Construction de Micros, Amplis & Préamplis
Les Mains dans le Cambouis Construction de Micros, Amplis & Préamplis

Dossiers sur les baffles, les amplis, les impédances

Une histoire d'ohms

Les branchements de baffles et d'amplis, les impédances, les combinaisons diverses et les câblages hasardeux étant un sujet récurrent dans les forums guitare et basse d’AudioFanzine, nous allons tenter d’éclaircir les choses pour le plus grand nombre.

Nous essaierons de traiter ici les cas les plus courants, mais vous pourrez toujours poster dans les forums vos questions spécifiques.

 

Les deux notions que nous allons utiliser ici sont l’impédance (exprimée en Ohms, symbole Ω, prend une valeur allant de 2 à 8 voire 16 pour les cas les plus courants) et la puissance (exprimée en Watts, symbole W, valeur allant de 1 à 1000 voire plus, il existe de rares amplis pour basse pouvant donner plus de 1200 Watts !). Un peu plus loin nous évoquerons brièvement le rendement d’un baffle, exprimé (sur les fiches techniques des fabricants) en décibels (ou dB), et à ne pas confondre avec le volume sonore, exprimé dans la même unité, nous verrons pourquoi.

 

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Nous allons donc nous concentrer sur l’impédance et la puissance, à la fois celle d’un baffle et celle d’un ampli, et voir comment associer les deux pour le meilleur, et en évitant le pire. En effet, la puissance fournie par un ampli, qu’il soit à lampes ou à transistors, est indiquée pour une impédance donnée. Ne pas respecter ces indications peut endommager l’ampli, de façon plus ou moins grave, et dans tous les cas dommageable pour votre portefeuille. Outre ce tutoriel, vous devez d’abord et avant tout vous référer au manuel du fabricant de votre ampli pour connaitre les meilleurs branchements !

 

Dans la suite de nos explications, nous désignons par le terme « ampli » l’amplificateur de puissance. Dans la majorité des cas, ce que l’on appelle « tête d’ampli » comprend à la fois la partie préamplification (gain, égalisation, compression, boucle d’effet, à un ou deux canaux, etc.) et la partie amplification de puissance (de laquelle dépend le bouton de volume, et la présence sur certains amplis à lampes). Quand nous parlons d’ampli à lampes ou à transistors, il s’agit donc bien de la partie puissance. S’il y a des lampes dans votre préampli, cela ne change rien au comportement de la partie puissance si elle est à transistors.

 

D’autre part, un combo n’est finalement qu’un ensemble tête (donc préampli + ampli de puissance) + baffle dans la même boîte. Mais électroniquement, chaque élément s’envisage séparément. Le baffle interne d’un combo a sa propre impédance, et électroniquement il se comporte exactement comme un baffle externe. Dans la suite des explications, tout est valable aussi bien pour une tête et un ou deux baffles tous en éléments séparés, que pour un combo que l’on considère comme une tête et un baffle, avec l’ajout éventuel d’un second baffle.

Nous nous adressons ici aux guitaristes et bassistes, sous le point de vue du musicien. Les amplis pour sono fonctionnent selon les mêmes bases théoriques, mais comportent des spécificités. Consultez le forum spécialisé pour vos questions de sono, ici il n’en sera pas fait mention.

 

Toujours dans l’optique « les musiciens parlent aux musiciens », des raccourcis ont été pris, qui sembleront des inexactitudes à nos camarades électroniciens. Rappelons qu’il s’agit ici de savoir comment brancher le matériel, et que s’il est toujours sympa de savoir comment il fonctionne d’un point de vue théorique, ce n’est pas indispensable d’en connaitre les arcanes !

 

Un peu de théorie simple : l'impédance c'est quoi donc ?

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L'impédance d'un baffle, c'est la "résistance électrique" qu'il oppose au passage du courant à une fréquence donnée. Elle est symbolisée par la lettre Z. Plus cette impédance est élevée, plus le baffle s'oppose au courant qu'on lui fournit, et moins il peut dégager de puissance en sortie pour une puissance initiale délivrée. Un baffle d’impédance 8 ohms oppose une résistance deux fois plus forte au courant qu’un baffle de 4 ohms, et le baffle 4 ohms laissera passer plus de courant dans le circuit que le baffle 8 ohms. Plus l'impédance d'un baffle est petite, plus la charge augmentera sur l'ampli qu'on lui associera, jusqu'à se rapprocher du court-circuit.

