optimisation d'un filtre passif pour enceinte à 2 voies

[jeanmichellcl]

Une paire de question néanmoins :
- Pourquoi linéariser la courbe d'impédance ? Quel impact à l'écoute ?
- Comment cela se traduit-il sur la phase ?

Bonjour Chounim,

Le premier intérêt de linéariser l'impédance d'un haut-parleur est dans le cas de l'application d'un filtrage passif. Cela permet au filtre passe-haut ou passe-bas de voir une impédance de charge très constante (et résistive) et donc de fournir la réponse théorique du filtre.

Après de nombreuses années où j'ai privilégié le filtrage actif, voire même le filtrage numérique IIR (et n'ayant jamais trouvé convaincant à l'écoute le FIR à phase linéaire), j'étais resté étonné que toutes les meilleures enceintes que j'ai pu écouter utilisaient un filtrage passif. Cela m'a conduit à m'intéresser de nouveau au filtrage passif et je me suis fais à l'idée qu'un filtre passif ne donnait de bons résultats que lorsque il était chargé par une impédance constante et résistive.

Concernant la phase, c'est simple, l'égalisation de la courbe d'impédance d'un haut-parleur qui est un dispositif à phase minimale, lorsqu'elle est effectuée elle aussi avec des circuits égaliseurs à phase minimale donne une impédance égalisée à phase minimale et donc si cette impédance est constante cela signifie aussi qu'elle est purement résistive. L'égalisation du module de l'impédance telle que je la pratique égalise donc aussi la phase de l'impédance.


Outre l'intérêt en filtrage passif, cela a aussi un intérêt lorsqu'on utilise un amplificateur à impédance de sortie non négligeable tels que certains amplifcateurs à tubes.

Cordiales salutations,

Jean-Michel Le Cléac'h

[chounim]

Merci beaucoup pour ce complément d'informations précieuses.

Je vais tacher de m'y mettre.

[gege 94]

Bonjour.
Réponse plus qu'intéressante de JMLC en tout cas pour moi.
J'en profite pour poser une autre question qui me concerne directement, elle consiste a la linearisation ou non de la courbe d'impedance d'un large bande (21 Phy HP 21 LB 15) utilise en TQWT, tout simplement parce que j'ai eu des avis contradictoires.
Un premier qui préconise l'installation d'un réseau de Zobel sur le large bande.
Un deuxième qui au contraire suggère de laisser le large bande ,libre de ses mouvements, c'est a dire sans filtrage.
Cordialement.
gege 94.

[brunop]

Par expérience le 21 Phy deteste tout type de composant sur sa ligne
et je dirai qu'il deteste aussi se retrouver dans une boite.
Au prix de qqes manques en baffle plan ,pas trop grand,il peux
ce révéler trés etonnant.
Bruno

[jeanmichellcl]

Bonjour,

Attention à ne pas confondre linéarisation d'impédance et linéarisation de la courbe de réponse. Cela a peu à voir.

La linéarisation d'impédance telle que celle que l'on peut optimiser en utilisant la feuille de caclul que j'ai écrite à cet effet, n'est réalisée que par la mise en parallèle avec le haut-parleur de circuits RC et RLC.

Si on utilise un amplificateur de faible impédance de sortie. Le signal (tension / temps) aux bornes du haut-parleur sera exactement le même avec ou sans le réseau d'égalisation d'impédance. Donc en théorie il n'y a aucune différence.

Par contre dans le cas d'une égalisation de bosses ou de creux de la courbe de réponse, sujet que nous n'avons pas encore traité dans cette discussion, on est obligé d'avoir des éléments en série avec le haut-parleur et bien entendu le signal au bornes du haut-parleur ne sera pas le même avec et sans égalisation.

Pour égaliser des moteurs à chambre de compression de la sorte, je dirai que si l'égalisation passive d'accidents de la courbe de réponse est bien réalisée, cela se perçoit positivement à l'écoute.

