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Comprendre l’impédance

Les spécifications des enceintes - 3e partie

Dans la série des spécifications d’une enceinte, intéressons-nous à l’impédance. Sa mesure est importante, tout d’abord pour éviter de griller son ampli, mais aussi parce qu’une courbe d’impédance, dans le détail de ses accidents, révèle beaucoup du comportement d’une enceinte.

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Ce n’est cepen­dant pas le but de l’ar­ticle que d’ap­pro­fon­dir la réflexion sur l’im­pé­dance, nous nous arrê­te­rons à une intro­duc­tion géné­rale sur le sujet et aux impli­ca­tions pratiques qui en découlent.

Une défi­ni­tion

L’im­pé­dance est un élar­gis­se­ment de la notion de résis­tance. Les 2 sont expri­mées en Ohms (Ω). Cepen­dant, en plus du compo­sant appelé « résis­tance », les conden­sa­teurs et bobines à induc­tion (selfs) présentent aussi un obstacle au passage du courant. Mais à la diffé­rence de la résis­tance, avec un courant dont la tension n’est pas conti­nue, leur pouvoir résis­tif change en fonc­tion de la fréquence. L’im­pé­dance n’est pas la même selon la vitesse de varia­tion de la tension. Appliquée à un haut-parleur, celui-ci agis­sant élec­trique­ment comme un circuit avec une résis­tance, une self et un conden­sa­teur, l’op­po­si­tion qu’il présente au signal change avec la fréquence du signal.

L’im­pé­dance est notée Z et obéit à la loi d’Ohm (U en volts, Z en ohms, I en ampères : U = Z × I). À la diffé­rence de la résis­tance, elle se carac­té­rise aussi par sa phase (en degrés), impor­tante à prendre en compte dans la concep­tion d’une enceinte ou d’un filtre, un peu moins en sono­ri­sa­tion. L’im­pé­dance s’étend à d’autres domaines que l’élec­tri­cité : elle est aussi méca­nique ou acous­tique (résis­tance au mouve­ment et résis­tance à la propa­ga­tion sonore).

La nota­tion conven­tion­nelle

Que recouvre la valeur d’im­pé­dance notée au dos des enceintes, puisqu’elle change en fonc­tion de la fréquence ? C’est une conven­tion, moti­vée par des consi­dé­ra­tions pratiques. Pour le détail du compor­te­ment de l’en­ceinte, il faut regar­der — comme d’ha­bi­tude — une courbe, avec la fréquence en abscisse et l’im­pé­dance en ordon­née. Les construc­teurs réduisent cette courbe à une valeur dite « nomi­nale », dans le but de faci­li­ter l’uti­li­sa­tion de leur maté­riel.

03 A EAW SB1002 impedance curve
Exemple de courbe d’im­pé­dance du sub EAW SB1002 qui comporte deux HP de 46 cm

L’in­for­ma­tion la plus impor­tante pour l’uti­li­sa­teur est l’im­pé­dance mini­mum à laquelle descend l’en­ceinte, car il y a une impé­dance mini­mum pour le bon fonc­tion­ne­ment d’un ampli, notée dans ses spéci­fi­ca­tions. Il est donc préco­nisé (par l’AES) que l’im­pé­dance mini­mum de l’en­ceinte, dans sa bande passante de fonc­tion­ne­ment, ne soit pas infé­rieure à 80 % de son impé­dance « nomi­nale ». En d’autres termes, la valeur choi­sie par les construc­teurs pour noter l’im­pé­dance de leurs enceintes ne doit pas être trop éloi­gnée du mini­mum mesuré. L’im­pé­dance « nomi­nale » est une valeur conven­tion­nelle, géné­ra­le­ment 4 ou 8 ohms, choi­sie parce qu’elle est juste au-dessus de l’im­pé­dance mini­mum mesu­rée.

Sur le visuel ci-contre*, la courbe orange est celle d’un seul des deux HP (chaque HP peut-être alimenté par un canal séparé), la verte, celle des deux ensemble sur le même canal d’am­pli, en paral­lèle. Ce sub opère sur la bande 28 Hz — 160 Hz. Un HP a une impé­dance nomi­nale de 8 Ω, les deux de 4 Ω.

*Docu­men­ta­tion EAW

En pratique

03 B spkr parallel
Schéma de bran­che­ment de 2 enceintes en paral­lèle

La loi d’Ohm nous montre que la quan­tité de courant que doit déli­vrer l’am­pli est inver­se­ment propor­tion­nelle à l’im­pé­dance que l’en­ceinte présente (la charge) : I = U/Z. Plus Z dimi­nue, plus l’am­pli devra four­nir une quan­tité de courant impor­tante, jusqu’au moment où il chauffe trop et casse. La plupart des amplis de sono profes­sion­nels acceptent une charge de 4 Ω, voire 2 Ω. En pratique, la règle géné­rale est qu’on peut bran­cher deux enceintes iden­tiques de 8 Ω en paral­lèle sur une sortie d’am­pli suppor­tant une charge de 4 Ω, trois sur une sortie suppor­tant 2 Ω.

Le calcul permet­tant d’ar­ri­ver à cette conclu­sion est : impé­dance totale des enceintes = impé­dance d’une enceinte/nombre d’en­ceintes (ça ne marche qu’avec des impé­dances iden­tiques, sinon la règle est un peu plus compliquée), soit 8 Ω/3 = 2,67 Ω. On est encore au-dessus de la limite d’un ampli accep­tant une charge de 2 Ω, même si l’im­pé­dance réelle descend jusqu’à 80 % de l’im­pé­dance nomi­nale. Quoi qu’il en soit, il faut rester prudent quand on flirte avec la capa­cité maxi­male d’un ampli ; les spéci­fi­ca­tions ne sont pas toujours données avec la même rigueur, et selon le maté­riel, le niveau, la durée et les condi­tions d’uti­li­sa­tion, l’am­pli risque de chauf­fer beau­coup (trop). La plus grande prudence est de mise en câblant des enceintes en paral­lèle.

03 C Wharfedale LX 15M 02

Quand une enceinte est dotée de 2 prises HP, sans autres indi­ca­tions, le fait de la relier à une autre enceinte crée toujours une liai­son en paral­lèle. Cette embase supplé­men­taire est prévue pour ça, dans la mesure où on ne relie que des enceintes de modèle iden­tique et qu’on respecte la limite de l’am­pli. Une véri­fi­ca­tion des spéci­fi­ca­tions est indis­pen­sable avant de câbler des enceintes en paral­lèle sur un ampli (tous les amplis ne supportent pas une charge de 2 Ω, toutes les enceintes ne présentent pas 8 Ω non plus).

Sur le visuel ci-contre (docu­men­ta­tion Whar­fe­dale), on voit la deuxième embase spea­kon pour éven­tuel­le­ment bran­cher une deuxième enceinte en paral­lèle.

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