2-6-9-4 : Remplacement d'un tweeter

Mise à jour : 25 avril 2023, Antidote 11.

 

Méthode :

L'essentiel du chapitre sur la réparation est consacré aux haut-parleurs de graves.
Mais les tweeters grillent aussi parfois, et certainement plus souvent encore que les graves.
Et là encore, après quelques années, on ne retrouve plus la référence identique.

Il est certainement possible de trouver un tweeter de remplacement de rendement et taille à peu près identique.
Mais le filtre de coupure ne sera pas exactement adapté à ce tweeter :

• L'impédance à la fréquence de coupure ne sera pas identique.
• Et une sensibilité à peu près identique n'est pas exactement identique.

Je vous propose donc de choisir un tweeter de remplacement qui se monte mécaniquement à la place de l'ancien, mais de sensibilité supérieur d'au moins 0.5 ou 0.6 dB.
La sensibilité sera atténuée avec deux résistances, l'une en série R4, l'autre en parallèle R5, comme dans le schéma ci-dessous :

 

Pour obtenir les valeurs justes, les résistances R4 et R5 seront réalisées par plusieurs résistances en parallèle, sur le schéma, il y en a 2 sur R4 et 2 sur R5.
La valeur des résistances à utiliser, pour une impédance de 8 Ohms, se trouve dans le chapitre "Atténuateur à impédance constante".

Le supplément de sensibilité est utilisé comme une marge de manœuvre pour le calcul des résistances.
Une marge plus faible est bien sûr possible, encore faut-il pouvoir réaliser en pratique les résistances R4 et R5 calculée.
Et cette réalisation est plus facile si l'écart de sensibilité est grand.

 

Les 5 cas :

• Mon tweeter était un 16 Ohms, le tweeter de remplacement est un 8 Ohms parce que je n'ai trouvé rien d'autre.
  Avant même de commencer, si vous voulez avoir 16 Ohms avec un tweeter de 8 Ohms, vous devez lui rajouter 8 Ohms en série. (8+8=16)
  Cette résistance de 8 Ohms est un atténuateur qui va bouffer 6 dB.
  Donc le remplacement n'est possible que si le tweeter à une sensibilité supérieure ou égale à 6.6 dB au tweeter d'origine.
   
• Mon tweeter était un 8 Ohms, le tweeter de remplacement est un 4 Ohms parce que je n'ai trouvé rien d'autre.
  Avant même de commencer, si vous voulez avoir 8 Ohms avec un tweeter de 4 Ohms, vous devez lui rajouter 4 Ohms en série. (4+4=8)
  Cette résistance de 4 Ohms est un atténuateur qui va bouffer 6 dB.
  Donc le remplacement n'est possible que si le tweeter à une sensibilité supérieure ou égale à 6.6 dB au tweeter d'origine.
   
• Mon tweeter était un 16 Ohms, le tweeter de remplacement est un 4 Ohms parce que je n'ai trouvé rien d'autre.
  Avant même de commencer, si vous voulez avoir 16 Ohms avec un tweeter de 4 Ohms, vous devez lui rajouter 12 Ohms en série. (4+12=16)
  Cette résistance de 12 Ohms est un atténuateur qui va bouffer 12 dB.
  Donc le remplacement n'est possible que si le tweeter à une sensibilité supérieure ou égale à 12.6 dB au tweeter d'origine.
  Autant dire qu'il faut oublier au plus vite cette solution.
   
• Mon tweeter était un 8 Ohms, le tweeter de remplacement est un 16 Ohms parce que je n'ai trouvé rien d'autre.
  Avant même de commencer, si vous voulez avoir 8 Ohms avec un tweeter de 16 Ohms, vous devez lui rajouter 16 Ohms en parallèle.
  Cette résistance de 16 Ohms est un atténuateur qui va bouffer 3 dB.
  D'un autre côté, l'impédance vue de l'ampli est divisée par 2 donc la puissance double.
  Le remplacement n'est possible que si le tweeter à une sensibilité supérieure ou égale à 0.6 dB au tweeter d'origine.
   
• Mon tweeter était un 4 Ohms, le tweeter de remplacement est un 8 Ohms parce que je n'ai trouvé rien d'autre.
  Avant même de commencer, si vous voulez avoir 4 Ohms avec un tweeter de 8 Ohms, vous devez lui rajouter 8 Ohms en parallèle.
  Cette résistance de 8 Ohms est un atténuateur qui va bouffer 3 dB.
  D'un autre côté, l'impédance vue de l'ampli est divisée par 2 donc la puissance double.
  Le remplacement n'est possible que si le tweeter à une sensibilité supérieure ou égale à 0.6 dB au tweeter d'origine.
   
• Le tweeter de remplacement à la même impédance que le tweeter d'origine.
  Ce sera, je pense, le cas le plus fréquent, cas qui me sert de base dans l'exemple ci-dessous.
  Le remplacement n'est possible que si le tweeter à une sensibilité supérieure ou égale à 0.6 dB au tweeter d'origine.

 

Autour d'un exemple concret :

Nous allons prendre en exemple le remplacement d'un tweeter d'une sensibilité de 92.4 dB, filtré à F₀ = 5500 Hz à 7.42 Ohms.
Le chapitre Le filtre à 6 dB nous indique la formule de calcul et l'atténuation en fonction de la fréquence.
Dans notre cas, C = 1 / Z / 2 / Pi / F₀ = 1 / 7.42 / 2 / Pi / 5500 = 3.9E-6 F = 3.9 uF.

Imaginons maintenant un tweeter de remplacement d'une sensibilité de 94.4 dB, et une impédance de 9.5 Ohms.
La fréquence de coupure est de F₀ = 1 / Z / 2 / Pi / C = 1 / 9.5 / 2 / Pi / 3.9E-6 = 4296 Hz.

