Puissance réelle des amplis

[Jan]

Il y a quelques temps, j'ai indiqué vouloir mesurer la puissance réelle des amplis que je croise, ayant refais une Dummy Load qui accepte sans gros souci 400W, voir beaucoup plus si elle est refroidie par air ou huile, c'est l'occasion de tester ces amplis, pour plusieurs raisons :

• En fin de réparation ou de test, cela permet de stresser l'ampli et de vérifier rapidement que l'ampli soit stable a haute puissance.
• Confronter les spécifications marketing des fabricants, et celles réellement mesurées
• La dummy load étant l'équivalent électrique d'un HP, faire des tests sans aucun bruit est très appréciable a forte puissance ou pendant une longue durée.
• Vérifier si les perfs des class D

Dans un but informatif, je vous explique la démarche, même si je pense que la plupart d'entre vous vont aller directement sur les résultats

Je rappelle aussi que l'ensemble du process est dangereux, et sans connaissance/expérience, ce post n'est qu'informatif, uniquement pour votre curiosité.

Les informations seront complétés en fonction des amplis que je croise.

La majorité des mesures actuelles sont sur des class AB.

La class D n'est pas toujours stable quand on approche de la puissance max, d'après les infos que j'ai, donc je dois aussi vérifier cela.

Toutes les mesures se font sur une dummy load de 4,3 Ohms.

La longueur des câbles et les mesures se font au plus court, car j'ai remarqué quelques phénomènes d'oscillation HF lors de mes premières expérimentations, si les mesures sont faite sur la dummy load par exemple.

Certains points de ma dummy load vont évoluer, mais au stade actuel, pas de souci pour mesurer une majorité d'ampli.

C'est surtout la connectique que je dois améliorer, car certaines mesures sont compliqués en terme de mise en œuvre, car chaque fabricant a des connecteurs différents etc

La mesure est faite assez simplement, on injecte progressivement un signal de 1V@1 kHz via un GBF idéalement en entrée ligne de la partie puissance, de l'effect return, voir si certains amplis en repiquant directement au bon endroit.

Il y a d'autres appareils beaucoup plus cher qui sont capables de faire la mesure directement, mais un système modulable, voir évolutif reste le meilleur compromis. Globalement il n'y a pas de différence sur les protocoles de test en fin de fabrication, ou en fin de réparation, disons qu'en phase conception par contre, l'ampli est poussé dans ses retranchements et le but est de vérifier ses perfs, points faibles, rendement etc

Là c'est plus un test rapide, simple pour avoir un résultat rapide. Voir tester pleinement un ampli sur une moyenne, voir longue durée, même si ce n'est pas forcement a puissance maximale.

La dummy load :

Le GBF ressemble à ça :

Quelques mesures en situations :

La config globale actuelle pour faire la mesure :

En complément de la dummy load, il faut au minimum un oscilloscope. La méthode est simple, en pratique

• On place la dummy load en lieu et place du HP, ou mieux au plus court.
• On relie le GBF a l'entrée de l'ampli de puissance, voir effect return
• L'ampli est allumé quelques minutes, ainsi que l’oscilloscope et le GBF
• On injecte un signal sinusoïdal de 1 kHz dans la partie puissance, puis
• Ensuite on augmente progressivement la tension jusqu’à écrêtage, l'objectif étant d'obtenir la sinusoïde la plus parfaite possible ( = fidèle a ce qui est présent a l'entrée )
• On mesure la tension AC "crête-crête" sur l'écran de l'oscilloscope que l'on convertira en tension AC RMS, ou une méthode plus précise, via un multimètre True RMS câblé en parallèle

Il y a une différence de 3 dB entre le sommet de la crête sinusoïdale et la tension RMS.

Exemple de calcul de la tension RMS :

Avec une tension "crête-crête" de 20V AC sur l'écran de l'oscilloscope, on mesure 6,78V sur un multimètre True RMS, le calcul a faire pour trouver la bonne valeur a partir de l'oscilloscope est :

V rms = V max / √2

V max = 10 V

V rms = 7,09 V

La valeur mesuré sur le multimètre est a mon sens plus précise, car entre l'épaisseur du trait sur le scope, le fait de ne pas avoir trop de temps pour recentrer la courbe et faire une mesure avec un temps assez limité... autant lire la valeur affichée sur le multi et utiliser le scope pour trouver le meilleur compromis niveau écrêtage. Et dans la mesure du possible, une valeur non calculée est toujours préférable en terme de précision, au moins dans ce cas précis.

