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Les différents principes de fonctionnement des haut-parleurs - 7e partie

Dossier

Le haut-parleur piezo

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Autre famille de transducteurs, souvent décriée par les audiophiles : le haut-parleur faisant appel au phénomène piézoélectrique sera évoqué ici. Robuste et pas cher, il trouve sa place dans beaucoup d’enceintes, avec plus ou moins de bonheur.

La société LD Systems a décidé d'adosser sa marque aux articles 'sonorisation'. Elle n'intervient aucunement dans la rédaction des articles en question.

Histoire du haut-parleur piezo

PiezoBendingPrinciple
Fonctionnement d’un transducteur piézo. Le signal est acheminé sur les deux faces opposées d’une céramique piézo, qui se déforme en fonction des oscillations de celui-ci. [source : sonitron.be]

La découverte de la piézoélectricité par Pierre et Jacques Curie remonte à 1880. Les deux frères mirent en évidence la propriété de certains cristaux à se polariser quand on leur applique une pression mécanique et inversement, à se déformer quand ils sont traversés par un courant électrique. C’est une nouvelle manière de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique. Les premières applications ne seront pas dans le domaine de l’audio, la technologie servira plutôt à fabriquer des instruments de mesure. Il faudra attendre les années 50 et l’invention de céramiques piézoélectriques aux performances supérieures pour que les premiers tweeters déployant cette technologie soient popularisés (en particulier par Motorola).

Fonctionnement

Piezo Speaker 4

La sortie d’ampli est connectée à une céramique piézoélectrique, chaque pôle arrivant sur une face opposée de cette pièce, généralement circulaire. Sous l’influence du signal, la céramique se contracte, proportionnellement à la tension du courant qu’on lui applique. Une membrane est fixée sur la céramique et subit une flexion quand la céramique se contracte, ce qui convertit finalement le signal en onde sonore. L’amplitude du mouvement étant faible, il est difficile de rivaliser avec les niveaux maximums atteints par les haut-parleurs électrodynamiques. Pour compenser le manque de pression, on insère souvent le haut-parleur piézo dans une enceinte à pavillon.

Caractéristiques

Courbe impCédance piézo vs condo maximintegrated
Courbe d’impédance d’un speaker piézo comparée à celle d’un condensateur : le profil est identique. [source : maximintegrated.com]

Quand on regarde la courbe d’impédance, on voit les difficultés du transducteur piézo à travailler dans les bas médiums. L’impédance de ce transducteur est inversement proportionnelle à la fréquence (plus la fréquence est basse, plus l’impédance est élevée) : sa vocation première est typiquement d’opérer dans le haut du spectre (souvent au-dessus de 2 kHz). Autant sa réponse est mauvaise dans les basses, autant il peut servir efficacement dans des applications ultrasoniques (sonar par exemple). Les recherches continuent, en particulier pour augmenter l’amplitude de mouvement et la bande passante.

L’amélioration des composants et le prix de fabrication resté très bas ont favorisé son intégration dans divers systèmes de diffusion (domestiques, sonos, amplis d’instruments...), mais ses performances, généralement inférieures aux haut-parleurs électrodynamiques, limitent son utilisation chez beaucoup d’audiophiles. D’autre part, son succès dans le segment du marché de l’audio le plus bas de gamme a durablement donné une image peu flatteuse du transducteur piézo.

Il est fonctionnel et répond à beaucoup de besoins mais sa réponse en fréquence limitée dans le bas et la distorsion qu’il peut facilement amener, empêchent, sauf exception, son utilisation comme enceinte de monitoring studio. Son faible coût de production, sa robustesse et son encombrement minimal contribuent, en contrepartie, à son énorme succès dans les applications où on attend pas forcément une réponse parfaite sur l’ensemble du spectre audible (buzzers et autres enceintes embarquées dans des objets).

Dans le prochain et dernier article de la série, nous aborderons la famille toute particulière des haut-parleurs ioniques.

 

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Le haut-parleur électrostatique
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