Mis à jour le 13/0'/2007

Amortissement (facteur):
Il existe deux facteurs ,ou coefficients d’amortissement différents :
Le premier est une invention du monde de la Hi Fi qui le définit comme le rapport de l’impédance nominale sur l’impédance de sortie de l’ampli . Ce rapport est censé représenter l’aptitude de l’ampli à amortir (on voit écrit « maîtriser », ce qui ne veut rien dire) les mouvements oscillants dus aux différentes résonances de la charge .
Quand on regarde le schéma équivalent d’une enceinte , on voit tout de suite que l’amortissement est apporté par la résistance de la bobine mobile , devant laquelle les quelques miliohms de l’ampli et du câble de liaison sont parfaitement négligeables .

Le second est celui qui est utilisé en dynamique des systèmes et qui représente le comportement de beaucoup d’objets physiques . Normalement , ce coefficient n’est défini que pour des systèmes du second ordre *, mais on peut avec quelques précautions l’étendre aux systèmes d’ordre plus élevé . Il se calcule à partir des coefficients de l’équation différentielle régissant les mouvements du système .
Pour une entrée en rectangulaire , on n’aura pas de dépassement pour les valeurs supérieures à 1 , nommé « amortissement critique » . La valeur de 0,7 (en fait 1/racine de 2) correspond à un dépassement de 5% et au temps de montée le plus faible . C’est en général la valeur que l’on retient pour les filtres actifs .(réponse dite de « Butterworth ») . Pour 0,5 ,le dépassement est de 18 %,et de 70% pour 0,1 .

Il est clair que le coefficient de la Hi Fi ne pourra être déclaré pertinent qui si on arrive à prouver un lien avec le vrai. (en cours)

*: un système est du second ordre s’il contient deux organes d’accumulation d’énergie : self , capa ,masse, ressort ,volume d’air, col acoustique etc …(pour les physiciens)
(pour les matheux ,un système est du second ordre ,s’il est régi par une équation différentielle du second degré ) ,ce qui revient au même .

Analogies et modèles
A venir

Câble de modulation
A venir

Cuivre

La nuance utilisée en électricité industrielle est le Cu-a1
Celle utilisée en électronique est le Cu-c2

LES DIFFÉRENTES NUANCES DE CUIVRE
L'opération de fusion conduit, sans précautions particulières, à la dissolution dans le métal liquide de faibles quantités d'oxygène dont la présence est tolérable ou non suivant les applications.
On est amené à disposer dans certains cas de nuances de cuivre sans oxygène obtenues :
-soit par l'utilisation d'un désoxydant au cours de la refusion,
-soit par une protection efficace contre l'oxydation tant que le métal est à l'état liquide.
On distingue ainsi trois principales catégories de cuivre suivant la présence ou non d'oxygène
et son mode d'élimination :
les cuivres contenant de l'oxygène-
les cuivres désoxydés avec désoxydant résiduel,
les cuivres exempts d'oxygène ou désoxydés sans désoxydant résiduel.
Ces nuances de cuivre font l'objet de la norme NF A 51-050.



1.2;1 Les cuivres contenant de l'oxygène
Introduit au cours des opérations de fusion et de coulée, l'oxygène est présent à des teneurs de quelques centaines de parties par million (100 ppm = 0,01 %) et confère au cuivre des caractéristiques et aptitudes particulières.
La structure micrographique fait apparaître de petits globules d'oxyde cuivreux Cu2O,
dénommés oxydules, comme représenté. En se combinant au moins partiellement avec certaines impuretés présentes, l'oxygène atténue l'effet néfaste de ces dernières sur la conductivité électrique; L'oxygène, en revanche abaisse la température d'adoucissement. La présence d'oxygène rend le cuivre impropre aux opérations nécessitant un chauffage à température supérieure à 300 oC en atmosphère réductrice contenant de l'hydrogène dont la vitesse de diffusion est grande à ces températures.
La réduction de l'oxydule Cu2O par H2 conduit à la formation de H2O totalement insoluble,
ce qui se traduit par de graves décohésions. La présence des particules de Cu2O tend à réduire légèrement l'aptitude à la déformation à froid du métal, mais seulement dans les cas les plus difficiles tels que le pliage en long (arête du pli dans le sens du laminage) des tôles très écrouies.
Les nuances disponibles dans cette catégorie dépendent du procédé d'affinage :
-Le procédé électrolytique donne le métal le plus pur désigné Cu-a1.
-Le procédé thermique fournit les deux nuances Cu-a2 et Cu-a3.
Le cuivre électrolytique Cu-al
Il correspond à la désignation ISO: Cu-ETP (Electrolytic Tough-Pitch).
Cette qualité a une composition définie par une teneur minimale en cuivre de 99,90%et une conductivité électrique minimale à l'état recuit à 20 oC, de 100% IACS (International Annealed Copper Standard). Sa résistivité est de 1,7241.10-8 .Ohm.m. Cette valeur, qui correspond à une résistance de 0,15328 .Ohm pour un fil de 1 m de long pesant 1 g, a été retenue en 1913 par la Commission Electrotechnique Internationale comme étalon de résistivité. La conductivité électrique du cuivre à 100% IACS est de 58 MS/m* dans le système d'unité international.


Les fourchettes de concentrations d'impuretés rencontrées dans la pratique pour cette nuance de cuivre sont les suivantes pour chaque élément cité:
O2 200 à 400 ppm
Ag 5 à 20 ppm
S, Fe, Ni 5 à 15 ppm
As, Se, Sn, Pb 1 à 5 ppm
< 1 ppm
'1 MS/m = 1 m/(.Ohm.mm2)
Le cuivre thermique Cu-a2
Il correspond à la désignation ISO: Cu-FRHC (Fire Refined High Conductivity).
Cette qualité possède les mêmes critères de composition et de conductivité électrique que le Cu-a1, mais contient plus d'impuretés, notamment celles qui sont nuisibles à la transformation à chaud comme Se, Te, Pb.
Le cuivre thermique Cu-a3
Il correspond à la désignation ISO: Cu-FRTP (Fire Refined Tough-Pitch).
Encore moins pure que le Cu-a2, cette nuance a une composition minimale en cuivre de 99,85 %, la conductivité n'étant pas garantie. Cette catégorie de cuivre est principalement réservée à l'élaboration d'alliages de fonderie.

