2-6-7-7 : Tweak et restauration DIY des filtres passifs des enceintes du commerce

Mise à jour : 7 novembre 2023, Antidote 11.

 

Je lis sur les forums les propos de certains internautes qui veulent modifier une enceinte achetée toute faite dans le commerce.
Ce chapitre concerne aussi l'amélioration des kits d'enceintes achetées chez les spécialistes.
Il y a enfin le cas tout simple de la restauration d'une enceinte ancienne, en changeant les composants usés.

Ce chapitre a pour but de vous sensibiliser à certains problèmes, et ainsi éviter qu'un tweak se transforme en un "massacre à la tronçonneuse".
Ne riez pas, le cas est plus fréquent qu'il n'y paraît.
Essayez simplement de ne pas acheter d'occasion une enceinte avec un tweak raté.

 

Les selfs :

Premier réflexe, remplacer les selfs du filtre par des selfs plus grosses.
Cela part de l'idée que le fabricant, pour tenir le prix de vente, a dû dimensionner les composants au plus juste.

Une self est caractérisée par son inductance, et sa résistance interne.
Je ne suis pas inquiet, pour le respect du choix de l'inductance, il suffit de lire ou mesurer la valeur et de reprendre la même.

Une self réalisée avec un fil plus gros aura une résistance interne plus faible.
La résistance interne de la self modifie le Qts du haut-parleur, dans le sens d'une augmentation.
Un Qts plus élevé entraîne le plus souvent un accord plus bas, dans le cas des enceintes bass-reflex.
Un changement de self, celle en série avec le haut-parleur de grave, doit s'accompagner de la modification de l'évent, dans le sens d'un évent plus court.
Y avez-vous pensé ?
Êtes-vous prêt à le faire ?

Le changement de la self, par un modèle plus gros, a un 2^e effet.
S'il y a une self, c'est que nous sommes dans une enceinte avec au moins deux voies.
Les autres voies ont été réglées pour donner une courbe de réponse linéaire.
En remplaçant votre self en série avec le haut-parleur par un modèle plus gros de moindre résistance, vous allez augmenter légèrement le niveau sonore du haut-parleur de grave ou grave médium par rapport à celui du reste du spectre.
En toute logique, il faudrait retoucher la valeur d'une résistance sur le filtre de la partie haute du spectre sonore.
Là encore, y avez-vous pensé ?
Êtes-vous prêt à le faire ?
Comptez-vous faire l'impasse sur ce point, et ne pas avoir un résultat aussi bon que possible ?

Je vais être franc avec vous :
Si votre tweak c'est remplacer une ou plusieurs selfs, sans toucher à l'évent et au filtre, vous jetez votre argent par la fenêtre, vous enrichissez votre vendeur, et vous dégradez la qualité finale en pensant bien faire.
Dans ce cas, ne rien faire est aussi bien, et même mieux.
Je vous conseille de vendre d'occasion vos enceintes sans y toucher, et de racheter un modèle qui vous convient mieux à l'écoute.
Ce langage-là, pas grand monde ne s'y risque...

Si on considère qu'une self de qualité a une faible résistance interne, la meilleure self n'est pas une grosse self à air, mais plutôt une self sur noyau métallique adapté à la puissance de l'ampli.
Vous lirez souvent que les selfs sur fer saturent, c'est vrai au-delà d'une certaine puissance.
Mais si elles sont convenablement choisies, où est le risque ?
En hi-fi la puissance moyenne est ridiculement faible, et la puissance crête n'est pas très élevée non plus.
Enfin au niveau de la facture c'est le jour et la nuit.
Meilleure, moins chère, et pas à la mode, c'est le seul problème.

 

Valeur exacte des selfs :

Comme les condensateurs et les résistances, les selfs doivent aussi avoir la valeur exacte.
Pour trouver cette valeur, il faut partir d'une self de valeur un peu plus élevée et débobiner progressivement.

Il y a un gros piège avec les selfs, dans le cas des correcteurs RLC, ou dans le cas des filtres à 12 ou 18 dB où la self et parfois amortie par une résistance.
Une petite self n'est pas un défaut, car elle intègre en totalité ou en partie une résistance qui est nécessaire.
Explications au chapitre Correcteurs RC et RLC série.

