Votre HP woofer, dont vous persistez à ne pas vouloir mesurer la courbe de réponse "nu", se comporte de façon aberrante au-dessus de 1 kHz. La courbe de réponse de votre HP woofer chute au-delà de 2 ou 3 kHz, c'est très bien comme cela, mais hélas, à une certaine fréquence (disons 3860 Hz), sa membrane se fractionne, de sorte qu'à cette fréquence la courbe de réponse ressemble à des montages russes, comportant un ou plusieurs pics de résonance pouvant se situer 10 dB au-dessus du niveau nominal. Par niveau nominal, je veux dire le niveau que produit le HP woofer aux alentours de 200 Hz.anthony44 a écrit :Autrement pour bien comprendre, en quoi jouent les db/octaves ?
Alors quoi faire ? C'est simple. Pour que le HP woofer ne restitue pas ces toniques résonantes, on empêcher les hautes fréquences d'atteindre le HP woofer.
Une façon de faire consiste à brancher une inductance en série sur le HP woofer. L'impédance de cette inductance augmente linéairement avec la fréquence. Elle constitue la branche haute d'un pont diviseur de tension, la branche basse étant le haut-parleur censé valoir 8 ohm en impédance. Le pont diviseur commence à jouer son rôle pour une fréquence qui amène l'inductance à présenter une réactance de 8 ohm. On serait tenté de dire qu'à cette fréquence, l'atténuation vaut 6 dB (division par 2). Cette estimation au pifomètre ne tient pas compte du caractère non dissipatif de l'inductance, qui fait que l'atténuation du pont à cette fréquence sera de seulement 3 dB. Si l'inductance vaut 3,3 mH, elle admet une impédance de 8 ohm à 386 Hz. Cette fréquence est appelée la "fréquence de coupure nominale" du filtre passe-bas ainsi constitué, qui est le point - 3 dB. A la fréquence de 3860 Hz, l'inductance de 3,3 mH admet une impédance de 80 ohm. Le pont diviseur évolue donc, sa branche haute présentant une impédance 10 fois plus élevée que se branche basse. L'atténuation vaut donc 20 dB (environ) pour cette fréquence de 3860 Hz. On peut donc dire qu'à une fréquence qui vaut 10 fois la fréquence nominale, l'atténuation vaut (environ) 20 dB. Donc, grâce au filtre passe-bas, cette méchante tonique à 3860 Hz sera restituée non pas à + 10 dB (très audible), mais à + 10 dB - 20 dB = -10 dB. La tonique résonante à 3860 Hz sera donc émise 10 dB en-dessous du niveau nominal. Elle ne sera donc pas audible, étant couverte par le HP médium qui s'occupe de restituer cette fréquence de 3860 Hz. Ce que je viens de décrire est le filtrage en 1er ordre du HP woofer au moyen d'une inductance en série. On peut aussi appeler tel filtrage du 1er ordre, un filtrage à 6 dB par octave, ou 20 dB par décade.
Une autre façon de faire consiste à brancher une inductance en série sur le HP woofer (vous en avez compris l'effet par ce qui précède), et de brancher un condensateur en parallèle sur le HP woofer. Le pont diviseur de tension qui en résulte est à double effet. C'est ce qu'on appelle un filtre du 2ème ordre. La branche haute (inductive) voit son impédance augmenter avec la fréquence (cfr. supra). La branche basse (capacitive) voit son impédance diminuer avec la fréquence.
Etant donné ce double effet, à une fréquence qui vaut 10 fois la fréquence nominale, l'atténuation vaut (environ) non pas 20 dB, mais 40 dB. Donc, grâce au filtre passe-bas, cette méchante tonique à 3860 Hz sera restituée non pas à + 10 dB (très audible), mais à + 10 dB - 40 dB = -30 dB. La tonique résonante à 3860 Hz sera donc émise 30 dB en-dessous du niveau nominal. Elle sera donc encore moins audible, étant couverte par le HP médium qui s'occupe de restituer cette fréquence de 3860 Hz.
L'impédance d'un condensateur diminue lorsque la fréquence augmente. Si le condensateur vaut 51 µF, son impédance vaut 8 ohm à la fréquence de 386 Hz.
A la fréquence de 386 Hz, l'inductance de 3,3 mH (en série) et le condensateur de 51 µF (en parallèle) résonnent. C'est la formule de Thomson : F résonance F = 1 / (2 * Pi * racine carrée de (L x C)). Notez bien, la fréquence de résonance demeure identique si vous choisissez une inductance 2 fois plus grande, et un condensateur 2 fois plus petit. Vous voyez pourquoi ? C'est le produit L x C qui compte, au niveau de la fréquence.
Par contre, en ce qui concerne l'énergie électromagnétique mise en jeu à la fréquence de résonance, plus l'inductance est petite (qui tend à laisser passer le courant) et plus le condensateur est grand (qui tend à stocker ce courant), plus il y a d'énergie réactive qui circule dans le pont diviseur.