Si on utilise un Zobel, qui est une correction de type RC visant à compenser la remontée (dite "selfique") de la courbe d'impédance d'un haut-parleur comme le Phy , qui ne brille pas par le niveau de son aigu, on aura une différence audible dans le cas où on utilise un amplificateur à impédance de sortie non négligeable comme certains amplificateurs à tubes sans contreréaction (Single End de 300B par exemple). Une grande impédance de sortie couplée avec la remontée selfique de l'impédance dans les hautes fréquences, d'un haut-parleur comme le Phy, conduit à une remontée du niveau des aigus et le haut-parleur apparait avoir une bande passante plus étendue dans l'aigu. Mais si on égalise l'impédance par le Zobel alors plus de remontée de l'aigu et le Phy apparait avoir un aigu écourté, moins brillant et pour tout dire un peu terne et manquant de vie. C'est ce qui conduit certains à affirmer que ce haut-parleur ne tolère aucun composant en parallèle ou en série... Mais tout à une réponse logique si on prend la peine d'étudier ce type de problème

Cordiales salutations,

Jean-Michel Le Cléac'h

[jerome]

On trouve alors que R3 = 33 ohms et C3 = 13 microfarads fournit en plus de l'égalisation apportée par R4 = 13 ohms et C4 = 12 microfarads, une bonne constance autour de 8 ohms de la courbe d'impédance au dessus de 150Hz.

Bonjour Jean-Michel,

Cette linéarisation de l'impédance va avoir un effet sur la courbe de réponse du HP, avec un peu le même effet qu'un filtre passe-bas, non ?

Du coup, le filtre voit bien 8 ohm et travaille correctement, mais la courbe de réponse du HP corrigé devient descendante alors qu'elle est normalement à peu près plate (jusqu'à 5KHz) sans correction...

Par ailleurs, entre 150Hz et la fréquence de coupure du filtre, on devrait perdre quelques dB en sensibilité, j'imagine. Mais ça devrait subjectivement "remonter" le haut-grave, ce qui peut être appréciable.

(D'ailleurs, je me demande si le filtre TAD qu'on a écouté au dernier WE Mélaudia n'avais pas un tel dispositif, je trouve qu'il en "rajoutait" dans le grave, mais c'est plaisant...)

Jérôme

[jeanmichellcl]

Cette linéarisation de l'impédance va avoir un effet sur la courbe de réponse du HP, avec un peu le même effet qu'un filtre passe-bas, non ?

Bonjour Jérôme,

Pour l'instant nous n'avons vu que l'égalisation d'impédance, nous verrons le filtre plus tard...

Mais pour répondre à ta question, non, le réseau d'égalisation ne va aucunement modifier la réponse du haut-parleur car il est en parallèle avec celui ci et pas en série.

   

Donc si l'amplificateur qui précède possède une faible impédance de sortie, la tension aux bornes du haut-parleur sera la même sans réseau d'égalisation d'impédance et avec réseau d'égalisation d'impédance. De même la puissance dissipée par le haut-parleur sera inchangée.

Amicales salutations,

Jean-Michel Le Cléac'h

[jeanmichellcl]

Bonjour,

Après avoir vu l'égalisation d'impédance du haut-parleur de grave Altec 416-8B monté dans l'enceinte Grande Onken, passons maintenant à l'égalisation d'impédance du moteur TAD TD2001 monté sur le pavillon J321.

Le problème de l'égalisation d'impédance d'un moteur à chambre de compression monté sur un pavillon est différent de celui d'un haut-parleur de grave monté dans une enceinte bass-reflex.

Avec le haut-parleur de grave ce que l'on doit corriger c'est surtout la remontée de la courbe d'impédance aux fréquences où le filtre passif passe-bas intervient en atténuation, c'est à dire au dessus de la fréquence de coupure du passe-bas . Dans la plupart des cas on ne se préoccupe pas de corriger les pics d'impédance aux fréquences inférieures à 100 Hz qui sont dues au principe de fonctionnement du bass-reflex.

