Quelle est l'importance de la correspondance d'impédance dans les applications audio?

Quelle sera l'importance des signaux réfléchis dans les applications audio (par exemple entre un ampli et un haut-parleur, ou entre un pré-ampli et un ampli)? Principalement en ce qui concerne la fidélité et non le transfert de puissance.

Quelles sont les différentes options pour faire correspondre l'impédance et leurs avantages / inconvénients? Cela peut être sur le terminal de sortie, le terminal d’entrée ou la modification du câble?

La correspondance d'impédance n'est pas utilisée dans l'électronique audio moderne.

• Une sortie micro peut être d’environ 600 Ω, tandis que les entrées de préampli micro ont 1 kΩ ou plus.
• Une sortie de ligne sera quelque chose comme 100 Ω, alors qu'une entrée de ligne sera plus comme 10 kΩ.
• Un amplificateur de haut-parleur aura une puissance inférieure à 0,5 Ω, tandis que les haut-parleurs auront plutôt la valeur 4 Ω.
• Une sortie guitare peut être de 100 kΩ, tandis qu'une entrée d'ampli guitare est d'au moins 1 MΩ.

Dans tous ces cas, l'impédance de charge est nettement plus grande que la source; ils ne sont pas appariés. Cette configuration maximise la fidélité .

L'adaptation d'impédance a été utilisée dans les systèmes téléphoniques à partir desquels les systèmes audio ont évolué et était (parfois?) Utilisée dans les amplificateurs à tubes à vide, mais même dans ce cas, il s'agit d'un compromis entre puissance maximale et fidélité maximale .

Les effets de ligne de transmission ne s'appliquent pas. Avec une longueur d’ onde d’au moins 10 km (pour 20 kHz), je pense que l’effet le plus efficace de la réflexion est le filtrage en peigne (atténuation des ondes décamétriques) avec des lignes de quelques kilomètres de long? Mais c'est totalement irréaliste.

Bill Whitlock :

Les câbles audio ne sont PAS des lignes de transmission. Le battage publicitaire des câbles exotiques fait souvent appel à la théorie classique des lignes de transmission et implique que la réponse en nanosecondes est en quelque sorte importante. La physique réelle nous rappelle que les câbles audio ne commencent à présenter des effets de ligne de transmission au sens technique du terme que lorsqu'ils atteignent une longueur physique de 4 000 pieds environ.

Le théorème de puissance maximale ne s'applique pas, car:

• les signaux de bas niveau sont véhiculés par la tension et non par l'énergie
• Les impédances de sortie des amplificateurs de niveau élevé peuvent être réduites par rapport aux enceintes qu’elles pilotent. Le théorème de puissance maximale sert à faire correspondre les charges aux sources, et non aux sources .

Rane Corporation :

L'appariement d'impédance est sorti avec des tubes à vide, des Edsels et des coiffures pour ruches. Les transistors et les amplificateurs opérationnels modernes ne nécessitent pas d’adaptation d’impédance. Si cela est fait, la correspondance d'impédance dégrade les performances audio .

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Pourquoi l’adéquation d’impédance n’est-elle pas nécessaire (et en fait blessante) dans les applications audio professionnelles, voir William B. Snow, «Impedance - Matched or Optimum» [ écrit en 1957! ], Sound Reinforcement: An Anthology , sous la direction de David L. Klepper (Audio Engineering Society, NY, 1978, p. G-9 - G-13), et l’appariement du gain et de l’impédance de RaneNote : Strange Bedfellows .

Shure Brothers :

Pour les circuits audio, est-il important de faire correspondre l'impédance?

Plus maintenant. Au début du 20ème siècle, il était important de faire correspondre l'impédance. Les laboratoires Bell ont constaté que, pour obtenir un transfert de puissance maximal dans les circuits téléphoniques longue distance, il convient de faire correspondre les impédances de différents appareils. L’adaptation d’impédance a permis de réduire le nombre d’amplificateurs à tube à vide nécessaires, coûteux, encombrants et produisant de la chaleur.