 

L'impédance d'un ampli exprime la résistance que peut supporter (ou que s'attend à rencontrer) l'ampli quand on lui branche un baffle. En effet le circuit électronique est conçu pour fonctionner avec une impédance définie, souvent par construction très faible (environ dix fois moindre que celle du baffle associé), ce qui rend les étages de sortie particulièrement vulnérables aux trop fortes charges. C'est pourquoi les constructeurs expriment dans leurs notices l'impédance que peut supporter l'ampli. Si on lui oppose trop ou pas assez de résistance, on peut potentiellement (selon les cas, on le verra) risquer d'endommager l'ampli.

 

 

Série, parallèle...

 

En électronique, on distingue branchements en série et branchements en parallèle. Le branchement en série, c'est quand les composants sont l'un à la suite de l'autre dans un circuit, comme les perles d’un collier (ou des pédales d’effets à la suite les unes des autres). Le branchement en parallèle, c’est quand le circuit se divise en plusieurs branches, alimente divers éléments, puis se réunit à nouveau.

 

Dans le cas des baffles et des amplis, l’immense majorité des branchements se font en parallèle pour ce qui concerne la jonction entre la tête et les baffles. Par exemple, la très grande majorité des fabricants de têtes d’amplis pour basse ont des modèles pourvus de 2 sorties, qui sont en parallèle l’une de l’autre. Le signal est commun au départ, se divise entre les deux prises, passe par un ou plusieurs baffles, puis revient (par le même câble bien sûr) à l’ampli où il est réuni à nouveau (vers la masse/terre). De même, la très grande majorité des amplis pour guitare ont deux sorties en parallèle.

 

À l’intérieur d’un baffle, il peut arriver que certains haut-parleurs soient en série (reliés l'un à l'autre directement), d’autres en parallèle … mais si vous en êtes à démonter ou brancher des haut-parleurs dans un baffle, vous n’avez pas besoin de ce tutoriel !

 

Sauf exception rare (comme la nécessité d’associer des baffles nombreux ou étranges) un bassiste ou un guitariste n’a le plus souvent affaire qu’à des branchements en parallèle, directement de la sortie de l’ampli au baffle.

 

Certains baffles possèdent des sorties permettant directement le couplage d’un baffle à un autre sans passer par l’ampli. Même si ce type de câblage est tout à fait correct électriquement, pour des raisons de praticité, mieux vaut les éviter. Ne pas laisser de place au doute (« c’est quelle prise déjà pour relier mes deux baffles ? »), c’est éliminer des sources de problèmes. En outre, dans ce type de prises de sortie sur le baffle, certaines marques font un montage en parallèle, et d’autres en série. Bref, casse-tête. N’utilisez ce type de branchements que si vous savez exactement ce que vous faites !

 

Câble jack, câble HP …

 

Un câble jack pour instrument est un câble de faible section, avec un seul conducteur isolé et autour de ce conducteur une tresse blindée. Un câble pour haut-parleur (ou câble HP) comporte deux conducteurs isolés et pas de blindage. Il existe un réel risque pour les amplis (en particulier les amplis à lampes) à ne pas utiliser le bon câble pour la bonne utilisation : pour brancher un baffle, il faut toujours utiliser un câble HP. En cas de doute, s’abstenir : le conducteur du câble instrument a une section trop faible, ce qui pourrait entraîner une surchauffe et une destruction de ce conducteur. Par conséquent toute la puissance ne serait plus transmise et c'est donc le transformateur de sortie de l’ampli qui en prendrait plein la tête.

 

Baffles en parallèle et loi d’Ohm – la théorie

 

Lors du branchement en parallèle de deux baffles, l’impédance totale des deux n’est PAS additionnée : deux baffles de 8 ohms ne font PAS 16 ohms, deux baffles de 4 ohms ne font PAS 8 ohms.

