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Filtres actifs

Mise à jour : 2008-08-24.

Préambule :

Avant de passer en filtrage actif, je suis resté un très long moment à travailler le filtrage passif.
J'en ai tiré un certain nombre de règles que vous trouverez les chapitres Tweeter et filtre et Filtre passif.

En passant en filtrage actif, il faut pratiquement tout oublier :

• La coupure d'un large bande avec un tweeter qui ne pouvait se faire en passif qu'avec un filtre à 6 dB sur le tweeter et rien sur le large bande, se fait à 5200 Hz sans difficultés avec un filtre actif à 24 dB/octave.
   
• La coupure d'un grave de 38 cm avec un large bande qui était difficile et longue en passif, se fait en 10 minutes avec un filtre actif, avec de bien meilleurs résultats.

Placement :

Un filtre passif se place après l'ampli de puissance, juste avant les haut-parleurs.
La plupart du temps il est placé dans l'enceinte.

Un filtre actif se place entre le préampli et les amplis.
Si vous êtes en bi amplification active, il vous faut deux amplis de puissance.
Si vous êtes en tri amplification active, il vous faut trois amplis de puissance.

La raison est que le filtre actif travaille sur "des puissance" très faibles, identiques à celle d'un lecteur de CD ou DVD, d'un tuner ou d'une télé.
Ces puissances sont trop faible pour attaquer directement un haut-parleur.
Dans un filtre passif, vous avez des selfs de 5 ou 6 cm de diamètre et de 2 à 5 cm de haut, des condensateurs de 3 ou 4 cm de diamètre, bref des composants qui acceptent les dizaines ou centaines de watts qui sortent d'un ampli.
Dans un filtre actif, vous avez des transistors, des circuit intégré, des DSP, bref des composants de faible puissance.

Évolution vers la multi amplification :

Branchement :

Vous êtes en mono amplification avec des baffles qui ont un filtre passif.
Vous souhaitez passer en multi amplification, bi amplification dans les cas présentés ci-dessous, mais le principe est le même pour la tri amplification.
Cette bi amplification peut être l'ajout d'un caisson de grave, ou une coupure grave / médium ou médium / aigu.
Comment peut-on rajouter un vrai filtre actif a votre chaîne qui a un ampli préampli non séparable ?

La solution est d'utiliser la partie préampli de votre ampli comme sélecteur de sources.
Puis vous sortez le signal au niveau d'une sortie enregistrement ou magnétophone.
Vous attaquez un préampli passif qui n'est qu'un potentiomètre ou bouton de volume.
Du préampli passif vous attaquez le filtre actif.
La partie grave qui sort du filtre actif attaque l'ampli de grave.
La partie médium aigu qui sort du filtre actif rentre dans votre ampli préampli au niveau d'une entrée monitoring ou magnétophone.
Vous bloquez le potentiomètre de votre ampli préampli.

Il y a un bout de scotch rouge identique sur le bouton de volume.
Même si le potentiomètre n'est pas cranté, le découpage maladroit du scotch est suffisant.
Ma fille de 7 ans aurait fait ça mieux que moi...

Bouton de volume :

Le potentiomètre fait environ 22 k Ohms log. C'est la valeur qui fonctionne chez moi.
Mais des valeurs comprises entre 10 k et 47 k sont possibles.

Les interrupteurs situés après le potentiomètre sont facultatifs, mais tellement utiles.
Le premier, c'est la "touche mono" indispensable pour la mise au point.
Les deux autres servent à couper les canaux D ou / et G. Toujours indispensable pour la mise au point.
Si vous souhaitez rajouter un sélecteur d'entrées, pour ne pas utiliser celui de votre ampli, voyez Le préampli passif.

