20/10/2013-10:22:16
(Modification du message : 03/11/2013-09:11:08 par Dominique-Tanguy.)
RE: Tutoriel : Mesures pour optimiser la conception d'un filtre passif
L’analyse du délai de groupe (Group Delay ou GD en anglais)
Cette analyse est un élément fondamental pour guider votre choix d’une fréquence de coupure basse d’un ensemble moteur pavillon. Je ne sais pas dire si ce point est de même importance dans le cas d’un haut-parleur à membrane…
Jean-Michel Le Cleach a mis en évidence, grâce aux nombreuses mesures qu’il a effectué sur des ensembles moteur pavillon, de l’importance de prendre en compte ce phénomène.
Pour simplifier, on peut dire qu’il est difficile d’obtenir un bon raccordement du filtre à la fréquence de coupure si on décide de couper dans une zone ou le délai de groupe dépasse 0,3 ms. Il y a bien sûr des tolérances et des exceptions, et il y a sans doute des situations où un GD de 0,5 ms sera acceptable…
Pour illustrer, je vais utiliser un fichier PIR résultant d’une mesure faite récemment par Dominique (Conflans). C’est la courbe de réponse d’un excellent couple TH4001/TD4001. Le moteur n’est pas filtré, mais juste protégé par un condensateur de 50 uF je crois.
J’attache le fichier en pièce jointe pour que vous puissiez faire l’analyse vous-mêmes (merci Dominique).
Ouvrez ARTA, puis « file/open » et sélectionnez le fichier. Vous devriez voir ceci s’afficher à l’écran :
Nous allons procéder au fenêtrage de l’impulsion. Pour simplifier, le fenêtrage permet de s’affranchir des réflexions de la pièce où on a effectué la mesure.
Tout d’abord, vérifier que le pic le plus important de l’impulsion est orienté vers le haut. Sinon, cliquez sur le bouton « INV ».
Utilisez le zoom pour augmenter la taille de l’impulsion. Le bouton zoom est à droite de l’écran. Au fur et à mesure que vous zoomez, l’impulsion se décale vers la droite, et va finir par disparaître. Le bouton « scroll » vous permet de la recentrer. Vous pouvez aussi faire défiler la fenêtre « scroll » en cliquant avent la souris sur l’échelle de temps, en bas de l’écran, et en déplaçant la souris en maintenant le bouton appuyé vers la gauche ou la droite.
Autre méthode plus rapide indiquée par Gilles (Gillesni), zoomez au maximum de manière à faire apparaître les points sur la courbe, puis cliquez sur le bouton "MAX" situé en haut de l'écran, à côté de "INV". Le curseur jaune se positionnera sur l'impulsion.
Voici l’image de l’impulsion grossie et centrée :
Nous allons maintenant utiliser les deux boutons de la souris pour réaliser le fenêtrage. La première étape consiste à établir le pré-délai. Pour cela, cliquez avec le bouton droit sur le point représentant le sommet de l’impulsion. Un curseur rouge apparaît. C’est la limite droite de la fenêtre. Cliquez avec le bouton de gauche à environ 5 cm à gauche du curseur rouge. Un curseur jaune apparaît, c’est la limite gauche de la fenêtre. En bas de l’écran, vous voyez apparaître la taille de la fenêtre : 0,5 ms dans mon cas :
Faites glisser votre curseur jaune vers la gauche (ou la droite) pour obtenir une valeur d’environ 0,750 ms. Ensuite, cliquez sur le bouton « GET » qui est sous la barre de menu :
La valeur s’affiche alors dans la fenêtre de pré délai.
Dans le menu « VIEW » sélectionnez l’option « Gate Time ». Réduisez un peu la valeur de zoom.
Ne touchez plus au bouton gauche de la souris ! Avec le bouton droit, faite glissez le curseur rouge vers la droite tout en lisant la valeur de la fenêtre en bas de l’écran. Cette valeur s’affiche maintenant en cm, choisissez une distance correspondant à peu près à la distance du micro à l’enceinte.
Cliquez sur le bouton « FR »
La belle courbe de Dominique s’affiche…
Cliquez sur le bouton « PH » en bas de l’écran (phase). Ouvrez le menu « View » et activez l’option « unwrap phase » (dépliement de la phase).
Une fois la phase dépliée, elle disparaît en partie de l’écran. Il faut utiliser les flèches (ici vers le haut » du contrôle « RANGE » qui est situé en haut à droite pour adapter l’échelle à l’écran.
On voit déjà que la phase est relativement rectiligne après 1000 Hz, mais remonte en dessous. On peut ajuster la position du curseur jaune pour ajuster l’horizontalité de la phase dans les aigu.
Passons maintenant à la dernière vue, le délai de groupe. Cliquez sur le bouton GD (en bas à gauche). A première vue, on obtient une belle ligne horizontale. Refrénez votre enthousiasme ! L’échelle n’est pas adaptée…
Positionnez le curseur de la souris à gauche, au-dessus de l’échelle verticale. Cliquez sur le bouton de droite. Ce menu apparaît :
En haut à droite, entrez les valeurs suivantes : GD top : 2 – GD range : 4
Le graphique est actualisé :
Que peut-on lire ici ? Eh bien, que le délai de groupe augmente à partir de 1000 Hz pour atteindre déjà 0.458 ms à 800 Hz (positionnez votre curseur jaune au-dessus de 800 et lisez la valeur en bas de la fenêtre. La courbe de réponse nous donne pourtant l’impression qu’on pourrait faire travailler ce couple moteur pavillon plus bas, mais le délai de groupe nous indique qu’il sera sans doute préférable de ne pas couper en dessous de 800 Hz.
