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Audio

Atténuation haute fréquence par capacitance de câble

Calcule la fréquence de coupure (-3 dB) due à la capacitance du câble interagissant avec l'impédance de source.

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Formule

f_c = 1 / (2π × Z_s × C_total)

Z_s— Source impedance (Ω)
C_total— Total cable capacitance (F)

Comment ça marche

Les câbles audio asymétriques (câbles de guitare, câbles RCA, câbles de raccordement TS) ont une capacité importante par mètre, généralement de 80 à 150 pF/m. Cette capacité de câble, combinée à l'impédance de source élevée des instruments passifs (micros de guitare : 100 kΩ à 1 MΩ, micros de basse passifs : 50 à 500 kΩ), forme un simple filtre passe-bas RC. La fréquence de coupure de −3 dB est f_c = 1/(2π × Z_source × C_total), où C_total = capacitance_per_metre × longueur. Au-dessus de f_c, les fréquences aiguës et de présence sont atténuées à −20 dB/décennie (atténuation du premier ordre), ce qui réduit la qualité lumineuse et aérienne du signal de l'instrument. Les longs câbles dotés de conducteurs à haute capacité peuvent se détacher entre 5 et 10 kHz, ce qui atténue sensiblement le son. Les câbles symétriques et les préamplis tampons (micros actifs, buffers de guitare) ont une faible impédance de source et sont essentiellement insensibles à cet effet.

Exemple Résolu

Impédance de la source de captage de la guitare : 250 kΩ. Câble : 100 pF/m, 5 m de long. Capacité totale : C_total = 100 × 5 = 500 pF = 500 × 10 ¹² F Fréquence de coupure : f_c = 1/(2 π × 250 000 × 500 × 10 ¹²) = 1/(2 π × 1,25 × 10) = 1/(7,85 × 10) = 1 273 Hz Atténuation à 20 kHz : ΔdB = −20·log( √ (1 + (f/f_c) ²)) à 20 kHz = −20·log (√ (1 + (20000/1273) ²)) ≈ −23,9 dB À 1273 Hz, le signal est déjà réduit de 3 dB et la fréquence de 20 kHz est fortement réduite. Le passage à un câble à faible capacité (60 pF/m) de 5 m donne C = 300 pF et f_c = 2122 Hz, ce qui reste un effet de réduction significatif pour une guitare passive.

Conseils Pratiques

  • ✓Utilisez une pédale tampon pour guitare (JFET à gain unitaire ou tampon d'amplificateur opérationnel avec une entrée de 1 MΩ, impédance de sortie <1 kΩ) à l'extrémité instrument du câble. Cela réduit l'impédance effective de la source à presque zéro, ce qui rend la capacité du câble insignifiante.
  • ✓Les spécifications de capacité dans les fiches techniques des câbles sont données en pF/m (ou pF/ft). Recherchez des valeurs inférieures à 75 pF/m pour les applications de guitare. Cela double la fréquence de coupure par rapport à un câble de 150 pF/m à la même impédance de source.
  • ✓Le « pic de présence » à la fréquence de résonance de l'inductance du capteur et de la capacité du câble est une caractéristique tonale délibérée de nombreuses guitares électriques. Certains joueurs utilisent intentionnellement la capacité du câble pour façonner leur son : la modification de la longueur ou de la capacité du câble modifie la fréquence de résonance.

Erreurs Fréquentes

  • ✗En supposant que le problème ne concerne que les câbles longs, même un câble de 3 m avec 100 pF/m = 300 pF combiné à une source de captage de 500 kΩ a f_c ≈ 1060 Hz. Les câbles courts provoquent toujours un ralentissement important avec les sources passives à haute impédance.
  • ✗Si vous ignorez le potentiomètre de la guitare, le condensateur de commande de tonalité (généralement de 22 à 47 nF) émet déjà intentionnellement des aigus. La capacité du câble vient s'ajouter à cela. Lorsque les tonalités sont basses, l'effet de capacité du câble est masqué ; au ton maximum (clair), il est parfaitement audible.
  • ✗Si l'on pense que les câbles symétriques sont exempts de capacité, les câbles symétriques ont également une capacité (généralement de 30 à 100 pF/m), mais comme ils fonctionnent à une faible impédance de source (150 à 600 Ω), le f_c qui en résulte se situe dans la plage des MHz et est totalement inaudible.

Foire Aux Questions

Les entrées au niveau de l'instrument sur les interfaces audio ont généralement une impédance d'entrée de 1 MΩ ou plus, et le câble est très court (ou via une connexion directe). Cela permet de préserver plus de contenu en haute fréquence qu'un long câble menant à un amplificateur avec une entrée de 1 MΩ. L'impédance de l'interface combinée à la capacité du câble forme toujours un filtre RC, juste à une fréquence de coupure beaucoup plus élevée.
Négligeablement. Les sorties microphone ont des impédances de source comprises entre 50 et 200 Ω. Même 50 m de câble à 100 pF/m = 5 000 pF donnent f_c = 1/(2π × 150 × 5×10⁄4) ≈ 212 kHz, bien au-dessus de la bande audio. La capacité de câble équilibrée n'est importante que pour les interfaces audio numériques (AES/EBU) à des débits de signalisation mégahertz.
Les micros actifs (EMG, Fishman) incluent un préamplificateur intégré avec une impédance de sortie de 10 à 100 Ω, abaissant l'impédance de la source de 1 000 à 10 000 fois. Cela pousse la fréquence d'atténuation de la capacité du câble dans la plage des mégahertz, la rendant totalement inaudible quelle que soit la longueur du câble.

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