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Filtrage grave / large bande

Mise à jour : 2008-05-29.

Filtrage passif du large bande :

Le large bande est utilisé avec un condensateur en série pour limiter le mouvement de la membrane dans le grave, et augmenter de façon importante la puissance admissible.
Mais compte tenu de la variation d'impédance autour de la fréquence de résonance du large bande, l'atténuation n'est pas celle souhaitée.
Un correcteur d'impédance RLC est donc nécessaire pour linéariser l'impédance, et avoir l'atténuation théorique.
Le chapitre filtre vous expliquera comment procéder.
Les valeurs L et C de se correcteur sont importante, 10 à 20 mH sur L, 600 à 1000 uF sur C sont courantes.
Des composants de ces valeurs se trouvent et ne sont pas très chers, le chapitre filtre vous l'explique.

Filtrage passif du grave :

La self en série avec le grave a une résistance série.
La valeur de cette résistance doit rester inférieur ou égal à la valeur théorique de la résistance destinée à remonter le Qts.
La résistance aura la valeur restante entre la résistance théorique et la résistance de la self.
Exemple : Si la résistance théorique fait 6 Ohms, et que votre self en fait 4, vous n'avez que 2 Ohms à rajouter.

La fréquence de coupure n'est pas facilement réglable.
La valeur de la self est un réglage, mais les valeurs disponibles sont assez peu nombreuses, et le coup est élevé pour les selfs.

La méthode de réglage est la suivante :

• Le large bande est branché sans condensateur en série. Le grave à une self en série de valeur un peu plus forte que celle nécessaire, et un atténuateur si nécessaire.
   
• A l'écoute, il faut rechercher l'atténuation qui convient le mieux. Quand elle est trouvée, il faut débobiner progressivement la self pour trouver la valeur optimale. Enfin, on rajoute le condensateur que l'on règle à l'écoute.
   
• Un deuxième réglage de l'atténuation est nécessaire. On veillera dans ce cas à ce que l'impédance de l'atténuateur + du HP soit un peu plus faible qu'au réglage précédant. Et on recommence à régler la self. Comme l'impédance à baissée, il faut débobiner. Bien sur, la valeur du condensateur changera légèrement.
   
• Le troisième réglage est certainement la vérification de second, mais s'il en faut plus, vous recommencez autant de fois que nécessaire.

J'ai utilisé cette méthode sur mon baffle plan quand il était en filtrage passif.
Comme l'atténuation nécessaire du grave était très faible, je n'ai mis qu'une résistance en parallèle de 100 Ohms.
J'ai débobiné 19 tours au premier réglage, changé la résistance de 100 à 82 Ohms, et débobiné 4 autres tours.
Le réglage était bon ainsi.
Self de 9.5 mH environ, condensateur de 78 uF, coupure à 185 Hz sur Z=11 Ohms.

Filtrage passif du grave avec boost :

Je n'ai pas essayé cette solution en passif, mais c'est avec cette solution que j'ai les meilleurs résultats avec mon filtre actif.
Si j'en parle en passif, c'est que cela me semble possible (un peu limite tout de même) a condition de sacrifier la sensibilité finale.

Pour être applicable en passif, il faudra partir d'un grave avec une sensibilité de 97 ou 98 dB, et même plus. Cela se trouve.
Le grave sera filtré en passe bas vers 50 ou 60 Hz, avec une pente à 12 dB/octave.
Compte tenu de la variation d'impédance autour de la fréquence de résonance du grave, un correcteur RLC sera indispensable.
La valeur des composants sera monstrueuse. Pour 64 Hz et 6 ohms, L = 15 mH, C = 415 uF, mais se trouvent.

Le large bande sera coupé le plus bas possible, à la coupure naturelle du baffle plan, vers 85 Hz pour un baffle de 1.5 m de large.
Avec une octave de différence de coupure entre le grave et le large bande, l'atténuation est de 12 dB en théorie, et de 8 à 10 dB en pratique.
Pour 1/2 octave, c'est 4 à 5 dB.
Si vous partez d'un grave avec une sensibilité de 98 dB, il ne vous en restera que 93 dB
Et comme la self de 15 mH fera perdre 4 ou 5 dB avec sa résistance interne, la sensibilité du système sera de 88 dB environ.
(Les célèbres LS 3/5 A sont à 82 dB, et ont fait le bonheur de nombreux audiophiles).

