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Limiteur

En Ă©lectronique, un limiteur est un circuit qui permet aux signaux infĂ©rieurs Ă  une puissance ou un niveau d'entrĂ©e de seuil spĂ©cifiĂ© d'ĂȘtre transmis linĂ©airement tout en attĂ©nuant ou en supprimant les pics des signaux plus forts qui dĂ©passent ce seuil. Cette opĂ©ration sur les signaux dĂ©passant le seuil produit une distorsion du signal. L'Ă©crĂȘtage est un type de compression dynamique du signal. L'Ă©crĂȘtage est la forme radicale de la limitation.

Comparison of soft and hard clipping.
Comparaison entre Ă©crĂȘtages progressif (soft clipping) et abrupt (hard cliping) dans le domaine temporel. Au dessus d'un seuil (threshold), le signal transmis subit une distorsion.

La limitation d'amplitude correspond Ă  tout processus par lequel on empĂȘche l'amplitude d'un signal de dĂ©passer une valeur prĂ©dĂ©terminĂ©e dans le domaine temporel. La limitation peut aussi ĂȘtre opĂ©rĂ©e dans le domaine de frequentiel.

Les limiteurs sont couramment utilisĂ©s comme dispositif de sĂ©curitĂ© dans les applications de sonorisation et de radiodiffusion en direct pour empĂȘcher les pics de signal soudains de se produire. Les limiteurs sont Ă©galement utilisĂ©s comme dispositifs de protection dans certains composants des systĂšmes de sonorisation (par exemple, les tables de mixage et les amplificateurs audio alimentĂ©s) et dans certains amplificateurs de basse (en), afin d'Ă©viter toute distorsion indĂ©sirable ou tout dommage aux haut-parleurs.

Types

Principe Ă©lectronique d'une protection Ă  limiteur Ă  deux diodes tĂȘte-bĂȘche de type Ă©crĂȘteur : le signal de sortie est Ă©crĂȘtĂ© au dessus du seuil .

La limitation peut faire rĂ©fĂ©rence Ă  une gamme de traitements conçus pour limiter l'amplitude maximale d'un signal. Les traitements, par ordre d'effet dĂ©croissant, vont de l'Ă©crĂȘtage, dans lequel un signal passe normalement mais est Ă©crĂȘtĂ© dĂšs qu'il dĂ©passe un seuil donnĂ© ; l'Ă©crĂȘtage progressif (soft) qui compresse les pics au lieu de les Ă©crĂȘter ; un limiteur dur (hard), un type de compresseurs dynamique audio Ă  gain variable, dans lequel le gain d'un amplificateur est modifiĂ© trĂšs rapidement pour empĂȘcher le signal de dĂ©passer un seuil ou un limiteur doux qui rĂ©duit la sortie maximale par un effet de compression de gain [1].

Dans les amplificateurs

Les amplificateurs audio de basse et les amplificateurs de puissance sont le plus souvent équipés de circuits limiteurs pour éviter la surcharge de l'amplificateur de puissance et protéger les haut-parleurs. Les amplificateurs pour guitare électrique ne sont généralement pas équipés de limiteurs.

Dans les rĂ©cepteurs RF et radar, des diodes PIN peuvent ĂȘtre utilisĂ©es dans les circuits limiteurs pour renvoyer l'Ă©nergie vers la source ou Ă©crĂȘter le signal[2].

En radio FM

Un rĂ©cepteur radio FM possĂšde gĂ©nĂ©ralement au moins un Ă©tage d'amplification qui remplit une fonction de limitation. Cet Ă©tage fournit un niveau constant de signal Ă  l'Ă©tage du dĂ©modulateur FM, rĂ©duisant ainsi l'effet des changements de niveau du signal d'entrĂ©e sur la sortie. Si deux ou plusieurs signaux sont reçus en mĂȘme temps, un Ă©tage limiteur performant peut rĂ©duire considĂ©rablement l'effet des signaux les plus faibles sur la sortie. C'est ce que l'on appelle communĂ©ment l'effet de capture (en) FM.

En général, les démodulateurs FM ne sont pas affectés par les variations d'amplitude, puisque l'information en bande de base est contenue dans les déviations de fréquence (en). Certains détecteurs, dont le circuit détecteur de rapport, limitent intrinsÚquement le gain par la nature de la conception du circuit. Dans le cas de la radio AM, l'information se trouve dans les variations d'amplitude, et une distorsion peut se produire en raison de signaux parasites susceptibles de fausser la représentation de la bande de base.

Dans l'aérospatiale et le militaire

Pour les postes radio bidirectionnels militaires et les tĂ©lĂ©communications vocales VHF des avions, le limiteur de voix est connu sous le nom de vogad (en). Il est conçu pour fonctionner avec des niveaux Ă©levĂ©s de bruit de fond prĂšs du microphone. Une forme de limiteur fonctionne en convertissant le signal audio en une frĂ©quence ultrasonique, en limitant fortement ce signal, puis en convertissant le rĂ©sultat en frĂ©quence. puis en convertissant le rĂ©sultat dans la bande basse. La conversion de frĂ©quence utilise un systĂšme hĂ©tĂ©rodyne de suppression de bande image. L'avantage d'Ă©crĂȘter le signal supersonique est que les harmoniques impaires produites seront toujours hors bande lors de la conversion vers le bas. Ceci est en contraste avec la limitation dure standard, comme dans une boĂźte de fuzz de guitare Ă©lectrique, oĂč les harmoniques sont trĂšs audibles. Ce dispositif donne finalement un caractĂšre distinctif Ă  la communication vocale, qui, malgrĂ© une forte distorsion, garantit que les mots prononcĂ©s restent clairs.

En production audio

Les ingénieurs de mastering (en) utilisent souvent la limitation combinée au gain de maquillage pour augmenter la sonie perçue d'un enregistrement audio pendant le processus de mastering[3] - [4].

Un compresseur audio avec un rapport 10:1 ou supérieur est assimilable à un limiteur audio.

Il existe différents types de limiteurs audio:

  • Limiteurs Ă  bande de frĂ©quence complĂšte : ce type de limiteur agit sur la bande de frĂ©quence complĂšte utile du signal ;
  • Limiteurs multi-bandes : ce type de limiteur est capable d'effectuer des opĂ©rations de limitation du signal dans plusieurs bandes de frĂ©quences pour contrĂŽle plus prĂ©cis sur un mixage du mixage ;
  • Limiteurs de crĂȘte rĂ©els : ce type de limiteur agit sur la valeur crĂȘte du signal analogique rĂ©el dans le domaine temporel ;
  • Limiteurs dits "mur de briques" (brickwall) : ce type de limiteur bloque tout son qui dĂ©passe un seuil prĂ©dĂ©fini.
Limiteur de type compresseur audio Ă  pente infinie ou "mur de briques"

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Notes et références

  1. (en) « Limiter », Audacity Team (consulté le )
  2. « PIN Limiter Diodes in Receiver Protectors », Skyworks (consulté le ).
  3. « Différence entre compresseur et limiteur », sur deveniringeson.com (consulté le ).
  4. (en) Bob Katz, Mastering Audio : the art and science, Focal Press, , 3e Ă©d. (ISBN 978-0-240-81896-2), p. 81.

Articles connexes

Liens externes

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