Impédance du haut-parleur, puissance absorbée et câblage
L’indice d’ohm du haut-parleur est une indication de l’impédance en courant alternatif du haut-parleur, qui varie avec la fréquence du signal d’entrée. Cette variation de l’impédance de l’enceinte est visible sur la courbe d’impédance de la fiche technique de l’enceinte. C’est pourquoi la fiche technique indique que cette enceinte a une « impédance nominale » de 8 ohms. »
.
La plupart des haut-parleurs sont disponibles dans des valeurs ohm alternatives (généralement 4, 8 et 16 ohms). Cette variété permet une plus grande flexibilité dans l’adaptation de l’impédance équivalente globale de votre ou vos enceintes à l’impédance de sortie de l’amplificateur. Il est important que l’impédance de sortie de votre amplificateur corresponde à l’impédance équivalente globale de votre ou vos enceintes pour un transfert de puissance maximal et pour ne pas endommager l’amplificateur.
Lorsque vous utilisez plus d’une enceinte avec votre amplificateur, l’impédance équivalente globale change en fonction de la façon dont les enceintes sont câblées. Vous pouvez câbler plusieurs enceintes « en série », « en parallèle » ou dans une combinaison des deux configurations de câblage (« série/parallèle »).
Les enceintes ont également une puissance nominale qui indique la puissance de l’ampli qu’elles peuvent supporter avant d’être endommagées. Lorsque vous utilisez plusieurs enceintes, la puissance de sortie de l’amplificateur sera répartie entre les enceintes. Nous vous recommandons d’utiliser des haut-parleurs ayant la même valeur ohmique dans les enceintes multiples afin que la puissance soit distribuée de manière égale à chaque haut-parleur. (Pour l’amplification de la guitare, nous recommandons de choisir un haut-parleur évalué pour au moins deux fois la puissance maxiumum qu’il pourrait subir de l’ampli).
Exemple 1 : Câblage d’une seule enceinte
Dans l’exemple 1, nous avons un ampli de 50W avec une impédance de sortie de 8 ohms. Il a été apparié à une enceinte de 8 ohms.
Puisqu’il n’y a qu’une seule enceinte, elle pourrait subir la totalité des 50W de l’amplificateur.
Dans ce cas, nous recommandons de choisir une enceinte de 8 ohms avec une puissance nominale d’au moins 100W.
Exemple 2 : Câblage en série
. Lorsque plusieurs enceintes sont câblées en série, la somme des impédances nominales des enceintes doit être égale à l’impédance de sortie de l’amplificateur.
~z_{\text{equivalent}}~ = Impédance globale équivalente
~z_n~ = Impédance du haut-parleur ~n~
$z_{\text{equivalent}} = z_1 + z_2 + \ldots + z_n$$
Dans l’exemple 2, nous avons un ampli de 50W avec une impédance de sortie de 8 ohms. Pour déterminer les valeurs des haut-parleurs, nous devons résoudre en utilisant la formule d’impédance équivalente.
$$z_{\text{équivalent}} = z_1 + z_2 + \ldots + z_n$$z_{\text{équivalent}} = 8Ω$$8Ω = z_1 + z_2$
Comme nous savons ~z_1 = z_2~, nous pouvons simplifier:
$8Ω = z_{\text{speaker}}. + z_{\text{speaker}}$$8Ω = 2 \times z_{\text{speaker}}$$\frac{8Ω}{2} = z_{\text{speaker}}$$z_{\text{speaker}} = 4Ω$
Puisqu’il y a deux enceintes, chaque enceinte pourrait subir 25W (la moitié de la puissance de sortie de l’ampli).
Dans ce cas, nous recommandons de choisir deux enceintes de 4 ohms avec une puissance nominale d’au moins 50W chacune.
Exemple 3 : Câblage en parallèle
Lorsque plusieurs enceintes sont câblées en parallèle, les choses sont un peu plus compliquées car l’impédance globale du circuit parallèle sera inférieure aux valeurs nominales d’impédance des haut-parleurs individuels, comme le montre la formule suivante.
~z_{\text{équivalent}~ = Impédance globale équivalente
~z_n~ = Impédance du haut-parleur ~n~
$z_{\text{équivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_1} + \frac{1}{{2}} + \frac{1}{z_n}}$
Dans l’exemple 3, nous avons un ampli de 50W avec une impédance de sortie de 8 ohms. Pour déterminer les valeurs des enceintes, nous devons résoudre en utilisant la formule d’impédance équivalente.