En 1948, les laboratoires Bell ont inventé le transistor - un amplificateur bon marché, petit et efficace. Le transistor utilise le transfert de tension maximum de manière plus efficace que le transfert de puissance maximum. Pour un transfert de tension maximum, le périphérique de destination (appelé "charge") doit avoir une impédance au moins dix fois supérieure à celle du périphérique émetteur (appelé "source"). Ceci est connu comme BRIDGING. Le pontage est la configuration de circuit la plus courante lors de la connexion de périphériques audio. Avec les circuits audio modernes, des impédances correspondantes peuvent en fait dégrader les performances audio.

C'est une idée fausse commune. HyperPhysics affichait auparavant une sortie d’amplificateur de 8 ohms , mais ils ont amélioré la page depuis. Electronics Design a montré une sortie d'amplificateur de 8 ohms pendant longtemps , mais ils l'ont finalement corrigée après de nombreuses plaintes dans la section commentaires:

Par conséquent, à moins que vous ne soyez la compagnie de téléphone avec des câbles de plusieurs kilomètres, l'impédance de la source et de la charge n'a pas besoin d'être adaptée ... à 600 ohms ou à toute autre impédance. --- Bill Whitlock, président et ingénieur en chef de Jensen Transformers, Inc. et AES Life Fellow.

La correspondance d'impédance ne concerne pas vraiment les fréquences audio et, dans vos exemples, elle n'est pas vraiment préférée. Cependant, vous devez faire attention à vos impédances d'entrée et de sortie.

En général, l'impédance correspond pour 2 raisons:

1. Minimiser les réflexions - Les réflexions deviennent un problème lorsque la longueur de la ligne de transmission entre dans le même ordre que la longueur d'onde du signal. Il existe différentes règles de base ici. Certains disent qu'ils s'inquiètent quand la longueur du fil est égale à 1/4 de la longueur d'onde, d'autres disent 1/6, 1/10, etc. Cela dépend du signal et de la réactance de la ligne de transmission. Dans ce cas, cela n’a vraiment aucune importance, car la longueur d’onde électrique d’un signal de 20 kHz est d’environ 49 000 pieds. En d'autres termes, les réflexions ne sont pas un problème pour l'application que vous demandez.

2. Transfert de puissance maximal - L'adaptation de l'impédance de sortie d'un conducteur à l'impédance d'entrée d'une charge permet un transfert de puissance maximal. Au début, cela semble important pour conduire un haut-parleur, mais il y a des considérations plus importantes (voir ci-dessous).

Exemple d'ampli:

Avec une conception d'ampli moderne (étage de puissance active, aucun transformateur de sortie), votre objectif actuel est, entre autres, d'obtenir le facteur d'amortissement le plus élevé possible. Lorsque vous conduisez un haut-parleur, le haut-parleur lui-même génère du courant au fur et à mesure de son pilotage. Cela devrait donc être logique si vous pilotez un périphérique pour déplacer une bobine dans un champ magnétique. Dans le cas idéal, cela n'aurait pas d'importance, car le cône / bobine réagirait instantanément au signal entrant. En réalité, il y a un retard et un dépassement du cône en raison de la nature mécanique du haut-parleur. En conséquence, le haut-parleur produit des courants qui sont renvoyés à l'amplificateur.

Pour le dire en termes plus simples et plus applicables. Un facteur d'amortissement élevé permet à l'amplificateur de mieux contrôler le cône du haut-parleur. Ceci est particulièrement important près du point de résonance du locuteur. Le facteur d'amortissement est (résistance de l'enceinte) / (résistance de sortie amp) et une correction pour la résistance du fil. Donc, dans ce cas, votre objectif est la résistance de sortie la plus petite possible dans l'amplificateur.

niveau de ligne entre les appareils (préampli):

Encore une fois, l'adéquation de l'impédance n'est pas l'objectif. Vous voulez généralement une impédance de sortie la plus faible et une impédance d'entrée la plus élevée possible. Cela minimise la consommation de courant et, par conséquent, la chute de tension. C'est la configuration de distorsion la plus basse et permet un transfert de tension maximal.

L'article fondamental sur les câbles de haut-parleur a été écrit par Bob Pease de National Semiconductors en 1990, intitulé "Qu'est-ce que tout cela a de quoi épisser, de toute façon?" . Lisez et appréciez - alors continuez votre vie en ignorant en toute sécurité les vendeurs d'huile de serpent!