1.2.2 Les cuivres désoxydés
Il s'agit de cuivres affinés électrolytiquement ou thermiquement.
La désoxydation du cuivre est obtenue en fonderie par addition de phosphore par l'intermédiaire de phosphure de cuivre, ce qui a pour conséquence l'absence de fragilisation en atmosphère réductrice et donc une bonne soudabilité. L'excès volontaire de phosphore, très avide d'oxygène, se dissout dans le métal avec comme résultat une diminution sensible de la conductivité et une augmentation de la température de recuit. Un essai normalisé (norme NF A 05-112) permet l'identification d'un cuivre désoxydé. Ce test consiste à chauffer un échantillon de métal à 850 oC pendant 30 mn en atmosphère d'hydrogène, puis à contrôler l'absence de fragilisation par un essai de pliage à 180°. Il existe dans cette catégorie, deux nuances, dont la teneur minimale garantie en cuivre est 99,90%.


Le cuivre Cu-b1
Il correspond à la désignation ISO: Cu-DHP (Phosphorus Deoxidised High Residual
Phosphorus). Il contient de 0,013 à 0,050% (130 à 500 ppm) de phosphore. Sa conductivité électrique se situe entre 70 et 90% IACS. IL est principalement utilisé dans la fabrication de tubes sanitaires et de laminés pour toiture.
Le cuivre Cu-b2
Il correspond à la désignation ISO: Cu-DLP
(Phosphorus Deoxidised Low Residual Phosphorus).
La teneur en phosphore est de 0,004 à 0,012% (40 à 120 ppm), ce qui permet d'obtenir une
conductivité électrique comprise entre 85 et 98 % IACS. Ce cuivre représente un compromis
conductivité-rétention d'écrouissage qui en fait un matériau souvent utilisé pour la fabrication
de supports de composants électroniques.

1.2.3 Les cuivres exempts d'oxygène
Ces cuivres, affinés par voie électrolytique, ont été refondus au four à induction et coulés sous
atmosphère inerte ou désoxydés sans désoxydant résiduel. Ils réunissent les avantages des deux catégories précédentes: hautes conductivités électrique et thermique et insensibilité aux
atmosphères réductrices. Leur résistivité maximale imposée est la même que celle du cuivre Cu-a1. Ces cuivres sont obtenus grâce à deux techniques différentes: l'une, d'origine américaine, consiste à effectuer toutes les opérations de fonderie sous atmosphère réductrice; elle conduit aux cuivres de marque OFHC (Oxygen Free High Conductivity). .
L'autre, d'origine allemande, consiste à introduire une quantité contrôlée de désoxydant .
Elle conduit aux cuivres de marque BE58.
Il existe deux nuances de cuivre exempt d'oxygène qui se distinguent par leur niveau de pureté :
Le cuivre Cu-cl
Il correspond à la désignation ISO: Cu-OF (Oxygen Free).
La teneur minimale en cuivre est de 99,95% et la conductivité minimale garantie est de 100% IACS à l'état recuit à 20 oC. Ce cuivre ne se distingue du Cu-a1 que par l'absence d'oxygène, les autres impuretés se trouvant aux mêmes teneurs moyennes. Cette nuance satisfait à l'essai
de pliage à 180° après un chauffage en atmosphère d'hydrogène (NF A 05-112).
Le cuivre Cu-c2
Il correspond à la désignation ISO : Cu-OFE (Oxygen Free Electronic Grade).
Ce cuivre est caractérisé par une teneur minimale de 99,99% de cuivre, soit un total d'impuretés inférieur à 100 ppm, et une conductivité minimale de 101% IAC5 à l'état recuit à 20 oC. Des teneurs maximales sont données pour 10 impuretés. Il satisfait à un essai de 10 pliages alternés après chauffage en atmosphère d'hydrogène (NF A 05-112).
Les deux nuances Cu-c1 et Cu-c2 conviennent dans bon nombre d'applications scientifiques,
la qualité Cu-c2 offrant la meilleure tenue aux vides poussés.

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DU CUIVRE
Le cuivre est le 29ème élément du tableau périodique des éléments. C'est un métal de teinte rouge caractéristique, dont les principales propriété physiques sont les suivantes :
.Numéro atomique 29,
.Masse atomique 63,547 9 (69,1% d'isotope 63 et 30,9% d'isotope 65),
.Réseau cubique à faces centrées de maille a=3,61 A à 0°C,
Coefficient de dilatation thermique linéaire moyen:
-entre 20 et 100 oC: 16,8.10-6/°C,
-entre 20 et 300 oC: 17,7.10-6/°C,
-entre 20 et 500 oC: 18,6.10-6/°C,
Température d'ébullition 2578 °C,
Capacité thermique massique à 20 oC: 385 j/(kg.K),
Enthalpie de fusion 205 000 j/kg,
Matériau diamagnétique, susceptibilité magnétique: -8,6.10-8,
Potentiel normal d'oxydo -réduction :
Eo (Cu/Cul+) = 0,340 V/ENH*
Eu (CU/Cu+) = 0,521 V/ENH*
Eu (Cu+ /Cul+) = 0,154 V /ENH*.
*ENH Electrode Normale à Hydrogène

Le mode d'élaboration du produit a des conséquences directes sur les propriétés physiques. En particulier, les pièces obtenues en fonderie possèdent des conductivités électrique et thermique jusqu'à 15% inférieures à celles obtenues à partir d'alliages corroyés. les impuretés modifient les propriétés physiques du cuivre, notamment les conductivités électrique et thermique. la figure 3 montre l'influence d'un certain nombre d'impuretés sur la conductivité électrique du cuivre.
La présence d'électrons libres dans les métaux et alliages métalliques sont à l'origine de leurs
conductivités électrique et thermique.
La loi de WIEDEMANN-FRANZ relie pour chaque métal les deux conductivités électrique (a) et thermique (A), par l'expression suivante :
A/aT = Constante = L
Formule dans laquelle :
T est la température en Kelvin
A est la conductivité thermique
a est la conductivité électrique
L est le nombre de Lorenz
Pour le cuivre pur, L = 2,4.10-8 .Ohm.W/K2.
Pour les alliages de cuivre,
L est compris entre 2,5 et 2,9.10-8 .Ohm.W/K2.

