Liaisons symétriques et asymétriques – Adaptation d’impédance

Salut à tous !

C’est bien beau d’avoir de beaux micros, une belle console de mixage, de beaux traitements de son et de belles enceintes, mais encore faut-il les relier correctement entre eux, sous peine de se retrouver avec un son tout abimé malgré la qualité de vos appareils audio !

Notre ennemi N°1 : Les parasites
Tout conducteur électrique agit comme une antenne qui capte des ondes parasites qui détériorent notre rapport signal sur bruit.

Notre combat : Supprimer ou réduire au maximum ces parasites.

Pour cela plusieurs techniques sont utilisées :

  • Le blindage
  • Le principe de symétrisation

Le blindage

On entoure le conducteur (préalablement isolé par une gaine en plastique, ou un autre matériau isolant) d’une tresse métallique reliée à la masse (potentiel électrique 0 Volt). Cette tresse va jouer le rôle de la cage de Faraday c’est à dire qu’elle va former un écran contre les ondes parasites. Comme elle est reliée à la masse, elle sert aussi d’habitude pour le retour de courant.

Câble blindé avec plusieurs conducteurs

Ce type de protection est suffisant pour les liaisons niveau ligne (donc lorsque le signal est relativement fort) et lorsqu’elles ne dépassent pas quelques mètres (une dizaine max, plus un câble est long, plus il capte de parasites).
Pour des liaisons plus longues ou pour des liaisons micros, il faut avoir recours à la symétrisation du signal.

La symétrisation

Pour utiliser la symétrisation il faut rajouter à notre liaison un conducteur en plus.
Partant du principe que chaque conducteur capte les parasites de la même manière, on va pouvoir, en mettant les signaux des deux conducteurs en opposition de phase et en les additionnant, supprimer les parasites.
On rappelle que lorsque deux signaux identiques sont mis en opposition de phase, ils s’annulent.

Mais attention, il ne faut pas que notre signal utile soit supprimé également. Pour cela, on a deux possibilités :

  • Le signal utile est sur un seul conducteur : Dans ce cas, lorsqu’on le met en opposition de phase avec le deuxième conducteur et qu’on les additionne, le signal n’est pas affecté. Seuls les parasites disparaissent.
  • Le signal utile est doublé, on le retrouve sur les deux conducteurs : Ici il convient donc de symétriser les deux conducteurs à l’origine de la liaison (à la sortie de l’appareil source) : c’est à dire inverser la phase du deuxième conducteur.
    Ainsi, au bout de la liaison (étage d’entrée), lorsqu’on récupérera les signaux, les signaux utiles seront toujours hors phase, mais les parasites seront, eux, en phase. En utilisant dans l’appareil de réception un désymétriseur, on ré-inverse la phase du deuxième conducteur avant d’additionner, supprimant ainsi les parasites, et gardant le signal utile (qui est même doublé en amplitude.)

    Au niveau du désymétriseur on peut résumer l'opération par : S=(+Ve+b)-(-Ve+b)=+Ve+b+Ve-b= 2Ve

    Cela implique donc que l’étage d’entrée ait deux entrées : une pour le signal en phase, une pour le signal hors phase. Ceci est bien sur le cas sur tous les appareils audio pro.

En résumé, pour fonctionner en symétrique les étages de sortie des appareils audios doivent être équipés de symétriseurs, les étages d’entrées de désymétriseurs, et les câbles doivent comporter 3 conducteurs.

La connectique

Voici les connecteurs les plus utilisés en audio :

  • Les câbles XLR (eXternal Left Right) : Ils ont trois broches (point chaud, point froid, masse) pour des liaisons symétriques.

    Utilisé pour les liaisons micros et la majorité des liaisons lignes.
  • Les jacksmono ou stéréo (6.35mm).
    • Mono : 2 conducteurs : point chaud + masse → Liaison asymétrique
    • Stéréo : 3 conducteurs : point chaud + point froid + masse →Liaison symétrique.
      Les jacks stéréos sont aussi nommés jacks TRS (Tip/Ring/Sleeve)
  • Prises Cinch (RCA) : Connectique grand public, asymétrique, souvent utilisées par paires (gauche et droite).
  • Prises mini-jack (3,5mm), mono ou stéréo, plus fragile qu’un jack 6,35mm.

Chacun de ces connecteurs existe en modèle mâle (sortie) et femelle (entrée).

Résistance et adaptation d’impédance

La résistance, désigne la résistance contre le passage du courant. Tout composant ou conducteur a sa résistance propre, mais le terme « résistance » désigne aussi un composant particulier utilisé très couramment en électronique. Plus la résistance est grande, plus elle occasionne une perte de puissance et un dégagement de chaleur. Pour les liaisons communément utilisées, la résistance est très faible. Elle dépend de la longueur du câble, de son diamètre et de ses matériaux.
La résistance s’exprime en Ohms (Ω) et son symbole est R.

