La distorsion d'un transformateur audio n'est pas aussi intuitive que celle d'un amplificateur ; elle n'apparaît souvent qu'à des fréquences, des niveaux ou des conditions de courant continu spécifiques. Certains constatent des graves « troubles » après avoir changé de transformateur, d'autres perçoivent un « durcissement » des médiums à fort volume, et d'autres encore mesurent une augmentation anormale du THD en fonction de la fréquence. Pour résoudre ces problèmes, il faut d'abord identifier si la distorsion provient du noyau, de la polarisation ou du bobinage.
Trois principaux types de distorsion
| Type | Cause | Perception à l'écoute | Moyens d'atténuation |
|---|---|---|---|
| Non-linéarité du noyau | Courbure de la courbe d'aimantation, hystérésis | Graves/médiums râpeux, augmentation des harmoniques pairs | Augmenter la taille du noyau, choisir un matériau à haute perméabilité, réduire le niveau de fonctionnement |
| Saturation par polarisation DC | Composante continue dans le primaire | Graves qui s'effondrent d'abord, plus prononcé à volume élevé | Ajouter une entrefer, augmenter la marge de saturation, isolation DC |
| Asymétrie de bobinage | Inductance de fuite, capacité répartie inégale | Atténuation des aigus, décalage de phase, réjection en mode commun dégradée | Bobinage en couches, bobinage segmenté, optimisation du blindage |
Non-linéarité du noyau
La courbe d'aimantation du noyau n'est pas linéaire : plus le signal est important, plus le point de fonctionnement se rapproche de la zone de courbure, et plus la distorsion augmente. Le permalloy offre une bonne linéarité à faible signal, mais sa densité de flux de saturation n'est pas très élevée ; l'acier au silicium a un point de saturation plus élevé, mais sa perméabilité est limitée à faible signal. Lors du choix d'un matériau, il faut examiner sur quelle partie de la courbe se situe le niveau de fonctionnement réel, et non se fier uniquement à la perméabilité initiale. Réduire le niveau de fonctionnement, augmenter la section du noyau ou le nombre de spires permet de ramener le point de fonctionnement dans la zone linéaire.
Saturation par polarisation DC
Dans les circuits single-ended, les circuits de polarisation ou en cas d'isolation insuffisante de l'alimentation fantôme, un courant continu peut circuler dans le primaire. Ce courant continu pousse le noyau vers une saturation asymétrique, ce qui entraîne une baisse de l'inductance, une atténuation prématurée des graves et, dans les cas graves, une distorsion évidente. Les solutions consistent à introduire une entrefer, à choisir un matériau à densité de flux de saturation plus élevée, ou à isoler le courant continu au niveau du circuit. L'entrefer réduit la perméabilité effective ; il faut donc recalculer le nombre de spires et l'inductance. Pour la logique de sélection associée, voir le guide de sélection des transformateurs audio.
Asymétrie de bobinage
L'inductance de fuite détermine l'atténuation des hautes fréquences, et la capacité répartie détermine la résonance haute fréquence ; les deux sont liées à la structure du bobinage. Un simple bobinage irrégulier entraîne une inductance de fuite importante et des capacités réparties incohérentes, se manifestant par une atténuation des aigus, un décalage de phase, voire des pics et des creux à certaines fréquences. Le bobinage en couches, le bobinage segmenté et le câblage entrelacé peuvent améliorer ces aspects, mais augmentent les coûts de fabrication. La position du blindage et sa connexion à la masse influencent également les caractéristiques haute fréquence ; voir la comparaison des solutions de blindage pour plus de détails.
Autres facteurs souvent négligés
- Inadéquation entre l'impédance de source et la charge. Cela peut provoquer un déplacement prématuré de la coupure des graves ou une résonance haute fréquence, interprétés à tort comme de la distorsion.
- Position d'installation. À proximité d'un transformateur d'alimentation ou d'un châssis magnétique, les fuites magnétiques peuvent introduire un ronflement et une distorsion supplémentaire.
- Matériau d'enrobage. Le retrait lors de la polymerisation modifie les paramètres répartis ; une nouvelle mesure est nécessaire après l'enrobage.
- Température. Les paramètres du noyau varient avec la température ; la marge de saturation diminue à haute température.
Méthodes de mesure et de localisation
- Avec un niveau de référence de 1 kHz, mesurer la variation du THD en fonction de la fréquence pour identifier les bandes où la distorsion augmente.
- À fréquence fixe, mesurer la variation du THD en fonction du niveau pour déterminer si le noyau approche de la saturation.
- Ajouter une polarisation DC puis mesurer à nouveau pour confirmer l'impact sur les graves.
- Comparer les résultats à vide et en charge pour exclure tout problème d'adaptation de charge.
- Tester plusieurs échantillons de même spécification mais de lots différents pour juger de la cohérence.
Questions fréquentes
Un THD faible signifie-t-il nécessairement un bon son ?
Pas nécessairement. Le THD ne reflète que le total, pas la répartition des harmoniques. Les harmoniques pairs et impairs sont perçus très différemment ; il faut également tenir compte de la réponse en fréquence et du comportement transitoire.
Pourquoi la distorsion n'apparaît-elle qu'à volume élevé ?
C'est typiquement le signe d'un noyau proche de la saturation ou d'un décalage du point de fonctionnement dû à la polarisation DC. Il faut calculer la densité de flux maximale pour le signal le plus fort et prévoir une marge suffisante.
Un noyau plus grand résout-il toutes les distorsions ?
Il améliore les distorsions liées à la saturation, mais aide peu pour les problèmes haute fréquence causés par l'asymétrie du bobinage. Il faut simultanément optimiser la structure du bobinage.
La distorsion augmente après l'enrobage
Le matériau d'enrobage et le processus de polymerisation modifient la capacité répartie et les contraintes mécaniques. Il est recommandé de re-mesurer la réponse en fréquence et le THD après l'enrobage, et d'ajuster les paramètres de bobinage si nécessaire.
Si vos échantillons présentent une distorsion anormale dans une bande de fréquences spécifique, envoyez-nous les conditions de test, le schéma du circuit et le lot d'échantillons pour nous aider à localiser le problème : contactez l'équipe technique. Voir également la page des produits de transformateurs audio.