D'après "les propriétés du cuivre et de ses alliages" Centre d'Information du Cuivre .



Câbles HP :

Le rôle d’un câble HP est de transmettre de l’ampli aux enceintes le signal électrique sans altération .On lui demandera donc de se comporter comme une impédance la plus basse possible et d’être linéaire en amplitude .
Il est constitué de nombreux brins, très fins et tressés entre eux, ceci pour obtenir suffisamment de souplesse. Quand les brins ne sont pas isolés entre eux , l’ensemble est équivalent à un conducteur massif unique .Le cas contraire (fil de Litz) n’est pas utilisé en Hi – Fi .

Paramètres jouant sur les caractéristiques électriques :
Métal utilisé
Section
Longueur
Forme (cylindrique ou autre) .
Ecartement entre le brin aller et le brin retour .
Distance au sol conducteur .
Nature de l’isolant (sa permittivité)

Puissance maximum transmissible :
Pour des raisons d’échauffement , il est prudent de limiter le courant efficace permanent à 4 A / mm² , ce qui donne 64 W / mm² sous 4 Ohms et 128 W / mm² sous 8 Ohms .

Métaux utilisés :
Cuivre électrolytique Cu – ETP ,selon dénomination ISO , pur à 90,90 % ,de résistivité 1,7241 10-8 Ohm.m , servant de référence pour la conductivité : 100 % IACS . C’est le cuivre des installations électriques .
Cuivre électrolytique Cu – OF , sans oxygène , pur à 99,95 % , de même conductivité .
L’absence d’oxygène améliore la tenue à la corrosion au dessus de 300 °C ,en atmosphère réductrice et en présence d’hydrogène, et également les possibilités de déformation à froid (pliage) .Rien à voir avec les propriétés électriques .
Cuivre électrolytique Cu – OFE , sans oxygène , pur à 99,99 % ,de conductivité 101 % , utilisé en électronique .
Argent , de conductivité 106 % .

Caractéristiques électriques :
Résistance : elle est proportionnelle à la longueur , à la résistivité et à l’inverse de la section . Elle augmente aux fréquences élevées à cause de l’effet de peau .(voir ce mot)
Ordre de grandeur : pour un câble de 1,5 mm² à : 22,8 mOhm par m en continu et 27 mOhm par m à 20 KHz

Inductance : elle est la différence de deux termes :
L’inductance propre ,qui dépend du diamètre du conducteur et de sa longueur , sans être proportionnelle . Elle diminue très légèrement aux fréquences élevées à cause de l’effet de peau .
L’inductance mutuelle , qui représente la qualité du couplage magnétique entre les fils .Elle dépend de la géométrie des conducteurs , de leur écartement et de la distance au sol ,ou à toute partie conductrice reliée au sol .Elle est proportionnelle à la longueur .
Pour avoir l’inductance totale la plus faible possible , il faut maximiser la mutuelle. Pour cela , il faut disposer les deux conducteurs les plus proches possibles et le plus loin du sol .
Ordre de grandeur : pour un câble de 1,5 mm² à 1 m du sol : 1,1 µH par m
Posé au sol ou blindé : 2 µH par m
Capacité : Elle dépend de l’écartement des conducteurs , de leur géométrie et de la permittivité (voir ce mot) de l’isolant et de la distance au sol ,ou à toute partie conductrice reliée au sol . Elle est proportionnelle à la longueur .
Ordre de grandeur : pour un câble de 1,5 mm² à 1 m du sol : 20,3 pF par m
Posé au sol ou blindé : 77 pF par m
Impédance :
Les calculs sont faits pour 5 types de câbles :
Un fil de lampe de chevet 2 x 0,21 mm²
Un fil d’appareil électro ménager de 2 x 0,6 mm²
Un fil industriel 2 x 1,5 mm2
Un fil « Hp » 2 x 4 mm² (Casto)
Un fil 2 x 6 mm²
Pour une longueur de 3,5 m , à 1 m du sol et posé au sol .

[/url]
Bande passante :
On calcule la bande passante dans 2 cas :
Sur une résistance pure de 6 Ohms , pour mettre en évidence l’influence du câble
][/url]
Sur une enceinte réelle (courbe empruntée à notre ami JBM) ,pour voir les interactions

]

Capacité:
Voir à Condensateur

Les unités :
Désignation_Unité _Symbole _Dimension
Force magnéto motrice_ Ampère-tour_(AT) NI A
Champ magnétique Ampère/mètre_ H A/m
Flux Weber_ F _mN/A
Induction Tesla_ B_ N/mA
Perméabilité _ µ_ N/A2 (la perméabilité absolue du matériau qui est notée µ , la perméabilité relative ,notée µr ,qui est le rapport entre la perméabilité absolue µ et la perméabilité du vide ,µ0 . (dont la valeur est 4 pi x 10 puissance -7)
Réluctance _ R_A2/mN
Perméance _ P_mN/A2

Classes d'amplification
A venir

Condensateur
Composant constitué de 2 surfaces conductrices ,les armatures ,séparées par un isolant, le diélectrique .
Soumis à une tension variable ,le condensateur va développer un courant proportionnel à la vitesse de variation et de signe opposé ,qui va tendre à s’opposer à la variation .
E = -C dV/dt . Le coefficient C de proportionnalité est la capacité .
L’unité légale de mesure de capacité est le Farad (F) ,qui est la capacité d’un condensateur qui fournit 1 A quand on lui applique une tension variant de 1 V par seconde .
En sinusoïdal , l’impédance d’un condensateur de valeur C traversé par un courant à la fréquence F est 1/2.pi.F.C , avec le courant en avance d’un quart de période ( 90° ) par rapport à la tension .

