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

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.

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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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