Avec un moteur à chambre de compression monté sur un pavillon, la courbe d'impédance montre deux ou plusieurs pics d'impédance entre 200Hz et 3000Hz c'est à dire dans un intervalle de fréquence où se trouve la fréquence de coupure du filtre passif passe-haut.

Ne pas corriger l'impédance de ces pics revient à faire fonctionner à certaines fréquences le filtre passe-haut comme s'il était chargé par une impédance pour laquelle il n'a pas été calculé. Il ne suffit pas non plus comme on le voit écrit trop souvent pour calculer le filtre de considérer la seule impédance du haut-parleur à la fréquence de coupure du filtre...

Il est souhaitable que l'impédance de charge présenté par le haut-parleur et son réseau d'égalisation d'impédance qui lui est mis en parallèle soit la plus constante possible dans un très large intervalle de fréquence autour de la fréquence de coupure prévue pour le filtre.

Voici sous forme de fichier texte du nom de
"impédance_TD2001_&_J321.txt"
les valeurs du module et de la phase de l'impédance en focntion de la fréquence obtenues lors de la mesure de l'impédance par LIMP du couple TAD TD2001 et pavillon Musique Concrête J321.


  impédance_TD2001_&_J321.txt (Taille : 12,46 Ko / Téléchargements : 455)

Vous pouvez ouvrir le classeur excel précédemment utilisé pour l'égalisation du grave
"egalisation_impedance_grave.xlsx"
et en faire une copie sur votre ordinateur sous le nom de
"egalisation_impedance_aigu.xlsx"

Nous allons maintenant travailler sur cette feuille de calcul "egalisation_impedance_aigu.xlsx".
Dans un premier temps ouvrons la page "impédance_haut_parleur" et plaçons notre pointeur en case A3.

Dans une autre fenêtre ouvrons le fichier texte
"impédance_TD2001_&_J321.txt"
et copions son contenu dans le clipboard (on peut par exemple faire [CTRL] [A] puis [CTRL] [C])
plaçons nous dans notre classeur excel en case A3 de la page
et faisons [CTRL] [V]
A la page "Egaliseur_impedance" si toute les valeurs de R1, R2,R3 et R4 sont mises à 10000000 (1 million ou plus), la courbe rouge se superpose à la courbe bleue qui est la courbe d'impédance obtenue par l'utilisation de LIMP .

   

Dans le prochain message nous allons voir comment égaliser les pics visibles sur cette courbe aux alentours de 250Hz et de 2200Hz.

Cordiales salutations,

Jean-Michel Le Cléac'h

[jeanmichellcl]

Bonjour,

Examinons la courbe d'impédance du moteur TAD TD2001 monté sur le pavillon J321.

   

Tout d'abord on observe que vers les plus basses fréquences l'impédance tend 5,6 ohms. D'autre part dans les hautes fréquences on observe un minimum vers 5000 Hz et 8 ohms. Il sera difficile donc d'égaliser la courbe à une valeur de 8 ohms, on va plutôt chercher à l'égaliser autour de 7 ohms (la procédure normale serait de tout égaliser à 5,6 ohms).

Nous voyons une large bosse d'impédance centrée autour de 250Hz, fréquence qui est aussi celle de résonance du moteur TAD TD2001 montée sur tube à ondes planes.
Sur le moteur mesuré dimanche 14 avril à Rueil il semble y avoir une petite bizarerie et on note un petit pic d'impédance parasite centré sur 300Hz qui modifie un peu la symétrie du pic centré sur 250Hz.
Nous allons négliger ce petit pic à 300hz.

La bosse d'impédance centrée sur 250Hz culmine vers 17ohms.

Nous avons dit précédemment que nous voulions égaliser la courbe d'impédance autour de 7 ohms.

Pour la fréquence autour de 250 Hz, c'est à dire à la fréquence de résonance de l'égaliseur RLC N°1 on peut dire que l'impédance du circuit R1L1C1 est égale à R1. Cette valeur de 7 ohms va donc être obtenue en mettant en parallèle une résistance R1 de valeur pas encore connue avec la valeur de 17ohms relevée précédemment.