Ampli supplémentaire :

Quel ampli ajouter pour la voie de grave de notre exemple ?
En occasion, ce que l'on trouve de moins cher ce sont des ampli préampli tout à fait courant.
Il suffit d'appliquer exactement la même méthode, d'attaquer ce 2^eme ampli au niveau d'une entrée monitoring, de bloquer le potentiomètre de volume, et c'est tout.
N'hésitez pas a aller voir les boutiques d'occasion a coté de chez vous du type "CASH CONVERTER", "TROC de machin chose", ou équivalent.
Votre marchant de HI-FI habituel en a aussi certainement, a un prix plus élevé...

Les puristes :

Je vois d'ici les puristes faire un bon au plafond :
Pourquoi utiliser à moitié la partie préampli ? Il existe des amplis sans préampli.
Oui, mais c'est plus cher et beaucoup moins courant. Consultez votre porte monnaies.

Les mêmes puristes parleront des pertes dans le filtre actif, en terme de transparence sonore et de souffle.
Mais un filtre passif a aussi d'énormes pertes.
Et je ne parle pas des mises au point DIY non maîtrisées.
Une chaîne est un tout, avec des gains et des pertes.
Je suis passé en tri amplification car la somme des gains est bien supérieure à la somme des pertes.

Filtre actif :

Détrompez vous, ce n'est pas cher.
A condition de choisir du matériel de sono, et d'accepter les prises XLR qui vont avec.
BEHRINGER, par exemple, vous en donne largement pour votre argent.
Cherchez le prix d'un 2310 par exemple. Environ 150 €.
C'est un filtre actif deux voies stéréo, avec une sortie Sub en mono.
Mais la coupure Sub ne comprend pas le passe haut des baffles D et G.

Il existe des adaptateurs XLR / RCA, en mâle et femelle. 4 combinaison en tout.
C'est un peu cher certes ( 9 € l'adaptateur ), mais votre ampli HI-FI se branchera sans problèmes.

Pour un caisson de grave :

La solution la plus simple, et la moins coûteuse, est de prendre un filtre actif stéréo, un ampli de grave stéréo, et un haut-parleur de grave à double bobines.
Attention au sens de branchement des bobines...
Si votre ampli fait 2x60 W, c'est comme si vous alimentiez votre HP avec 120 W.

Certain ampli filtre pour caisson de grave sont aussi de vrai filtre actif qui peuvent couper le grave de vos baffles D et G.
Je ne répèterai jamais assez combien cette coupure du grave dans les haut-parleurs D et G est importante, INDISPENSABLE.
Mon schéma de branchement ne change pas. Simplement, filtre actif et ampli de grave sont dans le même boîtier.

Ce type d'ampli filtre est assez rare et cher, la plupart n'ont qu'un demi filtre actif uniquement sur le grave.
Acoustiquement c'est un non sens total, comme les baffles centraux de home cinéma...
Commercialement ça marche. Et c'est tellement plus simple à brancher...
Comparez les prix avec un vrai filtre actif, un ampli d'occasion, et des câbles adaptateur DIY.

Boost pour caisson de grave :

La discussion a démarrée sur un forum de HI-FI avec Daniel qui répondait à une question.
J'ai écris cette rubrique en consultant les différentes réponses de Daniel, qu'il en soit ici remercié.

Les caissons de grave en clos ont une courbe de réponse qui chute progressivement dans le grave quand le QTC est faible, de l'ordre de 0.5.
Les internautes réclament, sans doute a tord, des caisson linéaires dans le grave aux fréquences les plus basses possibles.
Rare sont les haut-parleurs qui en sont réellement capable sans correction active au niveau de l'ampli de puissance.

C'est là que la solution filtre actif et ampli séparé prend tout son intérêt.
Il est possible d'intercaler trois éléments passifs qui ne coûtent qu' 1 € maximum pour avoir une courbe de réponse en passe bas à 6 dB/octave.
Associé a la coupure et au gain du filtre actif, on crée une courbe de réponse qui remonte dans le grave.