Décibel
L'unité de mesure de niveau sonore est le dB ou décibel, c'est une unité à progression logarithmique. Le 0 dB correspond scientifiquement à une pression de 2.10-5 Pascals, mais surtout au seuil d'audition de l'oreille humaine, et 1 dB( 0.7 anormalement bas et 2 anormalement élevé) est la variation la plus fine que notre oreille (ou notre cerveau) peut percevoir. Chaque augmentation de 3 dB correspond à un doublement de la puissance d'émission. Le seuil d'audition douloureux se situe vers 120 dB. Pour info en sonorisation le 0 dB en sortie de table de mixage correspond à 2 Vcc ou 775 mV efficace. Le dB(A) niveau de pression sonore pondéré A, est utilisé en acoustique industrielle et environnementale car il prend en compte le risque lésionnel de l'oreille et est fonction de la courbe physiologique d'audition. Le décibel par watt ou dB/W est représentatif de la sensibilité d'un haut-parleur ou d'une enceinte, c'est le rapport entre la puissance électrique en entrée et le niveau de pression sonore obtenu. La norme est de mesurer le niveau SPL pour 1 Watt à 1 mètre. Ce rendement est très faible, moins de 1% pour des HP industriels et jusqu'à 5% pour les HP haut rendement, mais après tout ceux d'un moteur thermique ou d'une lampes à incandescence ne sont pas meilleurs. Petit tableau des niveaux sonores en db :

(Source Supravox.fr)


Discrétisation
A venir


Distorsion
A venir

Echantillonnage
C'est le découpage d'un signal analogique au moyen d'une mesure périodique. Pour une période T entre deux mesures on a une fréquence d'échantillonnage Fe (ou Fs pour sampling) = 1/T. Les fréquences d'échantillonnage classiques sont 32kHz (en radio notamment), 44,1kHz (compact disc), 48kHz, 96kHz, et on commence à rencontrer du matériel à 192kHz.

On utilise un signal d'horloge constitué d'une suite d'impulsions. Ce signal est modulé par le signal à convertir.


Le problème qui se pose est que le signal d'horloge est constitué de Fe, certes, mais aussi des harmoniques de Fe (Fe x 2, Fe x 3 etc.).


Cela va provoquer l'apparition de plusieurs images du signal autour de chaque harmonique.Le spectre en bande de base est celui qui est échantillonné par Fe, c'est celui qui nous intéresse.


Il suffit d'appliquer un filtre passe-bas (coupant les fréquences supérieures à Fe) pour se débarasser des images superflues créées par l'échantillonnage .


Un autre problème se pose: Si le spectre du signal à échantillonner est supérieur à la moitié de Fe.


Filtrer ne suffira pas pour séparer les images spectrales. Pour mieux comprendre comment s'effectue ce qu'on appelle le repliement de spectre, revenons à notre visualisation amplitude/temps, et imaginons un signal de fréquence supérieure à notre fréquence d'échantillonnage. On voit bien qu'une fréquence inférieure à l'originale est créée par le sous-échantillonnage.



La règle de Shannon-Nyquist spécifie en conséquence que la fréquence d'échantillonnage doit être supérieure à deux fois la fréquence maximale du signale à échantillonner. Par exemple, si on veut coder un signal audio jusqu'à 20kHz, Fe devra être au dessus de 40kHz. (pour exercice, vous pouvez avec un dessin tenter de voir ce qui se passe si on code un signal avec une Fe égale à exactement deux fois la fréquence du signal) Il faudra donc un nouveau filtre passe-bas, mais avant l'échantillonnage, cette fois, pour se débarrasser des fréquences trop hautes.

On peut ainsi coder et reproduire de manière très performante un signal. Cependant, ce système a un point faible: les filtres, qui ne sont jamais parfaits en analogique (pente importante difficile à obtenir, rotations de phase)! Pour pouvoir utiliser des filtres à pentes douces et éviter de travailler à la limite du signal codé, on va utilser le suréchantillonnage: En travaillant avec une fréquence d'échantillonnage très supérieure (4xFe par exemple) à la fréquence d'échantillonnage finale désirée (Fe), on éloigne les images et les risques de repliement du spectre. On revient ensuite à Fe, mais en travaillant dans le domaine numérique, ce qui est bien plus simple qu'avant la conversion. (filtres parfaits)


(Sous réserve de précisions et de rectifications)
(Source principale: « Le guide des interfaces numériques » par F. Rumsey et J. Watkinson, avec une dose de souvenirs et de vulgarisation)

Effets de peau
Principe : Quand un conducteur est parcouru par un courant variable ,alternatif par exemple, ses variations vont créer un champ magnétique variable . Ce champ variable va lui même induire dans le conducteur des courants parasites qui tournent sur eux mêmes , les courants de Foucault . (« eddy currents ») . Ces courants , qui se développent dans la masse du conducteur sont nuisibles :
1) Ils dissipent de l’énergie et font chauffer le conducteur .
2) Plus grave , il génèrent un champ magnétique propre dont l’effet est de repousser les lignes de courant utiles vers l ‘extérieur : tout se passe comme si la section utile du conducteur diminuait .
Le résultat est que la densité de courant est maximale à la surface et diminue régulièrement quand on va vers le centre (selon une loi exponentielle ,pour les matheux). Une telle loi n’est pas facile à utiliser . Pour simplifier les calculs , on définit une épaisseur fictive dans laquelle on décrète que la densité de courant est constante et qui a une résistance équivalente . Cette épaisseur est nommée « profondeur de peau »

Pour l’alternatif ,cette profondeur de peau varie (à peu près) comme la racine carré de l’inverse de la fréquence .
L’effet de peau est d’autant plus marqué que le métal est meilleur conducteur .
Dans le cas de plusieurs conducteurs proches ou d’un bobinage , chaque conducteur influence les lignes de courant de tous les autres ,et le calcul exact devient vite indémmerdable .
Effet de peau (article)

Effet de peau (anglais)

Electricité
Électricité est un mot provenant du grec élecktron signifiant ambre jaune. Les anciens Grecs avaient découvert : qu’en frottant l’ambre jaune, celle-ci produisait une attirance sur d’autres objets et, parfois des étincelles. Ils ont donc appelé cette force électricité, sous cette forme elle est dite « statique ».
L’électricité est une manifestation énergétique due aux différentes charges de la matière. La charge électrique est une des propriétés de la matière, celle-ci respecte une loi de conservation.
Il y a deux types de charges électriques :
* La charge positive : qui est engendrée par les protons, les positrons vvvet les trous d’électron.
* La charge négative : elle est due aux électrons.
Par expérience on démontre que des objets porteurs de charges identiques se repoussent et, que ceux porteurs de charges opposées s’attirent. Charles de Coulomb en a déduit la loi de Coulomb, qui décrit quantitativement la force d’attraction ou de répulsion provoquée par les charges électriques.
L’unité de charge du système international (SI) est le coulomb. (source Wikipedia)

