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Sources hifi Définition rapide : Une source audio est le premier maillon d’une chaîne hifi qui lit les enregistrements ou diffuse la réception d’émissions de radiofréquences ou de flux audionumérique en direct.  Détails : Les sources audio sont des appareils hifis qui constituent l’entrée du traitement des signaux audio qu’ils soient analogiques ou numériques.  On distingue les lecteurs d’enregistrements de différents formats ou supports des récepteurs d’ondes radiofréquences ou de flux audionumériques pour les diffusions en direct.  Les lecteurs d’enregistrements.  Platine vinyle qui lit la musique enregistrée sur le microsillon des disques vinyle.  Lecteur de bande magnétique qui lit la musique enregistrée sur des bobines magnétiques.  Platine cassette qui lit la musique enregistrée sur des cassettes audio qui sont des bandes magnétiques.  Lecteurs optiques CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), SACD (Super Audio Compact Disc), BD (Blu-ray Disc) qui lisent la musique enregistrée sur les disques optiques précités.  Lecteur réseau qui lit les fichiers audionumériques.  Les récepteurs de radiofréquences ou de flux audionumériques.  Tuner (syntoniseur) AM (Amplitude Modulation), FM (Frequency Modulation) DAB/DAB+ (Digital Audio Broadcasting) qui diffuse les émissions de radio.  Lecteur réseau qui diffuse les webradios.  D’autres supports ou formats ont existé et disposaient de lecteurs dédiés.  Platine vinyle magnétophone à bande Lecteur cassette Lecteur CD Lecteur réseau

XLR ([Cannon] X, Latch, Rubber) Définition rapide : Liaison de 3 (jusqu’à 7) fils électriques reliant des connecteurs cylindriques dotés de 3 (jusqu’à 7) broches. Cette liaison entre deux appareils électroniques se fait par une ligne symétrique qui permet l’élimination des bruits électromagnétiques.  Détails : Dans les années 1940, la société américaine Cannon commercialise le câble Cannon X composé de 3 brins avec des connecteurs 3 broches. En 1950, les connecteurs évoluent par l’ajout d’un loquet de verrouillage, « latch » en anglais. Enfin, en 1955, du caoutchouc, « rubber » en anglais, gaine les contacts.  D’origine professionnelle, cette liaison raccorde un appareil émetteur vers un appareil récepteur pour transporter des signaux analogiques (ligne de courant modulé) ou les signaux numériques au format AES/EBU.  Il s’agit d’une ligne symétrique qui utilise trois fils conducteurs reliés à des connecteurs mâles et femelles de 3 broches minimum, ce qui est le plus répandu.   Selon le standard AES :  La broche 1 correspond à la masse.  La broche 2, appelée point chaud, transmet le signal dans sa polarité d’origine.  La broche 3, nommée point froid, conduit le signal en polarité inverse, autrement dit en opposition de phase.  Cette symétrisation du signal permet d’éliminer les bruits qui pourraient être induits dans la liaison par les perturbations électromagnétiques générées par les appareils électroniques ou issues de l’environnement.  L’appareil émetteur envoie le signal d’origine S dans le point chaud et le signal inverse (-S) dans le point froid.  Le bruit des perturbations s’ajoute aux signaux S et -S de manière identique.  Nous avons alors, avant l’entrée du récepteur, S + bruit au point chaud et   (-S) + bruit au point froid.  Ensuite, le récepteur fait la différence entre les 2 points :  (S + bruit) – (-S + bruit) = 2S. Le bruit est ainsi éliminé de la liaison.  Cette architecture élimine également les boucles de masse. Chaque canal ayant son propre fil de masse.  La qualité des matériaux conducteurs et isolants, a une incidence sur la restitution de la musique. 