 

Les condensateurs :

L'habitude dans un tweak est de changer les condensateurs de qualité courante par des condensateurs de très haute qualité, et très cher.
Je n'ai rien contre, après tout c'est votre argent.
Mais êtes-vous certain que la valeur actuelle du ou des condensateurs est parfaitement optimisée ?
Dans une restauration d'enceinte, les condensateurs chimiques sont simplement remplacés par des condensateurs de type MKP pas cher pour leur qualité.

Sur une enceinte du commerce, les constructeurs font des compromis pour tenir le prix de vente et leur marge.
Par exemple, si la valeur qui convient le mieux demande trois condensateurs en parallèle pour arriver à faire la bonne valeur, ils n'en mettent qu'un seul de la valeur standardisée la plus proche.

Si vous remplacez ce condensateur par un condensateur de haute qualité de même valeur vous aurez un gain à l'écoute.
Si vous prenez la peine de rechercher la valeur exacte qui convient le mieux, avec plusieurs condensateurs de bonne qualité courante en parallèle pour arriver à la valeur exacte, vous aurez un autre gain à l'écoute, et une économie dans votre budget.
La très bonne solution est la combinaison des deux, la valeur exacte avec plusieurs condensateurs en parallèle, condensateurs de très haute qualité.
La bonne solution économique est la valeur exacte avec plusieurs condensateurs en parallèle de bonne qualité courante, cette solution convient aussi bien au tweak qu'à la restauration.

 

Les résistances :

Ce n'est pas un sujet qui est souvent traité dans les tweaks.
Comme les condensateurs, c'est la précision de mise au point qu'il faut rechercher.
Cela passe par la mise en parallèle de plusieurs résistances pour y arriver.

L'ajustement fin des niveaux relatifs entre les haut-parleurs est un réglage particulièrement important.
S'il n'y a pas de résistance sur votre médium, je vous suggère d'en essayer une de faible valeur pour "voir".
Si l'écoute est mieux sans,  vous savez que la résistance n'est pas nécessaire.
Si vous ne faites pas l'essai, vous ne le savez pas.
Et si l'écoute est meilleure sans résistance sur le médium, il faut sans doute l'essayer sur le grave, pour être sur du bon réglage.

Vous pouvez tomber sur un joli gag :
Vous remplacez une petite self par une autre plus grosse avec une résistance plus faible, et vous êtes obligé de rajouter une résistance en série avec la self et le haut-parleur pour équilibrer les niveaux relatifs.
Il y a des cas où une petite self n'est pas un inconvénient.

 

Restauration d'un filtre :

Condensateurs :

Sur une enceinte ancienne, il est tentant de remplacer les composants vieillots du filtre passif, principalement les condensateurs chimiques.
Si vous remplacez un condensateur chimique par un condensateur SCR, série MKP, de valeur écrite équivalente, a priori vous ne faites pas de bêtise.
Mais je ne peux que vous encourager à faire sortir deux fils, pour brancher le condensateur hors de l'enceinte, pour essayer à l'écoute une combinaison de 2 ou trois condensateurs de valeur plus ou moins proche.
Les fils sortiront par l'évent, s'il y en a un, ou par le bornier, ou encore par un petit trou que vous allez créer.

Si vous aviez un condensateur de 15 uF, vous allez essayer par exemple 12 et 2.7 uF branchés en parallèle, ou encore 12, 2.7 et 0.33 uF en parallèle, ou encore 12 et 3.3 uF en parallèle.
La valeur des condensateurs s'ajoute quand ils sont en parallèle : 12 + 2.7 + 0.33 = 15 uF.
Une fois la bonne combinaison trouvée, vous mettez cette combinaison à leur place sur le circuit imprimé, et vous essayez à l'écoute un autre condensateur.

Les valeurs standards sont 12, 15 et 18 uF.
Si le fabricant a mis 15 uF, c'est qu'a priori la valeur optimale est entre 13.5 uF et 16.5 uF.
Si c'est meilleur avec 13 uF par exemple, gardez 13 uF, seule l'écoute à raison si vos critères d'écoute sont bons.

 

Condensateurs chimiques de valeur importante :

Si vous avez un condensateur chimique de 200 uF par exemple, le remplacer par du MKP coûte les yeux de la tête, sans parler de la place que ça va prendre.
Il faut rester avec un condensateur chimique, mais en ajoutant en parallèle un condensateur MKP de "petite valeur".
Par petite valeur, il faut comprendre environ 1 à 3% de la valeur initiale.
Le condensateur MKP en parallèle améliore la qualité d'écoute.