Energie
Définition : L'énergie est une notion abstraite. Elle représente la différence d'"état" dans la transformation physique d'un corps. (exemple : l'eau chaude a gagné de l'énergie par rapport à l'eau froide). Elle permet d'évaluer cette transformation et de comparer les transformations entre elles. L'énergie peut se transmettre d'un corps à l'autre (exemple : choc entre deux billes)
L’unité légale d’énergie est le Joule ,qui correspond à l’énergie que fournit une force de 1 N qui déplace son point d’application de 1 m . ex : soulever 102 g de 1 m .
On peut dire aussi que le Joule est l’énergie fournie par une source de 1 W en 1 seconde .
Il existe d’autres unités qui continuent à être employées ,bien que plus légales :
Electron Volt : 1,602 x 10 puissance –19 Joule
Erg : 10 puissance –7 Joule
Calorie : 4,18 Joules
Watt heure : 3600 Joules
Kilowatt heure : 3600000 Joules
Un ordre de grandeur : on sait depuis A. Einstein que 1 kg de matière quelconque représente 8,94 x 10 puissance 16 Joules d’énergie concentrée .

Harmoniques & Partiels
Théorème de Fourier : « Tout signal périodique se répétant à une fréquence F peut être décomposé de manière unique en une somme infinie de signaux sinusoïdaux de fréquence de fréquence F , 2F ,3F, … kF »
Le signal à la fréquence F est le fondamental
Les autres sont les harmoniques
Le diagramme qui représente l’amplitude (la valeur crête des différents harmoniques) est le spectre .
Toute déformation d’un signal peut donc être représentée par une addition d’harmoniques supplémentaires .
On définit le taux de distorsion harmonique comme le rapport entre la valeur efficace harmonique et celle du fondamental . La valeur efficace harmonique est égale à la racine de la somme des carrés des valeurs efficaces des harmoniques .
Souvent ,au message musical périodique ,se superpose une composante apériodique (bruits dus à l'instrument ou à l'environnement , ou toute autre cause) . Leur décomposition en composantes élémentaires est possible et donne les partiels , nommés ainsi pour ne pas être confondus avec les harmoniques .Leurs fréquences sont alors des multiples non entiers du fondamental .
D'autre part ,certains instruments (la voix humaine ,entre autres) génèrent des sous harmoniques dont les fréquences sont des fractions entières du fondamental
Souvent ,au message musical périodique ,se superpose une composante apériodique (bruits dus à l'instrument ou à l'environnement , ou toute autre cause) . Leur décomposition en composantes élémentaires est possible et donne les partiels , nommés ainsi pour ne pas être confondus avec les harmoniques .Leurs fréquences sont alors des multiples non entiers du fondamental .
D'autre part ,certains instruments (la voix humaine ,entre autres) génèrent des sous harmoniques dont les fréquences sont des fractions entières du fondamental .

HP : caractéristiques
A venir

Inductance_ mutuelle:
Voir à Self

Impédance :
Dans un circuit parcouru par un courant quelconque , on définit deux points P1 et P2 et on mesure la différence de potentiel entre ces points .L’impédance est le rapport entre la différence de potentiel et le courant .
L’unité légale est l’Ohm ,qui est la valeur d’impédance qui crée une différence de potentiel de 1 V quand elle est traversée par un courant de 1 A .
Nous nous intéressons ici uniquement aux cas de tension et courants alternatifs sinusoïdaux .
La plupart des impédances introduisent un déphasage , c’est à dire que le courant et la tension à leur bornes sont décalés d’un fraction de période que l’on compte en degrés , 360° constituant une période .Donc on indique dans le résultat la valeur de l’impédance (le module) ,le déphasage (l’argument ) entre la tension et le courant (noté positif si le courant est en avance ,négatif s’il est en retard , et la fréquence pour laquelle on fait le calcul .
( Nota : pour cette raison ,on ne peut pas additionner directement la tension de plusieurs éléments en série .Le bon opérateur d’addition est la somme de complexes ou la somme vectorielle.)
Quelques exemples :
Condensateur de 10 µF : 318,3 Ohms +90° à 50 Hz
Condensateur de 10µF : 31,83 Ohms +90° à 500 Hz
Condensateur de 10µF ,en série avec une résistance de 300 Ohms: 437,4 Ohms +46° à 50 Hz
Self de 100 mH : 31,4 Ohms -90° à 50 Hz
Self de 100 mH : 314 Ohms -90° à 500 Hz
Self de 100 mH ,en série avec une résistance de 31 Ohms: 44,1 Ohms -45° à 50 Hz

Jitter
A venir

Lampes
Un tube est une ampoule de verre dans laquelle on fait le vide le plus poussé possible.
Dans cette ampoule, on dispose un filament chauffé par le passage d’un courant, la cathode et une électrode conductrice, l’anode. Grâce à l’agitation thermique le filament va éjecter des électrons dans le vide. Si on applique un champ électrique avec le + sur l’anode et le – sur la cathode, les électrons vont se diriger vers l’anode car ils sont attirés par elle, puisqu’elle est de signe opposé, et repoussés par la cathode, de même signe. Ce mouvement d’électrons constitue un courant électronique qui circule du – au + (*)
Si on inverse la polarité, le courant ne s’inverse pas, puisque l’anode, restée froide, n’émet pas d’électrons. On a donc un composant qui ne conduit que dans un sens, la diode et qui pourra être utilisé en redressement.
On s’est aperçu très vite que si on disposait des grilles sur le trajet des électrons et qu’on y appliquait des potentiels négatifs par rapport à l’anode, on pouvait freiner les électrons et contrôler la valeur du courant. Le rapport entre la tension appliquée et le courant est la pente du tube notée S et exprimée en mA par Volt. Ce tube à 3 électrodes est la triode.
L’adjonction d’une grille supplémentaire l’écran, reliée au + a permis d’augmenter la pente, et on a obtenu la tétrode. Ce tube avait un inconvénient qui était que les électrons arrivaient à très grande vitesse sur l’anode et que certains rebondissaient et étaient captés par l’écran. Ce phénomène « d’émission secondaire » créait une forte non-linéarité gênante. Une première solution à été de donner une forme particulière à l’écran pour diriger les électrons vers l’anode. Ce fut la tétrode à faisceaux dirigés.
Une dernière amélioration a consisté à mettre une dernière grille connectée à la cathode, le" suppressor"près de l’anode pour capturer les électrons rebelles. Ce fut la pentode. Aujourd’hui, les tubes les plus utilisés sont :
En préampli, les doubles triodes ( 12 AX 7,12 AU 7 ? 12 AT 7 etc…), en puissance, les triodes, tétrodes à faisceaux dirigés et pentodes. ( EL 84 ,EL 34 etc. , et les diodes EZ 80 et autres …)
Important : Les tubes travaillent sous forte tension (200 à 800 V) et faible courant (quelques centaine de mA). Le couplage avec une charge à basse impédance nécessite l’utilisation d’un tranfo de sortie.

