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Dernière mise à jour : 08/02/2008
Présentation
Vous avez envie de cabler plusieurs haut-parleurs ensemble, afin de les
relier sur une même sortie d'ampli ? Ou d'ajouter des haut-parleurs
Arrière dans une voiture, alors que votre autoradio ne possède que deux
sorties HP ? Comment et sous quelles conditions
peut-on le faire ? Voici quelques informations qui vous aideront
peut-être à comprendre le principe de base...
Avertissement
Avant de commencer, il vous faut avoir à l'esprit que cabler
plusieurs haut-parleurs peut modifier profondément les
caractéristiques électriques qui seront vues de l'ampli
auquel vous raccorderez cet ensemble. Si dans la majorité des
cas, l'amplificateur ne bronchera pas, il n'en sera pas forcement de
même pour certains autres.
Impédance
Un amplificateur BF est
étudié pour qu'on lui branche des haut-parleurs
possédant des caractéristiques précises, notemment
d'un point de vue
impédance de charge (indiquée en ohms). Le fait de cabler
des
haut-parleurs peut résulter en l'équivalent d'un
haut-parleur
dont l'impédance est inférieure à celles des
haut-parleurs
en question, aussi vous devrez vous assurer que l'impédance
équivalente
soit supporté par votre amplificateur. Par exemple, comme vous
allez le découvrir par la suite, deux HP de 8 ohms cablés
en parallèle sont équivalents à un seul HP de 4
ohms. Cabler ces deux HP de la sorte sur un ampli dont
l'impédance de charge minimale est de 8 ohms le surchargera et
pourra provoquer sa destruction. Respectez donc toujours les
indications données par les fabricants (ce qui est vrai aussi
même avec des HP simples) ! Dans l'autre sens : pas de risque de
brancher des HP 8 ohms sur une sortie d'ampli prévue
pour 4 ohms; le courant débité par l'ampli sera moindre,
il y aura une
perte de puissance, mais pas de risque de destruction. D'une
manière générale, l'ampli ne doit pas chauffer
exagérement avec une charge en adéquation avec ses
caractéristiques. Si vous constatez qu'un ampli chauffe
énormément avec des HP 8 ohms alors qu'il est
censé pouvoir travailler avec des HP d'impédance comprise
entre 4 et 16 ohms, évitez de le faire travailler sous 4 ohms
à un régime soutenu.
Puissance admissible et
répartition des puissances
La
puissance
admissible des haut-parleurs utilisés devra être
choisie en fonction de la puissance maximum que peut délivrer
votre
amplificateur. Lors
de telles
associations, il y a de fortes chances qu'un HP "se
prenne" plus de puissance que l'autre (ou les autres s'il y en a plus
que deux), surtout si les impédances sont différentes. Ne
pensez donc pas systématiquement qu'un HP 2 ohms /
50 W associé à un HP 8 ohms / 50W pourront former un
couple idéal pour un ampli 100W ! Notez que je ne fais pas ici
allusion au rendement de chaque HP, mais bien de la puissance que
chacun d'entre eux sera en mesure de tolérer.
Impédance = Résistance ?
Bonne question, non ? Tout ceux qui parlent d'associations de
haut-parleurs semblent parler des HP comme s'il ne s'agissait que
de résistances pures, sans composante capacitive ou
selfique. Peut-on se permettre de raisonner ainsi, ou cela est-il une
grosse erreur ? Vous avez raison, vous qui connaissez si bien les
haut-parleurs. Un HP
est complexe (dans tous les sens du terme), et son impédance
varie avec la fréquence. C'est d'ailleurs pourquoi on parle
d'impédance et non de résistance, n'est-ce pas. La
résistance ohmique d'un haut-parleur, mesurée avec un
ohmètre et donc en courant continu, est assez faible, en
général inférieure à la valeur
d'impédance donnée par le fabriquant (par exemple
résistance comprise entre 5 et 6 ohms pour une impédance
dite de 8 ohms) car la résistance ohmique mesurée ainsi à lieu avec un
courant continu et non avec un signal alternatif. L'impédance peut
parfois varier dans de grandes
proportions sur l'ensemble de la bande passante du haut-parleur, par
exemple de 7 ohms à 80 ohms pour un HP donné pour 8 ohms. Pour vous en
convaincre, il suffit de regarder les courbes d'impédance
(valeur résistive en fonction de la fréquence) parfois
fournies par les constructeurs. A cela on peut encore
ajouter que
l'impédance vue par la source BF (sortie ampli) peut aussi
varier en fonction de la charge du haut-parleur (volume et
caractéristiques de son enceinte). On considère, un peu
par "convention" et pour simplifier les choses, que l'on parle de
résistances simples, ce qui convient assez bien quand les haut-parleurs
associés sont de même type (même modèle et même impédance).
