Filtrer un tweeter avec un condensateur

Filtrer un tweeter avec un condensateur

Un simple condensateur permet de filtrer et d'atténuer un tweeter et donc d'optimiser le rapport entre aigus et graves. Le condensateur se monte en série avec le tweeter et forme un filtre passe haut du premier ordre, ultra simple à mettre en oeuvre

La musique : une majorité de graves, une minorité d'aigus

Il ne faut jamais brancher directement un tweeter sur un haut-parleur de grave ou le bornier de l'enceinte. En effet, à une puissance de seulement quelques Watts, le tweeter grillerait. Un filtre est nécessaire pour qu'il ne reçoive que les hautes fréquences et qu'on lui épargne d'encaisser tout le reste. Sur 100 Watts de musique, il n'y a que quelques Watts dans les aigus, le spectre de la musique (la répartition de la puissance sur chaque bande de fréquence) étant réparti avec beaucoup de graves, moins de médiums et peu d'aigus.

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Répartition du spectre musical

Bien sur, cela dépend beaucoup du style de musique. Il s'agit ici d'une moyenne statistique, mais qui sert de base pour la plupart des enceintes et des systèmes hifi ou sono. Par exemple, un caisson de grave est toujours plus puissant qu'un satellite ou une enceinte surround.

Filtre passe haut du premier ordre : le condensateur

Un filtre passe haut du premier ordre peut être réalisé avec un condensateur en série avec une résistance (filtre RC). La résistance, c'est le tweeter (qui fait 4 ohms ou 8 ohms selon les modèles, les tweeters piézo étant exclus). Le condensateur qu'on place en série laisse passer les hautes fréquences (les aigus) et atténue fortement les basses fréquences (les graves).

Filtre passe haut du premier ordre : la fréquence de coupure

Lorsqu'on souhaite dimensionner un filtre pour son tweeter d'enceinte hifi ou sono, il faut utiliser la relation classique des filtres (passe bas et passe haut RC du premier ordre, c'est la même d'ailleurs) :


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Fréquence de coupure d'un filtre du premier ordre (RC)

R : en Ohms
C : en Farads (1uF = 1e-6F = 0. 000 001 F)
f : en Hertz

Prenons quelques exemples de calcul, histoire de se familiariser avec la formule :

Quelle est la fréquence de coupure (fc) que donne un condensateur de 2.2uF avec un tweeter de 8 Ohms ?

Réponse : fc = 1 / (2 x pi x 8 x 2.2e-6) = 9043 Hz

La fréquence de coupure est de 9kHz environ. En réalité, un tweeter ne fait jamais 8 Ohms de résistance. C'est toujours une approximation de la réalité (10 à 20% d'erreur en pratique).

Quelle est la fréquence de coupure (fc) que donne un condensateur de 4.7uF avec un tweeter de 8 Ohms ?

Réponse : fc = 1 / (2 x pi x 8 x 4.7e-6) = 4233 Hz

La fréquence de coupure est de 4kHz environ.

Quel condensateur faut-il pour filtrer à 6kHz un tweeter de 4 Ohms ?

fc = 1 / (2.pi.R.C)
C = 1 / (2.pi.R.fc)
C = 1 / (2 x 3.14 x 4 x 6000) = 6.63uF

On choisit un condensateur de 6.8uF (valeur standard) pour filtrer à 6kHz. Le même condensateur filtrera à 3kHz un tweeter de 8 Ohms.

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Branchement du condensateur de filtrage/atténuation du tweeter

Atténuation d'un tweeter par condensateur : astuce qui ne coûte rien

Le même condensateur peut servir d'atténuation du tweeter, ce qui est utile quand le rendement du tweeter est plus élevé que celui du boomer. C'est un cas fréquent pour les tweeters à pavillon (100 - 105 dB de rendement à 1W 1m) comparés aux boomers (90 - 100dB de rendement). On peut aussi souhaiter atténuer un tweeter par préférence sonore. Au fond, c'est subjectif et l'essentiel est d'avoir un son qui plaît et qu'on a envie d'écouter.

Un autre argument est qu'on peut utiliser un tweeter de faible puissance sur une enceinte de forte puissance en atténuant le tweeter. Comme il ne reçoit qu'une toute petite portion de la puissance totale de la musique, il fonctionnera sans griller. Bien sur, on perd de l'aigu à l'écoute.

Un tweeter de 20W peut fonctionner aussi bien sur un satellite de 100W que sur une grosse enceinte de 500W si il est atténué. L'essentiel étant qu'au cours de sa vie, perché dans l'enceinte, le tweeter ne reçoive jamais plus de 20W. Sinon, il se venge en grillant !