Inconvénient : Un multimètre True RMS est plus couteux.

Ensuite on calcule la puissance RMS

On calcule la puissance RMS, soit la tension RMS au carré ( en volt ) divisé par la valeur réelle de la résistance ( en ohms ).

P rms = V rms² / R

( P en W, V en volt, et R en Ohms )

Exemple ( 32 x 32 ) / 4,3 = 238 W RMS.

Si on arrête la mesure juste avant l'écrêtage, c'est pour plusieurs raisons

• Au delà le signal du préamp n'est plus fidèle a ce qui est en sortie d'ampli, ça correspond sur certains amplis a la LED "Clip" qui s'allume. Autant il n'y a pas de souci a être "hors zone" sur un préamp, un effet en particulier toutes les saturations ( fuzz, overdrive etc ) autant l'ampli de puissance apprécie beaucoup moins. L'alimentation est très sollicitée, les transistors de sortie sont au "maximum" de leur rendement, en temps normal autant de puissance n'est pas disponible pour l'ampli. Bref l'ampli est stressé dans des conditions anormales.
  C'est pour cette raison que ce type de test ne dure pas trop longtemps, il ne faut que quelques secondes pour que les radiateurs deviennent chaud, que la thermorégulation s'active, ainsi que la température de la dummy load monte en flèche. Pour un test de stress standard sur une longue durée, pour tester la stabilité d'un ampli par exemple pendant 4 heures avec monitoring en temps réel de la sortie, on préférera régler l'ampli a 1/3 de la puissance par exemple.
• L'objectif de la partie puissance est d'amplifier par exemple 40 fois le signal d'entrée ( soit le signal de sortie du préamp ) de façon neutre et fidèle. A partir du moment où la courbe n'est plus identique en terme de forme, le signal est différent et donc il n'est plus fidèle a l'origine. Ne pas oublier que la partie puissance doit rester fidèle au signal.
  Rien n'interdit de modeler le son de sa basse au niveau du préamp ( compression, EQ, effets, drive etc ) mais si le signal n'est déjà pas fidèle avec une simple sinusoïde, il le sera encore moins avec un signal plus complexe. Et même si l'approche des fabricants est différents au niveau de l'ampli de puissance, le but est d'avoir le maximum de transparence au niveau de la puissance. Les subtilités et différences entre les marques, se feront plus sur le préamp... et le marketing autour de l'ensemble, a qualité égale.
  C'est aussi pour cette raison que les puissances indiqués pour les amplis basse sont en générale supérieur a des amplis gratte, car amplifier les basses fréquences est beaucoup plus gourmand en terme d'alimentation et donc de puissance.

Remarques diverses :

Vous remarquerez que la valeur ohmique de la dummy load n'est pas exactement de 4 Ohms, de la même manière c'est rarement le cas pour un baffle, sachant qu'en plus c'est une charge complexe... l'impédance change en fonction de la fréquence.

Vous remarquerez aussi, que plus la tension mesurée aux bornes de la dummy load est élevée, plus l'amplificateur est puissant. L'alimentation est donc primordiale pour obtenir une puissance importante, car il ne sera pas possible de mesurer une tension plus importante que celle de l'alimentation...

Dans certains cas, l'alimentation n'aura pas autant de réserve de puissance qu'a l'origine, car les condensateurs d'alimentation vieillissent et perdent au fur et a mesure de la capacité... comme tout les condensateurs chimique. Il n'y a que les condensateurs céramique, mica ou tantale qui ne bougent pas, seulement ils n'existent pas dans ce format, et ne sont pas fait pour cette application. Cette règle est valable pour tout les appareils électronique. Le simple fait d'utiliser des condensateurs 105°C au lieu de 85°C, minimise leur vieillissement, mais en général, il est bon de faire une vérification tout les 15, 20 ans, voir avant. Bien sûr les condensateurs haut de gamme sont beaucoup plus chers, et on les croises beaucoup plus rarement, surtout s'ils sont de grande taille.