Watt Définition rapide : Le watt est une l’unité dérivée pour la puissance ou de flux d’énergie (par analogie, on pourrait évoquer le débit d’énergie).  Le symbole de cette unité est « W » et l’unité est un hommage à l’inventeur écossais James Watt.  Le watt est la quantité d’énergie par unité de temps.  1 watt = 1 joule/seconde (1 W = 1 J/s).  James Watt Détails : En Hi-Fi, c’est l’énergie électrique et donc la puissance électrique qui nous intéresse.  La puissance électrique est le produit de la tension électrique en volt (V) par l’intensité du courant en ampère (A) en fonction du temps.  Pour un courant continu, on a :  P = U x I  P : puissance (W)  U : tension (V)  I : intensité (A)    Comme U = R x I (où R correspond à la résistance) on peut également la calculer ainsi.  P = R x I x I = R x I²  P : puissance (W)  R : résistance en ohm (Ω)  I : intensité (A)    Pour les courants alternatifs, cas de l’étage de sortie d’un amplificateur par exemple, nous sommes dans un régime sinusoïdal et les grandeurs du courant électrique varient en fonction du temps.  Par exemple, la tension peut varier de +10 V à -10 V en passant par 0 V.  On parle de phases.  La puissance électrique doit être considérée comme puissance apparente.  Mais, elle est souvent qualifiée de puissance efficace ou de puissance nominale.  On a :  P = V x I et P = Z x I²  P : puissance efficace (W)  V : tension efficace (V)  I : intensité efficace (A)  Z : impédance (Ω)    S’agissant de courant alternatif, l’impédance correspond à la résistance selon la loi d’Ohm élargie à celle-ci et Z est un nombre complexe.  Il ne faut donc pas faire le produit Z * I² avec une valeur de Z constante (voir impédance).  Bien que la puissance d’un ampli soit une caractéristique importante, elle est souvent trompeuse pour juger de la qualité d’un produit.  La musicalité d’un ampli travaillant en classe A est formidable, mais les puissances sont limitées. Pour autant, les puissances de l’ordre de dizaines de watts pilotent avec aisances la majorité des enceintes acoustiques.  En revanche, il est facile d’atteindre de très fortes puissances avec des amplis de classe D, mais la qualité sonore est bien moindre.  Les enceintes sont passives pour la grande majorité. Elles n’émettent aucune puissance, elles en consomment. Les watts de telles enceintes sont des puissances maximales qu’elles peuvent admettre.  Dépasser la puissance admissible les endommagerait.  Les enceintes actives intègrent des amplificateurs et, dans ce cas, la puissance indiquée correspond à l’amplification. 

Tube électronique Lampe (Tube à vide, Valve)  Définition rapide : Dispositif électronique actif permettant l’amplification d’un signal électrique analogique par effet thermoïonique.  Détails : Pour expliquer l’effet thermoïonique, commençons avec une diode à vide.  Dans un tube vidé de son air pour rendre son volume isolant, on dispose un filament métallique généralement recouvert d’un oxyde. Ce filament est chauffé par un courant électrique, c’est la cathode. Le filament est un métal et comme tous les métaux, les atomes qui le constituent ont des électrons qui peuvent se déplacer d’un atome à un autre. On parle d’électrons libres. Quand la température augmente, les électrons disposent de suffisamment d’énergie pour quitter les atomes métalliques. On obtient un nuage d’électrons chargé négativement par nature à l’intérieur du tube à vide.  À l’autre extrémité du tube, on dispose une plaque métallique chargée positivement, c’est l’anode et celle-ci n’est pas chauffée. Les électrons chargés négativement sont attirés par l’anode et l’on obtient un courant électrique. Ce courant ne peut circuler que dans un seul sens et c’est ce qui définit une diode.  En modulant ce courant électrique avec le signal électrique issu d’une source audio que l’on veut amplifier, on peut obtenir le gain désiré.  Pour y parvenir, on introduit dans le tube à vide une troisième électrode nommée grille ou grille de commande qui conduit le signal analogique à amplifier entre la cathode et l’anode. Le rapport entre la cathode émettrice d’électrons et la grille qui introduit le signal électrique à amplifier va faire varier la quantité d’électrons ou le courant arrivant à l’anode réceptrice. Ainsi, le courant varie à l’anode. Une charge en série de l’anode permet de convertir les variations de courant en variations de tensions et de puissance. Le flux d’électrons est alors modulé et le signal est ainsi amplifié.  En pratique, la triode présente le défaut d’osciller à cause de la capacité inhérente au couple cathode-grille.  Pour éliminer ce défaut, une deuxième grille est ajoutée avec un potentiel proche de celui de l’anode qui réduit cette capacité néfaste. Cette grille complémentaire est qualifiée d’écran et nous sommes en présence d’une tétrode.  Un défaut subsiste avec la tétrode. Sa grille-écran émet des électrons secondaires qui distordent le signal audio.  Pour éliminer ces émissions intempestives, une troisième grille est introduite dans le tube à vide. Cette troisième grille reçoit le même potentiel électrique que la cathode et empêche l’émission d’électrons depuis la grille-écran.  Nous avons alors une pentode que l’on retrouve dans les amplificateurs hifis.  Les tubes fonctionnent avec un chauffage indirect de la cathode avec un filament auxiliaire. Les amplis à tubes nécessitent donc un temps de préchauffage de la cathode pour atteindre la densité de courant nominale.  Les terminaisons des électrodes traversant le tube à vide sont réalisées en broches afin d’en faciliter le changement et leur connexion au support de tube.  Les tubes à vide sont souvent en verre au travers duquel on voit l’incandescence du métal chauffé et, par analogie, on les appelle aussi des lampes.  Les tubes peuvent également être en céramique ou en métal. 

