A propos de l'impédance

Ou comment gérer nos problèmes d'impédances.

Je suis certain que chaque guitariste a déjà entendu ce mot un jour. Impedance. A ancien et obscure concept associé à la magie noirequi provoque une perte d'aigus, de dynamique ou même cramer un ampli ! Apprenons ce qu'est une impédance et pourquoi il est important de bien comprendre ce concept.

 En électronique, une impédance c'est un peu comme une résistance et suit aussi la loi d'Ohm. Il s'agit du rapport des nombres complexes représentant une tension et un courant : Z = V/I. Presque tous les circuits électroniques peuvent être représentés sous la forme d'une boite avec deux pôles en entrée et deux pôles en sortie, d'où le nom de quadripôle. Par exemple, une pédale d'effet standard peut être vue comme un quadripôle : une connection pour le signal de guitare, une pour la masse de la guitare, une pour la sortie de l'effet et une pour la masse en sortie. Un quadripôle a une certaine tension entre les deux pôles d'entrée, avec un courant qui passe de l'un à l'autre. Idem pour les pôles en sortie. Le rapport des tensions et courants nous donnent deux impédances : l'impédance d'entrée et l'impédance de sortie. Le générateur à la sortie est juste là pour représenter la relation qui existe entre la sortie et l'entrée du quadripôle.

En connectant des équipements entre eux, comme une guitare dans un ampli par exemple, le premier équipement présente son impédance de sortie à l'impédance d'entrée du second. C'est en vérité un pont diviseur de tension. La tension qui arrive dans l'ampli est une version atténuée du signal de sortie de la guitare. Le facteur d'atténuation est Zin/(Zout+Zin), et on le souhaite le plus proche possible de 1 pour éviter de perdre du volume. On voit rapidement que plus l'impédance de sortie de la guitare est grande, ou plus l'impédance d'entrée de l'ampli est faible, plus grande est la perte de signal. C'est pour cela que l'ont veut toujours un ampli avec une impédance d'entrée au moins dix fois plus élevée que l'impédance de sortie de la guitare.

 Heureusement, généralement c'est le cas, mais lorsqu'on connecte une guitare (Zout ≈ 15kΩ) à l'entrée ligne d'une table de mixage (Zin ≈ 10kΩ), on a une perte de signal et surtout d'aigus et de dynamique, à cause de l'impédance du câble. Et oui, ils en ont une aussi ! Une impédance peut varier avec la fréquence du signal. Les condensateurs ont une impédance qui diminue avec la fréquence (1/f), alors que les bobines ont une impédance qui augmente avec la fréquence (proportionnelle à f). Comme les câbles sont fait à partir de deux conducteurs isolés, ils ont une capacité qui dépend de la longueur du câble. Cette capacité est une charge aux hautes fréquences pour la guitare et agit comme une impédance en parallèle avec l'impédance d'entrée de l'amplificateur. Elle agit comme un filtre passe-bas, d'où la perte d'aigus dans le signal ! Et c'est aussi la raison pour laquelle les pédales de buffer ou les pédales buffered bypassed sont utiles : elles ont une très faible impédance de sortie, et peuvent faire circuler suffisamment de courant pour faire passer le signal de la guitare dans le câble sans souffrir de ses effets négatifs. D'ailleurs, certaines pédales comme ma vieille Ibanez AD9 ont un très mauvais buffer, et il est parfois utile d'utiliser une pédale de buffer juste avant pour rattraper ce souci.

 Les amplis à lampes proposent souvent différentes impédances de sortie. Il faut toujours connecter un baffle de la même impédance que la sortie correspondante sur l'ampli pour un transfert maximal de puissance ! De plus, dans la quasi-totalité des cas, ces amplis doivent toujours être connectés à un baffle avant d'être allumés. Sans charge, une arrivée trop rapide de courant peut provoquer des arcs électriques dans le transformateur ou dans les lampes de puissance. Attention avec vos amplis à lampes ! Ils coûtent trop chers pour les cramer sans faire gaffe.

Pour résumer cet article, chaque circuit ou équipement qui génère un signal possède une impédance de sortie, qui doit être faible dans le cas d'un générateur de tension. Chaque équipement ou circuit qui reçoit un signal possède une impédance d'entrée, qui doit être élevée pour une tension. Quand on conçoit des circuits, connaitre les impédances d'entrée et de sortie des autres équipements aide à interterfacer chaque circuit avec les autres. Une impédance peut varier avec la fréquence, et une mauvaise adaptation d'impédance peut facilement atténuer le son ou sa dynamique. Lorsqu'on aborde la puissance, les impédances de sortie et d'entrée des équipements doivent être égales pour maximiser le transfert de puissance entre eux.