(*) : Lorsque la convention qui décrétait que le courant allait du + au – a été décidée, on ne savait pas encore çà !

Local d’écoute :
Forme : la forme optimale , pour une pièce rectangulaire ,devrait se rapprocher des proportions recommandées pour les studios . L’optimal, pour la musique est d’avoir les hauteur, largeur et profondeur dans le rapport 2 x 3 x 5 pour la musique . Pour une pièce de 2,70 m de haut , ça fait une largeur de 4 m et une profondeur de 6,75 m . Mais ,on a rarement le choix et on fait avec ce qu’on a .
Fréquences propres : une pièce rectangulaire a trois fréquences de résonances principales et de nombreuses autres ,qui sont des combinaisons des 3 principales et qui créent les ondes stationnaires qui permettrent d’obtenir des niveaux d’écoute élevé avec peu de puissance .
Pour un salon standard ,disons 2,70 de haut ,4m de large et 5m de profondeur , ces fréquences sont : 63 Hz , 42,7 Hz , et 34 Hz .
La fréquence la plus basse fixe la coupure basse de la pièce , valeur en dessous de laquelle le niveau sonore baisse rapidement . Le nombre des autres résonances dues aux réflexions multiples sur les murs est très élevé . Pour cette pièce , il y a 6 résonances en dessous de 100 Hz et 5725 ! en dessous de 1000 Hz .
Temps de réverbération : ce temps est celui au bout duquel une pression sonore à baissé par absorption lors des diverses réflexions de 30 dB après extinction de la source . On peut l’estimer en claquant dans ses mains et en écoutant la réponse . Ce temps conditionne l’intelligibilité des sons ,ainsi que le niveau sonore possible .
On recommande des valeurs ,qui dépendent du volume : pour notre pièce , il devrait être de 0,38s . On peut le corriger en ajoutant des matériaux absorbants ou au contraire réfléchissants . En général , une pièce normalement meublée et avec un tapis n’est pas loin de la bonne valeur .
Techniques d’amortissement :
"Le rôle de l'acousticien est de décomposer. la salle en un certain nombre d'éléments: mobilier, matériel divers et auditeurs compris, chaque élément pouvant être affecté d'un coefficient d'absorption moyen.
Voici quelques coefficients d'absorption pour la fréquence de 512 Hz, fréquence de référence servant le plus souvent à la détermination du temps de réverbération :

-Brique, plâtre, béton ,verre, bois de parquet ciré, linoléum, caoutchouc mince rapporté, chaise en bois non recouvert : 0,02 à 0,03 . nette diminution lorsque les matériaux sont peints.

Sapin, liège, staff : 0,04 à 0,08

-Tapis divers, toiles, velours, etc... 0,1 à 0,55

Sièges recouverts de tissus, velours ...0,2 à 0,6

-Feutre 0,75

-Fibre de bois (isorel),contreplaqué : 0,33

-La peinture à l'eau mate est trois à, quatre fois plus absorbante que la peinture à l'huile brillante.

Une personne : 0,7-0,42
Personne assise sur un siège capitonné. 0,5 à 0,6

fenêtre ouverte : l

laine de verre anneaux acoustiques perforés (isorel mou, laine verre agglomérée, amiante, fibres de bois et textiles diverses.. 0,6-0,98

Projections de fibres absorbantes laine de verre amiante , textiles etc … 0,3 – 0,9

Remarques importantes.-
En ce qui concerne l’absorption des personnes, sièges de toute nature, coussins, etc... la connaissance du coefficient d'absorption ne résout rien car la surface n’est pas connue. On utilise alors des valeurs moyennes établies à la suite d'un très grand nombre d'expériences. Ces valeurs sont données en mètres carrés de surface parfaitement absorbante. Quand on dit que l'absorption d’un fauteui1 est de 2. cela signifie que le produit correspondant aS = 2.
Un homme ayant une absorption de 0.37 et une femme de 0.4. la surface absorbante équivalente de 50 auditeurs dont 30 hommes sera de :30.0,37 + 20.0,40 = 19,1m²
L'absorption d'une surface parfaitement absorbante de 1 pied carré s'appelle en Angleterre un sabine. Dans le système métrique, 1 mètre carré de surface parfaitement absorbante est donc de 10,75 Sabines

l sabine= 0,093 m² de surface parfaitement absorbante .
Nous verrons plus loin la manière de procéder pour amener le temps de réverbération d'une salle à sa valeur optimale. Retenons simplement que l'absorption totale varie en fonction inverse de la réverbération, donc si cette dernière est trop forte, il est possible de calculer
la surface absorbante à ajouter sous forme de panneaux perforés, projections de fibres ou de laine de verre, tentures, etc. ..pour obtenir une diminution désirée. ,
Comme le coefficient d'absorption des matériaux varie avec la fréquence, il en sera de même du temps de réverbération.
Pour les matériaux durs : .béton, plâtre, briques, marbre bois, etc. l'absorption augmente légèrement avec la fréquence.
Pour les matériaux fortement absorbants: velours, coton. laine. feutre, ...il y a généralement un maximum entre 500 et 2 000 Hz .Comme ces matériaux sont les plus fréquemment uti1isés dans les traitements acoustiques. le temps de réverbération présente un minimum entre 500 et
1 000 HZ .On a intérêt à s’arranger de manière à ce que ce minimum ai t lieu au voisinage de 500 HZ, en raison de l'importance de la bande de fréquences adjacente. aussi bien pour la musique que pour la parole. C'est dans cette bande que se trouve localisée la majeure partie de l'énergie sonore.
Le temps de réverbération augmente très sensiblement lorsque ;la fréquence tombe au-dessous de 200 Hz, comme suite à la diminution du coefficient d'absorption. Aussi cherche-t-on, pour la transmission de la parole, à couper les fréquences au-dessous de 200 HZ au moyen de filtres électriques ou bien de filtres acoustiques disposés dans le baffle des haut-parleurs de sonorisation. Ceux-ci sont le plus souvent des résonateurs ou des anti résonateurs(circuit anti résonnant) destinés à favoriser ou à atténuer certaines fréquences. L'emploi de filtres mécaniques est également possible pour l’ absorption des fréquences au dessous de 250 Hz : on emploie habituellement des résonateurs classiques ou des panneaux résonateurs ou vibrant en diaphragme donc fixés à une certaine distance des murs. On peut employer également des peaux tendues ou des panneaux minces élastiques en matière plastique de préférence cellulaire .
"