Mais bien entendu, une connaissance plus approfondie que celle qui
consiste à savoir additionner deux nombres, est
nécessaire si l'on veut monter soi-même une enceinte
incorporant deux HP en parallèle. Impédance minimale résultante,
charge, volumes,
problèmes de phases, et autres diableries ne peuvent être
ignorées pour un système sérieux. Ceci dit, nous
considèrerons dans les lignes qui suivent, que les HP sont des
résistances; on élude les parties complexes et ça
simplifie grandement les calculs. Mais rappellez vous tout de
même que deux HP de 8 ohms branchés en parallèle
peuvent présenter sous certaines conditions, une
impédance résultante de valeur comprise entre 1 et 3,2
ohms. Citons pour seul exemple deux HP identiques donnés pour 8 ohms,
dont l'impédance est de 5 ohms à une fréquence donnée : leur mise en
parallèle conduit à une impédance de 2,5 ohms et non de 4 ohms comme on
pourrait le penser. On peut parfois tolérer ce "détail" en se disant
que cette baisse d'impédance à lieu à une fréquence particulière et que
la source sonore jouée ne produira pas cette fréquence de manière
continue, mais pensez-y tout de même.
Aspect normatif
Quand une enceinte est dite avoir une impédance de X ohms, cela
signifie que cette impédance ne descend pas en dessous de
la valeur [X moins 20% de X] sur l'ensemble de sa bande passante. Par
exemple, une enceinte de 8 ohms est censée ne pas
présenter d'impédance inférieure à 6,4
ohms, sur la largeur de sa bande passante.
Conventions utilisées pour cet article
Dans
les schémas qui suivent, les haut-parleurs que l'on associe entre eux
sont dénommés HP1, HP2, etc, avec des impédances respectives
dénommées Z1, Z2, etc (Z1 pour HP1, Z2 pour HP2, etc). Le haut-parleur
équivalent quant à lui est appelé HP, et son impédance équivalente est
dénommée Z.
Montage de Haut-Parleurs en parallèle
Le cablage à réaliser est
représenté à gauche, le schéma
équivalent est représenté à droite. La
formule qui permet de connaitre l'impédance équivalente
est indiquée dans le schéma de droite. Cette formule
n'est pas très compliquée, et il n'est même pas
nécessaire de la retenir quand on met deux HP d'impédance
identique en parallèle, car le résultat est toujours la
moitié de la valeur de chacun d'eux (si les deux HP mis en
parallèle font chacun 16 ohms, l'impédance
équivalente Z est de 8 ohms). Les bornes appellées HP+ et HP- (situées
sur la partie gauche de chaque schéma) correspondent aux deux points de
cablage à effectuer sur la sortie d'un amplificateur de puissance, en
respectant les polarités.
Exemples
HP1 = 16 ohms, HP2 = 16 ohms ---> HP = 8 ohms
HP1 = 8 ohms, HP2 = 8 ohms ---> HP = 4 ohms
HP1 = 4 ohms, HP2 = 4 ohms ---> HP = 2 ohms
HP1 = 8 ohms, HP2 = 4 ohms ---> HP = 2,66
ohms
Rappel :
dans le cas où
les deux haut-parleurs ont la
même impédance, l'impédance équivalente
équivaut
à la moitié de l'un des deux.