Réponses en fréquence : quand le filtre devient atténuateur

L'astuce consiste à réduire la valeur du condensateur pour diminuer le courant qui passe à travers le tweeter. La fréquence de coupure peut dépasser 20kHz sans problème. Le filtre ne joue alors plus le rôle de filtre mais d'atténuateur. Le tweeter ne fonctionne que dans la bande atténuée du filtre.

Observons quelques réponses en fréquence de filtre pour tweeter (filtre RC du premier ordre)

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Réponses en fréquences de filtres RC : fréquences de coupure différentes (8 Ohms)

En trait plein, les gains (c'est surtout ça qui compte pour le tweeter)
En pointillés : les déphasages apportés par les filtres

Dans les basses fréquences (la bande atténuée), le déphasage tend vers 90°, c'est-à-dire un quart de période. C'est le déphasage le plus faible que peut apporter un filtre dans sa bande atténuée. C'est donc l'avantage de la simplicité (simple condensateur pour filtrer).

Concernant les gains, plus le condensateur est petit, plus la fréquence de coupure est élevée, et plus dans la bande atténuée, le tweeter est atténué (voir la partie encadrée du graphique ci dessus).

En regardant de plus près cette bande atténuée (ici 5 - 20kHz pour un tweeter, c'est bien dans ces fréquences qu'il est utile) :

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Atténuations apportées par des valeurs de condensateurs faibles (tweeter 8 ohms)

Ici, la fréquence de coupure est au delà de 20kHz pour 1uF et 0.47uF. Le tweeter ne donnera du son que lorsque le condensateur est déjà en mode filtre. Si on divise par 2 la valeur du condensateur, on atténue de 6dB supplémentaires. Cela peut être intéressant pour atténuer une compression à très haut rendement (106-108dB par exemple). De plus, la pente du filtre favorise les plus hautes fréquences. Ce filtrage progressif n'a pas vraiment de fréquence de coupure au sens traditionnel, mais propose un rendu sonore très intéressant tout en apportant un déphasage faible, toujours inférieur à 90°.

Puissance de l'enceinte et puissance du tweeter

Lorsqu'on divise par 2 la valeur du condensateur avec cette méthode, on perd 6dB d'aigus mais en même temps on multiplie par 4 la puissance admissible par le tweeter et son condensateur. En effet, il faut apporter une tension double (donc une puissance multipliée par 4, c'est à dire mettre le son 6dB plus fort) pour que le tweeter reçoive la même tension.

En doublant le condensateur, on gagne 6dB d'aigus et on divise par 4 la puissance admissible par le tweeter.

En pratique, des condensateurs de filtrage/atténuation de 1uF, 1.5uF ou 2.2uF sont habituels.

Avec des fréquences de coupures plus basses, on retrouve la formule classique : exemple d'un tweeter filtré à 9kHz avec un condensateur 2.2uF :

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Filtre d'un tweeter à 9kHz avec un condensateur 2.2uF

Choix pratique du condensateur

Il faut éviter les condensateurs chimiques polarisés. Tous les autres condensateurs font l'affaire, film plastique, etc. Il est conseillé de choisir des condensateurs 250V, au pire 100V.

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Exemples de condensateurs utiles pour le filtrage et l'atténuation des tweeters

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Tweeter filtré avec un condensateur 2.2uF

Cette méthode (condensateur) ne fonctionne pas avec les tweeters piézo où une résistance série de 10 Ohms 5Watts est l'habitude.

Rendu sonore de ce filtrage simple

Ultra simple, ce filtrage est doux et progressif, favorisant les plus hautes fréquences. L'extrême aigu est mis en avant, permettant au tweeter de donner sa juste mesure jusqu'au plus haut du spectre, dans les hauteurs cristallines.

