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Puissance de l'amplificateur casque

Calcule la puissance de sortie, la tension et le courant requis de l'amplificateur pour piloter un casque au SPL cible.

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Formule

P = 10^((SPL − S)/10) mW, V = √(P × Z)

S— Headphone sensitivity (dB/mW)

Z— Headphone impedance (Ω)

Comment ça marche

La puissance requise pour l'amplificateur de casque dépend de l'impédance (Z, en Ω) et de la sensibilité (S, en dB SPL par milliwatt) du casque. Contrairement à la sensibilité du haut-parleur qui est évaluée à 1 W/1 m, la sensibilité du casque est référencée à 1 mW délivré au casque. La puissance requise en milliwatts pour atteindre un SPL cible est la suivante : P_mW = 10^ ((SPL_target − S)/10). De là, la tension et le courant efficaces requis découlent de la loi d'Ohm : V_RMS = √ (P_W × Z) et I_ma = (V_RMS/Z) × 1000. Les casques à haute impédance (150 à 600 Ω) nécessitent des variations de tension plus élevées, tandis que les écouteurs à faible impédance (8 à 32 Ω) nécessitent un courant plus élevé. C'est pourquoi les amplificateurs pour casque de bureau dotés de rails haute tension pilotent mieux les casques plan-magnétiques et dynamiques à haute impédance que les sorties DAC des smartphones.

Exemple Résolu

Casque : impédance de 300 Ω, sensibilité de 100 dB/mW. SPL cible : 110 dB. Puissance requise : p_mW = 10^ (110 − 100)/10) = 10^1,0 = 10 mW P_W = 10/1000 = 0,010 W Tension RMS requise : V_RMS = √ (0,010 × 300) = √ 3,0 = 1,73 V Courant requis : I_mA = (1,73/300) × 1 000 = 5,77 mA La sortie d'un smartphone typique atteint un maximum d'environ 1,0 à 1,5 V RMS, ce qui permet d'alimenter ces écouteurs à environ 107 à 108 dB, ce qui est suffisant mais avec une marge de manœuvre minimale. Un amplificateur dédié fournissant au moins 2 V RMS sous 300 Ω est recommandé pour les pics.

Conseils Pratiques

✓Pour la plupart des utilisations domestiques à un volume confortable (~85 dB SPL), les besoins en énergie sont minimes (moins de 1 mW). Concentrez la sélection de l'amplificateur sur l'obtention d'un niveau de bruit de fond faible et d'une variation de tension adéquate plutôt que sur la puissance maximale.
✓Règle générale : 100 fois la puissance requise pour atteindre le SPL cible, vous obtenez une marge de 20 dB, ce qui est suffisant pour des pics transitoires sans écrêtage. Si vous avez besoin de 1 mW pour 90 dB, un amplificateur de 100 mW offre une marge de manœuvre confortable.
✓Les casques à aimant planaire (par exemple, HiFiMan, Audeze) ont généralement une puissance de 20 à 60 Ω mais ont une faible sensibilité (90 à 95 dB/mW) et nécessitent à la fois du courant et de la tension. Ils bénéficient le plus des amplificateurs de casque dédiés.

Erreurs Fréquentes

✗Mélanger les unités de sensibilité : les fiches techniques des casques peuvent indiquer la sensibilité en dB/mW ou en dB/V (à 1 V RMS). Conversion : si la sensibilité est donnée sous forme de dB/V, alors dB/mW = dB/V − 10·log( 1000/Z). Pour 300 Ω : dB/mW = dB/V + 10 ·log( Z/1000) = dB/V − 5,2 dB.
✗Cibler un niveau de pression acoustique susceptible de provoquer des lésions auditives : 110 dB SPL au niveau de l'oreille ne sont sûrs que pendant environ 1 minute, conformément aux directives du NIOSH. 85 dB pendant 8 heures est la limite recommandée. Utilisez le calculateur pour vous assurer que votre amplificateur peut atteindre 100 à 105 dB avec une marge de manœuvre, et non pour maximiser la sortie.
✗Ignorer l'impédance de sortie de l'amplificateur : un amplificateur à haute impédance de sortie (>10 Ω) forme un diviseur de tension avec le casque, ce qui réduit la puissance fournie et modifie la réponse en fréquence car l'impédance du casque n'est pas plate.

Foire Aux Questions

Pourquoi mon téléphone est-il trop silencieux avec un casque 300 Ω ?

Les smartphones émettent généralement 1 à 1,5 V RMS dans des charges à haute impédance. Pour un casque de 300 Ω à 100 dB/mW, 1 V fournit P = 1²/300 = 3,3 mW, soit 100 + 10 · log (3,3) ≈ 105 dB, ce qui donne un son modéré mais ne laisse pratiquement aucune marge de manœuvre. Un amplificateur dédié avec un rail de tension plus élevé permet de résoudre ce problème.

Quelle est la différence entre l'impédance et la sensibilité ?

L'impédance (Ω) détermine la quantité de tension et de courant requise par le casque pour un niveau de puissance donné. La sensibilité (dB/mW) détermine l'intensité de cette puissance convertie en son. Un casque haute impédance et haute sensibilité et un casque basse impédance et faible sensibilité peuvent nécessiter la même puissance d'amplificateur mais des niveaux de tension très différents.

Les sorties symétriques (4,4 mm/XLR) fournissent-elles plus de puissance ?

Oui Une sortie symétrique double efficacement l'écart de tension par rapport à une sortie asymétrique, quadruplant la puissance délivrée pour la même impédance de charge. Cela est particulièrement bénéfique pour les casques à haute impédance qui ont besoin d'une tension élevée pour atteindre des niveaux d'écoute.

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