Montage de Haut-Parleurs en série
Le cablage à réaliser est
représenté à gauche, le schéma
équivalent est
représenté à droite. La formule qui permet de
connaitre l'impédance
équivalente est indiquée dans le schéma de droite.
Cette formule est encore moins compliquée que la
précédente, dans le sens où il s'agit ici
d'additionner simplement la valeur des impédances des HP mis en
série. Les quelques exemples ci-dessous suffiront à
comprendre définitivement...
Exemples
HP1 = 8 ohms, HP2 = 8 ohms ---> HP = 16 ohms
HP1 = 4 ohms, HP2 = 4 ohms ---> HP = 8 ohms
HP1 = 8 ohms, HP2 = 4 ohms ---> HP = 12 ohms
Rappel :
L'impédance
équivalente de deux haut-parleurs mis en
série s'ajoute toujours.
Montage de Haut-Parleurs en série et en parallele
Le cablage à réaliser est représenté
à gauche, le schéma équivalent est
représenté à droite. La formule qui permet de
connaitre l'impédance
équivalente est indiquée dans le schéma de droite.
S'il vous semble que cette formule est un peu plus compliquée
que les deux précédentes, ce n'est qu'apparence. En y
regardant de plus près, vous constaterez qu'il ne s'agit ni plus
ni moins que d'une combinaison des deux précédentes
formules. Pour vous en convaincre, considérez les deux
haut-parleurs HP1 et HP2 en série, puis les deux
haut-parleurs HP3 et HP4 en
série, puis associez ces deux couples en
parallèle. Simple finalement, non ?
Exemples
HP1 = 8 ohms, HP2 = 8 ohms, HP3 = 8 ohms, HP4 = 8 ohms
---> HP = 8 ohms
HP1 = 4 ohms, HP2 = 4 ohms, HP3 = 4 ohms, HP4 = 4 ohms
---> HP = 4 ohms
HP1 = 8 ohms, HP2 = 8 ohms, HP3 = 4 ohms, HP4 = 4 ohms
---> HP = 5,33 ohms
HP1 = 8 ohms, HP2 = 4 ohms, HP3 = 8 ohms, HP4 = 4 ohms
---> HP = 6 ohms
HP1 = 4 ohms, HP2 = 2 ohms, HP3 = 4 ohms, HP4 = 2 ohms
---> HP = 3 ohms
Autre montage de Haut-Parleurs en série et en parallele
Le cablage à réaliser est
représenté à gauche, le schéma
équivalent est
représenté à droite. La formule qui permet de
connaitre l'impédance
équivalente est indiquée dans le schéma de droite.
Même chose qu'avant, sauf que là on peut considérer
la mise en série de deux couples de HP en parallèle.
Exemples
HP1 = 8 ohms, HP2 = 8 ohms, HP3 = 8 ohms, HP4 = 8 ohms
---> HP = 8 ohms
HP1 = 4 ohms, HP2 = 4 ohms, HP3 = 4 ohms, HP4 = 4 ohms
---> HP = 4 ohms
HP1 = 8 ohms, HP2 = 8 ohms, HP3 = 4 ohms, HP4 = 4 ohms
---> HP = 6 ohms
HP1 = 8 ohms, HP2 = 4 ohms, HP3 = 8 ohms, HP4 = 4 ohms
---> HP = 5,33 ohms
HP1 = 4 ohms, HP2 = 2 ohms, HP3 = 4 ohms, HP4 = 2 ohms
---> HP = 2,66 ohms
Associations commutables
Moyennant l'utilisation d'interrupteurs (capables de supporter
l'important courant qui peut circuler dans les HP), il est possible de
procéder à des associations modifiables à tout
moment, par exemple permettant de passer de 4 HP de 16 ohms en
parallèle (équivalent 1 x 4 ohms), à deux groupes
indépendants de 2 HP montés en parallèle
(équivalent 2 x 8 ohms). C'est ce que montre l'exemple de
cablage suivant, où il est fait usage d'un inverseur double pour passer
d'un mode "Mono" 4 ohms à un mode "Stéréo" 2 x 8 ohms.