La consommation d'un ampli, souvent indiqué sur son étiquette sérigraphiée, donne une première idée de la puissance d'un ampli en class AB, en effet un ampli ne crée pas de courant, il le transforme. Dans ces conditions, la puissance absorbée sera toujours supérieure a la puissance restituée, ou alors une étape est extraordinaire

Il y a d'autres puissances hors valeur RMS que l'on peut calculer, mais elles existent surtout d'un point de vue marketing pour gonfler le chiffre ( PMPO etc ) seule la puissance RMS est une base de comparaison utile... c'est pour cette raison que seule compte la puissance RMS, dans un esprit de comparaison.

Si deux fabricants vous indiquent 300W pour deux amplis différents, mais l'un spécifie 300W RMS, et l'autre non, il est probable que l'un des amplis est beaucoup moins puissant que le second.

Le simple fait de ne pas indiquer "RMS" doit vous mettre sur la piste, c'est en général un gonflage marketing qui ne coûte rien, mais qui permet de vous vendre un produit qui n'aura pas forcement au final, les performances attendues. Bien entendu toutes les valeurs du genre "puissance musicale, PMPO, crête a crête etc" seront bien supérieures a des puissances RMS, les chiffres c'est toujours un bon argument de vente !
En passant, la majorité des produits pro, ont des caractéristiques et spécifications beaucoup plus détaillés, et généralement il y a moins de risques de se tromper, encore faut il interpréter les chiffres.

Résultats actuels

Le post n'est pas figé, j'ajouterais des résultats régulièrement, et dans la mesure du possible je vais ajouter d'autres têtes, voir faire des comparaisons entre têtes de même référence.
Il doit y avoir quelques erreurs aussi, mais je les corrigerais au fur et a mesure.

***

Un fichier Excel est téléchargeable avec ce post :

***

EDIT 1 : Tableau refait.
De plus j'ai ajouté une autre colonne avec le % de puissance par rapport aux données fabricant.
Bien entendu, il peut y avoir des différences entre 2 amplis, que ce soit a cause de l'âge de l'ampli, du vieillissement des condensateurs d'alimentation etc, cependant dans la majorité des cas je fais des mesures annexe pour vérifier que l'ampli est dans les tolérances niveau technique, ainsi que le biais.

La Carlbros Kickstart 30 a été retiré des tests, le montage de l'étage de sortie a base de 2 TDA2030, ne permet pas une mesure efficace avec une dummy load, il se produit un signal non sinusoïdal qui chauffe rapidement l'étage de sortie, j'ai l'impression que ce genre de composants n'aime que les impédances complexe au niveau de la sortie. A confirmer a l'avenir.

 

puissance RMS ampli.xlsx

[brutalover]

Cool ce post et content de voie qu'il y a de bons geeks comme toi pour nous éclairer ;)

Est ce que tu penses qu'il y aura aussi des amplis à lampes dans tes tests? Ça pourrait être pas mal en comparaison des valeurs annoncées pour les amplis transfos ou mosfets.

[Jan]

Moi Geek ?

Dans la mesure du possible, je teste ce que je croise. La config de test ne peut pas vraiment se déplacer par contre.

[Jazz Ad]

Tu n'as plus ta Hartke 3500 ? Le test serait intéressant, vu qu'elle a toujours paru plus puissance que ses 350w.

[Jan]

Effectivement, je n'ai plus mes Hartke pour faire les tests malheureusement, mais ce n'est que partie remise.

Vu le refroidissement dessus, les transistors, elle semblent surdimensionnés par rapport a leur puissance, mais sans faire de tests, difficile d'être sûr.

[Lonewolf]

Ah wé, y'a quand même de beaux écarts ...

[fredouille1973]

ça m'étonne pas que tu trouves moins, cela étant la différence n'est pas énorme

comme du disais l’impédance variant avec la fréquence as tu essayés d'autres fréquences pour voir ?

il faudrait voir un amp full tube type bass 400+ je suis curieux, mon nez me dit que ça sort bien la puissance

pour ma part a la feuille j'ai devais mis a fond un EVO3 sur 2 gros cabs et ça sort a 300 Watts.. des vrais 300 watts RMS ça doit plaquer au mur

[BassGyver]

Ah wé, y'a quand même de beaux écarts ...

