Que ce soit sur la fiche technique ou écrite sous forme de nombre d’ohms (Ω) à l’arrière de l’enceinte, l’impédance est quelque chose que vous rencontrerez à un moment, lors de l’utilisation d’enceintes.
Connaître la spécification de l’impédance des haut-parleurs, va vous permettre de pleinement comprendre leur fonctionnement.
🤔 Mais qu’est-ce que l’impédance des enceintes ?
➡️ Grosso modo, l’impédance d’un haut-parleur, mesurée en ohms (Ω), est l’impédance électrique (résistance CA) rencontrée par le signal audio (courant électrique alternatif), à l’entrée du haut-parleur.
L’impédance affecte la charge d’un haut-parleur sur un amplificateur, et est une spécification importante lors de l’appariement des haut-parleurs, et des amplificateurs.
Cette impédance est une mesure de la quantité d’opposition au flux de courant, dans un circuit électrique.
🔉 Elle est généralement mesurée en ohms, et elle est essentielle pour les amplificateurs, les récepteurs AV et les haut-parleurs connectés les uns aux autres. Car une impédance incompatible entraînera une distorsion.
Pour lutter contre l’impédance des haut-parleurs, les fabricants de haut-parleurs ont conçu des câbles de haut-parleur avec différents matériaux et tailles, qui sont destinés à s’adapter plus facilement à la sortie haut-parleur du récepteur.
Certains de ces câbles sont fabriqués avec des bobines de cuivre ou d’argent, enroulées autour d’un noyau en acier aluminisé.
Définition de l’impédance électrique
Description générale de l’impédance :
- L’impédance électrique est une mesure de la résistance à un courant alternatif, dans un circuit quand une tension est appliquée.
- L’impédance est mesurée en ohms (Ω).
C’est la combinaison de la résistance CC, et de la réactance dans un circuit CA.
Résistance & réactance
La résistance est l’opposition au passage du courant électrique.
La réactance est l’opposition d’un élément de circuit au flux de courant, en raison de l’inductance ou de la capacité de cet élément.
L’impédance est comme une résistance AC dans un contexte audio.
Étant donné que l’impédance agit sur les circuits alternatifs, plutôt que sur les circuits continus, il existe des composantes de fréquence et de phase.
L’impédance des haut-parleurs varie généralement sur toute la plage de fréquences audibles, et une valeur nominale est généralement utilisée pour représenter l’impédance.
Chaque appareil électrique doté d’un circuit CA a une impédance électrique. Par conséquent, l’équipement audio, qui a transmis des signaux audio CA, a une impédance.
C’est le cas des haut-parleurs, qui ont des impédances d’entrée (et, dans certains cas, des impédances de sortie).
➡️ La valeur d’impédance d’un haut-parleur est une spécification importante, qui vous aidera à déterminer quels amplificateurs conviendront le mieux aux haut-parleurs, pour des performances optimales.
Impédance de source et de charge
La source est l’appareil qui émet un signal audio, et la charge est l’appareil qui reçoit le signal audio à son entrée.
Lorsqu’il est connecté à un amplificateur de puissance, un haut-parleur agit comme charge, tandis que l’amplificateur agit comme source.
➡️ L’impédance de charge doit être supérieure à l’impédance de la source, pour un transfert de signal optimal de la source à la charge.
Quelle est la différence entre résistance et impédance ?
Résistance
👉 La résistance est le flux d’électrons à travers une résistance.
S’il n’y avait pas de résistance, le courant irait directement dans le circuit, et il n’y aurait aucune limitation liées à la vitesse de déplacement.
La résistance provoque une chute de tension à travers la résistance, modifiant la quantité de puissance dissipée dans la résistance.
De plus, le flux d’électrons devient plus compliqué, quand vous introduisez des inducteurs dans votre circuit, car ils s’opposent au flux d’électrons en convertissant l’énergie cinétique, en un champ magnétique.
Cela produit des courants magnétisants qui diminuent les niveaux de courant avec le temps.
🧲 Sans ce processus de dissipation, les aimants maintiendraient leur champ magnétique indéfiniment.
Impédance
👉 Le terme impédance est souvent utilisé comme synonyme du terme résistance.
C’est la mesure de l’opposition d’un composant au courant alternatif.