Utilisation en mode "Mono"
Dans ce mode, l'inverseur double (SW1) est en position
"basse", en référence au schéma suivant.
Les points d'entrées HP1+ et HP1- du connecteur J1 sont
raccordé sur
une sortie unique d'un amplificateur mono (ampli guitare ou ampli sono
par exemple), et les points d'entrées HP2+ et HP2- du connecteur J1 ne
sont pas utilisés. Les quatres haut-parleurs de 16 ohms se trouvent
branchés en parallèle, ce qui correspond à un haut-parleur unique
équivalent d'impédance 4 ohms.
Utilisation en mode "Stéréo"
Dans ce mode, l'inverseur double (SW1) est en position
"haute", en référence au schéma suivant.
Les points d'entrées HP1+ et HP1- du connecteur
J1 sont raccordés sur la sortie gauche d'un amplificateur stéréo (ampli
hifi ou ampli sono par exemple), et les points d'entrées HP2+ et
HP2- du connecteur J1 sont raccordés sur la sortie droite de
l'amplificateur. Les deux paires de haut-parleurs
de 16 ohms sont donc utilisés de façon indépendante, ce qui correspond
à deux
haut-parleurs équivalents d'impédance 8 ohms.
Remarques
- L'inverseur SW1 ne doit surtout pas être manoeuvré en
charge, c'est à dire quand
les HP sont raccordés à l'ampli alors que ce dernier est
allumé.
-
Il est fait ici usage de deux HP de 16 ohms branchés en parallèle pour
chacune des deux parties [HP1 + HP1'] et [HP2 + HP2'], mais il va de
soi qu'il est possible de n'utiliser qu'un seul HP1 de 8 ohms et un
seul HP2 de 8 ohms. Ou même d'impédances différentes !
- Il est possible de "simplifier" le schéma en utilisant
deux interrupteurs simples à la place d'un inverseur double, mais avec
le risque de provoquer des dégats en cas de mauvais
branchements. Mieux vaut donc prendre un minimum de précautions,
les erreurs de manipulation arrivant toujours plus vite qu'on ne le
pense...
Balance entre hauts-parleurs
S'il est simple d'ajouter une balance à un système stéréo ou d'ajouter
un panoramique à un système mono (exemples),
il en va un peu différemment en ce qui concerne la "spacialisation" du
son avec branchement direct sur les HP. On ne peut en effet pas se
contenter d'ajouter un bête potentiomètre de 10 Kohms pour assurer
cette tache. Pourquoi ? Parce que les impédances et les puissances
mises en jeu diffèrent énormément. Contrairement à un cablage sur une
liaison de type "ligne" dont l'impédance se chiffre en milliers ou
dizaines de milliers d'ohms, les impédances rencontrées sur une sortie
amplifiée avec des HP se chiffre en dizièmes ou en dizaines d'ohms. En
réalité, on peut bien utiliser un potentiomètre, mais dont la nature
(résistance ohmique et puissance dissipable) doit être compatible avec
la liaison dans laquelle on l'insère. Le schéma suivant montre comment
réaliser une balance entre un HP avant et un HP arrière, que ces HP
soient installés dans une voiture ou dans les toilettes n'y change pas
grand chose.
Le potentiomètre bobiné de 25 (ou 22) ohms est un potentiomètre de
puissance de type linéaire (pas logarithmique), capable d'absorber une
partie de la puissance transmise par
l'amplificateur audio sur sa sortie HP. Notez que le simple fait de
parler d'absorbsion de puissance par le potentiomètre doit vous faire
prendre conscience que le système apporte une inévitable perte de
rendement. Mais bien sûr, cette perte est considérée comme négligeable
devant le petit plus que le système apporte. Pour une installation
stéréo, il convient de réaliser ce montage en deux exemplaires, de
préférence avec un potentiomètre bobiné double plutôt qu'avec deux
potentiomètres simples, pour un emploi plus facile et surtout
pour
le gain de place.