Il y a deux séries d'essais à faire :

• Chercher l'atténuation qui convient pour équilibrer les sensibilités.
• Chercher l'impédance qui convient pour avoir la bonne fréquence de coupure.

Plusieurs itérations seront nécessaires pour arriver au but.

 

Pour l'atténuation (en maintenant une impédance de 9.5 Ohms), nous allons prendre un pas de 0.4 dB.
La série d'essais à faire est la suivante :

• -0.4 dB, sensibilité 94.0 dB avec R4 = 0.4 Ohms, et R5 = 201.6 Ohms.
• -0.8 dB, sensibilité 93.6 dB avec R4 = 0.8 Ohms, et R5 = 98.5 Ohms.
• -1.2 dB, sensibilité 93.2 dB avec R4 = 1.2 Ohms, et R5 = 64.1 Ohms.
• -1.6 dB, sensibilité 92.8 dB avec R4 = 1.6 Ohms, et R5 = 47.0 Ohms.
• -2.0 dB, sensibilité 92.4 dB avec R4 = 1.9 Ohms, et R5 = 36.7 Ohms.
• -2.4 dB, sensibilité 92.0 dB avec R4 = 2.3 Ohms, et R5 = 29.8 Ohms.

En comparaison, la solution -2.4 dB sera moins bonne à l'écoute que la solution -2.0 dB.
Il faut toujours dépasser des deux côtés le réglage optimum pour être certain de l'avoir trouvé.
Nous gardons donc la solution optimale sur 9.5 Ohms :

• -2.0 dB, sensibilité 92.4 dB avec R4 = 1.9 Ohms, et R5 = 36.7 Ohms.

 

En gardant l'atténuation constante à -2.00 dB, nous allons refaire une série d'essais pour faire varier l'impédance.
Et bien entendu nous allons commencer à partir du mauvais côté.
L'impédance de notre tweeter est de 9.5 Ohms.

J'ai un outil de calculs spécifique à étudier pour ce cas.
C'est possible à la main à condition de jongler un peu avec les cases D22 et D23
Une autre solution est de reprendre les équations pour arriver directement à la solution.
Ce serait la meilleure des solutions, et il y a de temps en temps des lecteurs matheux...
Merci par avance.

• Impédance réelle 9.50 Ohms, Atténuation -2.00 dB, R4 = 1.9 Ohms, et R5 = 36.7 Ohms. Coupure 4296 Hz.
• Impédance réelle 10.00 Ohms, Atténuation -2.00 dB, R4 = 2.3 Ohms, et R5 = 41.9 Ohms. Coupure 4081 Hz.
• Impédance réelle 9.00 Ohms, Atténuation -2.00 dB, R4 = 1.7 Ohms, et R5 = 32.4 Ohms. Coupure 4534 Hz.
• Impédance réelle 8.50 Ohms, Atténuation -2.00 dB, R4 = 1.4 Ohms, et R5 = 28.7 Ohms. Coupure 4799 Hz.
• Impédance réelle 8.00 Ohms, Atténuation -2.00 dB, R4 = 1.1 Ohms, et R5 = 25.5 Ohms. Coupure 5105 Hz.
• Impédance réelle 7.50 Ohms, Atténuation -2.00 dB, R4 = 0.8 Ohms, et R5 = 22.8 Ohms. Coupure 5444 Hz.
• Impédance réelle 7.00 Ohms, Atténuation -2.00 dB, R4 = 0.5 Ohms, et R5 = 20.3 Ohms. Coupure 5830 Hz.

La solution 7.50 Ohms sera meilleure à l'écoute que les solutions 8.00 et 7.00 Ohms.

Au bout de quelques itérations sur l'impédance, il est utile, nécessaire, indispensable de vérifier l'atténuation.
Normalement il ne devrait pas y avoir de gros écart, mais je vous invite tout de même à faire le test.

 

Quelques explications :

L'explication de l'impédance est assez simple : votre filtre de coupure a été conçu pour une impédance précise, qui est tout ce qu'on veut sauf exactement 8 Ohms.
En faisant varier l'impédance grâce à l'atténuateur, on finit par retomber par essais successifs à l'impédance optimale du filtre.
Le raccordement avec les autres haut-parleurs devient ainsi optimal.

L'explication de l'atténuation est aussi simple, cela permet de retrouver une courbe de réponse linéaire.
Et pour peu que votre enceinte de départ ne soit pas tout à fait optimisée, compte tenu des dispersions de fabrications des haut-parleurs, vous pouvez avoir de meilleurs résultats après un réglage précis.

Enfin, le fait de ne pas avoir à toucher au filtre sera apprécié par beaucoup d'entre vous.

Mécaniquement maintenant, la résistance R5 sera soudée directement entre la borne + et la borne - du tweeter, pas de soucis, elle tient toute seule.
La résistance R4 sera soudée d'un côté à une borne du tweeter, de l'autre à un fil d'alimentation.
L'autre fil sera soudé à l'autre borne du tweeter, la borne qui n'a pas la résistance R4.
Je vous invite à scotcher ou à coller la résistance R4 contre celle de R5 pour les faire tenir mécaniquement.
Prenez du scotch d'électricien et faites plusieurs tours.
Repérez bien la polarité de branchement entre les fils et votre ancien tweeter, pour brancher le nouveau dans le même sens.

Choix du tweeter : Vous allez pouvoir vous en donner à cœur joie, et prendre les dernières trouvailles commerciales, titane, béryllium, haut rendement, etc.
Plus sérieusement, choisissez un tweeter avec une fréquence de résonance basse, < 1000 Hz, surtout si votre filtre le coupe bas en fréquences.

 

Dôme Acoustique