 

Le calcul d’impédance en parallèle utilise la loi d’Ohm pour le calcul des résistances en parallèle : 1 / R total = 1 / R1 + 1/ R2 + …

 

Nous avons donc (cas les plus fréquents dans la pratique) :

  • 2 baffles de 16 ohms en parallèle : impédance totale 8 ohms
  • 2 baffles de 8 ohms en parallèle: impédance totale 4 ohms
  • 2 baffles de 4 ohms en parallèle: impédance totale 2 ohms
  • 1 baffle de 16 ohms et 1 de 8 ohms en parallèle : impédance totale 5,33 ohms
  • 1 baffle de 4 ohms et 1 de 8 ohms en parallèle: impédance totale 2,66 ohms

 

Et ainsi de suite … Deux baffles de 8 ohms en parallèle donnent 4 ohms, si l’on ajoute un troisième baffle en 4 ohms en parallèle l’ensemble descend à 2 ohms.

 

De même, 4 baffles en 8 ohms tous en parallèle font 2 ohms au total …

 

Si vous êtes dans un autre cas, un calcul simple vous donnera la solution.

 

Baffles en série – la théorie

 

Uniquement pour être exhaustifs, nous pouvons noter ici que les impédances de baffles montés en série s’additionnent. Deux baffles de 4 ohms en série ont une impédance globale de 8 ohms.

 

Mais une fois encore, dans l’immense majorité des cas, aucun bassiste ou guitariste ne branche de baffles en série. Si vous êtes confrontés à cette situation, vérifiez bien ce qui est en série et ce qui est en parallèle avant de tout allumer.

 

En pratique : branchement des baffles sur un ampli à lampes

 

Note : Sous le terme d’ampli est désigné l’ampli de puissance. Les têtes hybrides pour basse avec préampli à lampe(s) et puissance à transistor (cas fréquent) sont des amplis à transistor du point de vue des baffles. De même pour les amplis pour guitare qui ont une ou plusieurs lampes dans le préampli, mais une puissance à transistor.

 

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Dans un ampli à lampes, la puissance fournie est fixe. C’est dû aux contraintes du circuit électronique. Ainsi, l’ampli est affiché pour une puissance de 50, 100, 200 W … qui est fixe, et c’est l’impédance de sortie de l’ampli que l’on doit faire varier en fonction des baffles que l’on souhaite associer à la tête.

 

Ainsi sur la majorité des modèles, il y a un moyen de sélectionner l’impédance de sortie de l’ampli : soit un switch à plusieurs positions, soit plusieurs sorties pour adapter l’impédance de sortie de l’ampli au type de baffle(s) que vous allez brancher. La règle est de brancher le ou les baffles sur un ampli réglé pour avoir une impédance égale ou plus faible que l’impédance totale des baffles.

 

L’immense majorité des amplis à lampes pour basse ont 2 sorties en parallèle et une impédance sélectionnable (d’une manière ou d’une autre) entre 8, 4 ou 2 ohms, qui sont justement les impédances les plus courantes quand on utilise un ou deux baffles pour basse. Il « suffit » de sélectionner sur l’ampli l’impédance correspondant exactement à l’impédance globale du ou des baffle(s) que vous voulez brancher sur la tête, en fonction de la règle ci-dessus.

 

Ainsi, si vous branchez un seul baffle en 8 ohms, sélectionnez l’impédance 8 ohms, ou moins. Si vous branchez deux baffles de 8 ohms chacun, sélectionnez l’impédance 4 ohms. Si vous branchez deux baffles de 16 ohms chacun, sélectionnez l’impédance 8 ohms, etc., reportez-vous aux calculs précédents pour connaître l’impédance de vos baffles branchés seuls ou en association.

Du coté des amplis guitare, l’immense majorité des amplis à lampes a, elle aussi, deux sorties en parallèle dont l’impédance est réglable individuellement pour chacune des deux sorties, ou de manière globale, généralement pour des valeurs de 4, 8 ou 16 ohms (valeurs les plus courantes pour des baffles guitare).

 

Si le réglage est individuel par sortie, régler l’ampli pour que chaque sortie ait une impédance adaptée, c’est-à-dire égale ou inférieure à celle du baffle qui est branché dessus. Pour brancher deux baffles de 16 ohms, chaque sortie doit être sur 16 ohms ou moins. Pour brancher deux baffles de 8 ohms, chaque sortie doit être réglée sur 8 ohms ou moins.

