Publié le 30/07/2020
par Marie
L'impédance des cartes son
L'impédance est un sujet récurrent pour tous les musiciens et ingénieurs du son. Il est à la base de nombreux problèmes que l'on peut rencontrer en studio, si on a pas pris soin de lire les caractéristiques techniques avant d'associer ou d'utiliser plusieurs appareils d'une chaîne audio, de la source au monitoring.
Ce tutoriel va vous expliquer les différentes impédances que l'on peut trouver sur une interface audio, mais avant toute chose :
Qu'est ce que l'impédance ?
Tous les appareils électroniques audio comportent des combinaisons de résistances, de condensateurs et d'inducteurs connectés dans des circuits, ainsi que des composants "actifs" comme des transistors ou des lampes qui fournissent une amplification ou agissent comme des interrupteurs. Pour nous faciliter un peu la vie, nous considérons souvent la "résistance" totale d'un circuit complexe comprenant des résistances, des condensateurs et des inductances comme un ensemble composite, appelée l'impédance.L'impédance (symbole Z) est toujours mesurée en ohm, et correspond à la résistance du circuit à un courant alternatif. La résistance (symbole R) est également exprimée en ohm et correspond à la résistance d'un circuit à courant continu.
Toutefois, la valeur réelle dépend dans une certaine mesure de la fréquence des tensions du signal en cause. Dans les circuits d'entrée et de sortie audio, les impédances sont principalement résistantes pour faciliter l'interconnexion - l'impédance ne change pas trop sur la gamme des fréquences audio. Cependant, l'impédance des signaux de radiofréquences (RF) sera souvent très différente de celle des fréquences audio afin d'éviter les interférences RF.
- Basse impédance (environ 150 Ohms) : offre une moindre sensibilité au bruit et à la perte des hautes fréquences des longs câbles.
- Haute impédance (supérieur à 50 kOhms) : très sensible au bruit et à la perte des hautes fréquences des longs câbles.
La basse impédance se trouve généralement avec les micros, et la haute impédance avec les guitares et les basses.
Impédance des entrées et des sorties
Tout matériel qui génère une tension a ce qu'on appelle une impédance de sortie, c'est-à-dire la valeur d'impédance de son propre circuit interne, mesuré à travers ses sorties. De même, tout appareil qui s'attend à recevoir une tension d'entrée a une impédance d'entrée.La tension de sortie de la source est développée à travers l'impédance d'entrée de la destination (souvent appelée impédance de charge, ou simplement charge), et donc la tension du signal est transmise de la source à la destination. Cependant, les impédances d'entrée et de sortie affectent également le courant qui circule dans le circuit.
Dans les cas où il est nécessaire de transférer la puissance maximale d'une source vers une destination (la puissance étant proportionnelle à la fois à la tension et au courant), l'impédance de sortie de la source et l'impédance d'entrée de la destination doivent être égales ; une situation appelée "impédances adaptées" ou "impédances symétriques". Si la source et la destination sont physiquement séparées par une grande distance (par rapport aux longueurs d'onde des fréquences du signal transmis), alors le câble de connexion doit également partager la même impédance que la source et la destination.
L'impédance de sortie d'une carte son et la capacité de son câble de connexion forment un simple filtre passe-bas de premier ordre, produisant une atténuation de 6dB/octave au-dessus d'une certaine fréquence. Cependant, il faut soit une impédance de sortie assez faible, soit un câble assez long pour faire passer ce filtre dans la bande audio. Malgré tout, il est préférable de choisir des câbles ayant une capacité aussi faible que possible, et de garder des longueurs de câble aussi courtes que possible.
Entrées micro (XLR ou Jack)
Les entrées micro sont presque toujours des XLR femelle ou Jack femelle 6,3mm. Les sources de niveau micro se situent entre -60 et -40 dBV (0,001 à 0,010 V) avec des impédances de sortie généralement comprises entre 150 Ω et 200 Ω.
En règle générale, l'impédance de charge doit être au moins 10 fois supérieure à l'impédance de sortie du micro. Certaines autres sources indiquent une impédance 5 fois plus élevée. Tant que l'impédance de charge est supérieure à l'impédance de sortie du micro, le signal du micro doit passer efficacement du micro au préampli. Ainsi, les entrées de niveau micro (souvent XLR) des préamplis et des cartes son ont généralement une impédance d'entrée d'au moins 1500 Ω et attendent une tension similaire d'un signal de niveau micro.