$z_{\text{équivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_1}. + \frac{1}{1}{z_2} + \ldots + \frac{1}{1}{2}}$$z_{\text{\}} = 8Ω$$8Ω = \frac{1}{\frac{1}{\_1}} + \frac{1}{2}}$
Comme nous savons que ~z_1 = z_2~, nous pouvons simplifier:
$8Ω = \frac{1}{\frac{1}{{1}}z_{\text{\}}} + \frac{1}{z_{\text{speaker}}}}$$8Ω = \frac{1}{\frac{2}{z_{\text{speaker}}}}$$8Ω = \frac{z_{\text{speaker}}{2}$$z_{\text{speaker}} = 16Ω$
Puisqu’il y a deux enceintes, chaque enceinte pourrait subir 25W (la moitié de la puissance de sortie de l’ampli).
Dans ce cas, nous recommandons de choisir deux enceintes de 16 ohms avec une puissance nominale d’au moins 50W chacune.
Exemple 4 : Câblage série/parallèle
. Lorsque plusieurs enceintes sont câblées dans une configuration série/parallèle, les choses deviennent encore plus compliquées. Tout d’abord,l’impédance équivalente doit être déterminée pour tous les haut-parleurs câblés en série en utilisant la même formule que dans l’exemple 2 ci-dessus. Une fois cela fait, on peut alors calculer l’impédance nominale globale du circuit en utilisant la formule du circuit parallèle de l’exemple 3 ci-dessus.
Dans l’exemple 4, nous avons un ampli de 50W avec une impédance de sortie de 8 ohms. Pour déterminer l’impédance des haut-parleurs, nous devrons résoudre en utilisant à la fois la formule parallèle et la formule série pour l’impédance équivalente.
Parce que les deux haut-parleurs supérieurs sont câblés en parallèle avec les deux haut-parleurs inférieurs, nous pouvons exprimer la formule pour l’impédance équivalente en utilisant la formule d’impédance parallèle comme suit :
$z_{\text{équivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_1}. + \frac{1}{z_2} + \ldots + \frac{1}{z_n}$$z_{\text{équivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_{\text{top}} + \frac{1}{z_{\text{bottom}}}}$
Ainsi, pour résoudre cette formule, nous devons déterminer l’impédance des ensembles d’enceintes du haut et du bas. Chacun de ces deux ensembles d’enceintes est câblé en série, nous pouvons donc utiliser la formule d’impédance série équivalente pour résoudre.
$$z_{\text{équivalent}} = z_1 + z_2 + \ldots + z_n$$z_{\text{top}} = z_1 + z_2$
Parce que tous les haut-parleurs ont la même impédance, nous savons que ~z_1 = z_2~ et nous pouvons simplifier davantage:
$$z_{\text{top} = z_{\text{speaker}}. + z_{\text{speaker}}$$z_{\text{top}} = 2 \times z_{\text{speaker}}$
Parce que tous les haut-parleurs ont la même valeur, on sait aussi que :
$$z_{\text{bottom}} = 2 \times z_{\text{speaker}}$
On voit donc aussi que ~z_{\text{top}} = z_{\text{bottom}}~
En glissant ces équations dans notre formule originale pour ~z_{\text{equivalent}}~, on voit comment calculer :
$$z_{\text{\c}} = \frac{1}{\frac{1}{\c}z_1} + \frac{1}{z_2} + \ldots + \frac{1}{z_n}$$z_{\text{équivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{z_{\text{top}} + \frac{1}{\i1}{\i1}-z_{\text{\i}}}}}$$z_{\text{\i}} = \frac{1}{\frac{1}{\i1}- 2 \times z_{\text{\i}}} + \frac{1}{2 \times z_{\text{speaker}}}}}$$z_{\text{équivalent} = \frac{1}{\frac{1}{2 \times z_{\text{speaker}}} + \frac{1}{2 \times z_{\text{speaker}}}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{2}{2 \times z_{\text{speaker}}}}$$z_{\text{equivalent}} = \frac{1}{\frac{1}{{\i1}-z_{\text{\i}{\i}} du haut-parleur}}}}$$z_{\text{\i}} = z_{\i} du haut-parleur}}$
Donc, après tout ce travail, nous pouvons voir que l’impédance équivalente de ce circuit série/parallèle est juste égale à l’impédance du haut-parleur. Comme nous savons que l’impédance de sortie de l’amplificateur est de 8Ω, nous pouvons facilement voir que
$$z_{\text{speaker}} = 8Ω$
Puisqu’il y a quatre haut-parleurs, chaque haut-parleur pourrait subir 12,5 W (un quart de la puissance de sortie de l’ampli).
Dans ce cas, nous recommandons de choisir quatre haut-parleurs de 8 ohms avec une puissance nominale d’au moins 25W chacun.
Pour cette configuration, il est plus facile de calculer l’impédance globale équivalente en deux étapes.
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Par Kurt Prange (BSEE), ingénieur commercial pour Antique Electronic Supply – basé à Tempe, AZ. Kurt a commencé à jouer de la guitare à l’âge de neuf ans à Kalamazoo, dans le Michigan. Il est un bricoleur de guitare et un concepteur d’amplificateurs à tubes qui aime aider d’autres musiciens le long dans la poursuite sans fin de la tonalité.