Les circuits intégrés audio sont des composants analogiques spécialement conçus pour traiter les signaux sonores. Ils permettent d'amplifier un son, de le filtrer, de régler son volume, de produire des effets ou encore d'alimenter directement un haut-parleur.

Avant leur apparition, les amplificateurs audio étaient réalisés à partir de nombreux composants discrets, comme des transistors, des résistances et des condensateurs. Les circuits intégrés ont permis de simplifier considérablement les montages tout en améliorant leurs performances, leur fiabilité et leur coût.

Aujourd'hui, les circuits intégrés audio sont présents dans les radios, les téléviseurs, les ordinateurs, les smartphones, les enceintes amplifiées, les chaînes hi-fi, les instruments de musique et de nombreux appareils électroniques.

Le traitement d'un signal audio

Le son est transformé en un faible signal électrique analogique par un microphone ou par une autre source audio.

Ce signal est généralement très faible et ne peut pas alimenter directement un haut-parleur.

Avant d'être reproduit, il peut être amplifié, filtré, mélangé ou corrigé par différents circuits intégrés spécialisés.

Enfin, un amplificateur de puissance augmente suffisamment son énergie pour faire vibrer la membrane du haut-parleur et produire le son.

Les préamplificateurs

Le préamplificateur est souvent le premier circuit rencontré dans une chaîne audio.

Son rôle est d'amplifier les très faibles signaux provenant d'un microphone, d'une cellule de platine vinyle ou de certains capteurs, sans ajouter de bruit important.

Un microphone dynamique fournit souvent un signal de seulement quelques millivolts. Le préamplificateur augmente cette tension afin qu'elle puisse être correctement traitée par les étages suivants.

Les amplificateurs de puissance

L'amplificateur de puissance constitue généralement le dernier étage de la chaîne audio.

Il fournit le courant nécessaire pour alimenter un haut-parleur ou un casque audio.

Plus la puissance délivrée est importante, plus le haut-parleur peut produire un son intense, à condition qu'il soit conçu pour supporter cette puissance.

Les circuits intégrés ont largement remplacé les anciens amplificateurs réalisés avec de nombreux transistors discrets.

Les différentes classes d'amplification

Les amplificateurs audio peuvent fonctionner selon plusieurs modes appelés classes d'amplification.

La classe A offre une excellente qualité sonore mais présente un faible rendement, car les transistors conduisent en permanence et dissipent beaucoup de chaleur.

La classe B améliore le rendement mais peut provoquer une légère distorsion lorsque le signal traverse le zéro.

La classe AB combine les avantages des deux précédentes et reste très utilisée dans les amplificateurs hi-fi.

La classe D fonctionne par commutation très rapide des transistors. Son rendement dépasse souvent 90 %, ce qui explique son utilisation dans les enceintes portables, les smartphones et les amplificateurs modernes.

Les réglages audio

De nombreux circuits intégrés permettent de modifier les caractéristiques du son avant son amplification.

Ils peuvent régler automatiquement ou manuellement le volume, les graves, les aigus, la balance entre les deux enceintes ou encore le niveau sonore de plusieurs sources.

Ces fonctions sont présentes dans les chaînes hi-fi, les autoradios, les consoles de mixage et les téléviseurs.

Les filtres audio

Les filtres audio sélectionnent certaines fréquences tout en atténuant les autres.

Un filtre passe-bas laisse passer les basses fréquences tout en réduisant les aigus.

Un filtre passe-haut réalise l'opération inverse.

Les filtres passe-bande ne conservent qu'une plage déterminée de fréquences.

Les enceintes acoustiques utilisent des filtres appelés filtres de répartition (crossovers) afin d'envoyer les graves vers le haut-parleur de basses et les aigus vers le tweeter.

Les correcteurs de tonalité

Les correcteurs de tonalité permettent d'accentuer ou de diminuer certaines fréquences afin d'adapter le rendu sonore aux préférences de l'utilisateur ou aux caractéristiques d'une pièce.

Les égaliseurs graphiques ou paramétriques utilisent plusieurs filtres commandés indépendamment pour ajuster avec précision différentes bandes de fréquences.

Ils sont utilisés dans les studios d'enregistrement, les salles de spectacle et les systèmes de sonorisation.

Les mélangeurs audio

Les mélangeurs permettent de combiner plusieurs signaux provenant de différentes sources.

Une console de mixage peut ainsi réunir les signaux de plusieurs microphones, instruments de musique ou lecteurs audio afin de produire une seule sortie.

Les circuits intégrés spécialisés simplifient fortement la réalisation de ces fonctions.

Les effets sonores

Certains circuits intégrés analogiques permettent de créer différents effets sonores.

Ils peuvent produire un écho, une réverbération, un vibrato, un trémolo, une compression dynamique ou d'autres traitements destinés à améliorer ou modifier le signal audio.

Aujourd'hui, une grande partie de ces traitements est réalisée numériquement, mais les circuits analogiques restent utilisés dans de nombreux appareils professionnels et dans certains instruments de musique.

Les amplificateurs pour casque

Les casques audio nécessitent souvent un amplificateur spécifique capable de fournir un signal de bonne qualité avec un faible niveau de bruit et de distorsion.

Ces circuits intégrés sont présents dans les lecteurs audio, les smartphones, les interfaces audio et les équipements de studio.

Les amplificateurs pour microphone

Les microphones délivrent des signaux très faibles qui doivent être amplifiés avec un minimum de bruit.

Les circuits intégrés destinés aux microphones possèdent souvent un très faible bruit électronique et une excellente stabilité afin de préserver la qualité de l'enregistrement.

Certains modèles alimentent également les microphones à condensateur grâce à une alimentation spécifique appelée alimentation fantôme (phantom power).

Quelques circuits intégrés célèbres

Le LM386 est l'un des amplificateurs audio basse puissance les plus connus. Très simple à utiliser, il équipe de nombreux montages pédagogiques et petits appareils électroniques.

Le TDA2003 et le TDA2030 ont longtemps été utilisés dans les autoradios et les amplificateurs domestiques.

Les familles TDA729x, LM1875, LM3886 ou TPA3116 permettent de réaliser des amplificateurs de meilleure qualité et de puissance plus élevée.

Les appareils modernes utilisent également des circuits spécialisés intégrant plusieurs fonctions audio dans une seule puce : préamplification, réglage du volume, filtres, amplification et parfois même conversion numérique-analogique.