Impedance d'entrée des ADDACs ou preamplis ou amplis casque

[tovarich007]

Je poste ce sujet technique dans la rubrique "discussions générales" mais il pourrait aussi figurer dans les rubriques sources ou préamplis.

J'ai lu avec grand intérêt les échanges sur le forum ASR sur l'impédance d'entrée du préampli/ampli casque Topping L70, dont les performances mesurées en distorsion, SINAD, niveau de sortie casque, etc. sont formidables. Néanmoins, des forumeurs ont souligné que son impédance d'entrée est de 2 KOhm est bien plus faible que la moyenne ce qui pourrait dégrader les performances avec un appareil en amont .

De fait, l'impédance d'entrée du nouveau ADDAC/préampli/ampli casque RME ADI-2/4 Pro SE est bien plus élevée : 90 KOhm sur les entrées symétriques et 45 KOhm sur les entrées asymétriques (spécifications constructeur pour une fréquence de 1 Khz).

A priori, je fais plus confiance dans une firme comme RME, malgré la différence de prix évidemment très importante en faveur de Topping.

J'aimerais surtout faire appel aux techniciens ici présents pour connaître leur avis. Quelle est selon eux l'impédance d'entrée minimum requise pour un fonctionnement optimal, en tout cas le plus universel possible ?

Concrètement, l'impédance de 2 KOhm du Topping est-elle suffisante ou pose t-elle des problèmes de compatibilité et de dégradation de performances avec d'autres appareils ? Mes connaissances en électronique sont insuffisantes pour me permettre de répondre à cette question tout de même importante et discutées dans les forums.

Enfin, je regrette qu'Amir d'ASR n'aborde jamais ce type de question dans ses tests. C'est bien joli d'avoir des performances mirifiques en taux de distorsion, rapport signal bruit mais si c'est au détriment d'autres critères, quel en est l'intérêt ?

[rha61]

une approximation courante chez les électroniciens est que, pour se mettre à l' abri des ennuis , il suffit d' avoir l' impédance d' entrée de l' appareil en aval supérieure à 10x l' impédance de sortie de l' appareil en amont...
Donc ici, l' appareil en amont doit avoir une impédance de sortie de 200ohms max ( et donc il faut faire attention, ça arrive que l' impédance de sortie soit supérieure à çà )

[tovarich007]

Merci pour cette réponse claire. D'autres avis ?

Avec 90 ou même 45 KOhm en asymétrique, l'impédance d'entrée du RME semble laisser une marge suffisante dans la plupart des cas ?


Une question encore, l'impédance d'entrée élevée du RME est spécifiée pour 1 Khz. L'impédance d'entrée des électroniques, et celle de sortie aussi, varient elles substantiellement en fonction de la fréquence ?

De fait, les specs du Topping L70 sont peu claires, c'est sur le forum ASR que j'ai lu que son impédance d'entrée est de 2 KOhm sans plus de précision sur les conditions de mesure.

[Scytales]

Je vois trois sujets plus ou moins importants à prendre en compte.

1°/ L'impédance d'entrée est en parallèle avec les composants en série sur la sortie de l'appareil branché en amont. Dans le cas très courant où l'appareil en amont a une sortie couplée en alternatif, c'est-à-dire un condensateur de liaison destiné à bloquer une tension continue, ce condensateur forme avec l'impédance d'entrée de l'appareil suivant un filtre passe-haut, qui coupe les fréquences graves en dessous d'une certaine fréquence de coupure (Fc, la fréquence où l'atténuation est de -3 dB).

Je rappelle la formule pour calculer la fréquence de coupure d'un filtre (passe-bas ou passe-haut) : Fc=1/(2xπxRxC), avec R l'impédance en ohms et C la capacité en farad).

Avec une impédance d'entrée de 2 000 ohms à peine, un condensateur de liaison de 10 µF (une valeur déjà significative pour ce type d'application) à la sortie de l'appareil en amont produit une fréquence de coupûre de 8 Hz environ. Avec un condensateur de 1 µF, la fréquence de coupure est de 80 Hz. Avec un condensateur de 100 µF, la fréquence de coupure est de 0,8 Hz. Et il ne faut pas non plus oublier que la phase varie en fonction de la fréquence de coupure. Plus la fréquence de coupure est près ou se trouve dans la bande audio, plus la phase va varier près ou en plein dans la bande audio dans le grave.

Avec une impédance d'entrée de 20 kΩ (20 000 ohms), plus élevée mais relativement faible par rapport aux usages habituels, les fréquences de coupure respectivement calculées ci-dessus sont divisées par 10, ce qui rend le sujet quasiment anodin.

Donc, avec une impédance d'entrée très basse, il vaut mieux vérifier la compatibilité de l'association avec l'appareil que l'on prévoit de brancher dessus en fonction de la réponse en fréquence que l'on souhaite obtenir.

