Pourquoi est-ce mauvais si l'impédance des enceintes est trop faible ? Réponse à votre question
Cela peut être déroutant lorsque nous parlons d'impédance, d'Ohms et de tout ce qui concerne les haut-parleurs audio de voiture ou de maison. Oui, la plupart des gens connaissent les haut-parleurs, les cotes Ohm et plus encore... mais qu'est-ce que cela signifie vraiment ?
Exactement pourquoi est-ce mauvais si l'impédance des enceintes est trop faible ? C'est ce que je vais répondre ici et clarifier une fois pour toutes.
Dans cet article, je couvrirai tout ce que vous devez savoir :
- Qu'est-ce qu'est-ce exactement ? impédance des enceintes ?
- Deux grandes raisons pour lesquelles une faible impédance de haut-parleur peut être mauvaise... et pourquoi c'est important
- Pourquoi vous pouvez utilisez des haut-parleurs à plus haute impédance, mais pas les plus bas (et à quoi s'attendre)
Il y a beaucoup à couvrir, alors allons-y !
Que signifie l'impédance pour les haut-parleurs ? Haut-parleur Ohms expliqué
Une vue illustrée des pièces qui composent un haut-parleur, y compris la bobine mobile. La bobine acoustique est un long fil étroitement enroulé qui présente une certaine résistance du conducteur électrique utilisé. Il crée des champs magnétiques qui font avancer et reculer le cône du haut-parleur, créant un son lorsqu'il déplace l'air.
Dans le monde de l'électricité et de l'électronique, nous avons besoin de quelques éléments pour faire un travail utile :
- Une source d'alimentation avec une tension pour déplacer le courant électrique à travers une résistance, un moteur, etc. pour faire quelque chose d'utile. Un amplificateur ou une radio domestique ou de voiture fournit cela.
- Des conducteurs électriques (câble de haut-parleur) pour créer un chemin permettant à ce courant de circuler
- Un certain niveau de résistance pour limiter la quantité de courant pouvant circuler (trop de courant fait griller, chauffer, etc.)
De la même manière, tout comme les autres appareils électriques, les haut-parleurs sont comme de petits moteurs qui utilisent l'électricité circulant pour transformer le mouvement (le cône) en son que nous pouvons ici - c'est fondamentalement tous les haut-parleurs !
Que signifie l'impédance des enceintes ?
L'impédance des haut-parleurs, mesurée en unités de résistance appelées Ohms, est le total quantité de résistance d'un haut-parleur au flux d'électricité.
L'impédance des enceintes provient de deux éléments :
- La résistance du long enroulement de fil qui constitue la bobine mobile
- Une propriété spéciale créée lorsque le fil est enroulé dans une bobine appelée inductance
Tout comme vous ne pouvez pas avoir de court-circuit sur une batterie, un ampli ou une chaîne stéréo en a besoin certains quantité de résistance des haut-parleurs pour limiter la quantité de courant électrique que la radio ou l'ampli essaie de fournir.
Les bobines acoustiques des haut-parleurs utilisent une très longue longueur de fil qui est étroitement enroulée dans la bobine acoustique nécessaire pour produire des champs magnétiques pour créer le mouvement du cône. En raison de cette longueur, il y a toujours une certaine résistance qui fait partie de ce qui constitue l'impédance des haut-parleurs.
La résistance d'un haut-parleur donné est presque toujours de quelques unités de résistance, mesurée en Ohms.
Que signifie inductance ? Pourquoi c'est important dans les haut-parleurs
Les inducteurs sont des composants électriques très utiles qui tirent parti de l'inductance. L'inductance est une propriété des électrons circulant dans une boucle de fil et des champs magnétiques qui s'y accumulent. De même, les haut-parleurs ont une inductance due à leurs bobines acoustiques, bien qu'en petite quantité.
Les bobines de fil ont un effet secondaire intéressant qui se produit contrairement aux sections droites de fil. L'enroulement du fil de la bobine mobile forme une boucle qui a une propriété électrique appelée inductance. Lorsqu'une fréquence alternative comme un signal musical est appliquée à une bobine avec inductance, il y a une opposition au flux de courant électrique en raison des champs magnétiques présents.
C'est ce qu'on appelle la réactance inductive et elle est différente de la résistance car elle change à mesure que la fréquence change ; la résistance reste la même.
Pour les locuteurs, cela est important car cela signifie que le total La résistance est composée des deux éléments que j'ai mentionnés :la résistance du fil et la réactance inductive. Le nom utilisé pour décrire ce total est impédance.
Pour les haut-parleurs, cela signifie que l'impédance (la résistance totale) change légèrement au fur et à mesure que la musique joue en raison des fréquences sonores changeantes. Cependant, la bonne nouvelle est que nous pouvons toujours classer les haut-parleurs selon une cote Ohms car elle est toujours assez proche.
Lorsque nous parlons de l'impédance d'un haut-parleur, la plupart du temps, les gens font référence à la gamme du haut-parleur attribuée à des catégories telles que 2 ohms, 4 ohms, 8 ohms, etc. C'est ainsi que nous associons les haut-parleurs à un amplificateur de voiture ou de maison, à une radio, etc.
