Comment l'impédance des enceintes se compare-t-elle à la réponse en fréquence ?
L'impédance et les Ohms des enceintes sont un sujet confus et un peu mystérieux. J'aimerais tout éclaircir pour vous !
Comment l'impédance des enceintes se compare-t-elle à la réponse en fréquence ? Qu'est l'impédance d'enceinte exactement ? Et quelles autres choses devez-vous savoir ?
Je vais tout expliquer en détail avec schémas et images utiles. À la fin, vous aurez une compréhension quasi experte !
Qu'est-ce que l'impédance d'enceinte ? Impédence expliquée
L'impédance d'enceinte, mesurée en Ohms (Ω), est la résistance totale de la bobine mobile au passage du courant électrique lorsqu'elle fonctionne avec un signal musical.
L'impédance est la somme totale de deux choses :
- La résistance du long fil enroulé constituant la bobine mobile.
- Une propriété magnétique spéciale appelée inductance créée quand le fil est enroulé en bobine.
Un ampli ou stéréo a besoin d'une certaine charge d'impédance d'enceinte pour limiter le courant électrique qu'il essaie de fournir, comme une résistance en électronique avec une alimentation.
1. Résistance de la bobine mobile
Sur la photo, je mesure l'impédance d'une enceinte 4 Ω et mon multimètre affiche sa valeur de résistance. Ici, c'est proche mais pas exactement 4 Ω.
Comme elles sont faites d'un long fil, la bobine mobile a une résistance due au fil lui-même. C'est généralement quelques ohms. En mesurant l'impédance d'une enceinte avec un testeur, vous mesurez la résistance courant continu (DC), pas l'inductance qui n'est pas présente sans signal alternatif (AC).
2. Inductance dans une bobine mobile
Quand un signal alternatif est appliqué à la bobine depuis un autoradio ou ampli, l'enroulement formant une boucle a une propriété électrique appelée inductance. Contrairement à un fil droit allant du point « a » au point « b ».
Cette inductance s'oppose au passage du courant de façon similaire à la résistance et change avec la fréquence audio. Cette propriété, semblable à une résistance présente dans les inductances, s'appelle réactance inductive.
Quand on parle de l'impédance d'une enceinte, la plupart du temps on fait référence à la catégorie (plage Ohms générale) de l'enceinte utilisée pour l'assortir aux amplis home ou voiture.
Notez que les Ohms sont parfois représentés par le symbole grec Oméga, « Ω ».
Quelle est la relation entre impédance et fréquence ?
Exemple de courbe d'impédance mesurée pour un médium 8 Ω. Remarquez comment l'impédance monte quand la fréquence augmente. C'est dû à l'inductance de la bobine mobile. La réactance inductive (impédance) est directement liée à la fréquence.
Impédance d'enceinte vs fréquence
Il y a une relation directe entre fréquence et impédance :
- Quand la fréquence augmente, la réactance inductive augmente, donc l'impédance de l'enceinte augmente.
- Quand la fréquence diminue, la réactance inductive diminue, donc l'impédance redescend vers la résistance DC de la bobine.
En d'autres termes, l'impédance est directement proportionnelle à la fréquence : elle monte ou descend quand la fréquence augmente ou diminue. L'impédance n'est pas la simple addition de la résistance du fil et de l'inductance mais la somme géométrique des deux comme vous verrez.
Notez que l'impédance d'une enceinte sera toujours égale ou supérieure à la résistance de la bobine. Impossible d'avoir impédance zéro (sauf court-circuit) ou impédance négative – ça n'aurait pas de sens.
Calcul de l'impédance d'enceinte vs fréquence
Comme vous voyez, la réactance inductive (souvent notée « Xl » pour inductance) est directement liée à la fréquence (« f » dans la formule). Vous voyez aussi comment l'impédance en Ohms est la racine carrée de la somme des carrés de la résistance et de la réactance inductive.
C'est parce que l'impédance est une propriété physique qui se comporte différemment de la résistance courant continu – elles ne s'additionnent jamais directement. Pensez à la trigonométrie et comment on trouve l'hypoténuse d'un triangle.
Comment l'impédance d'enceinte se compare-t-elle à la réponse en fréquence ?
Généralement, il y a peu, sinon aucune, relation entre impédance et réponse en fréquence. Cependant, ça dépend de l'enceinte particulière. Certaines peuvent être plus influencées que d'autres mais généralement, hormis à la fréquence de résonance de l'enceinte, la réponse en fréquence n'a pas de réel impact.
La réponse en fréquence d'une enceinte est le résultat final de sa conception, de la performance de l'assemblage aimant/cône/suspension, et d'autres paramètres similaires.