 

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Si le réglage est collectif pour les deux, régler la sortie globale en fonction de l’impédance globale des deux baffles calculée comme précédemment. Pour brancher deux baffles en 16 ohms chacun, régler l’ampli sur 8 ohms (ou moins). Pour brancher deux baffles en 8 ohms chacun, régler l’ampli sur 4 ohms (ou moins), etc. Vous commencez à suivre le principe ?

 

Le cas de l’ampli à lampe est finalement le plus simple. Dès lors qu’on sait quelle est l’impédance totale du ou des baffles que l’on veut utiliser, on règle l’ampli en fonction de cette impédance ou on utilise la (les) bonne(s) sortie(s) au dos de l’ampli. La puissance annoncée de l’ampli reste la même dans tous les cas, un ampli de 100 W fait toujours 100 W. Bien sûr, les baffles choisis doivent tous pouvoir encaisser cette puissance : dans cet exemple avec un ampli de 100 W, si l’on branche deux baffles sur l’ampli, les deux baffles doivent pouvoir encaisser 100 W ! Nous verrons plus loin ces questions de puissance d’un baffle.

 

Attention : sur un ampli à lampes, l’absence de branchement d’un baffle est perçue comme une charge de valeur infinie. Autant dire que les circuits de l’ampli de puissance n’aiment pas ça. Il ne faut JAMAIS utiliser un ampli à lampes sans baffle branché dessus !

 

En pratique : branchement des baffles sur un ampli à transistors

 

Dans le cas d’un ampli à transistors, le fonctionnement est différent : la puissance de sortie est variable et l’impédance de sortie de l’ampli a une valeur fixe. La puissance d’un ampli à transistors (50, 100, 200 W…) est exprimée pour l’impédance minimale tolérable.

 

En effet, comme vu plus haut, l’impédance exprime la résistance des baffles au passage du courant. Ainsi, lorsqu’un ampli est donné pour 300 W sous 4 ohms, cela signifie que si les baffles offrent une résistance de 4 ohms seulement, l’ampli peut donner toute sa puissance (soit 300 W).

 

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En revanche, si les baffles opposent une résistance plus forte (au hasard, le double soit 8 ohms), l’ampli à transistor ne peut pas donner toute sa puissance, mais fonctionne tout de même. Plus exactement, toujours en vertu de la loi d’Ohm citée plus haut, comme la résistance opposée par le baffle est multipliée par deux (8 ohms est le double de 4 ohms ! non ? si !) la puissance sera à peu près divisée par deux (soit dans ce cas, 150 W au lieu de 300 W). Si l’impédance totale des baffles que l’on branche montait à 16 ohms, soit 4 fois l’impédance plancher, alors la puissance délivrée par l’ampli serait divisée par 4 (soit  300 / 4 = 75 W).

 

Enfin, si les baffles opposent une résistance trop faible (en-dessous de 4 ohms dans le cas de notre ampli cité plus haut, par exemple 2 ohms), l’ampli risque des dommages. Ce type de montage est à proscrire absolument !

 

Chez les bassistes, les têtes à transistor sont très répandues. Si nous prenons en exemple une tête pouvant fournir 500 W sous une charge de 4 ohms, le bassiste a différentes options :

 

  • s’il branche un seul baffle d’impédance 8 ohms, l’ampli enverra au baffle à peu près la moitié de sa puissance soit à peu près 250 W dans ce cas. Charge au bassiste de vérifier que le baffle peut recevoir cette puissance : la puissance admissible par le baffle doit être au minimum celle envoyée par l'ampli (voir plus bas). Ici, l'ampli envoit (quand il est à fond) 250 W dans le baffle. Le baffle utilisé doit donc faire au minimum 250 W.
  • s’il branche un seul baffle en 4 ohms, l’ampli donnera toute sa puissance soit ici 500 W (même remarque sur la puissance du baffle, voir plus bas).
  • s’il branche deux baffles de 8 ohms chacun en parallèle, l’ensemble a une impédance totale de 4 ohms, l’ampli donne à nouveau toute sa puissance de 500 W. Cette puissance se répartit entre les deux baffles de manière à peu près moitié-moitié (chacun des deux baffles reçoit la puissance qu'il laisse passer d'après son impédance) soit ici à peu près 250 W par baffle. La puissance admissible des baffles doit donc être prévue pour encaisser cette puissance fournie par l'ampli : dans notre exemple, deux baffles de minimum 250 W chacun.
  • s’il branche un baffle en 4 ohms et un autre en 8 ohms, l’ensemble a une impédance globale de 2,66 ohms (branchement en parallèle). Problème en vue : cette impédance est inférieure au plancher supporté par l’ampli. Ne pas utiliser cette combinaison.
  • s’il branche deux baffles de 4 ohms chacun en parallèle, l’ensemble a une impédance de 2 ohms. À nouveau, dangereux pour la tête dont le plancher (impédance minimale) est 4 ohms, ne pas brancher cette configuration !

