2-6-7-1 : Les filtres passifs du commerce

Mise à jour : 7 novembre 2023, Antidote 11.

 

Il y a filtre et filtre :

Dans le commerce vous trouvez trois types de filtres passifs pour enceintes :

• Ceux vendus par un magasin vendeur de haut-parleurs, pour un kit d'enceinte conçu et vendu par eux, avec une combinaison de haut-parleurs explicitement précisée.
• Ceux vendus par un fabricant de haut-parleurs, pour une combinaison de haut-parleurs explicitement précisée.
• Les filtres passifs "génériques" pour lesquels seules l'impédance, la fréquence et pente de coupure, la puissance sont spécifiées.

Ce chapitre ne parle que des troisièmes.

 

Les filtres passifs "génériques" :

En l'état, ces filtres ne sont bons à rien...

• Ils sont calculés en faisant l'hypothèse que les haut-parleurs sont des résistances pures de bande passante infinie.
  Or les haut-parleurs sont tout sauf des résistances pures, et puisque vous devez les filtrer c'est que la bande passante est finie.
• Il n'y a aucune correction de la sensibilité entre les différents haut-parleurs.
  Il est certain que vos haut-parleurs ont des sensibilités différentes les uns par rapport aux autres.
• En plus du filtrage beaucoup de haut-parleurs demandent une correction de la courbe de réponse.
  Cette correction peut être réalisée en même temps que le filtrage, en décalant une fréquence de coupure ou en ajoutant d'autres composants.
  Cela permet de corriger la remonté dans le médium d'un haut-parleur de grave médium, ou la réponse en cloche du couple compression + pavillon en fonction du type de pavillon utilisé.
  Dans un filtre passif, c'est le point le plus important qui doit être traité et qui n'est pas calculable.
  Voir la différence entre calculateur et simulateur de filtres passifs dans le chapitre sur les limites des calculs des filtres passifs.

Mais vous êtes beaucoup à les utiliser, avant de venir sur ce site pour comprendre vos erreurs que nous allons essayer de réparer le moins mal possible.
Un peu d'explications détaillées ne peuvent pas faire de mal, le chapitre sur les limites du calcul des filtres passifs, pour comprendre le pourquoi de ce qui va suivre.

Il y a deux choses à faire :

• Rendre les haut-parleurs assimilables à une résistance pure, c'est-à-dire corriger la remontée d'impédance dans les aigus pour le haut-parleur de grave, corriger la bosse d'impédance à la fréquence de résonance pour le tweeter, et les deux pour un haut-parleur de médium.
  Une conséquence indirecte est que le haut-parleur de médium doit être monté dans une enceinte close, ou sur un baffle plan.
• Ajouter les résistances pour aligner la sensibilité de tous les haut-parleurs sur celui dont la sensibilité est le plus faible.
  Il est souhaitable que la sensibilité la plus faible soit celle du haut-parleur de graves.
  Dans le cas contraire, il peut y avoir des conséquences fâcheuses sur l'enceinte optimale pour ce haut-parleur de grave, du genre à faire passer en enceinte close une enceinte que vous avez réalisée avec un évent.

Dans les deux cas, cela nécessite de connaître un minimum des paramètres des haut-parleurs utilisés.

• L'inductance et la résistance au courant continu du haut-parleur de graves et de médium.
• L'ensemble des paramètres de THIELE et SMALL des haut-parleurs de graves et de médium.
• Avoir la courbe d'impédance du tweeter.
• Avoir la sensibilité des trois haut-parleurs.

Sur les haut-parleurs très bas de gamme, ou dans les marques exotiques, les fabricants ne donnent pas ces paramètres.
La seule solution est de les mesurer vous-même.
La base de données haut-parleurs ou tweeter contient très certainement vos haut-parleurs, avec toutes les données qui sont nécessaires.