Oui, mais il faut voir aussi à quel taux de distorsion les fabricants donnent leur puissance.

Si la méthode "visuelle" de détection du clipping de Jan correspond - par exemple - à 1% de distorsion du signal, un fabricant d'ampli peut donner sa puissance en tolérant un taux de distorsion plus élevé (ex: 10%, avec un clipping plus prononcé), et donc une puissance déclarée plus importante que celle mesurée par la méthode de Jan.

[Lonewolf]

Donc Eden, le roi du clean distord avant Ashdown le roi du growl

[Jan]

@ fredouille1973 : Je n'ai pas testé a d'autres fréquences, la règle c'est 1 kHz. Par contre effectivement, je me tracerais bien une courbe qui part de 20 Hz jusqu'a 12 kHz, car je trouve cela intéressant. J'y ai déjà pensé, mais pas fais.

A la base ce process, je le fais surtout pour valider tes tests sur des amplis, et aussi pour avoir une base de comparaison, en particulier sur les class D que j'ai pas encore testé...

Effectivement, un gros Mesa est sympa a tester, j'ai un apriori positif, mais on verra si j'en croise un ou pas.

@ Bassgyver : Effectivement le protocole ou plutôt le seuil de mesure doit dépendre du fabricant, et de mon coté il y a aussi une marge d'erreur étant donné que je détermine le seuil de façon visuel. Enfin pour le coup je suis neutre
A 10% de distorsion, les protections risquent de s'activer assez rapidement, après je n'ai pas tenté le coup, mais le fabricant a ses stats, et surtout peut se le permettre, surtout si c'est pour annoncer des chiffres très optimistes.

@ Lonewolf : Attention ce n'est qu'une donnée, le rapport signal/bruit, la réactivité de l'ampli et plein d'autres paramètres demandent beaucoup plus de matos qui coûtent pour la plupart un bras, voir deux. Deux amplis identiques seront rarement poussés a fond ( ce n'est pas le but ), et c'est plus des mesures a 1/3, 2/3 qui sont intéressantes pour les perfs hors puissance. Mais bon faut bien commencer par quelque chose

[Lonewolf]

@ Lonewolf : Attention ce n'est qu'une donnée, le rapport signal/bruit, la réactivité de l'ampli et plein d'autres paramètres demandent beaucoup plus de matos qui coûtent pour la plupart un bras, voir deux. Deux amplis identiques seront rarement poussés a fond ( ce n'est pas le but ), et c'est plus des mesures a 1/3, 2/3 qui sont intéressantes pour les perfs hors puissance. Mais bon faut bien commencer par quelque chose

J'entends bien, mais ça donne déjà une bonne idée, good job en tous cas

[maravers]

Il me faut toujours uns semaine pour me remettre d'un post technique de Jan sérieusement, merci

[banzai68]

Ouf quel boulot ! bravo... c'est clair et concis et abordable pour tout le monde , sans doute le plus dur à réaliser.

au milieu de tout ça juste une petite rectification ( qui en fait est un abus de langage bien connu ) : à un moment tu écris " charge fictive " ; nan nan .... cette charge est bien réelle, elle n'est pas fictive ; en fait la traduction réelle de" Dummy Load" est " charge leurre " ce qui indique une charge destinée à tromper ( leurre ) l'ampli.

on peut donc parler de charge à dissipation silencieuse ; dans les milieux HF on parlera de charge " non rayonnante " ; dans tout les cas de charge à absorption .

cette petite précision pour tenter d'inciter nos lecteurs à utiliser le terme correct....... Dummy Load... moi j'aime bien .

oui oui je sais , j'ai parfois moi aussi du mal à ne pas dire charge fictive... mais je m'y contrains !

encore bravo pour ce beau post que je continuerai de suivre avec intérêt

bon dimanche à tous

Edited August 28, 2016 at 12:10 PM by banzai68

[arnoggeddon]

Dans deux jours on va commencer de tous t'envoyer nos têtes d'ampli pour étalonnage!

[Jan]

Arf il est vrai que le terme n'est pas exact, mais beaucoup utilisé. Je vais modifier cela, merci.

[Sven]

Super travail, très instructif.