Transistor (Transfer-Resistor – Transfert-Résistance) Définition rapide : Le transistor est un composant électronique extrêmement répandu dans les appareils hifis (alimentations, amplificateurs…).  Le transistor est un empilement de 3 couches de semi-conducteurs dont les propriétés permettent de contrôler ou d’amplifier les courants (intensité) et les tensions électriques.  Détails : Principes d’un semi-conducteur : Comme son nom l’indique, le semi-conducteur est un matériau, à l’état solide, qui se situe entre les matériaux conducteurs et les matériaux isolants. Tous ces matériaux sont constitués d’atomes.  Un atome est composé d’un noyau et d’électrons qui orbitent autour. Selon l’atome, il y a plus ou moins d’électrons. Ces électrons occupent des orbites selon des niveaux d’énergies n’admettant que certaines valeurs. Quand on fournit de l’énergie à un atome, ses électrons peuvent monter d’un niveau comme une marche d’escalier.  Il faut donc apporter une énergie minimum ou plus pour qu’un électron puisse monter une marche (monter au niveau d’énergie supérieure). Un électron ne peut jamais se trouver entre 2 marches (ou niveaux d’énergie).  Dans le cas qui nous occupe, ce sont les électrons qui orbitent sur les 2 dernières couches qui ont une importance. Il s’agit de la bande de valence et de la bande de conduction.  Les électrons de la bande de valence peuvent se lier avec les électrons de cette même bande de valence d’un autre atome.  Par exemple, un atome d’hydrogène a un seul électron et il peut former une liaison covalente avec un autre atome d’hydrogène pour former la molécule de dihydrogène.  D’autres atomes ont des électrons dans la bande de valence et dans la bande de conduction où ils peuvent circuler dans le solide pour contribuer à un courant électrique. Ce sont les métaux.  Les électrons de certains atomes peuvent facilement se libérer de leur atome. Cette faculté est formalisée par la théorie des bandes. Celle-ci indique qu’un électron peut passer d’une bande à l’autre en apportant une énergie minimale pour qu’il monte la marche d’escalier évoquée plus haut. Il y a donc des bandes autorisées et des bandes interdites pour les électrons d’un atome donné.  La bande autorisée correspond à une marche et la bande interdite correspond à la contre-marche dans notre analogie de l’escalier.  Dans le cadre des semi-conducteurs, la bande de valence (la dernière couche) et la bande de conduction où les électrons sont libérés sont les 2 bandes qui nous intéressent.  Les métaux ont les bandes de valence et de conduction qui se chevauchent. Il n’y a donc pas de bande interdite entre ces deux bandes. Les électrons passent facilement de la bande de valence à la bande de conduction. Ainsi, les métaux sont conducteurs et les électrons peuvent circuler librement à la surface d’un métal.  Les matériaux isolants sont constitués d’atomes dont la bande interdite est large entre la bande de valence et la bande de conduction. L’énergie à apporter à un électron doit être très élevée pour qu’il passe de la bande de valence à la bande de conduction.  Enfin, certains atomes comme le silicium ont une bande interdite étroite entre la bande de valence et la bande de conduction. Ainsi, l’énergie à apporter est assez faible pour qu’un électron de la bande de valence monte la marche menant à la bande de conduction et devenir « libre ». Ce sont les semi-conducteurs.  Comportement électrique d’un semi-conducteur : En appliquant une différence de potentiel (un courant électrique) aux extrémités d’un cristal pur de silicium, on constate le passage d’un courant électrique. L’énergie amenée par le courant, s’il est suffisant, va faire passer des électrons de la bande de valence à la bande de conduction et ainsi circuler sur le solide. Quand un électron d’un atome de silicium monte ainsi et circule, il laisse un trou.  Un atome de silicium possède 4 électrons de valence. Quand un électron monte dans la bande de conduction, il ne lui en reste plus que 3. C’est un atome de silicium avec un trou. Cet atome de silicium porte alors une charge positive. L’atome voisin gagne un électron et porte donc une charge négative. Ainsi, les électrons et les trous circulent de proche en proche avec leur charge électrique.  Pour augmenter ces propriétés, le cristal de silicium est dopé en incorporant d’autres atomes. Il s’agit d’augmenter les charges négatives ou positives dans le semi-conducteur.  