Si le courant alternatif passe par un circuit non connecté, il rencontrera cette résistance et deviendra donc moins puissant.
➡️ Les impédances sont mesurées en ohms, kOhms et MOhms.
Pourquoi l’impédance des enceintes est-elle importante ?
👉 Pour que l’impédance du haut-parleur ne devienne pas un problème, le haut-parleur doit être compatible avec l’amplificateur.
Si par exemple un amplificateur est conçu pour des charges de haut-parleur de 8 ohms, il ne produira que sa puissance maximale.
⚠️ Si des impédances de haut-parleur qui ne conviennent pas sont connectées, l’efficacité du haut-parleur sera réduite et une distorsion risque de se produire dans le haut-parleur.
Un haut-parleur à faible impédance de charge (moins de 4 ohms), mais connecté à un amplificateur qui ne peut gérer que des charges de haut-parleur à haute impédance (plus de 8 ou 16 ohms), met plus de pression sur le haut-parleur. Il travaille plus que d’habitude pour pouvoir pousser les signaux musicaux, à travers ces limites d’impédance plus élevées.
👉 Le haut-parleur travaille plus intensément en créant plus de chaleur, pour produire du son.
🔥 Cette chaleur créée à cause des différences d’impédance, risque d’endommager le haut-parleur, et peut même entraîner une défaillance de celui-ci s’il devient trop chaud.
Comment connecter de manière optimale les haut-parleurs à un amplificateur ?
➡️ Tous les amplificateurs et haut-parleurs ont une impédance.
Pour un transfert de puissance optimal, l’impédance de l’amplificateur doit être égale à l’impédance totale des éléments du haut-parleur.
- Si l’impédance du haut-parleur est trop faible, l’ampli devra délivrer un courant trop important, et risque éventuellement de surchauffer.
- Si l’impédance des enceintes est trop élevée, l’ampli ne pourra pas délivrer la pleine puissance, mais cela ne sera pas dangereux pour l’équipement.
👉 L‘impédance totale des haut-parleurs ne doit pas être inférieure, à l’impédance de sortie de l’ampli.
Calcul de l’impédance des enceintes
Certains amplificateurs ont 1 seul canal mono, beaucoup ont 2 canaux (stéréo), et d’autres ont plusieurs canaux (surround 7.1 etc.).
Lors du calcul de l’impédance des enceintes, il faut travailler par canal, en rendant les canaux gauche et droit d’un ampli stéréo indépendants l’un de l’autre.
Le calcul de l’impédance totale des haut-parleurs, équivaut au calcul de la résistance totale dans un circuit électrique.
Connexion en série
Si vous connectez vos haut-parleurs en série, vous ajoutez simplement l’impédance individuelle de chaque haut-parleur, afin d’obtenir l’impédance totale.
L’exemple ci-dessous fonctionne bien avec un ampli d’une impédance de sortie de 32 Ω, et 2 haut-parleurs avec une impédance de 16 Ω chacun.
2 enceintes connectées en série à un ampli monocanal
Connexion parallèle
👉 En parallèle, l’impédance totale diminue quand on ajoute plus de haut-parleurs au circuit.
L’équation suivante est utilisée lors du calcul de l’impédance totale en connexion parallèle.
Où R 1 et R 2 sont les impédances de chaque haut-parleur.
Si vous souhaitez reconnecter les 2 haut-parleurs de la série en parallèle, l’impédance résultante serait de 8 Ω au lieu de 32 Ω.
⚠️ Il faut donc prudent lorsque vous connectez des enceintes en parallèle. L’impédance risque de vite devenir trop faible pour l’ampli.
2 enceintes connectées en parallèle à un ampli monocanal
Une faible impédance garantit-elle une qualité élevée ?
Des impédances de haut-parleur plus élevées, ne fournissent pas forcément une meilleure qualité de haut-parleur.
Ces impédances sont conçues pour percer le cône du haut-parleur, à travers un air plus lourd, ce qui risque de créer plus de distorsion.
👉 Les impédances inférieures nécessitent moins de puissance d’un amplificateur.
Les amplis sonnent mieux à des charges d’impédance plus faibles
Néanmoins, comme la plupart des amplis sonnent mieux à des charges d’impédance plus faibles, un haut-parleur conçu pour une impédance plus élevée risque d’être désaccordé.