Regardez ce qui se passe si vous dégénérez le circuit, en utilisant une très grande inductance (33 mH), et un très petit condensateur (5,1 µF). Dans le domaine des fréquences audio, l'impédance du condensateur de 5,1 µF demeure élevée: il ne court-circuite plus le haut-parleur. Ainsi, à la fréquence de 386 Hz, son impédance vaut 80 ohm. Par contre, s'agissant de l'inductance de 33 mH, à la fréquence de 386 Hz son impédance atteint 80 ohm. C'est cette inductance qui prédomine. En dégénérant le circuit de telle sorte, notre filtre s'apparente à un filtre du 1er ordre, dont la fréquence de coupure est très basse. Tel excès ne nous convient évidemment pas.
Regardez ce qui se passe si vous dégénérez le circuit, en utilisant une très petite inductance (0,33 mH), et un gros condensateur (510 µF). Dans le domaine des fréquences audio, l'impédance du condensateur de 510 µF tend à toujours court-circuiter le haut-parleur. Ainsi, à la fréquence de 386 Hz, l'impédance du condensateur vaut seulement 0,8 ohm. Et s'agissant de de l'inductance de 0,33 mH, à la fréquence de 386 Hz son impédance ne vaut que 0,8 ohm. Donc, lorsqu'on envoie une tension à fréquence de 386 Hz, il va circuler dans le pont diviseur un courant fort important, quasiment 10 fois le courant nominal, puisque chaque branche s'apparente à une impédance de 0,8 ohm. Notre ampli va souffrir. Tel excès de courant ne nous convient évidemment pas. Et en plus de cela, en tel cas il se produit quelque chose d'insoupçonné : du gain en tension ! Eh oui, dans notre raisonnement, nous n'avons pas tenu compte du fait que l'inductance développe une tension sur la dérivée du courant qui parcourt le pont diviseur, alors que le condensateur, lui, il développe une tension sur l'intégrale du courant qui parcourt le pont diviseur. Cela a pour conséquence effarante qu'à chaque cycle opéré à la fréquence de résonance, l'amplitude efficace de la tension en sortie du pont diviseur, est plus importante que celle que délivre l'ampli qui alimente ce soi-disant pont diviseur, qui dans ces conditions particulières et à cette fréquence-là se comporte comme un pont multiplicateur de tension. Le coefficient de multiplication (de surtension) dépend de la résistance de charge, qui dans notre cas est le HP woofer. La configuration décrite ici (0,33 mH et 510 µF) génère un important coefficient de surtension, lorsque la charge est quelque chose d'assimilable à une résistance de 8 ohm (le haut-parleur).
L'art du filtre LC consiste à dimensionner le produit L * C en fonction de la fréquence de coupure, puis en fonction de R (la résistance du haut-parleur), à trouver la bonne proportion de L et de C qui définit un coefficient de surtension qui n'est pas pathologiquement bas (dégénérescence en 1er ordre), et qui n'est pas pathologiquement haut (trop forte surtension à la résonance, qui génère une tonique désagréable, fort audible, et qui en plus de cela surcharge l'ampli). On travaille habituellement avec des coefficients de surtension compris entre 0,500 et 0,707.
On peut aussi appeler tel filtrage du 2ème ordre, un filtrage à 12 dB par octave, ou 40 dB par décade.
Entre vous et moi, juste pour le fun, demandez à 10 électroniciens pourquoi un circuit passif tel un filtre passe-bas du 2ème ordre, est capable de produire du gain, sans qu'il n'y ait un transfo élévateur dans le circuit. Ecoutez-les bien, regardez bien leur tête pendant qu'ils parlent, et payez vous une bonne tranche de bon temps ! Je ne connais quasiment personne, qui soit capable d'expliquer cela sans finir par noyer le poisson, ou avouer qu'une telle explication est impossible sans disposer d'un tableau noir ... et d'une préparation d'exposé adéquate. A leur décharge, il faut reconnaître qu'une simulation .tran LTspice d'un circuit passe-bas doté d'un coefficient de surtension très élevé donne le frisson, tant la réponse à une sinusoïde (à la fréquence de résonance) défie l'imagination. Première surprise : la montée de l'amplitude ne se fait pas de façon graduelle, linéaire. La montée de l'amplitude comporte des nœuds et des ventres. Deuxième surprise : les ventres dépassent largement l'amplitude constatée en régime établi. Troisième surprise : la période initiale, pendant laquelle il y a production de nœuds et de ventres, est très longue.
Plus haut, j'ai élégamment glissé sur telle difficulté pédagogique en brandissant une lapalissade qui n'explique rien du tout, mais qui je l'espère, met sur la voie : "... l'inductance développe une tension sur la dérivée du courant qui parcourt le pont diviseur, alors que le condensateur, lui, il développe une tension sur l'intégrale du courant qui parcourt le pont diviseur". Il serait intéressant que quelqu'un brode là-dessus, pour formuler une explication qui tienne sur moins de 10 lignes de texte.
Maintenant que vous savez ce qu'est du filtrage, et la différence qu'il y a entre un filtre passe-bas du 1er ordre et un filtre passe-bas du 2ème ordre, vous pouvez passer aux filtres passe-haut.
Les filtres passe-haut empêchent d'envoyer des fréquences trop basses, dans des haut-parleurs délicats non conçus pour travailler à des fréquences basses.