Afin d’augmenter les charges négatives, il suffit d’incorporer des atomes riches en électrons dans le cristal de silicium. Le cristal de silicium est formé par ses liaisons covalentes qui sont au nombre de 4.  En ajoutant un atome avec 5 électrons de covalence, comme le phosphore, 4 électrons de cet atome forment des liaisons covalentes avec ses 4 atomes de silicium voisins. Il reste un électron sur l’atome de phosphore non lié et donc facilement libérable pour participer à un courant électrique. C’est le dopage N (augmentation des charges négatives).  A contrario, on peut augmenter les charges positives en incorporant des atomes n’ayant que 3 électrons de covalence, comme le bore. Dans le cristal de silicium, cet atome ne pouvant former que 3 liaisons covalentes et ainsi augmenter le nombre de trous et donc de charges positives. C’est le dopage P (augmentation des charges positives).  En mettant en contact un semi-conducteur dopé P et un autre dopé N, les propriétés de ces matériaux permettent de contrôler le courant à leur jonction.  C’est la jonction PN.  En effet, que se passe-t-il si l’on applique une tension positive sur le semi-conducteur dopé P ? Ses charges positives ou ses trous vont être repoussés vers la jonction. Parallèlement, les électrons en excès du semi-conducteur dopé N sont attirés vers la jonction.  Borne + à P+ à Jonction à N- à Borne –  La tension positive circule et son intensité varie exponentiellement avec elle.  En inversant la polarité, le comportement s’inverse également. Les charges positives et négatives s’éloignent de la jonction PN et le courant ne passe plus.  Borne – ß P+ ß jonction à N- à Borne +  C’est une diode. Le courant ne passe que dans un seul sens. Ce composant électronique permet de redresser le courant alternatif dans les alimentations des appareils hifis.  En empilant 3 couches de semi-conducteurs dopés NPN ou PNP, on dispose alors de 2 jonctions et l’on

Transducteur Définition rapide : Système permettant la conversion d’un signal physique en un autre signal physique de nature différente.  Détails : En hifi, les transducteurs sont les premiers et les derniers maillons d’une chaîne hifi.   Les premiers sont ceux qui permettent de récupérer les informations sur les supports d’enregistrement de la musique. Il s’agit d’obtenir un signal électrique audio qui pourra être traité (corrigé, converti du numérique vers l’analogique ou amplifié).  Les cellules magnétiques des platines vinyle permettant de transformer le signal mécanique du microsillon en signal électrique.  Le transducteur magnétoélectrique des têtes de lecture des lecteurs de bandes magnétiques qui transforme les signaux magnétiques en signal électrique.  Le transducteur magnéto-optique des lecteurs de CD qui convertit la lumière infrarouge du laser en signal électrique numérique.  Les derniers sont des transducteurs qui transforment les signaux électriques en ondes sonores acoustiques. Il s’agit des haut-parleurs des enceintes, des casques et des écouteurs.  Par extension, les transducteurs sont également présents à la captation des ondes sonores par les microphones, transformant les ondes sonores en signaux électriques et les oreilles qui transforment les ondes sonores en signaux nerveux.  Transducteur magnétoélectrique Cellule phono

TOSLINK (TOShiba LINK) Définition rapide : Liaison optique, fibre et connecteur, permettant de relier une source audionumérique stéréo à un DAC ou un préampli ou un ampli intégré doté d’une entrée optique TOSLINK.  Le protocole de transmission des données est le S/PDIF.  Détails : Le connecteur TOSLINK est initialement un format propriétaire créé en 1983 par la société Toshiba afin de relier ses lecteurs CD (transport) et ses amplis haut de gamme. Il a rapidement été adopté par les autres marques.  La source numérique émettrice dispose d’une simple LED rouge pour transmettre les bits de données audionumériques au format S/PDIF au travers d’une fibre optique vers le DAC de l’équipement récepteur.  Quand la LED est allumée, la valeur du bit est 1 et quand elle est éteinte, la valeur du bit est 0.  Par définition, la fibre optique est insensible aux perturbations électromagnétiques.  Contrairement à certaines communications, la longueur du cordon optique peut atteindre une trentaine de mètres avant que l’intensité lumineuse soit insuffisante pour le récepteur.  Les normes actuelles du S/PDIF pour la liaison optique limitent la transmission de flux audionumériques sur 2 canaux (stéréo) à une résolution de 24 bits et une fréquence d’échantillonnage de 96 kHz. 