Une autre solution consiste à ajouter un réglage
indépendant de volume sur le HP Arrière, alors que le HP Avant reçoit
une énergie électrique qui ne change pas. Le schéma suivant montre une
façon de procéder, où il est fait usage d'un potentiomètre double [P1 +
P1'], cablé de telle sorte que l'impédance de charge - vue de
l'amplificateur - ne varie pas, quelque soit la position de l'axe du
potentiomètre.
Schéma
que j'aime un peu moins car il impose souvent l'emploi d'un HP
Arrière dont le rendement est meilleur que celui du HP Avant
(il
est en général plus éloigné et les oreilles de l'auditeur ne sont pas
orientées vers lui). Ceci dit, on n'a pas forcement envie d'avoir une
puissance Arrière de même niveau que la puissance Avant, on
peut
très bien se contenter d'une "ambiance". D'autre part, ce
schéma réclame un potentiomètre double pour le réglage d'une
seule
voie, et dans une application stéréo, il faut donc un potentiomètre
quadruple, un peu plus difficile à se procurer.
Ajout d'un HP d'ambiance
Tant
qu'on y est, pourquoi ne pas parler de ces méthodes "anciennes" qui
consistaient à ajouter un HP d'ambiance, bien avant que l'on ne parle
de ces systèmes de type 5+1 avec filtrage actif et multi-amplification
? Les deux schémas proposés dans ce
paragraphe ne conviennent que pour un système d'amplification où la
borne "moins" des HP gauche et droite est reliée à la masse, ce qui
exclus donc l'installation sur un système d'amplificateurs montés en
pont.
Proposition N°1
Dans le montage qui suit, on se
contente de cabler un troisième HP (celui appelé Ambiance) entre la
borne + de la sortie HP gauche et la borne + de la sortie HP droite,
avec un potentiomètre cablé en série pour ajuster le volume du son
d'ambiance.
Ce
montage est simple à réaliser, mais impose de prendre certaines
précautions quant à l'impédance minimale supportée par les sorties
amplifiées de l'amplificateur audio. Si les sorties HP sont prévues
pour une impédance de charge minimale de 4 ohms, vous devez utiliser
des HP dont l'impédance est au moins de 8 ohms. Le potentiomètre bobiné
P1 devra pouvoir dissiper au moins 10 W, cette valeur étant recommandée
pour une écoute à un volume "normal" dans un appartement (pas question
de réaliser un tel cablage sur une installation sono). Sa valeur
ohmique est de 25 ohms si les trois HP sont de type 8 ohms, et
devra être portée à 50 ohms si les HP sont de type 15 ou 16 ohms.
Remarque
: Avec ce système, le HP d'ambiance reproduit les sons qui diffèrent
entre les deux voies gauche et droite, et ne convient donc que si la
source sonore est stéréophonique. En cas de diffusion d'une
source
sonore monophonique, les signaux électriques arrivant sur les deux
bornes du HP d'ambiance sont identiques et ce dernier ne reproduit donc
rien, sauf si bien sûr il existe une différence de volume sonore entre
les deux voies G et D. Ce système peut donc constituer un système de
contôle de balance : en jouant une source monophonique, il suffit
d'ajuster le réglage de balance jusqu'à ce que le HP d'ambiance
n'émette plus aucun son.
Proposition N°2
Le
schéma suivant est de conception différente, puisque le HP
d'ambiance est inséré dans le circuit de masse qui est le point commun
aux deux HP gauche et droite.
Avec ce type de cablage, le HP d'ambiance diffuse un signal
correspondant à la "somme" des voies gauche et droite,
contrairement au montage précédent où il diffusait un signal
correspondant à la "différence" des voies gauche et droite.
Avec
une source sonore monophonique, le HP d'ambiance se fait donc
entendre. Concernant les impédances, le montage est de type série et
non pas parallèle, et si les sorties HP sont prévues pour une impédance
de charge minimale de
4 ohms, vous pouvez utiliser des HP dont l'impédance est au moins de 4
ohms. Notez que pour une même puissance électrique fournit par
l'amplificateur, la puissance sonore restituée par les HP gauche et
droite est forcement un peu réduite.