On a ainsi 7 ohms = 17 ohms // R1

soit R1 = 1 / ((1/7) -(1/17))

donc R1 = 12 ohms.

dans notre feuille de calcul
entrons une Fréquence de résonance de 250 Hz pour l'égaliseur N°1
puis entrons R1 = 12 ohms

Il faut maintenant déterminer L1, ensuite le calcul de C1 sera fait automatiquement.
Dans un premier temps prenons une forte valeur de L1 par exemple 100mH de sorte à obtenir un creux de faible largeur centré sur 250Hz.
Puis diminuons la valeur de L1 par exemple 50mH puis 25mH, 10 mH, 7mH, 3mH. On voit que vers L1 = 2,5 mH on obtient une impédance proche de 7 ohms sur une grande partie de la bosse initiale.

   
   

Intéressons nous maintenant au pic d'impédance situé vers 2200Hz, On voit que la courbe rouge nous donne une valeur d'impédance autour de 11 à 12 ohms.
Pour atteindre une impédance de 7 ohms il nous faut donc mettre une valeur initiale de R2 voisine de :

R2 = 1 / ((1/7) -(1/12))

soit R2 autour de 20 ohms.

Si on retouche peu à peu les valeurs des fréquences de résonances des égaliseurs N°1 et N°2 ainsi que R1, L1, R2 et L2 on arrive à une bonne platitude de la courbe d'impédance autour d'une valeur de 7 ohms pour :

Fréquence de résonance de l'égaliseur N°1 = 230 Hz
R1 = 12 ohms
L1 = 2,5 mH
Fréquence de résonance de l'égaliseur N°2 = 2120 Hz
R2 = 22 ohms
L2 = 1,5 mH

   
   

On peut maintenant, si on le souhaite, corriger la remontée dite selfique de la courbe d'impédance au dessus de 9kHz. Cette remontée est faible dans le cas d'un moteur à chambre de compression car sa bobine est petite.
On applique la méthode déja vue avec le haut-parleur de grave et on trouve rapidement l'optimum.

   
   
   
   


La courbe égalisée apparait maintenant très plate entre 200Hz et 20kHz avec une impédance s'éloignant peu de 7 ohms

   

Nous verrons prochainement le calcul du filtre, de l'égalisation des niveaux entre le pavillon et l'enceinte bass-refelex et, si besoin était, comment réaliser quelques corrections de la courbe de réponse par exemple si on veut remonter un peu la courbe de réponse dans les fréquences les plus hautes.

Cordiales salutations,

Jean-Michel Le Cléac'h

[gege 94]

Bonjour.
Réponse plus qu'intéressante de JMLC en tout cas pour moi.
J'en profite pour poser une autre question qui me concerne directement, elle consiste a la linearisation ou non de la courbe d'impedance d'un large bande (21 Phy HP 21 LB 15) utilise en TQWT, tout simplement parce que j'ai eu des avis contradictoires.
Un premier qui préconise l'installation d'un réseau de Zobel sur le large bande.
Un deuxième qui au contraire suggère de laisser le large bande ,libre de ses mouvements, c'est a dire sans filtrage.
Cordialement.
gege 94.

.
Bonjour Bruno.
Tu confirmes que le 21PHY HP ne supporte pas le filtrage, comme je l'ai déjà entendu par ailleurs , je ne serai donc pas plus royaliste que le roi....
Concernant son environnement , je vais dans un premier temps , exploiter le TQWT, déjà pour des raisons de logement dans la piéce ou il va s'exprimer, si par contre tu as les plans pour un baffle plan, semble t'il réduit ,je peux toujours regarder si cette solution serait envisageable, avec ce type de charge, l'utilisation d'un tweeter ( Genre Fostex FT 96 H) est-elle souhaitable ou pas ?
A bientôt de te lire.
Merci d'avance
gege 94