Cas exceptionnel avec les micros ruban. Ceux-ci ont une basse impédance de sortie et nécessitent un transformateur pour augmenter le niveau, afin qu'ils puissent être branchés dans une entrée micro avec préampli intégré.
En lisant les caractéristiques d'un micro sur SonoVente.com, vous verrez bien souvent des valeurs pour l'impédance de sortie, l'impédance de charge nominale, ou les deux ! Il est essentiel de comprendre ces valeurs d'impédance pour maîtriser véritablement les micros.
Entrées Ligne (XLR, Jack ou Cinch)
Les sources de niveau ligne sont généralement de l'ordre de 0 dBV (1 V), ce qui correspond à 100x à 1000x la tension d'un niveau micro.
Les impédances de sortie au niveau ligne sont souvent comprises entre 100 Ω et 600 Ω.
On peut dire qu'un niveau ligne se situe au milieu du spectre de puissance de tous les signaux audio analogiques. Les signaux produits par les micros et les micros de guitare sont plus faibles, tandis que les signaux de sortie des casques et les signaux des haut-parleurs sont plus forts.
Les entrées au niveau ligne (souvent en Jack TRS) ont une impédance de plus de 10 000 Ω et attendent une tension similaire d'un signal au niveau ligne.
Il existe en fait deux normes différentes pour le signal de niveau de ligne, l'une étant "Consumer" (autrement dit Grand Public) et évaluée à un niveau nominal de -10 dBV. L'autre est "professionnel" et est évalué à un niveau nominal de +4 dBu. C'est généralement l'équipement de studio le plus cher qui est conforme à la norme professionnelle et certaines tables de mixage et certains amplis de puissance ont la possibilité de passer de +4 dBu à -10 dBV. Il est préférable d'essayer de faire correspondre les types de signaux entre les équipements si possible.
Un signal de niveau ligne peut être acheminé par un câble guitare ou micro, et il n'existe pas de câbles audio spécifiquement commercialisés comme "câbles de niveau ligne". En raison de la nature des signaux de niveau de ligne reliant différents équipements, il faut souvent utiliser des câbles avec différents connecteurs à chaque extrémité, que l'on peut appeler câbles de liaison ou de raccordement. Les 4 principaux types de connecteurs que nous voyons dans l'audio de niveau ligne, et en fait tous les types d'audio analogique, sont les suivants : Jack 6,3mm, Mini Jack 3,5mm, RCA (Cinch) et connecteur XLR.
Enfin, un signal de niveau ligne peut être soit symétrique, soit asymétrique. Les entrées et sorties ligne asymétriques ne sont généralement que les connecteurs mini jack et RCA que vous voyez. Les fiches Cinch ne peuvent véhiculer qu'un signal mono, asymétrique. Alors que les prises ligne des appareils audio professionnels sont souvent des jack TRS (tip, ring, sleeve) ou des XLR leur permettant d'accepter et d'envoyer un signal symétrique.
Entrées instruments (Jack)
Les sources de niveau instrument se situent entre le niveau micro et le niveau ligne et ont souvent besoin d'un préampli pour les faire passer au niveau ligne approprié.Les impédances de sortie au niveau de l'instrument peuvent devenir très élevées. Une guitare électrique, par exemple, peut avoir une impédance de sortie de 7 000 Ω à 15 000 Ω ou même plus ! C'est pourquoi les entrées ligne des cartes son peuvent être dotées d'un commutateur "Hi-Z" ou "ligne/instrument".
Il faut noter ici que lorsque vous branchez votre guitare 10k sur une entrée de niveau ligne 10k au lieu d'une entrée Hi-Z de 1M, le signal est "chargé". Cela fonctionnera mais la qualité du son sera loin d'être optimale.
Entrées platine (Cinch)
L'impédance d'entrée d'une platine est généralement de 47 kohms, avec une cellule MM (Moving Magnet). L'impédance de sortie devrait être beaucoup plus faible, et elle devrait piloter sans problème n'importe quel préampli ou ampli classique d'impédance d'entrée plus élevée.Sorties ligne (XLR, Jack, Cinch)
Le niveau ligne a une faible impédance en sortie (entre 100 et 600 ohms). La différence d'impédance entre l'entrée et la sortie est ce qui est utilisé pour piloter le signal.Sortie casque (Jack ou mini jack)
En règle générale, les casques à haute impédance nécessitent plus de puissance en provenance de la sortie casque de votre interface que les casques à basse impédance. Il faut prendre le temps de lire les caractéristiques de votre interface audio, mais en règle général les cartes son alimentées par bus USB sont conçues pour des casques ayant une impédance inférieure à 200 ohms, comme les excellents Beyerdynamic DT770 PRO-80, l'Audio-Technica ATH-M50X ou le Sennheiser HD25 Plus.
