Le facteur d'amortissement peut être mesuré de façon simple: envoyez un signal sinusoidal de 220Hz à l'ampli avec une charge très légère (par exemple une résistance de 100Ω), puis refaites une mesure avec une résistance de 4.7Ω. Le signal en sortie doit représenter environ 50% de la puissance continue de l'ampli quand il travaille sous charge normale. Le facteur d'amortissement se calcule par la formule

On se rend aisément compte que le facteur d'amortissement dépend de la résistance de la charge et doit normalement être indiqué pour une impédance donnée. La résistance interne de l'ampli est assez constante.

Plus le facteur d'amortissement est élevé, et mieux l'amplificateur est en mesure de controler la déviation du cône du haut parleur. En effet, en cas de signal impulsionnel, la membrane va se déplacer, mais elle va légèrement osciller autour de sa position finale.

Dans le cas extrème (amplificateur non branché), le facteur d'amortissement est nul et quand on donne (mécaniquement) une impulsion au haut parleur, celui ci va osciller autour de sa position (masse de la partie mobile et suspension élastique). Le haut parleur réagit comme une voiture dont les amortisseurs sont usés: elle va dangereusement osciller à chaque bosse de la route.

Un haut parleur qui oscille va produire une force électro-motrice (c'est le principe du moteur électrique qui se transforme en générateur). Quand la résistance interne de l'amplificateur est basse, l'amplificateur va aisément absorber cette puissance électrique et amortir les oscillations. En effet à ce moment c'est la bobine qui produit une tension électrique, tandis que l'amplificateur tente de maintenir la tension à 0V. Plus la résistance interne est faible, et mieux sera l'amortissement.

Un bon amortissement garantit des basses bien définies. L'impulsion est rapidement absorbée.

Contre réaction

Dans le premier schéma générique, la contre réaction est prélevée au point FB tout juste à la sortie de l'ampli et comparée à la tension à l'entrée de l'ampli. C'est la contre réaction en tension, la plus connue.

La contre réaction permet également d'améliorer le facteur d'amortissement en réduisant la résistance interne de l'ampli. La tension au point FB est comparée à la tension à l'entrée de l'ampli, le résultat est que la résistance interne de l'ampli semble éliminée (ou du moins fortement réduite). Quand la membrane du haut parleur oscille, elle produit une tension électrique au point FB. Cette tension est plus ou moins importante selon la résistance interne de l'ampli. Cette tension est comparée à la tension à l'entrée de l'ampli et l'ampli est alors commandé pour produire une tension inverse à la tension engendrée par le haut parleur. Cette tension inverse permet de rapidement amortir les oscillations parasite de la membrane du haut parleur.

Il faut donc un facteur d'amortissement élevé pour avoir un haut parleur qui suit bien le signal à l'entrée de l'ampli. Le facteur d'amortissement élevé doit être obtenu à la fois par une conception correcte du circuit et une contre réaction réaliste.

Mais ici on se rend compte qu'il y a un problème. On peut avoir un facteur d'amortissement de 10 et plus, mais ce qu'on oublie dans l'équation, c'est la résistance du haut parleur. Et celle-ci est bien plus importante que la résistance interne de l'ampli. Si on pouvait éliminer la résistance du haut parleur, on aurait un bien meilleur amortissement!

Contre réaction en courant

Avec la tension qui est développée aux bornes de la résistance de mesure, on a une idée de la tension qui est développée dans la résistance interne du haut parleur. L'amplificateur peut alors être commandé via sa ligne de feedback pour produire une tension qui va compenser la résistance interne du haut parleur, de la même manière que la contre réaction en tension a compensé la résistance interne de l'ampli.

En pratique cela veut dire que si la membrane se déplace de façon incontrolée vers l'avant, l'amplificateur va fournir un signal inverse pour la tirer vers sa bonne position. C'est pas beau tout cà?

Si la contre réaction en tension permet d'avoir un amplificateur qui donne un signal en sortie qui correspond au signal en entrée, la contre réaction en courant permet d'avoir la membrane du haut parleur qui se déplace conformément au signal en entrée. La distorsion la plus importante apparait non pas dans l'amplificateur, mais dans le haut parleur.

On voit ensuite une première réalisation pratique qui inclut à la fois une contre réaction en tension et une contre réaction en courant (un ampli avec seulement une contre réaction en courant est souvent instable). Dans ce schéma la contre réaction en tension n'agit que sur les derniers étages (driver et tubes de puissance) car c'est là que les distortions sont les plus importantes (signaux de grande amplitude).

La contre réaction en courant va à l'entrée de l'ampli pour avoir un effet suffisant (le signal développé sur la résistance de mesure est très faible).

Nous avons ensuite un schéma avec une autre contre réaction en courant et un potentiomètre pour doser l'effet. La proportion de contre réaction en courant qu'il faut ajouter dépend de la résistance interne du haut parleur. S'il y a trop de contre réaction, l'ampli devient instable. Il faut donc régler le potentiomètre pour adapter la contre réaction aux enceintes utilisées. La contre réaction en courant n'agit que sur les basses fréquences (présence du condensateur de 4µF).

Il est important de noter la phase de la contre réaction: dans le schéma américain, la contre réaction en tension et en courant sont additionnées et agissent négativement sur l'ampli (la référence (masse) de Rm est du coté du haut parleur).

Ce système a également été utilisé dans des amplificateurs européens, mais ici il s'agit d'amplificateurs qui sont couplés à un haut parleur spécifique (difficile de faire autrement, car l'ampli en question a une impédance de sortie de 800Ω et doit utiliser des enceintes Philips spécifiques). C'est l'amplificateur Philips AG9007. Comme l'ampli n'est conçu que pour travailler avec un type particulier d'enceinte, il n'y a pas de réglage de la contre réaction nécessaire. A cette époque, c'était ce qui se faisait de mieux en haute fidélité.

Ce système de contre réaction insolite fera parfois une réapparition, notament avec les enceintes actives Philips Motional Feedback (sous une version modifiée). Ce type d'enceintes actives s'est vendu jusque dans les années 1980. C'était l'époque où Philips représentait encore quelque chose et pas une plaquette qu'on colle sur un truc made in china.

Amplificateur de transconductance

En ce qui concerne le dernier schéma, la mise à la masse de la résistance de mesure de 0.27Ω se fait alors du coté de l'amplificateur. Cela donne un son particulier, parait-il. Comme quoi en ésotérisme audiophile les extrèmes se rejoignent...