2-6-4-2 : Filtre passe-tout

Mise à jour : 2 mars 2023, Antidote 11.

 

Avant de commencer, je vous invite à lire 5.3.2 : Retard et déphasage et 5.3.8 : Le filtre passe tout dans le site de Francis audio.
Il n'y a pas mieux que les explications d'un spécialiste...
La conclusion est sans appel, ce filtre permet d'apporter un retard de groupe aux basses fréquences alors qu'on le souhaite aux fréquences élevées.
Nous avons un exemple commun avec l'Atohm Sirocco.
Je vous laisse lire les conclusions de Francis, dans son chapitre 5.3.8, sur l'utilité réelle de ce type de filtre.

 

Calcul du filtre passe-tout :

Ce filtre passe-tout est une ligne à retard. Nous voudrions que ce retard soit dans les aigus, il est essentiellement dans les graves...
Imaginons qu'il faille reculer le tweeter de 25 mm par rapport à un grave médium, et que le montage dans l'enceinte ne le permet pas.

Le retard de propagation de groupe d'un filtre passe-tout est Lo / ( 2 * Pi) à la fréquence Fo défini ci-dessous.
Ce retard est de Lo / Pi pour F << Fo et ce retard est de 0 pour F >> Fo.
Valeurs données par Francis en septembre 2013 dans un sujet du forum Homecinéma-fr.com.

 

Francis à également détaillé une explication sur la confusion entre retard de phase et retard de groupe :

En supposant que pour le filtre passe-tout on a R = racine(L/C), la fonction de transfert FT du filtre passe-tout est : FT = (1-s)/(1+s) avec s = j*F/F0 et j²=-1.
Soit un temps de propagation de groupe TPG = 1/(2*pi()*F0)*2/(1+(F/F0)²).
En exprimant ce retard de groupe en distance (L = C * TPG) avec C= vitesse du son, on obtient finalement : Retard de groupe exprimé en distance L = L0/(2*Pi)*2/(1+(F/F0²) avec L0=C/F0.
Concrètement, en prenant C=344 m/s et F0 = 3440 Hz soit L0=0,1m, le retard de groupe exprimé en distance relative L/L0 en fonction de la fréquence est le suivant :

 

Deux commentaires :

• Cette forme de courbe n'est pas surprenante puisque qu'elle est visible dans le document page 2/3 présentée sur ton site.
• Le retard, exprimé en distance, passe de L0/Pi (soit 32mm) pour F << F0 à 0 pour F >> F0 en passante par L0/(2*Pi) pour F = F0.

Si nous voulons un retard de 25 mm, Lo / ( 2 * Pi ) = 25 ou encore Lo = 25 * 2 * Pi = 157.1 mm,
ce qui correspond à une fréquence de calcul du filtre passe-tout de 343707 / 157.1 = 2188 Hz.
343707 mm/s, voir : Célérité du son et masse volumique de l'air, et prenez la valeur "de chez vous".
C'est volontairement que le tweeter a été remplacé par un médium sur le schéma du filtre passe-tout, c'est sur un médium qu'il fonctionnera le mieux.

 

Soit Fo la fréquence de calcul de ce filtre passe-tout.
Soit Z l'impédance du haut-parleur.

L = Z / ( 2 * Pi * Fo )
C = 1 / ( Z * 2 * Pi * Fo )

Pour Z = 8 Ohms et Fo = 2188 Hz nous avons :
L = 0.58 mH. Nous trouvons 0.56 mH dans le commerce.
C = 9.1 uF. La valeur est facilement réalisable avec deux condensateurs en parallèle, 6.8 et 2.2 uF, pour obtenir 9.0 uF.

 

Deux exemples dans des réalisations commerciales :

Je n'ai pas essayé ce filtre, mais je sais (plan dans un banc d'essai) qu'ELIPSON l'a utilisé sur une de ses enceintes.
Il a été utilisé par d'autres :

 

Analysons ce filtre, partie tweeter :

C2 est le condensateur d'un filtre à 6 dB
R2 et R3 sont les résistances d'un atténuateur à impédance constante.
L2 et C3 font la ligne à retard.
Puis il y a un RLC pour linéariser l'impédance du tweeter autour de sa fréquence de résonance.
Enfin il y a un RC qui linéarise l'impédance du tweeter dans les aigus, est-ce réellement nécessaire ???
Qui a dit qu'un filtre à 6 dB était simple ?

 

Analysons ce filtre sur la partie grave :

L1 est la self d'un filtre à 6 dB
C1 et R1 linéarisent l'impédance du grave médium dans le médium aigu.

 

Autre exemple avec le kit ATOHM SIROCCO 3.0 :

 

J'ai trouvé cet avis sans appel sur un forum (avis repris sans l'accord de son auteur, avec qui j'ai un grand contentieux) :

Pour mémoire, on citera des réalisations totalement passives chez ELIPSON et chez TANNOY ou WHARFEDALE (?), très vite abandonnées par ces constructeurs, /.../
Si les industriels ont renoncé à cette solution, aucun amateur de bon sens ne saurait s'y attaquer.

Pourtant les réalisations en question ont été vendues dans le commerce, et ont été testées par des revues spécialisées, revues qui ne publient pas les bancs d'essai trop défavorables à leurs annonceurs.

Pour les utilisateurs avertis uniquement ?

 

Filtre passe-tout dans les simulations :

Bruno du forum AUDAX :

Un passe-bande sera la multiplication d'une fonction de transfert d'un passe-bas et d'un passe-haut.

 

Scan d'un article d'il y a longtemps :

La revue était, de mémoire, hi-fi stéréo.
Je ne suis plus capable de vous dire l'année et le mois, je ne l'ai pas conservée suite à un déménagement.

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