Tension de polarisation – Bias Définition rapide : Le bias est la tension appliquée à la grille d’un tube ou d’un transistor pour la polariser à son point de fonctionnement.  Cette tension varie selon le composant considéré.  Le bias est automatique pour les amplificateurs à transistors et de nombreux amplificateurs à lampes.  Toutefois, certains amplificateurs à tubes nécessitent le réglage du bias et en particulier lors du remplacement des tubes.

Streaming (Lecture en continu) Définition rapide : Le streaming consiste à accéder à des contenus audio par le réseau internet pour les jouer.  Il existe deux modes distincts de streaming.   La diffusion en direct programmée par un tiers, comme les webradios. Et la lecture d’enregistrements stockés sur des serveurs et choisis par l’utilisateur sur une plate-forme, comme des œuvres musicales et des podcasts.  Détails : Le streaming a été inventé en 1881 par le français Clément Ader.  Nommé Théâtrophone, ce service d’écoute à distance et en direct permettait d’écouter les représentations données à l’opéra Garnier (Paris) en utilisant le réseau téléphonique et moyennant un abonnement. L’abonné, comme Victor Hugo le fut, se connectait sur les microphones déployés à l’opéra par son téléphone et y branchait un casque audio ou un haut-parleur.  L’apparition de la TSF (Télégraphe Sans Fil) dans les années 1930 rendit la technologie obsolète.  Il a fallu attendre les années 2000 pour que les débits du réseau internet utilisant également le réseau téléphonique soient suffisants pour voir revenir la lecture en continu distante.  Les webradios puis les plates-formes de musique en ligne ont depuis pris une place de plus en plus importante dans les modes de consommations de contenus audio.  Les webradios permettent d’écouter toutes les radios du monde en s’affranchissant de la portée des antennes comme des difficultés et des parasites de réception.  Les services de musique en ligne offrent aux utilisateurs un catalogue d’œuvres musicales sans commune mesure avec les enregistrements qu’ils peuvent posséder. La diversité des enregistrements et la simplicité d’utilisation de la musique dématérialisée sont les clefs du succès grandissant du streaming.  Les signaux audionumériques engendrent un volume de données conséquent qui induit des contraintes importantes sur le débit internet nécessaire à sa diffusion.  Dans les années 2000, le support musical le plus courant est le CD. Il est aujourd’hui considéré comme le niveau de qualité standard. Le débit de l’audio d’un CD est de 16 bits par 44 100 Hz de fréquence d’échantillonnage par 2 canaux pour la stéréo soit 1 411 kb/s.  Ainsi, les plates-formes et les webradios ont recours à la compression avec pertes (MP3 et autres codecs « lossy ») pour être en mesure de diffuser leurs contenus audio. Les débits internet (filaire ou mobile) d’aujourd’hui permettent la diffusion d’enregistrements au format CD et même Hi-Res. Pour autant, les offres de services de musique en ligne ne proposent pas toutes ces niveaux de qualité.  Par ailleurs, les ordinateurs et les smartphones servent souvent de sources. Or, ces appareils ne sont pas conçus pour la haute-fidélité et sont inaptes à une restitution de qualité.  Les fabricants de hifis l’ont bien compris et proposent des lecteurs réseau permettant un traitement des signaux numériques satisfaisant aux critères de qualité de la hifi.