Notez qu'à la fréquence de résonance, l'impédance est généralement très haute à cause de la résonance car c'est là que l'assemblage ne peut pas rester stable pour cette toute petite plage de fréquences. Mais c'est une situation marginale et généralement les concepteurs évitent de faire jouer les enceintes près de leur fréquence de résonance.
Quelle fréquence détermine l'impédance de l'enceinte ?
Il n'y a normalement pas de fréquence utilisée pour déterminer l'impédance d'enceinte. À la place, l'impédance listée par le fabricant, en Ohms, est approximativement la moyenne dans sa plage de fonctionnement normale.
D'autres paramètres comme l'efficacité (sortie mesurée en décibels [dB] pour 1 watt typiquement) et la réponse hors axe sont mesurés à 1 kilohertz (kHz). Ce n'est pas le cas pour l'impédance, ça n'aurait pas de sens.
Pour certaines enceintes avec données supplémentaires, il pourrait y avoir une valeur d'impédance spécifiée pour une fréquence donnée. Mais si c'est inclus, c'est généralement fourni sous forme de graphique. Dans ce cas, l'impédance est montrée en graphique sur une large plage de fréquences audio.
L'impédance d'enceinte affecte-t-elle la qualité sonore ?
Graphique comparant la puissance produite par enceintes 8 et 4 Ω connectées au même ampli. Une enceinte 8 Ω consomme moins de puissance au même niveau de sortie (volume) qu'une 4 Ω.
Seuls certains facteurs liés à l'impédance, comme la puissance (volume) et le fonctionnement avec les filtres, affectent la musique. Dans la grande majorité des cas, une impédance plus haute ne signifie pas meilleure qualité sonore.
Le meilleur son vient de l'utilisation de la bonne impédance pour la bonne application :
- Assortir les bons Ohms d'enceinte à votre radio ou ampli pour la meilleure puissance et volume dispo.
- Quand on utilise des filtres d'enceintes (crossovers), utiliser la bonne impédance.
Comment l'impédence affecte puissance et volume
Le graphique ci-dessus montre un exemple de puissance produite par une enceinte 8 Ω sur le même ampli qu'une 4 Ω.
- La puissance pour l'enceinte à impédance plus basse, au même niveau de sortie ampli/stéréo, est le double de celle de la 8 Ω.
- La puissance max pour une 8 Ω sur un ampli 4 Ω sera toujours plus basse qu'en utilisant une 4 Ω.
Exemple : utiliser une 16 Ω à la place d'une 8 Ω sur un stéréo 8 Ω a des désavantages en perte de puissance et volume. Rien à gagner. (Même principe pour 8 Ω vs 4 Ω). Pour deux enceintes sinon identiques, la qualité sonore sera la même – mais celle à impédance plus haute aura un volume plus bas car moins de puissance due à moins de courant.
Note : doubler la puissance sur une enceinte ne veut pas dire que le volume double. À cause de notre audition, doubler la puissance n'augmente le volume perçu que d'environ 3 dB – une toute petite quantité.
Comment l'impédence affecte les fréquences de coupure des filtres (crossovers) ?
Les filtres sont conçus pour fonctionner seulement avec une impédance d'enceinte particulière. Quand la mauvaise charge Ohms est utilisée, un « décalage de fréquence de coupure » (crossover shift) se produit, la fréquence change et le son en pâtit.
Puis-je utiliser différentes impédances avec un filtre ? Qu'est-ce que le crossover shift ?
Les filtres passifs (non alimentés) sont un type de filtre conçu autour d'une certaine charge d'impédance (Ohms) d'enceinte. Ils utilisent condensateurs et inductances pour éliminer certaines sections indésirables de fréquence sonore envoyées à une enceinte. Combinés, ils créent un super système avec bien meilleure clarté et moins de distorsion grâce à la fréquence de coupure utilisée.
Changer l'impédance de l'enceinte connectée à un filtre alterne la fréquence de coupure. C'est le crossover shift et résulte en mauvais son car la fréquence est décalée considérablement.
Effets sonores du crossover shift :
- Son « agressif » (harsh) des woofers ou médiums. Tweeters peuvent sonner distordus et commencer à « casser » (break up) à un volume plus bas qu'avant.
- Qualité « mince » (thin), faible de la musique.
- Trous dans les plages sonores qu'on devrait entendre.
Les filtres d'enceintes ne doivent être utilisés qu'avec l'impédance pour laquelle ils sont conçus. Sinon son et performance médiocres.
Exemple : on ne peut pas utiliser des enceintes 8 Ω avec un filtre conçu pour 4 Ω ou vice-versa.
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