A noter que la revue américaine "bass gear magazine" fait des mesures similaires lors de ses bancs d'essais de matériel, avec la puissance réelle sous 4 ohms à 1% de THD (taux de distortion) et parfois à des valeurs supérieures (jusqu'a 10% de THD) quand ça se justifie parce que ça corresponds à un usage réel (tête tout lampe, il n'est pas rare de souhaiter volontairement faire saturer l’étage de puissance).

J'ai pas mal de numéros en stock, si j'ai un moment je peux essayer de compiler les résultats de leurs mesures pour alimenter la réflexion, même si leur protocole n'est surement pas exactement le même que Jan.

Sur une note perso: la tête Ashdown ABM 300 watts c'est la mienne, et je suis content de voir qu'elle a le meilleur score de crédibilité avec une puissance réelle de 95%de la puissance annoncée.

Edited September 1, 2016 at 08:35 AM by Sven

[ChoCoPunX]

Il y a des fous sur les forums, c'est excellent

[Jan]

Merci

Ah du coup ça m'intéresse d'avoir leur protocole histoire de comparer. Il est possible de faire des mesures plus précises, avec des signaux impulsionnels en mettant un analyseur audio ( achat qu'il faut pouvoir amortir... ) qui donnera des données complémentaires en terme de mesures. Mais la méthode que j'utilise est la plus simple et rapide a mettre en œuvre.

En général en terme de puissance, les matos pro tiennent leurs chiffres, il faut que je teste le QSC pour avoir un début de réponse.

[Cagneu]

J'aimerai bien connaitre la puissance réelle de ma QSC K8 par exemple.

C'est très instructif tout ça, même si j'ai lu rapidement et que je suis allé voir les résultats avec beaucoup de curiosité.

[mikhailo]

Merci Jan, tu montres encore une fois que tu mérites ton titre de chef à plumes

Une question con: est-ce que niveau connectique, tu peux faire ça seulement pour des têtes, ou tu peux tester des combos aussi?

[Jan]

Disons que ça rentre dans mon domaine de compétence. A l'inverse, je ne risque pas de vous faire un post sur le solfège ou la théorie

Sinon aucun souci pour les combos, enfin en théorie, car il faut juste adapter la connectique pour faire les choses proprement, voir jouer du fer a souder dans certains cas. Je dois me fabriquer un câblage d'adaptation pour ne pas me poser la question a chaque fois, car la mesure ne tolère pas de mettre trop de distance entre l'ampli et la charge fictive, et comme je dois en plus brancher en parallèle le multimètre et l'oscilloscope, quelquefois ce n'est pas très pratique.

Si ce n'est pas le cas, l'ampli écrête rapidement a bas volume et je sens bien qu'il n'apprécie pas trop

[HankIsDead]

Il y a de la perte à ce point que tu est obligé d'avoir une liaison la plus courte possible entre l'étage d'amplification et la charge leurre?

[Jan]

Non, c'est juste que la longueur des connexions et leur nombres ne font pas ménage. Au début j'avais fais des tests en faisant mes mesures directement sur la dummy load, mais cela influence l'ampli et le rend instable... c'est aussi pour cela que je dois améliorer certaines choses.

[Peterson]

Super job, je flague, et en profite pour poser une petite question,

les fabriquants d'amplis nous donne souvent une puissance sous 4 et sous 8 ohms, par contre les ratios ne sont jamais les mêmes,

par exemple chez SWR le basic black 160 w/4 ohms et 120/8, Ampeg SVT3 450/4, 275/8 .... pourquoi ces différences ?

[banzai68]

parce que tout simplement les fabriquant sont plus qu'optimiste afin de vendre au mieux leurs matériels. pour ma part , au risque de faire tomber les légendes je n'ai guère pu observer qu'environ 55% de gain en puissance en passant de 8 à 4 Ohms .

on parle pas des ampli à lampes là bien sur. eux ont leur puissance dispo quelque soit l'impédance du cab selectionnée.

mais tout l'énorme travail de Jan va nous mettre ça au clair.... hop hop hop Jan ...une seconde Dummy pour être au taquet.... qu'ils sont taquins ces petits camarades...

Edited September 2, 2016 at 05:17 PM by banzai68