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> Adaptation d'impédance
Dernière mise à jour : 05/04/2015Présentation
Maintenant que vous avez saisi dans les grandes ligne ce qu'est une impédance, vous vous demandez peut-être comment adapter un étage audio "source" à un étage audio "récepteur" pour que tout se passe au mieux. Vous trouverez dans le présent article une synthèse (en français) de ce qu'on peut lire en bien d'autres endroits sur la toile et dans les livres spécialisé.Ai-je vraiment besoin d'un circuit "adaptateur d'impédance" ?
Avant toute chose, pour quelle raison voudriez-vous intercaler un adaptateur d'impédance entre deux appareils du commerce ou entre deux parties d'un appareil de votre cru ? Rappelez-vous, si on ne veut pas faire s'écrouler l'amplitude d'un signal (alternatif ou continu) délivré par une source dont la sortie présente une impédance Zs, il faut que l'impédance d'entrée Ze de l'équipement récepteur soit plus élevée et de préférence dans un rapport de 1/5 à 1/10 ou plus. Par exemple, une source dont l'impédance de sortie est de 100 ohms peut sans problème être raccordée sur une entrée ligne d'une table de mixage (impédance d'entrée Ze généralement comprise entre 10 kO et 47 k0) ou même sur l'entrée micro (impédance d'entrée généralement de l'ordre de 1 kO à 2 kO). Par contre, la sortie d'un synthétiseur dont l'impédance est de 1 kO ou plus souffrira d'une baisse de niveau conséquente (par exemple -6 dB ou plus) si on la raccorde sur une entrée micro. Dans la pupart des cas cette baisse de niveau n'est pas critique car on peut facilement la rattraper en poussant le gain sur la tranche de console concernée. Si par contre le but de la manoeuvre est de raccorder une source "haute" impédance sur une entrée "basse" impédance (sortie guitare sur entrée micro par exemple), alors là oui la présence d'un adaptateur d'impédance est fortement conseillée sinon impérative. Dans les lignes qui suivent, nous verrons différents exemples pratiques d'adaptateurs d'impédance (buffer) à transistor ou AOP. Au passage : une DI (boîte de direct) peut jouer le rôle d'un adaptateur d'impédance, qu'elle soit de type passive ou active.AOP ou transistor ? Alim simple ou double ?
Avant d'aller plus loin, précisions qu'on peut presque tout faire avec tout et pas grand chose. Le choix de la technologie (transistor ou AOP) vous incombe, vous pouvez vous fier aux retours d'utilisateurs expérimentés mais aussi, et surtout, essayer vous-même les deux pour vous forger votre propre opinion. Quant à la question du type d'alimentation, elle dépend de l'endroit où la greffe doit être opérée et des sources d'énergie mises à disposition. Dans une console on dispose très souvent d'une source de tension symétrique (double), sauf dans certaines très anciennes qui fonctionnent avec une alimentation simple (24 V ou 28 V par exemple). Pour un usage portable (pédale d'effet par exemple), une alimentation simple (pile 9 V ou bloc secteur) sera souvent préférée. Les exemples pratiques qui suivent couvrent les quatre cas possibles.Exemples pratiques de "buffer"
Les schémas qui suivent n'apportent pas de gain. Leur perte d'insertion est de 0 dB ou de quelques pouillèmes de dB, voisine de 1 dB dans le pire des cas (mieux vaut perdre un poil d'amplitude si c'est pour gagner ensuite beaucoup en amplitude et en qualité). Ils constituent donc bien des adaptateurs d'impédance et non des amplificateurs, même si certains peuvent être modifiés pour ajouter du gain (mais on sortirait du sujet).Adaptateur d'impédance à transistor FET - Alim simple
Dans ce montage, le transistor FET est monté en "drain commun", mode que l'on peut comparer à celui appelé "collecteur commun" du transistor bipolaire (on parle aussi de "source asservie"). Le gain est proche de l'unité et dépend peu de la pente du FET, ce qui est parfait pour une source dont l'impédance de sortie et l'amplitude du signal sont élevées.