⚠️ L’utilisation d’enceintes à ohms inférieurs, sans équipement pouvant les prendre en charge, peut vous contraindre d’augmenter complètement l’amplificateur, ce qui risque d’endommager l’équipement.
Si vous prenez n’importe quel haut-parleur moderne, et que vous le connectez à n’importe quel amplificateur moderne, vous aurez plus qu’assez de volume pour votre séjour.
Alors quel est l’avantage d’un haut-parleur 4 ohms, par rapport à un haut-parleur 6 ohms ou 8 ohms ?
➡️ Il n’y a pas plus d’avantage que ça. Juste le fait que cette faible impédance indique parfois la quantité de réglages effectués, quand l’entreprise a conçu le haut-parleur.
L’impédance d’un haut-parleur change quand le son monte et descend en fréquence. Par exemple, à 41 Hz (la note la plus basse d’une guitare basse standard), l’impédance d’un haut-parleur peut être de 10 ohms.
La spécification d’impédance vue sur un haut-parleur n’est qu’une moyenne approximative.
Certains ingénieurs aiment égaliser l’impédance des haut-parleurs pour un son homogène sur toute la gamme audio. L’entreprise peut utiliser des circuits électriques pour aplanir les zones à haute impédance.
👉 Ce genre d’attention est la raison pour laquelle les haut-parleurs de 4 ohms sont courants dans l’audio haut de gamme, mais rares dans l’audio grand public.
Exigences relatives à l’impédance des enceintes et à l’amplificateur
👉 L’impédance du haut-parleur est un facteur important, qui entre en jeu quand on cherche à connecter un récepteur à une paire de haut-parleurs, ou à un système de haut-parleurs matriciels.
Avant d’acheter un haut-parleur de 4 ohms, vous devez vous assurer que l’amplificateur ou le récepteur est capable de le gérer.
✅ Si le fabricant de l’amplificateur ou du récepteur publie des puissances nominales en 8 et 4 ohms, il n’y aura aucun problème.
La plupart des amplis séparés sans préampli ou tuner intégré peuvent gérer des haut-parleurs de 4 ohms. Tout comme la plupart des récepteurs A/V haut de gamme.
👉 Si vous avez un système avec 4 haut-parleurs de 8 ohms, il est préférable de faire correspondre cette configuration avec un récepteur, qui a des puissances de sortie réglées sur 8 ohms.
De cette façon, si un haut-parleur fonctionne mal et commence à consommer plus de puissance, l’amplificateur ne souffrira pas en même temps.
Un récepteur relativement bon marché pourrait ne pas convenir pour les haut-parleurs de 4 ohms.
Il peut fonctionner correctement à faible volume cependant.
⚡ Mais si vous l’augmentez, l’amplificateur pourrait ne pas avoir le pouvoir d’alimenter le haut-parleur. Le récepteur peut s’éteindre temporairement, ou vous risquez carrément de le faire griller.
Commutateur d’impédance
Certains amplis et récepteurs embarquent un commutateur d’impédance, que vous pouvez utiliser pour basculer entre les réglages d’ohms.
➡️ Le problème avec l’utilisation de ce commutateur, est que l’impédance n’est pas un réglage plat. C’est une courbe qui varie.
L’utilisation d’un commutateur d’impédance pour faire correspondre votre équipement, à vos haut-parleurs paralyse intentionnellement toutes les capacités de votre amplificateur, ou récepteur.
👉 Laissez l’impédance sur son réglage le plus élevé, et achetez des haut-parleurs qui correspondent aux paramètres d’impédance de votre équipement, afin de pouvoir obtenir les meilleures performances possibles.
Que se passe-t-il si l’impédance des enceintes est trop faible, ou trop élevée ?
➡️ Une distorsion du haut-parleur risque de se produire si l’impédance du haut-parleur est trop faible. La tension de sortie d’un amplificateur chutera, alors qu’il essaie de pousser le cône du haut-parleur dans trop d’air.
🔥 De plus, le haut-parleur crée beaucoup de chaleur dans ce scénario, endommageant sa qualité globale. Et un risque de panne du haut-parleur peut se produire.