 

Notre bassiste exemple a finalement décidé d’utiliser un combo. Ce combo a une puissance de 300 W sous 4 ohms, et le baffle interne est sous 8 ohms :

 

  • s’il utilise le combo seul, la partie puissance de la tête (capable de fournir 300W sous 4 ohms) rencontre une résistance de 8 ohms (celle du baffle interne), soit deux fois l’impédance plancher, et donne la moitié de sa puissance, soit 300 / 2 = 150 W.
  • s’il branche en plus de son combo un baffle en 8 ohms (en parallèle sur la prise extension du combo), l’ensemble des deux baffles a maintenant une impédance globale de 4 ohms. L’ampli de puissance peut fournir la totalité de sa puissance (ici 300 W), répartie en 150 W pour chaque baffle.
  • s’il branche, en plus du baffle interne de 8 ohms, un baffle d’extension en 4 ohms, l’ensemble des deux a une impédance de… 2,66 ohms (vous aviez trouvé ? bravo !) et l’ampli ne va pas aimer, du tout.
  • s’il branche son baffle d’extension en 4 ohms, mais qu’il débranche le baffle interne (ce qui est possible sur certains combos), l’ampli a une charge totale de … 4 ohms, et tout va bien pour lui, et donc pour le bassiste.

Pour les guitaristes, avouons-le, les subtilités des amplis à transistors présentent peu d’intérêt. Il existe peu de têtes d’amplis pour guitare à transistor. La plupart des amplis pour guitare à transistor sont des combos de faible à moyenne puissance, qui se comportent exactement comme mon exemple ci-dessus en remplaçant le mot « bassiste » par « guitariste », et les valeurs d’impédance et de puissance par celles de son matériel.

Cas de la biamplification et de la stéréo (têtes à lampes ou transistors uniquement)

 

Certaines têtes d’ampli proposent deux canaux, soit qu’il s’agisse de stéréo (canaux droite / gauche), soit qu’il s’agisse de biamplification (un canal pour les graves, un autre pour les aigus, en très résumé – ceci étant assez spécifique aux bassistes).

 

Dans ce cas, chacun des deux canaux possède son ampli de puissance distinct, avec sa puissance délivrée et son impédance qui lui sont spécifiques, et doit être considéré séparément, exactement selon les mêmes règles ci-dessus.

 

Puissance admissible d’un baffle et puissance reçue en réalité

 

Une fois déterminée la puissance que l’ampli envoie dans le baffle, reste à déterminer la puissance que le baffle peut supporter de recevoir !

 

C’est la deuxième valeur indiquée dans les caractéristiques du baffle : « le baffle X a une puissance de 200 W sous 8 ohms » se traduit par « le baffle X a une impédance de 8 ohms et peut encaisser une puissance maximale de 200 W », et non « le baffle X envoie 200 W ». Si votre configuration ampli + baffle fait que le baffle X reçoit 100 W, il ne pourra émettre que 100 W, au maximum (c'est-à-dire quand le volume est à fond).

 

Tout l’art d’associer tête d’ampli et baffle consiste donc à choisir les deux éléments pour que :

  1. l’ampli puisse fournir une puissance maximale sans dommage pour lui (choix des impédances et branchements)
  2. les baffles ne soient pas mis en danger en recevant une puissance plus grande que celle qu’ils peuvent supporter (choix de la puissance des baffles en fonction de la tête, ou l’inverse)
  3. le son soit bon (ça, c’est subjectif).

 

Autres critères de choix des baffles : rendement et bande passante

 

Histoire de compliquer un peu la situation, il existe deux autres paramètres que l’on peut éventuellement prendre en compte dans le choix des baffles : le rendement, et la bande passante.

