Les amplificateurs audio ne manquent pas de classe

Restée longtemps bloquée par des limitations techniques (à savoir l'épineuse montée en fréquence visant à réduire la distorsion harmonique préjudiciable aux fines oreilles des utilisateurs), l'application de classes d'amplification à découpage aux flux audio s'est depuis plusieurs années bien rattrapée. Et ce, au point d'apparaître aujourd'hui comme incontournable dès lors que le faible encombrement ou le besoin de portabilité impose d'atteindre des rendements élevés. Les amplificateurs audio en classe D^* ou en classe G^* ont donc fleuri dans les catalogues de fabricants et envahi les baladeurs multimédias, les téléphones portables ou encore les téléviseurs à écran plat, la finesse de plus en plus incroyable de ces derniers posant de douloureux maux de tête aux concepteurs chargés d'en sortir un son correct. STMicroelectronics vient ainsi de lancer le TS4999, un amplificateur stéréo 2 x 2,8 W (sur charge de 4, avec une distorsion maximale de 1 %) en classe D pour téléphone portable, baladeur multimédia ou ordinateur ultraportable. Outre un rendement pouvant atteindre 90 %, cet amplificateur se distingue par l'intégration d'effets audio 3D qui améliorent la qualité d'écoute au sein d'appareils nomades forcément réduits dans leur amplitude sonore. Qui plus est, une spatialisation paramétrable du son offre à l'utilisateur une meilleure expérience, notamment lorsqu'il utilise un casque (avec par exemple la possibilité de diffuser une musique ou des signaux d'alerte en toile de fond d'une conversation téléphonique). Alimenté à partir de 2,4 V, le TS4999 s'avère donc compatible avec un large choix de batteries d'alimentation, dont il ménagera les ressources grâce à sa consommation réduite à 10 nA en mode veille. Encapsulé en boîtier flip-chip à 18 contacts, il est d'ores et déjà disponible en volume et vendu 1,1 dollar pièce par quantités de mille.

Texas Instruments a, lui, choisi la classe G pour ses amplificateurs 5 mW pour casque (charge de 32 ) TPA6140A2 et TPA6141A2, avec à la clé une réduction de 30 % de la consommation par rapport aux composants en classe AB concurrents selon l'Américain. Les TPA6140A2 et TPA6141A2 bénéficient également de la technologie DirectPath de TI, éliminant le besoin de condensateurs de découplage en sortie, ce qui permet à la fois de gagner de la place sur le circuit imprimé et de pouvoir descendre plus bas dans les graves. La qualité sonore profite également de la suppression de cliquetis et de la réjection de bruit d'alimentation et du rapport signal sur bruit qui dépassent tous deux la barre des 100 dB. Le réglage du gain entre - 59 dB et + 4 dB s'effectue via l'interface I2C du TPA6140A2, le TPA6141A2 n'offrant que deux niveaux de sortie (0 dB et 6 dB). Le TPA6140A2 est encapsulé en boîtier WCSP mesurant 1,6 x 1,6 mm et vendu 0,95 dollar pour mille pièces. Le TPA6141A2 sera, lui, lancé en production plus tard dans l'année. Même classe G chez National Semiconductor pour le LM48824, un amplificateur casque 2 x 37 mW (sous 16 et 3,6 V) ne consommant que 0,9 mA de courant de fuite. Doté d'une technologie similaire au DirectPath de TI, cet amplificateur peut se passer de condensateurs de découplage. Il offre 32 niveaux de contrôle de volume via une interface I²C, une réjection de tension d'alimentation de 105 dB et une distorsion harmonique totale plus bruit (THD + N) inférieure à 1 % à pleine puissance. Encapsulé en boîtier µSMD de 1,7 x 1,7 mm, le LM48824 est vendu 1,06 dollar pour mille pièces.

Un autre avantage, et non des moindres, des amplificateurs à découpage réside dans leur capacité à être intégrés avec des blocs de traitement numérique dans de véritables systèmes sur une puce sans que cela n'interfère avec la qualité des signaux sonores, ce qui n'est pas forcément évident à réaliser avec une méthode d'amplification linéaire. Texas Instruments vient ainsi de lancer les TAS5709 (boucle ouverte) et TAS5710 (boucle fermée), deux amplificateurs stéréo 20 W (sous 8 ) classe D embarquant également un processeur audio 32 bits. Destinés aux téléviseurs à écran plat, aux stations d'accueil pour baladeurs ou encore aux radios numériques, ces modèles apportent divers raffinements par rapport aux modèles existants (TAS5707 et 08) : l'intégration d'un traitement audio 3D, le renforcement des basses, jusqu'à 22 filtres biquad pour affiner l'égalisation du signal, ou encore un contrôle dynamique à double bande limitant notamment l'éventuel vrombissement des basses. La connexion au processeur ou DSP alimentant l'amplificateur en flux sonore est assurée par une interface I2S stéréo. Les TAS5709 et TAS5710 sont respectivement vendus 2,4 dollars et 2,65 dollars pour mille pièces.

De son côté, National Semiconductor lance deux circuits audio visant entre autres les téléphones portables, le LM49352 à signaux mixtes et le LM49151 analogique. Le premier embarque un amplificateur classe D haut rendement (93 % à 970 mW sous 4,2 V) pour haut-parleur, un amplificateur casque 18 mW, des convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique 24 bits et un DSP audio dans un boîtier µSMDxt mesurant 3,3 x 3,3 mm. Le DSP assure divers effets, tels que le contrôle de volume, la gestion automatique de niveau sonore ou encore l'égalisation sur cinq bandes. Le LM49151 reprend, pour sa part, les amplificateurs seuls, laissant de côté le DSP et les convertisseurs A/N et N/A. Il est vendu 1,6 dollar pour mille pièces, contre 7,55 dollars pour le LM49352.

Enfin, citons Renesas et son R2J15116FP, un amplificateur 2 x 15 W (sous 8 ) pour téléviseurs embarquant également un DSP 24 bits chargé de l'égalisation sur sept bandes, du décodage et traitement de flux surround, du renforcement des basses ou du contrôle dynamique. Encapsulé en boîtier HTQFP 48 broches mesurant 7 x 7 mm, le R2J15116FP est disponible en volume et vendu 3 dollars pour 10 000 pièces.

*cf lexique page 42