Définitions : Paramètres des haut-parleurs
L'adage selon lequel on pourrait écrire un livre sur un sujet s'applique certainement lorsqu'il s'agit de discuter des haut-parleurs et de leurs paramètres. En fait, il existe déjà des dizaines d'excellents livres sur le sujet. Cet article donne un aperçu de certains des paramètres de haut-parleurs les plus couramment discutés.
Que sont les paramètres des haut-parleurs ?
Les paramètres des haut-parleurs, souvent appelés paramètres Thiele/Small, sont un ensemble de mesures électromécaniques qui peuvent être utilisées pour définir la performance en basses fréquences d'un transducteur. En utilisant ces paramètres et une série de calculs, votre installateur peut prédire la performance de ce haut-parleur dans une enceinte.
Que pouvons-nous déterminer à partir de ces paramètres ?
Peut-être l'ensemble de calculs le plus important que nous puissions créer est la sortie du système. Lorsque nous parlons du « système », nous référons au haut-parleur lui-même et à l'enceinte dans laquelle nous avons l'intention d'installer le haut-parleur. Chaque enceinte de haut-parleur agit comme un filtre passe-haut et réduit la sortie en basses fréquences du haut-parleur. Nous gagnons en tenue en puissance physique en échange de cette sortie diminuée. En utilisant un ensemble de calculs, nous pouvons prédire combien d'informations en basses fréquences le système produira.
Un autre calcul important est la tenue en puissance. Comme mentionné, nous devons contrôler le mouvement du cône du haut-parleur pour prévenir la distorsion et les dommages. Nous pouvons prédire de combien le cône bougera pour une quantité donnée de puissance dans notre enceinte de test.
Fréquence de résonance du haut-parleur – Fs
En termes d'analyse des parties mobiles du haut-parleur, nous devons connaître la fréquence à laquelle la compliance (souplesse) de la suspension (spider) et de la surround (suspension périphérique) se combinent avec la masse du cône et du dôme pour stocker le plus d'énergie. À cette fréquence, le système stocke et libère alternativement le plus d'énergie pour une tension d'entrée donnée. Si vous faisiez osciller un poids au bout d'une corde suspendue au plafond, la fréquence naturelle à laquelle il oscille d'avant en arrière serait égale à la fréquence de résonance d'un haut-parleur.
Volume de compliance équivalent – Vas
Pour comprendre la rigidité du spider et de la surround, nous les comparons à une quantité d'air qui exercerait la même résistance au mouvement. Comme l'air est facilement compressible, une spécification Vas élevée représenterait un cône très souplement suspendu. Inversement, un haut-parleur avec un Vas bas aurait une suspension très rigide.
Facteur Q électrique du driver à Fs – Qes
Comprendre le Q (Facteur de Qualité) peut être quelque peu difficile car c'est une valeur sans dimension. En essence, le facteur Q décrit la caractéristique d'amortissement d'un système résonnant. Un Q plus élevé représente moins de perte d'énergie par rapport à l'énergie totale stockée dans un système. Un pendule suspendu sur un roulement à faible frottement aura un Q élevé. Ce même pendule, submergé dans l'eau, aura un Q beaucoup plus bas. Une considération importante est que les systèmes à Q élevé ont moins d'amortissement et, par conséquent, vibrent plus longtemps. La spécification Q électrique décrit combien d'amortissement la bobine mobile et l'assemblage aimant invoquent sur le cône en mouvement.
Alors que la bobine mobile se déplace devant l'aimant, elle produit un courant électrique. Ce courant atteint sa valeur maximale à la fréquence de résonance du driver et contrebalance le courant fourni par l'amplificateur. Le résultat net est une hausse significative de l'impédance à la fréquence de résonance.
Facteur Q mécanique du driver à Fs – Qms
Tout comme les caractéristiques électriques d'un haut-parleur causent une opposition au mouvement du cône, nous avons un effet similaire des propriétés mécaniques du haut-parleur. Qms décrit les pertes mécaniques résultant du spider et de la surround. Une valeur Qms élevée décrit des pertes mécaniques plus faibles, tandis qu'une valeur Qms faible décrit des pertes plus élevées.
Facteur Q total du système à Fs – Qts
Cette mesure sans unité est une combinaison mathématique des caractéristiques mécaniques et électriques du haut-parleur. En termes simples, nous calculons Qts en divisant l'énergie totale stockée du haut-parleur par l'énergie dissipée dans le haut-parleur à la résonance.
Compliance de la suspension du driver – Cms
La spécification Cms décrit la rigidité de la suspension du driver en mètres par newton. Une suspension plus rigide bougera moins de distance pour une quantité donnée de force appliquée.
Surface effective du cône du driver – Sd
Ce paramètre décrit la « taille » effective de notre haut-parleur. Nous réalisons tous que le cône déplacera de l'air pour nous, mais nous devons aussi tenir compte de l'ajout de la surround. Il est généralement admis que nous pouvons utiliser une valeur de la moitié de la surround comme contribuant à la sortie du driver.
Masse du cône et des parties mobiles – Mms
La spécification Mms décrit la masse du cône du haut-parleur et d'une partie du spider et de la surround. Contrairement à la spécification Mmd, Mms inclut la charge acoustique causée par l'air en contact avec le cône. Dans la plupart des cas, les valeurs sont similaires, mais à mesure que la surface du cône augmente, la valeur de Mms augmente aussi, par rapport à Mmd.
Niveau d'excursion maximal – Xmax
Ce paramètre est fréquemment mal interprété comme étant le facteur définissant la distance qu'un cône de haut-parleur peut parcourir. Les premiers calculs utilisaient une formule qui soustrayait la hauteur du bobinage de la bobine mobile de la hauteur de l'entrefer magnétique, puis divisait par 2. Ce calcul décrit jusqu'où le haut-parleur peut bouger avant que le bobinage ne sorte de l'entrefer.
Des investigations ultérieures montrent qu'un comportement non-linéaire ailleurs dans la conception du driver pourrait avoir une influence plus grande sur les limites de mouvement du cône. Cela suggère que Xmax devrait être la distance d'excursion unidirectionnelle représentant un niveau de distorsion de 10 %. Cette spécification orientée performance est bien plus indicative de la plage de fonctionnement utile d'un driver, mais est beaucoup plus difficile à déterminer.
Paramètres supplémentaires
Dans cet article, nous ne décrivons que les paramètres de base couramment utilisés pour prédire la performance en basses fréquences d'un haut-parleur. D'autres paramètres, comme l'inductance, deviennent plus pertinents aux hautes fréquences. Des paramètres additionnels tels que l'Impédance Nominale (Znom), l'efficacité, la sensibilité et le Produit Efficacité-Bande passante (EBF) sont dérivés par des équations utilisant les spécifications ci-dessus.
Une conception correcte nécessite une simulation
Un woofer dans une enceinte surdimensionnée peut talonner et être endommagé facilement. Un driver médium coincé dans un petit boîtier de haut-parleur peut avoir un pic significatif de réponse en fréquence et un pic de distorsion associé. Le résultat est assez défavorable.
Avant de supposer qu'un caisson ou haut-parleur convient à l'enceinte ou l'emplacement de montage que vous avez choisi, il vaut la peine de demander à votre détaillant en électronique mobile d'effectuer une simulation pour s'assurer que tout fonctionnera comme vous le souhaitez. Ils peuvent travailler avec vous pour garantir que tout fonctionnera de manière optimale, et votre système sonnera superbement !