1er ordre : un condensateur en série.
2ème ordre : pont diviseur de tension dont la branche haute est un condensateur (son impédance augmente lorsque la fréquence diminue - il arrête les basses), et dont la branche basse est une inductance (son impédance diminue lorsque la fréquence diminue - elle court-circuite les basses).
Filtrer un tweeter délicat selon un 1er ordre passe-haut à 5 kHz, conduit à lui envoyer du 500 Hz à (environ) - 20 dB, un niveau que certains considèrent comme non négligeable.
Filtrer un tweeter délicat selon un 2ème ordre passe-haut à 5 kHz, conduit à lui envoyer du 500 Hz à (environ) - 40 dB, un niveau négligeable qui ne risque pas de le perturber.
Comme moi, vous avez certainement remarqué que Audax spécifie d'autres tweeters, d'une façon qui tient compte de la façon dont on filtre le tweeter.
Ils donnent le schéma du filtre, et selon le schéma, selon la fréquence de démarrage du filtre passe-haut, la puissance maxi renseignée change.
Pour vous et moi, cela ne rime à rien. Votre perplexité est totalement légitime.
Le problème est que les vendeurs de matériel HiFi tels Audax détournent le sens de mots fondamentaux (comme la puissance) à cause de certains non-dits honteux.
Vous et moi sommes d'accord qu'un tweeter censé tenir 20 watts (cfr sa fiche de caractéristiques), est censé tenir ces 20 watts, qu'on le filtre comme ceci, ou cela.
Vous et moi pensons que le filtrage n'a rien à voir là-dedans, parce que nous pensons que le test de puissance à 20 watt a consisté à envoyer du 5 kHz sur le tweeter, sous une puissance de 20 watt, ou n'importe quelle fréquence à laquelle il est censé travailler, et à constater que le tweeter n'a pas flanché à tel niveau de puissance.
Eh bien non, trois fois non !
Le premier "non" est que le prétendu test de puissance est effectué non pas en injectant une puissance de 20 watt dans le tweeter, mais en lui applicant une tension alternative qui si l'impédance du tweeter était une impédance purement résistive de 8 ohm, il absorberait 20 watts efficaces. Cette tension vaut exactement 12,65 V efficaces. Regardez maintenant la courbe d'impédance (en fonction de la fréquence) du tweeter. Regardez comment cette impédance augmente avec la fréquence. Si le test est effectué à 10 kHz, l'impédance a considérablement monté. Et donc, le tweeter absorbe moins de courant. Et donc, lors de ce test à 10 kHz, le tweeter absorbe seulement 12 watt, une puissance qui ne cause pas de surchauffe au niveau de la bobine mobile, et surtout de son porte-bobine en papier, si fragile. Et on l'étiquette "20 watts". Maintenant vous comprenez mieux pourquoi le fabricant "recommande" de faire démarrer ce tweeter au-delà de 8 kHz.
Le deuxième "non" est que le prétendu test de puissance est effectué non pas en applicant une tension sinusoïdale, mais une tension "bruit filtré" qui comporte des basses fréquences, tel un bruit "blanc". Tel bruit fait prédominer les aiguës, mais les basses sont là aussi. Et là, le drame, c'est que si la membrane du tweeter est dotée d'une élongation rikiki, si on lui présente du 300 Hz, son équipage mobile talonne dès qu'on pousse le volume. En tel cas, la limite n'est pas déterminée par l'échauffement de la bobine mobile, mais est déterminée par l'excursion permise (l'amplitude de la vibration) de son équipage mobile, et l'affreuse distorsion qui s'ensuit si l'équipage mobile vient à talonner.
Le troisième "non" est que le prétendu test de puissance est éventuellement effectué en applicant une tension "bruit filtré" qui comporte majoritairement des basses fréquences, tel un bruit "rose". Et là, le drame, c'est que l'énergie se concentre dans les basses. Et que notre tweeter, doté d'une toute petite bobine montée sur un porte-bobine en papier, surchauffe, non pas du fait des fréquences qu'il est censé restituer, mais des fréquences basses prédominantes qui se trouvent dans le bruit "rose".
A titre d'illustration, prenons le Tweeter Audax TW034XO tel que spécifié par Audax, dans le catalogue.
La puissance de ce tweeter semble varier selon le filtrage qu'on lui applique.
C'est cela qui nous rend perplexe, de façon légitime.
Fc 2500 Hz
Slope 12 dB / octave (2ème ordre)
L 0,26 mH
C 8 µF
P 70 watt
Fc 4000 Hz
Slope 12 dB / octave (2ème ordre)
L 0,20 mH
C 6 µF
P 120 watt
On passe donc de 70 watt à 120 watt, rien qu'en déplaçant la fréquence de coupure du filtre de 2500 Hz à 4000 Hz.
Comprenne qui pourra ! Celui qui veut comprendre a tout intérêt à éplucher les pages 15 et 19 du catalogue.
Il est en effet marqué tout en bas de la fiche de caractéristiques : "Please refer to method of measurement and measurement conditions pages 15 to 19."
Quelqu'un pourrait-il publier un scan de ces pages ?