 

Corriger la remontée d'impédance dans le médium aigu :

Cette correction concerne le haut-parleur de graves ou celui de médium, pour les fréquences élevées.
Cette correction demande deux composants, une résistance cimentée de 10 W et un condensateur non polarisé de 60 V ou plus.

Les deux composants, résistance et condensateur se branchent en série, et le tout aux bornes du haut-parleur.
Un gros point de colle permet de solidariser les composants sur l'aimant du haut-parleur, c'est simple et efficace.

 

Explications :

La correction d'impédance RC série.

 

Aide au calcul :

L'impédance à la fréquence de coupure.
Présélection du haut-parleur dans la page du lien, avec deux ou trois caractères de la référence, choix du haut-parleur dans la liste page 2, résultats page 3.

 

Corriger la bosse d'impédance à la fréquence de résonance :

Cette correction concerne les tweeters ou compressions, et les médiums s'ils sont montés en enceinte close ou sur baffle plan.
Cette correction demande trois composants, une résistance cimentée de 10 W, un condensateur non polarisé de 25 V ou plus, et une self qui n'a absolument pas besoin d'avoir du gros fil.
Par contre vous devez retrancher la valeur de la résistance de la self au courant continu de la valeur de la résistance.

Les trois composants, résistance, self et condensateur se branchent en série, et le tout aux bornes du haut-parleur.
La self doit être éloignée de l'aimant du haut-parleur, le meilleur emplacement est au fond de l'enceinte, avec un fil assez long pour rejoindre les bornes du haut-parleur.

 

Explications :

La correction d'impédance RLC série.

 

Aide au calcul ;

• Il y a deux formulaires dans le lien précédent, formulaires parfaitement adaptés au calcul des correcteurs RLC des tweeters si vous avez la courbe d'impédance, ou les 4 paramètres plus techniques du 2^e formulaire.
• Pour les médiums, il faut passer par le calcul des enceintes closes, en choisissant page 2/6 dans le champ "Type de l'enceinte" : "L'enceinte est de bas médium ou de médium, grave filtré".
  Il faut rentrer le volume clos en 3/8, et vous avez votre réponse en 4/8.
  Le correcteur RC est également calculé, si l'inductance de la bobine "Le" est connue).
• Pour les médiums en enceinte ouverte ou sur baffle plan, il faut passer par le calcul des baffles plans.
  C'est exactement comme les enceintes closes.
• Pour les médiums en enceinte bass-reflex, la courbe d'impédance comporte deux bosses dans les graves.
  Ce n'est pas facile à corriger, vous avez tout faux...

 

Quand peut-on se passer du correcteur d'impédance RLC ?

• Lorsque le tweeter ou la compression sont ferrofluidés, parce que la courbe d'impédance est très plate.
• Sur les tweeters à ruban, parce que la courbe d'impédance est très plate.
• Si vous devez atténuer fortement (plus de 4 dB environ) un haut-parleur avec l'atténuateur à impédance constante, qui se comporte aussi comme pont diviseur de l'impédance.
• Si vous coupez très loin de la fréquence de résonance, ET que le filtre est à pente raide.
  À partir du moment où le minimum de l'impédance au-dessus de Fs est au moins à -25 dB.

 

Comment réaliser les très fortes valeurs de C6 ?

Avec des condensateurs chimiques non polarisés que l'on trouve en 50, 75, 100, 150, 200, 250 et 300 uF pour pas cher.
Ajoutez un condensateur de qualité en parallèle.

 

Aligner les sensibilités des haut-parleurs :

Votre enceinte a deux ou trois haut-parleurs.
Quelque soit le soin apporté a leur choix, ils n'ont pas des sensibilités (des rendements, si le terme ne convient pas, il est dans le langage courant) identiques.