L'entrée du FET (G, Gate ou Grille) est polarisée par une tension continue un peu inférieure à 4 V grâce au pont diviseur constitué par R1 et R2. Le condensateur de liaison C1 est impératif, il évite à cette tension de polarisation d'aller vers la source, tout comme il arrête par la même occasion toute composante continue éventuellement superposée au signal source. L'impédance d'entrée de ce montage est légèrement inférieure à 1 MO et est principalement liée à la valeur des deux résistances R1 et R2 qui se retrouvent "en parallèle" en régime dynamique (très faible impédance entre la ligne +9 V et la masse, quand la source de tension est présente). Comme l'impédance d'entrée est très élevée, on peut se contenter d'un condensateur de liaison de faible valeur, ici 100 nF suffisent amplement pour couvrir le bas du spectre sans soucis. La valeur donnée à la résistance R3 fait suite à un compromis : plus sa valeur est faible et plus l'impédance de sortie du montage est faible, mais plus la perte d'insertion augmente et plus on perd en dynamique. Avec la valeur adoptée ici, la perte est voisine de 1 dB et on peut accepter un signal d'entrée dont l'amplitude approche 8 Vcac (avec alim 9 V, ce qui est pas mal du tout).
Adaptateur d'impédance à transistor FET - Alim double
Dans le principe de fonctionnement, ce montage est identique au précédent, on décale juste le point de fonctionnement du FET.
Adaptateur d'impédance à transistor bipolaire - Alim simple
Ce montage est fait pour ceux qui n'aiment pas les transistors FET, dégoûtés par leur grande dispersion de caractéristiques (mauvaise excuse). Il s'agit d'un montage en collecteur commun, entrée "haute impédance" mais moins que celle offerte par le FET (je vous avais pourtant dit de réfléchir avant de les jeter), et surtout impédance de sortie plus faible (ah, enfin un avantage).
Adaptateur d'impédance à transistor bipolaire - Alim double
Idem ci-avant mais en version alim symétrique, pas de commentaire particulier.
Adaptateur d'impédance à transistors FET et bipolaire - Alim simple
Le transistor bipolaire permet de disposer d'une impédance de sortie plus faible que celle permise par un transistor FET. Mais côté impédance d'entrée, nous avons vu qu'il ne monte pas aussi haut que ne peut le faire un transistor FET. Le transistor FET quant à lui permet une très grande impédance d'entrée mais l'impédance de sortie au contraire n'est pas des plus faibles. Alors pourquoi ne pas essayer de combiner les deux technologies pour obtenir le meilleur des deux mondes ? Dans le montage qui suit, le transistor FET est associé à un transistor bipolaire PNP.
Avec les valeurs adoptée ici, l'impédance d'entrée est voisine de 700 kO et l'impédance de sortie est de seulement quelques dizaines d'ohms. L'amplitude du signal d'entrée peut grimper à 7 Vcac avant écrétage. Si on veut monter l'impédance d'entrée à 1 MO, il faut augmenter la valeur de R2 à 2,2 MO, ce qui se traduit toutefois par une tension maximale d'entrée de 2 Vcac car le point de polarisation de la source monte dans ce cas à 6 V environ.
Adaptateur d'impédance à AOP - Alim simple
Circuit assez commun s'il en est, on retrouve les ingrédients des montages précédents, même si le coeur change.
Là encore on dispose de notre pont de résistances R1 et R2 à l'entrée pour polariser l'entrée de l'AOP à la moitié de la tension d'alim, puisque l'alimentation est de type simple et non symétrique. La sortie de l'AOP est directement rebouclée à l'entrée non-inverseuse, le gain en tension est de 1 (0 dB).
Adaptateur d'impédance à AOP - Alim double
Difficile de faire plus simple. On pourrait presque se passer du condensateur de liaison C1 en entrée, ainsi que de celui de sortie (dépend de ce qui se trouve derrière).
L'impédance d'entrée est principalement fixée par la valeur de R2 (tiens, il manque R1).
Historique
05/04/2015- Première mise à disposition.