Dans le monde électrique, les unités de résistance mesurées en Ohms peuvent être écrites sous la forme du symbole grec Omega, ou "Ω."Comment fonctionne l'impédance des enceintes ?
Lorsqu'un signal musical (constitué d'un courant alternatif) est appliqué à un haut-parleur, il génère des champs magnétiques lorsque le courant circule dans la bobine de fil étroitement enroulée. Chose intéressante, une bobine de fil développe des champs magnétiques qui résistent au passage du courant (résistance, également appelée réactance dans ce cas).
De même, de nombreux autres composants électriques tels que les moteurs traitent de la même résistance électrique lorsque le courant alternatif (AC) est appliqué.
Comment fonctionnent les maths (oui, c'est un peu compliqué !)
En raison du fonctionnement de l'inductance et de la physique impliquée, "l'impédance" (résistance totale) du haut-parleur n'est pas la somme de la résistance et de la réactance inductive. Au lieu de cela, c'est la somme "algébrique", ce qui signifie que c'est la racine carrée de la somme des carrés. Vous vous souvenez peut-être de ce genre de maths du cours de trigonométrie.
L'impédance des haut-parleurs n'est pas aussi simple que d'ajouter la résistance CC mesurée du fil de la bobine et la réactance inductive pour une fréquence donnée.
Au lieu de cela, l'impédance du haut-parleur est trouvée à partir de la somme algébrique de la résistance du fil de la bobine et de la réactance inductive. Vous pouvez le trouver en élevant chacun au carré, puis en prenant la racine carrée des deux nombres additionnés.
La réactance inductive est communément écrite comme "Xl", prononcée "X sub L" et est mesurée en unités d'Ohms, tout comme la résistance. L'inductance est mesurée à l'aide d'une unité appelée "Henrie" et généralement notée par un "H":"uH" pour microHenries, "mH" pour milliHendries, etc.
Il existe également une valeur correspondante pour les condensateurs appelée réactance capacitive (Xc) mais cela ne s'applique généralement pas aux bobines acoustiques des haut-parleurs. C'est cependant très important pour les croisements d'enceintes.
Pourquoi est-ce mauvais si l'impédance des enceintes est trop faible ?
Comme tout autre appareil connecté à une source d'alimentation électrique, l'impédance du haut-parleur déterminera la quantité ou le peu de courant qu'un récepteur domestique ou de voiture, un amplificateur, etc. produira. L'impédance des haut-parleurs affecte également le comportement de certains composants des haut-parleurs, tels que les crossovers des haut-parleurs.
Que se passe-t-il si l'impédance des enceintes est trop faible ?
Vous pouvez connecter un supérieur impédance des haut-parleurs dans la plupart des cas sans aucun problème (du moins pas majeur). Une radio, un amplificateur domestique ou de voiture, etc. produira toujours du son et fonctionnera à des températures normales ou basses. C'est parce qu'un haut-parleur avec une impédance plus élevée que prévu va réduire la quantité de courant électrique que la source audio essaie de produire.
Comme effet secondaire, vous obtiendrez du son mais avec une puissance de sortie beaucoup plus faible que vous ne le feriez avec la charge de haut-parleur correcte. Les chaînes stéréo ou les amplis de voiture, par exemple, doivent fonctionner avec des tensions inférieures à celles des chaînes stéréo domestiques. Ils ont donc généralement besoin d'un haut-parleur à impédance inférieure de 4 ohms pour produire plus de puissance.
Les chaînes stéréo domestiques, en revanche, ont une tension plus élevée disponible et peuvent utiliser une impédance de haut-parleur plus élevée (8 ohms, généralement).
Vue interne d'un amplificateur. Lorsqu'il est connecté à une charge d'impédance de haut-parleur trop faible, l'ampli commence à devenir très chaud, ce qui peut brûler les transistors de sortie car ils ne peuvent pas gérer la chaleur causée par la tentative de fournir un courant excessif à une charge de haut-parleur inférieure.
Cependant, l'utilisation d'une impédance de haut-parleur plus faible est mauvaise car elle oblige la radio ou l'ampli à tenter de produire deux fois plus (ou plus !) De courant que ce pour quoi il est conçu. Votre chaîne stéréo domestique ou de voiture deviendra très rapidement très chaude et si vous avez de la chance, elle passera en mode d'autoprotection et s'éteindra.
Cependant, d'après mon expérience, il est assez courant que l'électronique de l'étage de sortie brûle lorsqu'elle est connectée à une charge de haut-parleur inférieure à ce qu'elle devrait être. Les transistors haute puissance d'un amplificateur ou d'une chaîne stéréo de maison ou de voiture ne sont conçus que pour une certaine quantité de chaleur et de courant électrique.
Lorsqu'ils sont obligés d'essayer de gérer un montant en dehors de cette fourchette, ils deviennent super chaud et commencer à se décomposer de façon permanente. Il ne faut pas longtemps avant que les dommages soient permanents et qu'ils ne produisent plus de son.