Si vous aviez 200 uF en chimique, ajoutez 2.2 uF en MKP et en parallèle.
Si vous aviez 15 uF en chimique, ajoutez 0.33 uF en MKP et en parallèle.
La question qu'il vous reste à résoudre est de savoir s'il faut garder le vieux condensateur chimique, ou le remplacer par un neuf (non polarisé), dans les deux cas avec un MKP en parallèle.

 

Résistances :

Si les résistances ne sont pas noircies parce qu'elles ont chauffé, la seule raison pour les changer est de vouloir affiner la valeur utilisée.
Même méthode que pour les condensateurs, sauf pour la formule de calcul.
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... + 1/Rn.
Avec deux résistances, R = (R1 * R2) / (R1 + R2).

Si les résistances ne sont pas noircies, et si vous ne voulez pas affiner leurs valeurs, alors n'y touchez pas.

 

Selfs :

Le meilleur conseil est n'y touchez pas, sauf si elles sont grillées, ce qui est très très rare.

 

Mise au point :

La mise au point et le rodage.
La mise au point des filtres passifs.

Je ne vous cacherai pas que la difficulté est d'entendre la différence entre deux réglages.
Même avec l'indication d'écouter la taille de l'image sonore, même avec la touche mono pour comparer un réglage sur l'enceinte D avec un autre réglage sur l'enceinte G, vos retours sont qu'un pourcentage non négligeable n'entendent pas les différences.
Si vous êtes dans ce cas, alors remplacez les composants par d'autres de valeurs identiques, et n'allez pas plus loin.
Pour le savoir, il faut avoir essayé !!!

Soyez cohérent dans vos propos, si vous dites que vous n'entendez aucune différence, ne venez pas vous vanter de vos essais sur les câbles, ou des différences entre deux électroniques, pour lesquelles la différence est encore plus faible.
Si vous me dites que vous avez laissé un condensateur sorti pendant 2 ou 3 mois, avant d'avoir entendu la différence, vous aurez mes encouragements, et je ne serai pas surpris, il y a des habitudes à prendre...

 

Structure du filtre :

Nous allons plus loin dans le tweak qu'un simple changement des composants avec ajustage fin de la valeur.
Imaginez un tweeter avec un filtre à 12 dB/octave.
Pourquoi ne pas essayer de passer à un filtre à 18 dB/octave avec un condensateur de plus ?
Cette méthode peut s'appliquer au filtre complet.

Il faut bien réfléchir à ce que vous faites :
Si votre grave a un filtre à 12 dB/octave, passer à un filtre à 18 dB/octave c'est ajouter une 2^e self en série, avec la résistance interne de la self qui va avec.
Il est possible que la résistance interne de deux grosses selfs soit égale à celle d'une seule self plus petite, mais c'est à vérifier au cas par cas.

Attention aux filtres qui font en même temps la correction de la courbe de réponse dans le médium.
Augmenter la pente de coupure dans ce cas n'est pas forcément un bon choix.
Jouer sur la structure du filtre peut apporter un gain encore plus important qu'un simple remplacement des composants avec un ajustage fin de la valeur, mais avec une part de risques d'échec plus grand.

 

Mise en phase acoustique :

Nous parlons d'alignement en profondeur des haut-parleurs entre eux, pour avoir une réponse aussi parfaite que possible sur une impulsion.
Ce n'est pas facile à faire sans faire de la menuiserie.

L'idée de sortir le tweeter pour le poser sur l'enceinte et ainsi pouvoir le régler en profondeur semble séduisante.
Augmenter la distance entre le tweeter et le médium n'est pas une bonne chose.
Il faut comparer cette distance avec la longueur d'onde à la fréquence de coupure.
Si la distance est plus faible, pas de soucis.
Si la distance est plus forte, il est préférable de ne pas le faire, ou alors de juger le résultat sur un essai avant de l'appliquer définitivement.

 

Philosophie et filtre actif :

Quelle doit être la limite au tweak ?
La première question à se poser est : faut-il mettre une limite ? Je pense que oui pour une simple question de gros sous.
Si on résonne en termes de gros sous, je situe la limite à l'achat de composants de qualité quand le prix des composants dépasse le prix du passage en multiamplification active.
C'est une limite comme une autre, mais pour avoir bien évalué les gains apportés par un filtre actif, c'est une bonne limite.