Avantages de ce condensateur de filtrage

L'astuce du condensateur pour filtrer et/ou atténuer un tweeter possède de nombreux avantages :

- ultra simple
- ultra économique (pas de circuit imprimé de filtre d'enceintes)
- déphasage toujours inférieur à 90°
- atténuation possible pour compenser le haut rendement d'un tweeter à compression
- possibilité de brancher un tweeter modeste sur une grosse enceinte si on l'atténue


Avis des internautes en moyenne 2.6 pour 20 votes
  Filtrer un tweeter avec un condensateur, publié par nina67 le 10 Mars 2015
Nina67
15 COMMENTAIRES
Cropus

Bonjour, je voudrais utiliser mes tweeters Super Bullet Titanium Sphinx model T110-pro 8 Ohm 170 w ( d'après le constructeur ) directement avec un ampli de 2 x 45 wrms sous 8 Ohms de façon a pouvoir augmenter ou diminuer les aiguës, le condensateur suffirait il ou faut il un filtre actif par exemple ? Si oui quelle valeur de condensateur me conseilleriez vous ? Merci et bonne continuation !

matouia01

bonjour Cropus. tu peu utiliser une resistance bobine de valeur de 16 a 25 Ω de 20 a 30 w en serie avec le tweeter .

matouia01

Cropus . la resistance doit etre en parallel pas en serie

Ben

Bonjour quelqu'un pourrai t'il m'aider jai acheter des tweeter focal tis 1.5 et j'ai perdu la partie avec le filtre et j'ai au q'une idée de quel condensateur mettre pour les filtré j'ai contacter focal qui en on totalement rien a foutre je suis d'espéré car jai vraiment trop d'aigu du coup je remercie celui qui pourra m'aider

nina67

Bonjour Ben, vous pouvez mettre 1.5uF en série avec le tweeter. Si vous souhaitez un peu plus d'aigus, mettez 2.2uF. Si vous souhaitez réduire les aigus, mettez 1uF.

Ben

Merci pour votre aide nina67 comment je choisi le voltage ci il faut jai les caractéristique des tweeters i son en 4ohms Fs 2950Hz Re 3.7Ohms Sd 4.9cm2 Res 4.1Ohms SPL 91Db/W/m

nina67

Bonjour Ben, la tension nominale du condensateur doit être supérieure à la tension délivrée par l'ampli. Si vous prenez un condensateur 100V, vous pourrez utiliser un ampli jusqu'à 500w efficaces sans souci.

Ben

Bonjour nina merci d'avoir pris le temps de m'aider pour mon problème je v'ai suivre vaux conseille encore merci

Romain

Bonjour. Avec un hp basse 30cm encaissant 350Wrms et une compression encaissant 60Wrms, est-ce qu'un condensateur de 2,2 microfarad en série avec la compression permettrais de ne pas la griller si on envoie 350Wrms à l'ensemble de l'enceinte, sachant qu'elle ne recevra les fréquences qu'à partir de 160hz? Le but est d'avoir des tops dynamiques avec des aigus fins et filants. D'habitude j'utilise un condensateur de 1,5microfarad et je n'ai jamais eu jusqu'ici aucune casse. Utilisation sono... Merci d'avance PS: j'aimerais savoir aussi qu'elle est le rapport de puissance arrivant sur l'aigu avec condensateur de 1,5 (ou 1 ou 2,2) Encore merci Romain

nina67

Bonjour Romain, plus la valeur du condensateur est grande, plus il y a un grand pourcentage de puissance qui passe vers la compression. En passant de 1.5uF à 2.2uF, on peut estimer que la puissance est multipliée par 1.5x à 2x pour la compression. Pour filtrer davantage, vous pouvez aussi mettre en plus en parallèle avec la compression une inductance de 0.33mH. Cela filtrera mieux et réduira un peu la puissance envoyée à la compression, sans atténuer la bande passante. Ce qui casse les aigus, c'est quand l'ampli sature : la saturation génère des hautes fréquences. Cordialement

Romain

Un GRAND merci!

Pat24

Bonjour, j'ai des enceintes JM Lab Spectral 913.1, je viens de faire remenbraner mes tweeters, mais je trouve qu'ils sont vraiment très fort, quel type de condensateur et quelles valeurs dois-je mettre pour les atténuer et où les installer exactement ? (sur quel fil ?) merci d'avance !!!

nina67

Bonjour Pat24, il faut mettre en série avec le tweeter (sur le + ou sur le - peu importe) un condensateur de 1uF, et si vous souhaitez encore atténuer, peut etre 0.68uF (680nF) ou même 0.47uF (470nF). Le condensateur se monte en série avec le tweeter. Cordialement

DANIEL Demelinne

Bonjour . je possède une paire de tweeters MOSSCADE HT 35 / 4 ohms . Je souhaite les ajouter à mes enceintes Philips 22 RH 427 a une fréquence 12000 hz . Pourriez-vous me conseillé . En vous remerciant . Dany

nina67

Bonjour DANIEL Demelinne, vous pouvez ajouter vos tweeter en mettant en série un condensateur de 1.5uF 250V non polarisé. Si les aigus sont trop présents, diminuez la valeur à 1uF. Cordialement

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