➡️ Si l’impédance du haut-parleur est trop élevée, la puissance d’un amplificateur peut ne pas du tout alimenter le haut-parleur.
Cette situation peut se produire quand un haut-parleur nécessite une impédance de 8 ohms, mais qu’il est connecté à un amplificateur de 4 ohms.
❌ Par conséquent, le haut-parleur peut ne jamais émettre de son.
Comment mesure-t-on l’impédance des enceintes ?
➡️ L’impédance d’une enceinte est mesurée en ohms (Ω).
Ainsi, l’impédance du haut-parleur est l’opposition d’un haut-parleur au flux de courant.
👉 Alors que les impédances des haut-parleurs sont le plus souvent évaluées à 2 ohms, 4 ohms ou 8 ohms, elles peuvent aussi varier entre 6 Ω et 32 Ω pour un haut-parleur individuel.
Les valeurs des impédances des haut-parleurs indiquées sur les boîtiers des enceintes, n’incluent généralement pas de virgule décimale. Ce qui peut induire en erreur une personne qui ne le sait pas.
À titre d’exemple, une enceinte avec une cote de 8 ohms fonctionne mieux dans les systèmes avec 8 ohms complets présents.
👉 Les valeurs nominales des haut-parleurs peuvent aller de 1 Ω à plus de 20 Ω, selon la taille et la forme des composants.
1 ohm équivaut à 1 volt de tension par ampère de flux de courant.
L’impédance des enceintes peut-elle être modifiée ?
👉 L’impédance des haut-parleurs ne peut être modifiée, que si les composants des haut-parleurs sont remplacés.
⚠️ Les impédances sont généralement conçues pour répondre à une certaine norme d’efficacité. Et les valeurs de résistance des haut-parleurs ne peuvent pas être modifiées, si l’intention nominale du haut-parleur est de rester inchangée.
Bien que les composants comme les cônes et les fils puissent être facilement échangés, sans modifier l’impédance des haut-parleurs, cela modifiera la qualité sonore globale. Notamment en ajoutant de la distorsion, ou en réduisant tout simplement le son produit par le haut-parleur.
L’impédance des enceintes affecte-t-elle la qualité du son ?
L’impédance du haut-parleur est l’opposition d’un haut-parleur au flux de courant vers un amplificateur.
👉 Elle peut affecter la qualité du son, en raison de l’incapacité du haut-parleur à produire efficacement des sons.
Si les composants des haut-parleurs sont échangés, sans modifier les impédances, cela diminuera l’efficacité des haut-parleurs et ajoutera une distorsion inutile.
➡️ Le haut-parleur doit être pris en compte quand on pense à l’impédance.
Le boîtier a été conçu avec une gamme spécifique, et il a besoin d’une puissance suffisante en provenance d’un ampli ou d’un récepteur, pour que la reproduction du son puisse se faire dans les meilleures conditions.
L’impédance des enceintes affecte-t-elle le volume ?
👉 L’impédance n’affecte pas directement le volume des haut-parleurs.
Cependant, elle risque de modifier indirectement le volume en modifiant la qualité sonore d’un haut-parleur.
L’efficacité des haut-parleurs est donc un élément essentiel à prendre en compte.
L’efficacité du haut-parleur est la quantité de puissance transférée en énergie acoustique, et émise par une enceinte.
L’impédance affecte partiellement le volume (sortie globale)
L’impédance affecte partiellement le volume du haut-parleur, en modifiant sa sortie globale.
👉 Les haut-parleurs les plus efficaces sont généralement de 8 Ω, produisant les niveaux de volume les plus élevés, dans des enceintes entièrement remplies de fil de haut-parleur.
L’impédance doit être connue avant d’être utilisée dans des systèmes où un autre haut-parleur est présent, car des impédances incompatibles produisent une distorsion indésirable, et une qualité sonore globale inférieure.
L’impédance affecte partiellement le volume (efficacité)
L’impédance du haut-parleur affecte également indirectement le volume du haut-parleur, en modifiant son efficacité.
👉 L’efficacité électrique du haut-parleur fait référence à sa capacité, à convertir l’énergie électrique en énergie acoustique, et vice versa.
Elle est mesurée en décibels (dB) et est généralement indiquée sur les composants des haut-parleurs, tels que les cônes ou les tweeters.
