Pour aller plus loin sur la notion d’impédance
L’impédance du casque vient charger l’amplificateur de l’appareil auquel il est branché. Cet amplificateur devrait fournir un signal de sortie constant pour un signal d’entrée constant quelle que soit la fréquence. Le seul moyen d’y parvenir est de présenter une impédance faible (pour l’ampli) puisque celle du casque audio va varier avec la fréquence. Pour le comprendre, il suffit d’examiner le schéma ci-dessous.
Prenons le cas d’une impédance de sortie de 10 ohms pour l’amplificateur. Si dans la gamme des aiguës, l’impédance présentée par le casque est de 30 ohms et le signal de 2 volts, la tension aux bornes du casque sera de 1.5 volt. Si dans les basses, la tension du casque chute à 15 ohms, le signal de sortie ne sera plus que de 1.2 volt.
En revanche, si on refait les mêmes calculs avec une impédance de 2 ohms pour l’amplificateur, sa valeur variera seulement de 1.875 volts à 1.765 volts. On le voit, il faut que le rapport entre l’impédance présentée par le casque audio sur celle de l’amplificateur, soit le plus élevé possible.
Généralement, on considère qu’un rapport de 8 est un minimum. Cela nous mène directement à la notion de facteur d’amortissement de l’amplificateur (FA) qui va piloter le casque audio. Il est donné par le rapport entre RL et R0, où RL est l’impédance de charge (c’est-à-dire l’impédance présentée par le casque et son câble en série) et R0 la résistance interne de l’amplificateur. Il a un rôle direct sur le comportement de l’amplificateur audio et notamment dans le spectre des basses fréquences. Ainsi, en optant pour une impédance de casque trop faible, le rendu des basses est moins bon.
FA traduit également l’inertie de l’ensemble amplificateur audio+casque. Plus FA sera important, plus on dira que l’amplificateur maîtrise la charge qu’il pilote (le casque ou les écouteurs dans notre cas). Les mouvements des membranes seront ainsi limités au strict minimum interdisant ainsi tout “débordement”. Avec un FA grand, la membrane n’est plus “excitée” dès l’arrêt du signal d’entrée alors qu’avec un faible FA, le signal va s’atténuer progressivement en oscillant après arrêt du signal d’entrée.
Un FA élevé se traduira également par une moindre distorsion et donc une plus grande fidélité audio.
Le succès grandissant des appareils mobiles alimentés par des batteries a conduit à l’introduction de casques à faible impédance et d’amplificateurs intégrés à très faible impédance également.
L’utilisation d’un casque audio de faible impédance doit être destinée à l’usage avec un amplificateur à très faible impédance de sortie. C’est le cas des amplificateurs CMOS de nos appareils portables.
La question à se poser maintenant : faut-il opter pour la plus grande impédance puisque les casques audio de studio sont les plus onéreux sont ceux qui présentent la plus forte impédance ?
En fait, ça n’est pas le cas. Les modèles haut de gamme de studio ont été conçus pour être utilisés avec un amplificateur audio fonctionnant sur le secteur et disposant d’une tension d’alimentation élevée (par exemple 10 volts) et pouvant fournir beaucoup de courant.
En théorie, plus l’impédance du casque est élevée, plus la puissance sonore devrait être élevée. Mais dans la réalité, cela va aussi dépendre de la source. Ainsi, le DAC ampli Fiio E7 est capable de délivrer 100 mW dans une impédance de 16 ohms, mais seulement 2.8 mW dans 600 ohms. Le Fiio E9 peut délivrer 1 W dans une impédance de 16 ohms, mais seulement 80 mW dans 600 ohms.
La haute impédance du casque permet d’exploiter pleinement cette plage de tension. Le signal offrira un meilleur rapport signal sur bruit, ce qui se traduira par moins de souffle.
Le même casque utilisé avec un appareil fonctionnant sur batterie devra se contenter d’une plage de tension de 1 ou 2 volts. Il aura donc tendance à faire saturer le signal. Pour faire simple, il ne sera pas possible de trop augmenter le son, faute de quoi le son saturera.
Un casque avec une faible impédance pourra en revanche pleinement exploiter la plage de tension de 1 ou 2 volts.
En théorie, des casques à haute impédance économiseront la batterie de votre iPod, mais ils ne seront pas aussi puissants que les modèles à faible impédance.
A contrario, dans certains cas, utiliser un casque à faible impédance avec certains amplis alimentés sur secteur pourra détériorer irrémédiablement le diaphragme du casque.
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