L’impédance est une résistance variable selon la fréquence. C’est donc une notion relative à l’utilisation de signaux électriques périodiques. Par exemple, un bobinage peut avoir une impédance de 100Ω pour une fréquence de 500Hz et une impédance de 200Ω pour une fréquence de 3000Hz. Cette particularité est exploitée pour la création de filtres, largement utilisés en audio.

Les appareils audio ont ce qu’on appelle une impédance d’entrée et une impédance de sortie. A priori, sur la bande de fréquence audible (20Hz-20kHz), l’impédance se doit d’être constante.

Pour assurer un bon fonctionnement des appareils entre eux, leurs impédances d’entrée et de sortie doivent être adaptées. Les paramètres tels que la tension, la puissance, l’intensité du courant ou la résistance sont reliés selon les formules suivantes :

P = U×I   et   U = R×I

avec
P=puissance (en Watts)
U=tension (en Volts)
I=intensité (en Ampères)
R=résistance (en Ohms)

En fait, il faut adapter les impédances pour que l’appareil récepteur (par exemple, ici, un haut-parleur) ne demande à la source (ici, un amplificateur) pas plus de courant qu’elle ne peut en fournir. Sous peine de perte de signal, d’échauffement, voire de détérioration de la source.
Par exemple, l’amplificateur a une tension de sortie fixée à U=50 Volts. Pour une impédance de charge du HP de 16Ω, l’intensité demandée à l’amplificateur sera de :
I=U/R=50/16= 3,13 A

Si l’impédance de charge est maintenant de 4Ω, on a :
I=U/R=50/4= 12,5 A

→ On demande beaucoup plus de courant à la source : l’impédance de charge du HP n’est pas bien adaptée. On voit que l’intensité du courant demandée à la source ne dépend que de l’impédance de la charge pour une tension donnée.

En règle générale, il faut que l’impédance de charge d’un appareil soit largement supérieure (au moins 10 fois supérieure) à l’impédance de sortie de la source à laquelle il est connecté.
Dans le monde de l’audio pro, les valeurs sont donc à peu près standardisées.
Les micros ont une impédance de sortie d’environ 150Ω. Les pré-amplis tournent autour de 1100Ω. Pour les liaisons ligne, l’impédance de sortie est de quelques centaines d’ohms et l’impédance de charge peut monter jusqu’à 30kΩ.

 

Voilà ! J’espère que mes explications sont assez claires !
N’hésitez pas à poser des questions et à bientôt avec de nouveaux articles !

6 réflexions au sujet de « Liaisons symétriques et asymétriques – Adaptation d’impédance »

  1. j’ai trouvé la meilleure explication que je n’ai jamais eu. Plus limpide que ton explication n’existe pas. Merci beaucoup, j’espère recevoir des explications de ce genre tout le temps.

  2. Vraiment super clair, bravo pour cette prouesse pédagogique!
    Juste une question: si je vous suis bien, l’impédance est une résistance à une fréquence du signal donnée. Ainsi, je vous cite:  » A priori, sur la bande de fréquence audible (20Hz-20kHz), l’impédance se doit d’être constante ». Est-ce que cela explique pourquoi les spécifications matérielles sur le matos audio n’indiquent qu’un chiffre d’impédance (4ohms par exemple etc….)? En d’autres termes, les fabriquants considérent-ils que, l’impédance étant la même sur toute la bande des fréquences audibles, il n’est pas utile de spécifier ses variations au-delà de cette bande de fréquence puisque cela ne sera pas entendu par l’utilisateur?

    Beaucoup de questions pour pas grand chose….j’en conviens, mais ça me permettrait d’être sûr d’avoir compris.

    Merci

  3. merci pour cette explication d’impédance donc tout appareilles qui reçois un signale doit offrir une résistance d’entrée plus grande à la résistance de sortie l’autre ceci veut dire que pour un microphone qui a une impédance de 200homs on a besoin d’un appareil calibré au moins à 600homs

  4. Bonjour,

    J’aurai une petite question. J’ai ici un problème que je ne peut pas résoudre, tout simplement par le fait que je ne comprend pas le lien entre la réponse et le respect de l’adaptation en tension.

    Voici le problème: On veut adapter l’impédance entre 1 sortie ligne de 150 Ohms vers 3 entrées ligne de 10000 Ohms chacune. La réponse à mon problème est de 3333 Omhs et explique alors que l’adaptation en tension est respectée. Mais… qu’est ce qu’est ce qui fait que ceci est adapté?

    Merci.

    p.s.: votre site est super bien expliqué et je comprend l’adaptation en tension et en puissance mais hélas, je ne fais pas lien dans mon problème

  5. Tout d’abord, je tenais a dire que ce site est tout simplement une mine d’or ! Merci !

    J’aurai deux questions a poser.

    Il y a t’il un rapport entre l’impédance d’un haut-parleur et les ampli de puissance ?

    Si oui

    Si je dois acheter deux sub de 1000w en 8ohm et que que j’achète un ampli de 2x 1200w en 8ohm
    Dois je simplement connecter les speakons aux sub pour avoir du 8ohm et non du 4ohm ?

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