Si une conception de haut-parleur a une cote d’efficacité de 95 dB, par exemple, cela signifie que pour chaque watt de puissance mis, le haut-parleur produira 95 dB.
➡️ L’impédance affecte différemment l’efficacité des haut-parleurs, selon le fait qu’ils soient en série (connectés ensemble) ou en parallèle (connectés l’un à l’autre).
L’impédance affecte partiellement le volume (réponse en fréquence)
L’impédance affecte également indirectement le volume du haut-parleur, en modifiant sa réponse en fréquence.
La réponse en fréquence est la façon dont les différentes fréquences sont produites par un système audio.
➡️ Grosso modo, plus la gamme d’un haut-parleur est complète, meilleure sera la qualité sonore.
L’impédance affecte la réponse en fréquence du haut-parleur, en modifiant les composants et le fil du haut-parleur.
⚠️ Changer le croisement ou ajouter plus de fil, peut augmenter l’impédance en rendant le système sonore moins efficace.
🔥 Cela rend la réponse en fréquence plus faible, car la puissance est détournée de la production des sons, et va à la place vers des actions indésirables comme la production de chaleur.
Correspondance de puissance VS Pontage de tension
👉 Il faut privilégier un transfert de signal/tension optimal, plutôt qu’un transfert de puissance lors de la connexion d’un haut-parleur à un amplificateur.
➡️ En d’autres termes, le signal amplifié de l’amplificateur doit piloter le haut-parleur.
Ce n’est pas grave si le transfert de puissance n’est pas idéal. Les haut-parleurs sont de toute façon inefficaces.
Cela nous amène sur l’adaptation de puissance par rapport au pontage de tension.
Il faut généralement faire correspondre un ampli et un haut-parleur, quand on veut des appareils compatibles.
➡️ Cependant, nous ne sommes pas concernés par l’adaptation de puissance pour un transfert de puissance maximal.
Nous voulons plutôt un transfert de tension optimal, qui est appelé pontage de tension.
Pour mieux comprendre la différence, voici un diviseur de tension simplifié, pour comprendre la connexion entre un amplificateur de puissance et un haut-parleur.
Diviseur de tension simplifié
L’amplificateur est la source, et le haut-parleur, la charge.
- VS est la tension source ou l’intensité du signal émise par l’amplificateur,
- ZS est l’impédance de source ou de sortie de l’amplificateur,
- ZL est l’impédance de charge ou d’entrée du haut-parleur,
- VL est la tension de charge ou l’intensité du signal qui pilotera le haut-parleur.
➡️ Nous voulons autant de transfert de signal/tension que possible de l’amplificateur vers le haut-parleur.
L’adaptation de puissance est le résultat de l’adaptation des impédances de source, et de charge de 2 appareils.
Cela donne un transfert de puissance maximum entre la source, et la charge mais avec seulement 50% d’efficacité (il y a une perte de charge de 6 dB).
En d’autres termes, la tension VL ne sera que la moitié de celle de VS si ZS = ZL.
Le pontage de tension/d’impédance est le résultat d’avoir ZL bien supérieur à ZS.
👉 Cela donne un transfert de tension maximal, et une efficacité beaucoup plus élevée.
Pour prouver les points, il faut examiner la source et le circuit de charge simplifiés en tant que diviseur de tension.
VL / VS = ZL / (ZL + ZS)
Et : VL = VS • ZL / (ZL + ZS)
Disons que ZL est égal à ZS.
Dans ce scénario, VL serait 1/2 de VS (la tension ou la force du signal de sortie de l’appareil connecté). La moitié de la force du signal a été perdue.
Si ZL est 9 fois ZS, VL serait 9/10 de VS. 90 % de la force du signal a été transférée.
➡️ Ainsi, une impédance de charge beaucoup plus élevée est nécessaire pour un transfert de signal optimal.
En règle générale, la charge Z doit être au moins 10x celle de la source Z.
👉 Il faut donc privilégier une impédance du haut-parleur bien supérieure, à l’impédance de sortie réelle de l’amplificateur connecté.
✅ Cela améliore le transfert et l’efficacité du signal.
Facteur d’amortissement
👉 Le facteur d’amortissement (DF) est le rapport entre l’impédance nominale du haut-parleur, et l’impédance totale de la source qui alimente le haut-parleur.