2°/ L'impédance d'entrée forme avec l'impédance de sortie de l'appareil en amont un pont diviseur qui va atténuer à l'entrée la tension de sortie de la source.

Sur ce schéma, l'impédance de sortie correspond à R1 et l'impédance d'entrée à R2 :



J'ai emprunté ce petit schéma au site de Digikey, qui comporte un formulaire qui permet de calculer la tension en sortie du pont diviseur (la tension que reçoit l'entrée) à partir de la tension de sortie (celle que produit la source) en fonction des impédances de sortie (R1) et d'entrée (R2) : https://www.digikey.fr/fr/resources/con ... ge-divider

On peut vérifier avec ce petit outil ou en calculant à la main la tension qui reste à l'entrée en fonction des impédances d'entrée du préamplificateur et de sortie de la source.

Avec une impédance de sortie de 600 ohms, relativement typique même si les usages ont beaucoup évolué et sont en pratique très variables d'un fabricant à un autre et même d'un modèle d'appareil à un autre du même fabricant, et une impédance d'entrée de 2 000 ohms, on peut calculer qu'une tension de sortie de, par exemple, 1 V va devenir à l'entrée environ 770 mV, soit une chute de 2,3 dB environ.

Dans ce cas, pour préserver un gain unitaire dans la chaîne, on est contraint soit d'augmenter le niveau de sortie, soit d'augmenter le gain après l'entrée. Est-ce une bonne chose ? Cela dépend. Dans certains cas cela pourrait faire travailler la source ou le préamplificateur dans une zone de fonctionnement plus favorable en terme de distorsion ou de bruit, mais dans d'autres cas, cela pourrait être le contraire. Si on compense la différence de niveau à la source, on perd de la dynamique, car augmenter le niveau du signal de sortie signifie rapprocher la tension de crête de ce signal de la tension d'alimentation, c'est à-dire du seuil de saturation.


3°/ Une impédance d'entrée basse constitue une charge plus lourde pour l'étage de sortie de l'appareil en amont qu'une impédance d'entrée élevée. Par conséquent, l'étage de sortie branché sur une faible impédance devra produire plus de courant que s'il était branché sur une impédance plus élevée. Qui dit courant plus élevé signifie généralement distorsion plus élevée. Tout dépend ici de la conception et de la robustesse de l'étage de sortie branché sur l'entrée.

En conclusion, plus l'impédance d'entrée est basse, moins cette entrée est universelle, parce que l'importance de la conception de l'appareil en amont devient de plus en plus importante, voir prépondérante, dans le résultat que produira le fait de brancher cet appareil sur l'entrée, ne serait-ce que sur la réponse en fréquence du système. Et plus l'impédance d'entrée est basse, plus les pertes de niveau du signal deviennent importantes par le simple fait de brancher un appareil dessus.

Bref, avec une impédance d'entrée faible, il faut commencer, par précaution, à se préoccuper de paramètres qui sont essentiellement des non-sujets lorsque l'impédance d'entrée est plus élevée, plus conforme aux pratiques habituellement suivies.

[rha61]

Avec une impédance d'entrée de 2 000 ohms à peine, un condensateur de liaison de 10 µF (une valeur déjà significative pour ce type d'application) à la sortie de l'appareil en amont produit une fréquence de coupûre de 8 Hz environ. Avec un condensateur de 1 µF, la fréquence de coupure est de 80 Hz. Avec un condensateur de 100 µF, la fréquence de coupure est de 0,8 Hz. Et il ne faut pas non plus oublier que la phase varie en fonction de la fréquence de coupure. Plus la fréquence de coupure est près ou se trouve dans la bande audio, plus la phase va varier près ou en plein dans la bande audio dans le grave.

pour atténuer ce problème de fréquence de coupure et de déphasage, ma carte son RME, par exemple, a des condensateurs de sortie de 100uF.
Elle a une impédance de sortie de 30ohms, cela la rend polyvalente pour attaquer les amplis de puissance

[tovarich007]

@Scytales, que peut-on considérer comme une impédance d'entrée plutôt trop faible selon toi sans avoir à faire le calcul pour chaque appareil ?
2K Ohm, ça te semble donc plutôt trop faible ? En revanche, les 90 Kohm ou 45 KOhm du RME semblent suffisants dans tous les cas ?

[Scytales]

Un appareil sérieusement spécifié par son fabricant devrait mentionner l'impédance de charge minimale pour laquelle il est prévu.

Il faut donc d'abord et avant tout consulter les spécifications de ses appareils-sources, AMHA.

En l’absence d'informations, on peut se reporter à des pratiques communes. Dans son ouvrage Small Signal Audio Design, Douglas Self recommande que l'impédance d'entrée d'un préamplificateur ne tombe pas sous 10 kΩ et qu'elle soit de préférence plus élevée. "Dans le temps", il me semble qu'une valeur de 47 kΩ était très répandue, même si on pouvait trouver moins ou plus.