La première règle est que le haut-parleur de graves doit avoir une sensibilité inférieure à celle du médium et/ou du tweeter.
C'est lui qui sert de référence à l'alignement des sensibilités, alignement vers le bas.
Si le grave a une sensibilité supérieure à celle des autres haut-parleurs, il va falloir l'atténuer.
La résistance en série avec le haut-parleur va modifier le Qts, souvent le volume de l'enceinte destinée au grave et a chaque fois l'évent, parfois le passage d'une enceinte avec évent a une enceinte close.
Évitez...
Du moment que la sensibilité du médium et du tweeter est supérieure à celle du grave, nous arriverons à aligner les sensibilités, il n'y a pas de règle entre médium et tweeter.

Pour les enceintes deux voies, il faut regarder la courbe de réponse du haut-parleur de grave médium, pour relever la sensibilité à la fréquence de coupure.
Si la courbe de réponse a un accident, une bosse le plus souvent, ne comptez pas trop sur le filtre pour la corriger, il faudra faire avec.
Si la bosse est importante, du genre +5 dB sur une faible largeur, la sagesse serait de changer de haut-parleur.

 

Explication et aide au calcul :

Le chapitre Égalisation des niveaux vous donne toutes les explications sur la méthode de calcul, la puissance que doit tenir les résistances, et vous propose deux formulaires de calcul.
À la fin du chapitre, il y a une alternative aux résistances avec un potentiomètre à impédance constante.
C'est une solution un peu plus coûteuse que deux résistances, mais parfaitement adaptée à ceux qui veulent un réglage sans se prendre la tête.
Un filtre passif générique, ce n'est pas le top, et les potentiomètres à impédance constante ne font pas tache dans ce cas, médiocrité à tous les étages.

Prenons une enceinte deux voies, avec un grave d'une sensibilité de 90 dB, et un tweeter d'une sensibilité de 92.5 dB.
L'atténuation est de 92.5 - 90 = 2.5 dB.
Dans le formulaire de calcul, il faut rentrer -2.5 dB.

L'impédance n'est pas les 4 ou 8 Ohms normalisés, mais les valeurs indiquées lors du calcul des correcteurs d'impédance RC et RLC.
Vous allez me dire que votre filtre est un 4 ou 8 Ohms, et que les valeurs calculées sont différentes.
Exact.
Lorsque vous n'aviez pas de correcteur d'impédance, vous aviez tout sauf 4 ou 8 Ohms...
Un bon filtre c'est un filtre dédié à des haut-parleurs précis.
Un filtre générique ne peut pas rivaliser.

 

Quand peut-on se passer d'aligner les sensibilités :

Jamais...
Un bon réglage se fait à l'écoute à 0.2 ou 0.3 dB près.
Par contre, si vous devez atténuer un tweeter de plus de 4 dB, vous n'avez plus besoin du correcteur d'impédance RLC.

 

Vos évolutions futures :

Les correcteurs d'impédance seront conservés à l'identique si vous décidez plus tard de remplacer votre filtre passif générique par un filtre calculé pour les impédances réelles de vos haut-parleurs, associé à une mise au point à l'écoute et/ou à la mesure.
Par conséquent vous ne perdrez pas un centime à mettre les correcteurs d'impédance à votre filtre passif générique, et si les résultats ne vous plaisent pas, passer dans un deuxième temps a un filtre passif plus élaboré.

Concernant les résistances d'égalisation des sensibilités, à partir du moment où les selfs vont changer de valeur et/ou de taille, il est pratiquement certain que leur valeur va évoluer aussi.
Vous n'avez pas ce souci avec les potentiomètres à impédance constante, mais ils n'ont de constant que le nom.
Ce qui passe avec votre filtre passif générique ne passe plus avec un bon filtre dédié.
Une résistance cimentée en 10 W c'est 1 €, la dépense n'est pas élevée.

Enfin je considère que lorsque l'on a un filtre passif générique, il est totalement déplacé de parler des supers condensateurs et selfs MUNDORFF ou similaire.
Je botte en touche sur le sujet, soyez cohérent de votre côté.
Lisez au besoin le chapitre sur le tweak des enceintes pour savoir quand passer au filtre actif.

 

Dôme Acoustique