Combien coûte le passage en multiamplification ?
Si vous visez un super ampli à tubes comme 2^e ampli, c'est cher, mais est-ce réaliste ?

• Avec un filtre passif, vous êtes vite limité au niveau des pentes de coupure.
• Vous êtes limité une 2^e fois au niveau des fréquences de coupures, et même si vous n'avez a priori pas de raison de changer celles qui existent, en pratique seul un essai peut le dire.
• Vous êtes limité une 3^e fois au niveau de la mise en phase acoustique des haut-parleurs entre eux, impossible à réaliser en passif sauf sur les rares systèmes réalisés avec des coffrets séparés, et tellement faciles à faire sur un filtre actif.

Si vous faites sauter ces trois limites avec un filtre actif, vous allez avoir un gain important à l'écoute.
Si vous associez un 2^e ampli courant à la place d'un super ampli à tubes, vous aurez au final un gain plus important que si vous étiez resté en passif.
La hi-fi c'est une somme de gains et de pertes.
Un filtrage actif apporte des possibilités de gains très importants par rapport au filtrage passif.
Si on retranche des petites pertes avec un ampli courant, le bilan global reste positif.
Or lorsqu'on se lance dans un tweak, c'est pour avoir un bilan global positif, autant choisir la solution la plus efficace pour cela et ce n'est pas un filtre passif qui le permet.

Plus la fréquence de coupure entre le grave et le médium est basse, plus vous avez intérêt à passer au filtrage actif au niveau du gain en qualité d'écoute.
Comme c'est le filtrage basse fréquence qui demande les composants les plus gros et les plus coûteux, vous aurez vite atteint le seuil de rentabilité du passage au filtrage actif.
Par contre pour le filtrage d'un tweeter avec un médium, le filtre actif n'est pas obligatoirement la meilleure solution.

Je suis passé il y a quelques années à la biamplification active (voir en annexe) pour 274 €, avec l'achat d'un modeste BEHRINGER 2310, un intégré LUXMANN LV103 en occasion et la connectique XLR.
Le prétexte de l'intégré actuel sans séparation entre préampli et ampli en n'est pas un, les entrées et sorties d'enregistrement permettent d'intercaler le bouton de volume externe, et le filtre actif :

 

Avec un ampli de grave en stéréo, le terme Caisson de grave peut être remplacé par haut-parleur de graves.
Je n'ai pas à faire un autre schéma, admirez la pirouette.

Un bouton de volume, c'est un potentiomètre de 22 K LOG environ.
L'interrupteur "touche mono" vous facilitera la mise au point.

 

Enfin, les boutons de volumes des intégrés doivent être positionnés une bonne fois pour avoir le gain voulu, et un repère au scotch permet d'être sur du bon réglage au fil des jours.
Une fois réglés, on n'y touche plus, seul le nouveau bouton de volume sera utilisé.

 

Enfin, cela sera l'occasion de vous poser la question : "le préampli de l'intégré améliore-t-il le son, ou le dégrade-t-il ?"
Pour faire le test, vous branchez votre lecteur CD directement sur l'entrée du nouveau potentiomètre de volume.
Si c'est meilleur, vous passez au préampli passif DIY en gardant le potentiomètre :

 

Un tweak se fait jusqu'au bout, et même si la philosophie de ce tweak a complètement changé, l'idée de base d'améliorer le rendu sonore final reste conservée.
Lorsque l'on voit le prix des composants de très haute qualité, regardez les selfs page 3, colonne centrale par exemple, il est bon de savoir qu'il existe des solutions au moins aussi efficaces, et certainement beaucoup plus, pour un prix bien moindre.

 

Renoncez à votre tweak, et passez aux corrections par convolution :

Ce n'est pas l'idée la plus idiote, avec un potentiel de gain à l'écoute très important.
Mais il faudra passer par la mesure de vos enceintes dans votre pièce pour savoir ce qu'il faut corriger, et avoir un élément numérique dans la chaîne pour faire les corrections.
Le jeu en vaut vraiment la chandelle, vos enceintes ne sont pas modifiées pour une revente en occasion :

Si j'étais acheteur d'enceintes d'occasion, apprendre qu'elles ont été tweakées me fait renoncer tout de suite à l'achat, si vous n'avez pas de solides éléments techniques pour défendre ce que vous avez fait.

 

Dôme Acoustique