Une impédance d'entrée élevée est particulièrement importante pour une entrée symétrique, car le taux de réjection de mode commun (CMRR), qui est le seul intérêt de ce type d'entrée, est d'autant plus élevée que l'impédance d'entrée est grande face à l'impédance de la source.

Pour moi, 2 kΩ est vraiment très faible.

[boXem | audio]

Un appareil sérieusement spécifié par son fabricant devrait mentionner l'impédance de charge minimale pour laquelle il est prévu.

Il faut donc d'abord et avant tout consulter les spécifications de ses appareils-sources, AMHA.

En l’absence d'informations, on peut se reporter à des pratiques communes. Dans son ouvrage Small Signal Audio Design, Douglas Self recommande que l'impédance d'entrée d'un préamplificateur ne tombe pas sous 10 kΩ et qu'elle soit de préférence plus élevée. "Dans le temps", il me semble qu'un valeur de 47 kΩ était très répandue, même si on pouvait trouver moins ou plus.

Une impédance d'entrée élevée est particulièrement importante pour une entrée symétrique, car le taux de réjection de mode commun (CMRR), qui est le seul intérêt de ce type d'entrée, est d'autant plus élevée que l'impédance d'entrée est grande face à l'impédance de la source.

Pour moi, 2 kΩ est vraiment très faible.

+1
Pour la charge, ça dépend vraiment de l’appareil en amont.
Pour un étage de sortie tubesque lui faire subir moins de 20k est ambitieux.
Pour un opamp moderne qui est dans sa zone de confort quand il sort moins de 4 mA, 2k ça passe pour une sortie à 4 V RMS si l'opamp n'a que ça à faire. Or la course au prix bas et SINAD élevé fait que beaucoup de DACs utilisent le filtre de sortie du DAC en tant qu'étage de sortie. Et dans ce cas, l'opamp a bien plus de boulot et va commencer à distordre.

Une vision pragmatique: Amir mesure dans une charge de 100k, si l'impédance d'entrée est trop éloignée de cette valeur, on ne sait plus rien.

[tovarich007]

Merci à tous les deux pour ces précisions.
Du coup, je raye le Topping L70 d'une liste d'achat (purement virtuelle).
La course au meilleur SINAD possible produit des effets pervers dont ASR devrait quand même se préoccuper davantage.

[rha61]

pour moi, ça reste une super machine dont les sorties sont performantes et polyvalentes, super rapport qualité/prix si elle n' a pas de bugs
il faut juste faire un peu attention à ce qu' il y a en amont et il y aura zéro souci...

[tovarich007]

Pas d'accord, car la plupart des amateurs ne connaissent pas ces subtilités techniques, je ne suis pas un newbie et pourtant je viens de me les faire expliquer.

Des fabricants plus expérimentés et qui ne recherchent pas frénétiquement le SINAD le meilleur possible dans l'absolu (ce qui, faut-il encore le redire, ne présente aucun intérêt audible au-delà d'un certain seuil , environ 105 de SINAD mesuré) dotent d'office leurs appareils d'une impédance d'entrée plus élevée pour assurer une meilleure compatibilité avec les appareils amont, que ce soit les leurs ou ceux d'autres marques

Ce ne sont pas Yamaha, RME, Boxem ou d'autres firmes qui auraient conçu un appareil avec une impédance d'entré aussi faible.
Topping n'est pas vraiment excusable sur ce coup. En fait, leurs préamplis/amplis casques sont faits pour fonctionner avec leurs DAC, une sorte de marché captif, en d'autres termes.

[rha61]

peut-être, je ne sais pas
beaucoup de machines modernes , si elles sont correctement conçues, ont une impédance de sortie inférieure à 200ohms, je dirai de l'ordre de 50ohms env. si elles ne sont pas faites à l' économie comme le décrit Boxem
les standards hifi sont moins respectés qu' avant, on le voit par ex. sur les tensions de sortie des petits signaux ou autres, et on doit bien faire attention quand on associe des appareils entre eux, c' est certain

[tovarich007]

Les calculs des impédances d'entrée et sortie ne sont pas si simples à faire, les specs constructeurs pas toujours complètes, par exemple, l'impédance d'entrée du Topping n'apparaît pas dans les specs du constructeur, il faut éplucher des pages entières d'un forum U.S. (celui d'ASR) pour apprendre que l'IE n'est que de 2 KOhm, c'est quand même pas top ! Quant à Amir d'ASR, il ne mesure pas ce paramètre, pas top non plus pour un site qui est devenu une sorte de bible pour beaucoup de passionnés, dont moi, mais je ne suis pas entré en religion ASR pour autant !

Alors faire attention, en théorie oui, mais ça a ses limites.

La première chose est d'exiger que les constructeurs publient ces données et conçoivent des appareils qui ont une large compatibilité. C'est ce que fait RME entres autres, mais pas Topping. Donc, pour moi, il n'y a pas le même niveau de sérieux et de professionnalisme entre ces deux firmes, CQFD.