Cette valeur est largement suffisante. En pratique, on obtient -15 ou -16dB d'atténuation maximale.

Si on continue à augmenter le niveau audio d'entrée, le niveau audio de sortie sera proportionnel à l'entrée. Le limiteur ne limitera "pas plus".

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Ampli op du limiteur audio

On peut choisir un TL072 qui a l'avantage de contenir 2 ampli op en un boitier. Le choix n'est pas critique. Remarquons que le signal audio ne passe pas par les amplis op !

Alimentation du limiteur audio

Il faut alimenter les ampli op (ou le TL072) et créer la tension de seuil Vref

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La mise en cascade de 2 diodes zener fournit une tension très stable (6.73V à 25V d'alim, 6.75V à 50V d'alim).

Vref se règle par potentiomètre en fonction de la tension maxi que l'ampli peut envoyer aux haut parleurs). La tension +25...50V correspond à l'alimentation de l'ampli de puissance qu'on utilise (eh oui, il faut ouvrir l'ampli). On peut aussi utiliser une petite alim externe de 2 VA.

L'article suivant présente quelques résultats du limiteur audio.

  Limiteur de puissance audio : schema simple, publié par nina67 le
21 COMMENTAIRES
nina67

Ce schéma de limiteur doit s'intercaler juste avant l'ampli de puissance. Logiquement, il faut l'insérer entre le potentiomètre de volume et l'entrée de l'ampli de puissance. On ne doit jamais le mettre entre la sortie d'un ampli et le haut parleur !

tarte67

Bonjour, merci pour le schéma, ou est la suite ?

ralambo

Bonjour, je voudrais savoir ce qu'on doit modifier si on alimente le montage avec une tension de +/-12 ou 15V. Merci

nina67

Bonjour, Normalement, il n'y a aucune valeur à modifier. Le limiteur régule automatiquement. Si jamais il devait y avoir une valeur à changer, ce serait R3 qui passerait de 1k à 1.5kOhm (pour que C1 se remplisse moins vite), mais cela reste un détail. Cordialement

ralambo

Bonjour, Je comprend, merci beaucoup! Cordialement

ralambo

Bonjour, Un grand merci pour votre réponse. Cordialement

masico

Bonjour, Je ne pourrai pas le faire mais si quelqu'un peut m'aider qu'il me contacte par mail via le site si possible pour plus de détails. Merci.

philippe

Montage fonctionne très mal ou pas du tout... nul

nina67

Bonjour, avez vous pensé à alimenter les amplis op par +/-8V à +/-12V ? Vérifiez la polarité de toutes les diodes. On peut commencer par positionner Vref autour de 1V. Cordialement

drickc

bonsoir es ce que cette limiteur audio s'adapte a un ampli dont alimentation fais +/- 70v?

nina67

Bonjour drickc, oui, on peut adapter ce limiteur à +/-70V. Il faut que la résistance 1.8k passe à 4.7k/2W et la résistance 2.7k passe à 6.8k. Il s'agit des deux résistances qui viennent des alimentations +70V et -70V. Cordialement

drickc

bonsoir nina merci pour l'info es ce que ta typon adapter pour ce schema? merci

nina67

Bonsoir, non, pas de typon dispo... Cordialement

drickc

bonjour nina sur la figure 3 Schéma et étude du limiteur de puissance audio simple ou il y a 2 résistance 3.3k et 2 diode 1n4148 est-il possible mettre a l'entrée d'un ampli dont l'alimentation +- 60v faut-il change les résistance ?

FO8DH

Bonjour, Pourquoi est-il écrit dans le message du 7 mars 2012, qu'il ne faut jamais mettre ce montage entre la sortie de l'ampli et le HP D'avance merci Bien à vous

nina67

Bonjour ce limiteur ne traite que les signaux avant l'ampli, pas la puissance qui va aux enceintes. Cordialement

FO8DH

Bonsoir et merci à Nina67 pour ce premier élément de réponse mais justement, je cherche à comprendre qu'est-ce qui saturerait ou qu'est-ce qui grillerait si je mettais ce circuit entre la sortie de l'ampli et les HP. D'avance merci pour votre retour d'information Cordialement

nina67

bonjour, ce limiteur a besoin d'etre alimenté pour fonctionner et traite des signaux d'amplitude faible, de l'ordre du volt ou moins. si on le branchait entre un HP et l'ampli, il n'y aurait quasiment aucun son, la résistance R1 (10k) atténuant le son de 60dB environ. Si vous souhaitez brancher un limiteur entre le HP et l'ampli, il faut utiliser une lampe navette de 12V ou 24V. Dans ce cas, plus le filament chauffe, plus sa valeur ohmique s'élève, et plus la lampe atténue le son. C'est utilisé pour les tweeters de sono. Cordialement

FO8DH

. Bonjour et merci Nina67 pour ce premier élément d'info. Pouvez-vous simplement indiquer ce qui risquerait de saturer ou de "griller" dans ce montage si on met ce limiteur entre la sortie d'un ampli Hifi de 2 x 40 Watts et ses HP de 8 ohms par exemple . Par avance merci pour votre aide, Bien cordialement .

FO8DH

Désolé Nina67, sur mon petit écran je n'avais pas vu l'atténuation de 60 dB provoquée par les 10 K de R1. Votre proposition soulève alors cette remarque : Le temps de réponse d'un limiteur à base d'échauffement thermique permettrait-il vraiment de corriger de très brèves mais violentes augmentations apériodiques de volume ? Du coup ne vaudrait-il pas mieux utiliser votre astucieux limiteur à diodes en sortie de l'ampli Hifi, quitte à diminuer de beaucoup la résistance R1 ? Avec une alim externe de + et - 48 v pour alimenter ce limiteur et une résistance R1 de 2,2 K y aura t-il assez de signal pour 2 HP de 8 ohm par exemple ? Y a-t-il d'ailleurs une valeur minimale pour R1 ? D'avance un grand merci à vous

nina67

bonjour, il n'y a vraiment aucun intéret à vouloir utiliser ce limiteur en mode passif entre l'ampli et le hp. Il n'est pas fait pour ca. Il n'est là que pour atténuer un signal de niveau ligne, de l'ordre du volt. Les ensembles de 5 diodes ne fonctionnent plus correctement au delà. Quant aux ampoules, le temps de réponse n'est pas des plus rapide, c'est vrai. Pour R1, difficile de diminuer, sinon, le montage devient moins efficace.

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