Les interfaces audio alimentées par le secteur acceptent des casques d'une impédance maximale de 250 ohms. En revanche, les interfaces dernière génération comme les Focusrite Clarett (variantes USB et Thunderbolt) et Red (Thunderbolt) pourront très bien fonctionner avec des casques d'une impédance maximale de 600 ohms comme le Sennheiser HD 600 ou le Beyerdynamic DT 880 PRO.
Comment régler les problèmes d'impédance sur une carte son ?
Branchement d'une sortie haute impédance (Hi-Z) à une entrée basse impédance
Une sortie à haute impédance surchargera le préampli de votre carte son si elle est branchée dans une entrée de niveau micro à basse impédance. Cela entraîne une distorsion et peut même endommager les circuits du préampli !Si vous avez besoin de brancher une guitare (hi-Z) sur une entrée micro via un câble XLR, il est conseillé de mettre un boîtier DI en ligne pour convertir le signal haute impédance en signal basse impédance avant l'entrée micro. Il est préférable de brancher la boîte de Direct le plus près possible de la source haute impédance. Le câble le plus long devrait transporter le signal à basse impédance converti vers le préampli. Cela permettra de conserver une plus grande partie des hautes fréquences du signal audio.
Branchement d'une sortie basse impédance sur une entrée haute impédance (Hi-Z)
Les entrées ligne ou instrument Hi-Z attendent un signal de niveau ligne ou instrument, avec une tension beaucoup plus élevée que les signaux de niveau micro.Le fait de brancher un micro basse impédance sur une entrée ligne ou instrument Hi-Z donne un signal de faible niveau, donc toute augmentation de puissance au niveau du préampli sera générateur de bruit. Ce qui est fortement déconseillé !
Pour éviter ce problème, il faut s'en tenir à de simples connexions par câble XLR entre le(s) micro(s) et l'(les) entrée(s)s micro !
Branchement d'un micro à ruban sur une entrée micro
Comme on l'a vu précédemment, les micros exigent que leur impédance de charge soit au moins dix fois supérieure à leur impédance de sortie pour un fonctionnement optimal. Or, il faut savoir que les micros à ruban passifs sont les plus sensibles à cette exigence. Ces derniers ont souvent une impédance de sortie spécifique qui dépasse largement leur impédance nominale.Par exemple, le micro à ruban AEA R84 a une impédance nominale en sortie de 270 ohms pour une impédance de charge recommandée de 1.2 kOhms ou plus ! L'impédance de charge nominale est à peine plus de 5 fois supérieure à l'impédance de sortie nominale.
Cependant, à la fréquence de résonance du R84 (16,5 Hz), l'impédance de sortie réelle atteint 900 Ohms et diminue au fur et à mesure que l'on entre dans le spectre audible. Pour déverrouiller complètement la partie basse d'un AEA R84, un préampli avec une impédance d'entrée aussi élevée que 9kOhms est nécessaire.
Lorsque l'impédance d'entrée du préampli de la carte son est trop faible, le micro passif à ruban en souffre de plusieurs façons :
- Le ruban lui-même peut être endommagé, ce qui restreint les possibilités et atténue le son.
- Il faut alors augmenter le gain du préampli, ce qui peut dégrader le rapport signal/bruit.
- La clarté du signal du micro dans le bas du spectre est compromise.
- Des distorsions et des artefacts peuvent être introduits dans le signal.
- Les transitoires sont atténués.
- La réponse des hautes fréquences est compromise.
Rien de ce qui précède ne correspond à ce que vous attendez d'un micro à ruban qui nous a coûté les yeux de la tête. Il est donc crucial de s'assurer que vous disposez d'une impédance d'entrée de préampli suffisamment élevée !
Nos conseillers SonoVente.com se tiennent à votre disposition par téléphone au 01 80 38 38 38 du lundi au samedi, de 10h à 19h pour répondre à vos questions. A très bientôt !
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Article rédigé par Marie Troff |
Publié le 30/07/2020
par Marie
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