Attention ! Ne câblez jamais les haut-parleurs d'une manière qui donne une charge totale des haut-parleurs inférieure à celle pour laquelle la radio ou l'ampli est conçu. De plus, ne devinez pas l'impédance correcte des enceintes - vérifiez d'abord.J'ai vu des cas où «l'ami qui est intelligent» de quelqu'un a comme moyen «d'obtenir plus de puissance», mais a fait en sorte qu'une chaîne stéréo ou un ampli essaie de produire plus de puissance que ce pour quoi il a été conçu. Le résultat final était un amplificateur grillé.
Pourquoi l'impédance des enceintes est-elle importante pour les crossovers ?
Les croisements de haut-parleurs fonctionnent pour séparer le son envoyé à certains haut-parleurs pour un son amélioré, réduisant la distorsion et vous donnant plus de contrôle sur la façon dont ils sont utilisés. Par exemple, ils bloquent les basses que les tweeters ne peuvent pas produire et les aigus qu'un woofer ne peut pas bien produire. Cependant, ils sont conçus pour une impédance de haut-parleur spécifique. Changer l'impédance des haut-parleurs affecte le son.
Les croisements de haut-parleurs sont incroyablement utile pour obtenir un meilleur son avec les haut-parleurs. Même le condensateur le moins cher et le plus basique connecté en ligne avec un tweeter fonctionnant comme un filtre passe-haut fait une grande différence dans le son.
Le résultat est un son plus propre et évite de l'endommager lorsque des sons de basse sont joués.
Le hic, c'est qu'en raison du comportement des composants croisés (condensateurs et inductances), ils sont conçus pour des charges de haut-parleur spécifiques et ne peuvent pas être utilisés avec d'autres charges Ohm sans affecter la sortie sonore.
Décalage croisé lors de l'utilisation de haut-parleurs d'impédance différente
Lorsque vous modifiez l'impédance du haut-parleur connecté à un filtre de haut-parleur, cela peut modifier considérablement la fréquence de coupure du filtre. En règle générale :
- Réduire de moitié l'impédance du haut-parleur (ex. :8 ohms à 4 ohms) double la fréquence
- Doubler l'impédance du haut-parleur (ex :8 ohms à 16 ohms) réduit de moitié la fréquence
C'est mauvais car cela permet aux haut-parleurs d'être envoyés dans une plage sonore pour laquelle ils ne sont pas adaptés. Dans le cas des tweeters, les graves et les médiums sont mauvais car ils ne peuvent pas les produire correctement. De même, de nombreux woofers ne peuvent pas bien produire des sons à haute fréquence.
Le résultat final dans les deux cas est un son médiocre qui sonne bien pire qu'il ne devrait l'être. Si vous modifiez la charge en Ohms du haut-parleur, vous devrez remplacer le crossover du haut-parleur car vous aurez besoin de différentes valeurs de pièces pour qu'il fonctionne de la même manière.
Est-ce que 8 ou 4 ohms sont meilleurs ? Une impédance plus élevée ou plus faible est-elle préférable pour les haut-parleurs ?
Les haut-parleurs de 8, 4 et 2 ohms ne sont pas nécessairement "meilleurs" les uns que les autres. La bonne réponse est que cela dépend de l'application et de la chaîne stéréo ou de l'amplificateur utilisé. La meilleure impédance est celle qui correspond correctement aux spécifications d'impédance d'un amplificateur ou d'une chaîne stéréo.
Selon la tradition de l'industrie, 8 ohms sont utilisés pour la maison et certains haut-parleurs de théâtre. Les haut-parleurs de 4 ohms sont généralement utilisés pour l'audio automobile et marin, avec certains modèles de 2 ohms également (généralement des subwoofers).
Par exemple :
- Les haut-parleurs de 8 ohms sont utilisés dans les systèmes stéréo domestiques et nécessitent la moitié du courant d'un haut-parleur de 4 ohms. Cela signifie qu'ils peuvent utiliser des câbles de haut-parleur plus petits, car ils peuvent tirer parti des systèmes électriques domestiques dotés d'une alimentation haute tension pour piloter les amplificateurs de haut-parleur.
- Les haut-parleurs de 4 ohms sont utilisés car les autoradios et les amplificateurs (en particulier les autoradios) ne peuvent pas produire de grandes quantités d'énergie dans les haut-parleurs car ils ont une alimentation électrique de 12 V très faible. Réduire l'impédance des enceintes de 8 à 4 signifie que nous pouvons doubler la puissance pour la même tension de sortie.
En fait, les autoradios ne peuvent émettre qu'environ 15 à 18 watts RMS par canal, malgré les puissances de crête exagérées que vous pouvez voir dans les publicités. C'est parce qu'ils ne disposent que d'environ 12 volts pour fonctionner et qu'ils doivent diviser cela en deux afin de produire des ondes CA qui alimentent un haut-parleur.
Les amplificateurs de voiture sont capables de fournir d'énormes quantités de puissance à des haut-parleurs de 4 et 2 ohms. Ils utilisent une alimentation interne "inverter" qui élève l'alimentation +12V à des tensions plus élevées. De cette façon, ils sont capables de fournir beaucoup plus de puissance aux haut-parleurs de 2 ou 4 ohms qu'il ne serait possible autrement.
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