 

Un rendement est une valeur de comparaison entre une entrée et une sortie. Ici, on compare une puissance en entrée (la puissance fournie par l’ampli au baffle) et une puissance en sortie (la puissance sonore réellement fournie par le baffle). Car il y a une perte au passage, inévitablement, comme dans tout circuit électronique, puis lors de la conversion de la puissance électrique en puissance sonore.

 

 

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Ce rendement doit donc s’exprimer en %. Or le fameux "rendement" que l'on voit sur les brochures publicitaires est en décibels ! C'est tout simplement parce qu'il y a confusion entre rendement et sensibilité. C’est cette mesure, ici exprimée en décibels (plus exactement, en décibels par watt, soit dB / W) qui exprime la puissance sonore émise pour 1 watt de puissance électrique fourni en entrée, le tout mesuré à 1 mètre du baffle. Cette valeur donne une information précise du "rendement" qu'aura votre baffle en termes de restitution de la puissance fournie par votre ampli, donc de la rentabilisation de la puissance consommée par ce dernier. En ce sens, sachez qu'une association de baffle de sensibilité de 103dB avec un ampli de 100W délivrera autant de puissance sonore qu'une association de baffle de 100dB avec un ampli de 200W. En gros, on peut dire que la puissance restituée double tous les 3dB de sensibilité du baffle ! C'est pourquoi dans un système bien conçu, un ampli de puissance moyenne peut quand même en envoyer bien grave. Donc si vous cherchez la "patate", évitez les baffles de sensibilité médiocre.

 

De même, les baffles comportent une bande passante, qui indique la gamme de fréquences qu’ils sont à même de reproduire (du plus grave au plus aigu) avec, le plus souvent une courbe de fréquence qui va montrer la restitution du baffle. Le baffle idéal mathématiquement reproduirait toutes les fréquences exactement comme elles sont produites par votre ampli, mais dans la réalité, ce baffle idéal n’existe pas. En outre, cet idéal est plutôt un objectif de moniteurs de studio, là où le musicien cherche souvent la « couleur » sonore d’un équipement particulier, qui est la résultante de la bande passante et du rendement (et de tout un tas d’autres choses aussi).

 

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Ainsi ces deux critères pourtant essentiels sont surtout utilisés en sonorisation. Aucun (ou en tout cas très peu) guitariste ou bassiste ne cherche à monter un système "bien conçu" et la règle immensément majoritaire, pour obtenir de la patate, est :

 

  1. en priorité je cherche la tête d'ampli qui délivre la plus grande puissance possible avec un gros son parce que ça fait comme les pros
  2. je cherche les baffles qu'on peut mettre derrière sans trop de risque (d'où le sujet du présent dossier)
  3. le rendement est complètement ignoré et aucun bassiste ou guitariste ne choisit son baffle comme ça, mis à part les gros geeks (j'ai des noms !).

 

Contre-exemple massif : dans mon cas personnel, j'utilise volontairement des baffles (Ampeg en 15') qui n’ont pas loin du plus mauvais rendement possible sur le marché. En plus ils sont lourds et chers. Et leur bande passante est désastreuse. Mais qu'est-ce que ça sonne !

 

Quant aux guitaristes, le rendement ils s'en tapent : ils jouent avec le volume à fond ! (ce n'est pas qu'une caricature, c'est bien souvent tout à fait volontaire, pour faire saturer l'ampli de puissance à lampes).

 

La course à l’armement dans la puissance des amplis a donc toujours de beaux jours devant elle !

 

Conclusion

Après cette petite note subjective, retour à l’objectif. Dans le choix d’une tête d’ampli et des baffles à y associer, ou d’un combo et de son éventuel baffle d’extension, l’attention à porter à la puissance fournie par l’ampli, à l’impédance de l’ampli, et aux puissances et impédances des baffles critiques pour la bonne santé du matériel. Par la suite, l’attention aux branchements est également indispensable : un branchement hasardeux peut endommager vos baffles, votre ampli, ou les deux. Lisez donc bien les caractéristiques du matériel que vous souhaitez utiliser, branchez les bons baffles sur le bon ampli avec le bon câble … Et envoyez les watts !

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