Il inclut l’impédance de l’amplificateur (source) et du câble de l’enceinte.
Un DF élevé indique que l’amplificateur a plus de contrôle sur le pilote mobile du haut-parleur.
C’est un autre avantage d’avoir une impédance d’entrée de haut-parleur élevée, par rapport à l’impédance de sortie de l’amplificateur.
➡️ Un facteur d’amortissement plus élevé améliore la réponse transitoire de la relation amplificateur/haut-parleur.
De plus, cela permet à l’amplificateur de s’amortir quand le signal audio s’arrête.
➡️ Des facteurs d’amortissement inférieurs entraînent moins de contrôle de l’amplificateur, et peuvent entraîner une sortie sonore faible. Surtout dans les basses fréquences.
⚠️ Il est donc important d’avoir une impédance (charge) de haut-parleur élevée.
En règle générale, un facteur d’amortissement de 10 ou plus est optimal.
En d’autres termes, un haut-parleur avec une impédance d’entrée 10x ou plus, par rapport à l’impédance de sortie de l’amplificateur, est préférable.
Enceinte active VS Enceinte passive 🔉
👉 Les haut-parleurs passifs n’ont pas d’amplificateurs intégrés, et n’ont pas besoin d’alimentation pour fonctionner.
Ils s’appuient au contraire sur des amplificateurs externes, afin de leur fournir des signaux suffisamment puissants pour pouvoir les piloter.
Les entrées de haut-parleurs passifs sont conçues pour attendre des signaux de niveau haut-parleur.
👉 Les haut-parleurs actifs, à l’inverse, ont des amplificateurs intégrés et ont besoin d’être alimentés pour fonctionner.
Les haut-parleurs actifs peuvent donc avoir des entrées ligne, des entrées instrument et même des entrées micro.
Leurs amplificateurs intégrés amplifient ces signaux, jusqu’à un niveau capable de piloter correctement les haut-parleurs.
Qu’en est-il des entrées des enceintes actives ?
Les entrées des haut-parleurs actifs sont souvent conçues, pour accepter une variété de types de signaux différents.
👉 Ces types de signaux nécessitent des impédances de charge différentes.
- Les entrées micro sont conçues pour accepter des signaux de niveau micro, et ont généralement des impédances comprises entre 1 kΩ et 10 kΩ.
- Les entrées ligne sont conçues pour accepter des signaux de niveau ligne, et ont généralement des impédances comprises entre 10 kΩ et 50 kΩ.
- Les entrées instrument sont moins régulées, et peuvent avoir des impédances de 47 kΩ, 10 MΩ et plus.
Les spécifications d’impédance d’un haut-parleur actif ne donc sont pas comprises entre 1 Ω et 16 Ω, comme un haut-parleur passif.
Au contraire, il sera dans les plages indiquées ci-dessus, selon le type d’entrées disponibles dans le haut-parleur actif.
Quelle est la différence entre 4 et 8 Ohms ?
👉 La différence est qu’un haut-parleur de 4 ohms va avoir besoin de plus de puissance d’un amplificateur, par rapport à un haut-parleur de 8 ohms pour pouvoir produire le même volume sonore.
Cela est dû à la relation entre la tension, le courant et la résistance dans les circuits électroniques.
Pour une tension donnée, une impédance plus faible signifie un courant plus important.
La puissance est une combinaison de tension et de courant. Pour fournir plus de courant au haut-parleur, un amplificateur doit donc avoir une puissance nominale plus élevée.
Les haut-parleurs avec une impédance supérieure ou égale à l’amplificateur, devraient avoir une meilleure qualité sonore.
Plus l’impédance nominale d’un haut-parleur est élevée, moins il y aura de perte de puissance lors de la transmission. Ce qui signifie que plus de puissance peut être utilisée pour le volume, et la réponse en basse fréquence.
Conclusion
➡️ L’impédance mesure la capacité de gestion de la puissance d’un haut-parleur, et doit être prise en compte avant de faire un achat.
⚠️ Comprendre cette mesure peut avoir d’énormes implications sur votre système audio, et il est essentiel de savoir comment fonctionne l’impédance de vos haut-parleurs, si vous voulez entendre clairement chaque note sans distorsion ni interférence.