Ohm
Voir à Résistance

Perméabilité
Voir à champ magnétique

Permittivité
Voir à condensateur et champ électrique

Pression acoustique
La pression acoustique est la pression mesurée au niveau d'un récepteur lors de l'émission d'un son, sous forme d'onde acoustique, par une source dans un milieu conducteur sonore. La pression acoustique oscille autour de la pression ambiante (la pression atmosphérique dans le cas de l'air). Elle est mesurée en Pascal (Pa), équivalent au N/m².

La pression acoustique de référence P0, correspondant à la plus petite pression à laquelle l'oreille humaine est sensible, vaut : P0 = 0,00002 Pa = 2.10 − 5 Pa . A l'opposé, le seuil de la douleur correspond à une pression Pmax de 20 Pa. Ces deux valeurs ne sont que des ordres de grandeur pour une fréquence de 1000Hz, et varient d'un individu à l'autre.

Vu la grande différence (facteur 106) entre ces deux extrémités, il est difficile de se représenter le niveau d'un son sur une échelle linéaire; on passe alors à une définition logarithmique. La pression est dès lors exprimée à l'aide du niveau de pression Lp, dont l'unité est le décibel (dB), et qui se définit par : Lp = 20 . log(P / P0) . Le niveau de pression du seuil d'audibilité est donc de 0 dB, et celui du seuil de la douleur de 120 dB.

Puissances
Elle s'exprime en Watt (voir ce mot)
La puissance fournie par un amplificateur dépend de la charge qui lui est appliquée.
P = U.I = R.I² =U²/R
(avec U la tension en volts, I l'intensité en ampères et R la résistance de charge en Ohms).
Par exemple si l'ampli délivre une tension de 10 Volts, on a :
Avec une charge de 8 Ohms , P = 10² / 8 = 12.5 W
Avec une charge de 4 Ohms , P = 10² / 4 = 25 W
Histoire d'en vouloir toujours plus, la puissance des amplis et des haut-parleurs s'est vue attribuée de nombreuses unités parallèles watts crête ; watts musicaux, watts PMPO, watts DIN.il y a de quoi s'y perdre quand on cherche a répondre a une question aussi simple que " quelle puissance dois je fournir à mon haut-parleur, dont je connais la sensibilité, pour obtenir un niveau sonore choisis et réciproquement.
Voici donc un rappel s de ces unités.
Commençons par les vrais Watts, la puissance RMS ( root mean square ) ou puissance efficace, en watts RMS ou watts efficaces.
Voyons les autres :
La puissance crête, watt crête
On l'obtient en multipliant la puissance efficace par racine de 2.
La puissance crête à crête, watt crête à crête
On l'obtient en multipliant la puissance efficace par 2 racine de 2.
La puissance musicale, watts musicaux
On l'obtient en multipliant par deux la puissance efficace.
La puissance DIN, Watt DIN
La puissance DIN est une norme Allemande ou 100 W DIN correspondent à 60 W RMS.
La puissance impulsionnelle
Très peu utilisée elle peut-être 2 à 100 fois supérieure àa la puissance RMS correspondante.
La puissance moyenne
Aussi très peu utilisée elle s'obtient en multipliant la puissance efficace par 0.9.
La puissance PMPO, Watt PMPO ( peak music power output )
Les Watts PMPO sont utilisés pour les enceintes amplifiés de type multimédia (PC), il faut diviser cette unité par 30 pour avoir une idée de la puissance efficace.Rappelons qu' il est toujours possible de dépasser la puissance indiquée par le constructeur de l'ampli car celle-ci est donnée pour un taux de distorsion harmonique précis et aussi faible que possible. Cela dit augmenter la puissance augmente la distorsion ainsi que le risque d'endommager les haut-parleurs. (Source Supravox.fr)
Puissance acoustique
Cette puissance est en fait une puissance mécanique : c'est l'expression du débit d'énergie par unité de temps transportée par les vibrations de l'air . Elle se calcule de la manière suivante .
Une vibration de pression d'amplitude U ,mesurée en Pa (Pascals)* ,dans un air de densité d (en kg/mcube) ,avec une vitesse de propagation de c (345 m/s) transporte sur une surface S une puissance de S.d.c.U²/2
Cette puissance est mesurée ,comme toujours par des Watts .
Les ordres de grandeurs sont très faibles :
Le seuil d'audition 0dB, correspond à une pression de 10 puissance -5 Pa et à une puissance de 10 puissance -16 . W par cm²
Le seuil de la douleur , 120 dB ,correspond à une pression de 20 Pa et une puissance de 10 puissance -4 W par cm².

Résistivité
Voir à Résistance

Résistance
Dans un conducteur parcouru par un courant continu et constant on définit deux points P1 et P2 et on mesure la différence de potentiel entre ces points .La résistance est le rapport entre la différence de potentiel et le courant .
L’unité légale est l’Ohm ,qui est la valeur de résistance qui crée une différence de potentiel de 1 V quand elle est traversée par un courant de 1 A .
La résistance d’un conducteur dépend de sa longueur , de sa section et d’un coefficient caractéristique du matériau : la résistivité . Elle est proportionnelle à la longueur , proportionnelle à la résistivité et inversement proportionnelle à la section .
Le meilleur conducteur métallique est l’argent . Viennent ensuite le cuivre (*) , puis l’ or, et l’aluminium . Le fer et le platine sont loin derrière .
A noter que certains esprits compliqués ont introduit aussi la conductivité ,qui est l’inverse de la résistivité et la conductance qui est l’inverse de la résistance .
Il est important de savoir que la résistivité de la plupart des métaux n’est pas constante et augmente avec la température . Par exemple , la résistivité du cuivre augmente de 71 % entre 20 et 200 °C (bobines de HP ?)
*) : Pour le cuivre , noter que toutes les nuances de cuivre électrolytique utilisées en électricité ont , à 1% près , la même conductivité, la présence ou non d’oxygène ayant une influence négligeable .