J’espère que vous suivez car je vous trouve bien silencieux et, j’en vois, au fond de la salle, qui semblent roupiller un peu…
Cette analyse est un élément fondamental pour guider votre choix d’une fréquence de coupure basse d’un ensemble moteur pavillon. Je ne sais pas dire si ce point est de même importance dans le cas d’un haut-parleur à membrane…
Jean-Michel Le Cleach a mis en évidence, grâce aux nombreuses mesures qu’il a effectué sur des ensembles moteur pavillon, de l’importance de prendre en compte ce phénomène.
Pour simplifier, on peut dire qu’il est difficile d’obtenir un bon raccordement du filtre à la fréquence de coupure si on décide de couper dans une zone ou le délai de groupe dépasse 0,3 ms. Il y a bien sûr des tolérances et des exceptions, et il y a sans doute des situations où un GD de 0,5 ms sera acceptable…
Pour illustrer, je vais utiliser un fichier PIR résultant d’une mesure faite récemment par Dominique (Conflans). C’est la courbe de réponse d’un excellent couple TH4001/TD4001. Le moteur n’est pas filtré, mais juste protégé par un condensateur de 50 uF je crois.
J’attache le fichier en pièce jointe pour que vous puissiez faire l’analyse vous-mêmes (merci Dominique).
Ouvrez ARTA, puis « file/open » et sélectionnez le fichier. Vous devriez voir ceci s’afficher à l’écran :
Nous allons procéder au fenêtrage de l’impulsion. Pour simplifier, le fenêtrage permet de s’affranchir des réflexions de la pièce où on a effectué la mesure.
Tout d’abord, vérifier que le pic le plus important de l’impulsion est orienté vers le haut. Sinon, cliquez sur le bouton « INV ».
Utilisez le zoom pour augmenter la taille de l’impulsion. Le bouton zoom est à droite de l’écran. Au fur et à mesure que vous zoomez, l’impulsion se décale vers la droite, et va finir par disparaître. Le bouton « scroll » vous permet de la recentrer. Vous pouvez aussi faire défiler la fenêtre « scroll » en cliquant avent la souris sur l’échelle de temps, en bas de l’écran, et en déplaçant la souris en maintenant le bouton appuyé vers la gauche ou la droite.
Autre méthode plus rapide indiquée par Gilles (Gillesni), zoomez au maximum de manière à faire apparaître les points sur la courbe, puis cliquez sur le bouton "MAX" situé en haut de l'écran, à côté de "INV". Le curseur jaune se positionnera sur l'impulsion.
Voici l’image de l’impulsion grossie et centrée :
Nous allons maintenant utiliser les deux boutons de la souris pour réaliser le fenêtrage. La première étape consiste à établir le pré-délai. Pour cela, cliquez avec le bouton droit sur le point représentant le sommet de l’impulsion. Un curseur rouge apparaît. C’est la limite droite de la fenêtre. Cliquez avec le bouton de gauche à environ 5 cm à gauche du curseur rouge. Un curseur jaune apparaît, c’est la limite gauche de la fenêtre. En bas de l’écran, vous voyez apparaître la taille de la fenêtre : 0,5 ms dans mon cas :
Faites glisser votre curseur jaune vers la gauche (ou la droite) pour obtenir une valeur d’environ 0,750 ms. Ensuite, cliquez sur le bouton « GET » qui est sous la barre de menu :
La valeur s’affiche alors dans la fenêtre de pré délai.
Dans le menu « VIEW » sélectionnez l’option « Gate Time ». Réduisez un peu la valeur de zoom.
Ne touchez plus au bouton gauche de la souris ! Avec le bouton droit, faite glissez le curseur rouge vers la droite tout en lisant la valeur de la fenêtre en bas de l’écran. Cette valeur s’affiche maintenant en cm, choisissez une distance correspondant à peu près à la distance du micro à l’enceinte.
Cliquez sur le bouton « FR »
La belle courbe de Dominique s’affiche…
Cliquez sur le bouton « PH » en bas de l’écran (phase). Ouvrez le menu « View » et activez l’option « unwrap phase » (dépliement de la phase).
Une fois la phase dépliée, elle disparaît en partie de l’écran. Il faut utiliser les flèches (ici vers le haut » du contrôle « RANGE » qui est situé en haut à droite pour adapter l’échelle à l’écran.
On voit déjà que la phase est relativement rectiligne après 1000 Hz, mais remonte en dessous. On peut ajuster la position du curseur jaune pour ajuster l’horizontalité de la phase dans les aigu.
Passons maintenant à la dernière vue, le délai de groupe. Cliquez sur le bouton GD (en bas à gauche). A première vue, on obtient une belle ligne horizontale. Refrénez votre enthousiasme ! L’échelle n’est pas adaptée…
Positionnez le curseur de la souris à gauche, au-dessus de l’échelle verticale. Cliquez sur le bouton de droite. Ce menu apparaît :
En haut à droite, entrez les valeurs suivantes : GD top : 2 – GD range : 4
Le graphique est actualisé :
Que peut-on lire ici ? Eh bien, que le délai de groupe augmente à partir de 1000 Hz pour atteindre déjà 0.458 ms à 800 Hz (positionnez votre curseur jaune au-dessus de 800 et lisez la valeur en bas de la fenêtre. La courbe de réponse nous donne pourtant l’impression qu’on pourrait faire travailler ce couple moteur pavillon plus bas, mais le délai de groupe nous indique qu’il sera sans doute préférable de ne pas couper en dessous de 800 Hz.
J’espère que vous suivez car je vous trouve bien silencieux et, j’en vois, au fond de la salle, qui semblent roupiller un peu…