Le schéma de principe est le suivant :

L'impédance de sortie du filtre actif doit être très inférieure à 10 k. (Elle est de 40 Ohms sur un filtre actif BEHRINGER 2300).
L'impédance d'entrée de l'ampli de grave doit être très supérieure à 10 k. (Généralement 47 k).
Le gain dans le grave peut aller jusqu'a 6 dB. L'ampli doit être puissant, 6 dB c'est quatre fois plus de puissance. Le haut-parleur doit suivre, 6 dB c'est une élongation doublée.
Le gain de l'installation doit être suffisant sur le canal grave, ce petit filtre de correction a une perte d'insertion qui peut aller jusqu'a -8.5 dB.
Le rapport signal / bruit du canal grave doit être bon.
La fréquence de coupure du grave doit être basse, 150 Hz semble être le maximum.

Efficacité d'un tel réseau de correction :
- R série = 10 k, R parallèle = 6.8 k, C = 470 nF. Perte d'insertion -8.5 dB. Correction +1 dB à 90 Hz, +3 dB a 40 Hz ; +4 dB a 28 Hz ; +5.5 dB a 20 Hz .
- R série = 10 k, R parallèle = 10 k, C = 220 nF. Perte d'insertion -7.0 dB. Correction +1 dB à 120 Hz, +3 dB a 50 Hz ; +4 dB a 33 Hz ; +4.5 dB a 20 Hz .
- R série = 10 k, R parallèle = 8.2 k, C = 220 nF. Perte d'insertion -7.5 dB. Correction +1 dB à 130 Hz, +3 dB à 60 Hz, +4 dB à 33 Hz, +5.6 dB à 20 Hz.
- R série = 10 k, R parallèle = 5.7 k, C = 330 nF. Perte d'insertion -9.4 dB. Correction +1 dB à 143 Hz, +4 dB à 53 Hz, +6 dB à 28 Hz, +7 dB à 20 Hz.
Il ne faut pas chercher à obtenir une forte correction avec ce montage très simple.

Une autre application de cette correction est la réponse dans le grave des baffles plans multi amplifiés.
Il faut essayer à l'écoute différentes corrections :
- R série = 10 k, R parallèle = 10 k, C = 220 nF.
- R série = 10 k, R parallèle = 8.2 k, C = 220 nF
- R série = 10 k, R parallèle = 6.8 k, C = 220 nF.
- R série = 10 k, R parallèle = 4.7 k, C = 220 nF.
- R série = 10 k, R parallèle = 5.7 k, C = 330 nF.
Le chapitre Baffle plan vous expliquera les particularités sur le choix du haut-parleur en terme de Qts, le boost ne fait pas tout.

J'insiste lourdement sur le risque qu'il y a à utiliser cette solution avec un ampli pas assez puissant, et un haut-parleur trop petit.
Je l'utilise personnellement sans problème avec un ampli de grave de 2x220 W RMS et un haut-parleur de 38 cm de 93.5 dB/2.83V/m de sensibilité sur un baffle plan.
Mais si vous l'utilisez avec un haut-parleur de 17 cm a faible sensibilité, et un ampli de 10 W, c'est à vos risques et périls : Ne venez pas vous plaindre...

Câble adaptateur DIY :

Le chapitre câbles décrit parfaitement la solution, avec du câble micro à deux conducteurs + blindage.
Mais deux images expliquent bien les choses.

Merci pour votre visite.

La structure et ce site ont été analysés par Thomas NADAUD en mars 2007, en vu d'une meilleure lisibilité pour le lecteur et d'un meilleur référencement dans Google.
Le site a été analysé en mai 2008 par Jérôme CATTIAUX pour rechercher et résoudre tous les ralentissements possibles dans les menus, le html, PHP et MySQL.
Philippe (Phil) m'a fait ajouter en mars et avril 2010 quelques balises Title aux endroits qui convenaient pour que Google s'y retrouve beaucoup mieux dans le site.
Cette action était assortie des liens pour constater les gains dans le référencement.