Rendement
Définition générale : Le rendement en énergie ou en puissance d’un système est le rapport entre l’énergie ou la puissance qu’il fournit et l’énergie ou la puissance qu’on lui fournit .
Par exemple , un amplificateur de puissance aura en classe B un rendement variable entre 0 et 60 % ,selon le point de fonctionnement ,c’est à dire que quand il fournit 100 W ,l’alimentation fournit 160 W.
Un bon moteur Diesel a un rendement énergétique d’environ 35 % .
Cas particulier des hauts parleurs :
Le vrai rendement , qui est le rapport entre la puissance acoustique fournie par le HP et la puissance électrique qu’on lui fournit est rarement donné . En général , on donne la sensibilité qui est le niveau sonore en dB à 1m et en champ libre fourni par le HP monté sur un baffle plan normalisé(*).
Cette méthode pose un problème car on peut se demander comment est mesurée la puissance électrique : vu la nature de l’impédance du HP ,la mesure de la tension est très insuffisante .
Il faudrait mesurer le courant et le facteur de puissance .
Quelques ordres de grandeur :
Boomer 38 cm Focal : 2,24 % ; 95,5 dB / W
Médium 8 cm Focal : 0,5 % ; 89 dB / W
(*) : Le rendement dans une enceinte peut être très différent .

Self
Composant constitué d’un conducteur bobiné sur un mandrin isolant . Le mandrin peut contenir ou non un noyau magnétique .
Traversée par un courant variable ,la self va développer à ses bornes une tension proportionnelle à la vitesse de variation et de signe opposé ,qui va tendre à s’opposer à la variation .
E = - L di/dt . Le coefficient L de proportionnalité est l’inductance .L’unité légale de mesure d’inductance est le Henry (H) ,qui est l’inductance d’une self qui développe à ses bornes 1 V quand elle est traversée par un courant variant de 1 A par seconde .
En sinusoïdal , l’impédance d’une self de valeur L traversée par un courant à la fréquence F est 2.pi.F.L , avec le courant en retard d’un quart de période (-90° ) par rapport à la tension .
Mutuelle (inductance ) :
Nous avons vu qu'une self va développer une tension qui s’opposer aux variations du courant qui la traverse . Mais si un autre conducteur se trouve dans le voisinage ,elle va aussi créer dans ce conducteur des tensions proportionnelles aux variations . Le coefficient de proportionnalité , noté M s’appelle l’inductance mutuelle et se mesure aussi en Henry .
Par exemple ,pour un câble de HP , l’inductance propre (celle du fil s’il était seul dans l’espace ) du fil aller vaut L . Si le conducteur est symétrique celle du fil retour vaut L aussi ,donc , l’inductance propre totale vaut 2L . De même ,la mutuelle vue du conducteur aller vaut M et celle du conducteur retour aussi .Donc la mutuelle totale vaut 2M . Le fait que les courants aller et retour soient de signe opposé fait que leurs effets se soustraient . La self totale équivalente vaut alors 2L – 2M . On voit l’intérêt qu’il y a à coupler les fils le mieux possible pour maximiser la mutuelle ,donc pour réduire la self .


Supports : pointes & billes
A venir

Tension
La tension électrique est la différence de potentiel électrique (DDP) entre deux points d'un circuit électrique. Elle est mesurée en volts « V » et son symbole normalisé est U (plus rarement V car on essaie de réserver cette lettre pour les potentiels).
Si dans un circuit électrique constitué d'élément de résistance non nulle il existe un courant électrique, alors il y a forcement dans ce circuit un générateur qui délivre une tension à ses bornes. (source Wikipedia)

Transistor
Le terme « transistor » désigne plusieurs types de composants. Il existe deux grandes familles :
Transistor bipolaire (BJT)
Transistor à effet de champ (JFET,MOSFET)
Il existe aussi d’autre familles ,moins connues :
Unijonction (UJT) ,Unijonction programmable (PUT) , IGCT , IECT , IGBT …
Les premiers transistors étaient en Germanium , et sont maintenant majoritairement en Silicium .
On trouve aussi le l’arséniure de Gallium ,du carbure de Silicium, et bientôt du diamant .
Le transistor bipolaire est un composant à trois électrodes : Emetteur ,Base et Collecteur . C’est un composant amplificateur de courant : les variations du courant que l’on fait circuler dans le circuit base / émetteur se trouvent multipliées par un facteur constant dans le circuit collecteur / émetteur . Le facteur de multiplication est le gain en courant du transistor ,noté bêta . Il existe des transistors de deux polarités opposées : les NPN ,où la base et le collecteur sont positifs par rapport à l’émetteur et les PNP ,où la base et le collecteurs sont négatifs par rapport à l’émetteur .
La fabrication d’un ampli de puissance nécessite les deux polarités .
Le transistor à effet de champ est aussi un composant à trois électrodes : Source ,Grille et Drain . C’est un composant amplificateur de tension : les variations de la tension que l’on applique au circuit grille / source font varier de l’infini à presque zéro la résistance du circuit drain/ source . A noter que ce fonctionnement est assez proche de celui du tube à vide . Il existe aussi des transistors de deux polarités opposées : les canal N ,où la grille et le drain sont positifs par rapport à la source et les canal P ,où la grille et le drain sont négatifs par rapport à la source .
La fabrication d’un ampli de puissance nécessite aussi les deux polarités .

Watt
Le watt (symbole: W) est l'unité SI de puissance, de flux énergétique et de flux thermique
Un watt est la puissance d'un système énergétique dans lequel est transférée uniformément une énergie de 1 joule pendant 1 seconde (1 J s-1).
En électricité le Watt correspond à un courant de 1 Ampère sous une tension de 1 Volt. Le watt est nommé d'après James Watt pour sa contribution au développement de la machine à vapeur.