Quelques explications :

Le grave sur le baffle plan a la courbe de réponse rouge sans filtre.
Le grave est filtré vers 40 Hz, en passe bas à 12 dB/octave. Courbe bleu.
La courbe de réponse du grave filtré est la courbe rose.
Le large bande filtré a la courbe de réponse verte.

S'il est possible, en filtrage actif, d'utiliser un ampli puissant sur le grave, et de mettre "la patate" sur les gains, en filtrage passif tout se passe par atténuation.
Soyez raisonnable. Si vous voulez le 40 Hz, passez au filtrage actif. Si le 60 Hz vous suffit, c'est limite mais possible en passif.

ELEKTOR à proposé dans son numéro 178 la réalisation d'un baffle plan avec deux HP de 21 cm dans les graves.
Le principe de filtrage était le suivant :

• Zone 1 : Filtrage à 6, 12 ou 18 dB en passe bas. 12 dB sur le plan ci-dessus. Pas de scoop, c'est du classique.
   

• Zone 2 : Le boost. Une self de (10 mH), avec une résistance en parallèle (4.7 Ohms) pour laisser passer le haut grave avec une atténuation. (Les valeurs entre parenthèses sont celles du plan d'ELEKTOR).
   

• Zone 3 : Filtre RLC pour linéariser la courbe d'impédance à la résonance Fs du HP. Ce filtre RLC n'est pas dans le plan ELEKTOR
   

• Le HP est en 4 Ohms.

Comment fonctionne le boost :

• Aux très basses fréquences, l'impédance de la self est pratiquement nulle, il n'y a pas d'atténuation sauf celle de la résistance interne de la self.
   

• Aux fréquences beaucoup plus élevées, l'impédance de la self est très élevée, la résistance en parallèle limite l'atténuation.
   

• Entre les deux, l'atténuation varie progressivement de 0 ou presque, a l'atténuation donnée par la résistance.

La fréquence d'action se règle en changeant la valeur de la self.
Prenons une self de 10 mH sur 4 Ohms, l'atténuation à -3 dB est à : 4 / 2 / PI / 10E-3 = 66.6 Hz.

Avec un filtre actif sans égaliseur :

• La mise en phase se fait en tournant un bouton ou en rentrant une valeur. Plus de décalage en profondeur à prévoir.
   
• La valeur de la résistance doit être choisie pour obtenir un Qts de 0.70 au haut-parleur de grave et au large bande, si vous êtes dans le cas ou elle est nécessaire.
   
• Vous avez la possibilité de rajouter un correcteur entre le filtre actif et l'ampli, correcteur qui agit comme un "boost" sur le grave, avec un effet nul a 150 Hz, et de quelques dB à 40 Hz.

Le "boost" que j'ai retenu après essais fait 10 k en série et 0.22 uF et 8.2 K en parallèle.
Je n'ai pas encore testé d'autres combinaisons capa / résistance en parallèle qui donne la même coupure, tel que 0.33 uF et 5.7 K.
Le chapitre Filtre Actif vous donnera toutes les explications complémentaires sur les conditions indispensables à la réussite de ce petit montage.

Daniel a mesuré le boost 10 k en série et 0.22 uF et 8.2 K en parallèle :
+1 dB à 130 Hz, +2 dB à 87 Hz, +3 dB à 60 Hz, +4 dB à 43 Hz, +5 dB à 27 Hz , +5.6 dB à 20 Hz .

Avec un filtre actif qui dispose de fréquences de coupures réglables indépendamment :

Vous appliquez mes belles courbes ci-dessous...
J'ai retenu sur mon système une coupure de grave en passe bas à 42 Hz à -3 dB et à 12 dB/octave, et une coupure du large bande en passe haut à 86 Hz à -3 dB et à 24 dB/octave.
Je ne sais pas estimer la différence de gain entre le grave non filtré et le LB. De l'ordre de 13 dB tout de même si le graphique est juste.
Vous gardez l'égaliseur pour corriger la taille du baffle, 6 dB d'atténuation de l'aigu par rapport au grave.
Par rapport au filtrage passif, il est possible de descendre plus bas en fréquence : Il suffit d'avoir du gain et donc de la puissance, et surtout que les HP suivent.

Étudions un peu plus comment cela marche, sur un schéma plus simplifié.

Premier cas, a gain constant et fréquence de coupure variable.
Plus la fréquence de coupure du filtre est basse, plus basse est la fréquence de coupure du baffle plan.
Impossible de dépasser la fréquence de coupure du baffle plan.

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.