Filtre pour enceinte 2 voies : schéma

Un filtre pour enceinte deux voies est formé de deux filtres indépendants : un filtre passe bas pour le haut-parleur de grave (boomer) et un filtre passe haut pour le haut-parleur d'aigu (le tweeter). Le filtre pour enceinte est donc une sorte d'aiguillage qui dirige la puissance vers un haut-parleur ou l'autre en fonction de la fréquence

Voici un filtre passif 2 voies pour enceintes sono.

Filtre passif 2 voies

Ci dessous, le filtre passif :

Exemple d'un filtre pour enceinte (hifi ou sono) : filtre Monacor DN-2618

Le filtre présenté ici est un filtre Monacor (référence DN-2618).

Le filtrage passe bas est confié à une simple inductance en série avec le boomer. Cette inductance est faite avec du gros fil parce que le courant qui la traverse est le courant du boomer (la majorité de la puissance de l'ampli est dirigée vers le boomer). Sa valeur est de 0,47mH. La fréquence de coupure est de 3kHz avec un boomer d'impédance 8 Ohms et de 1,7kHz avec un boomer de 4 Ohms. C'est un filtre d'ordre 1 de pente -6dB/octave (ou -20dB/décade, c'est la même chose).

Le filtre passe haut est plus complexe et comprend une résistance série de 4,7 Ohms, deux condensateurs non polarisés (3uF et 10uF) et une inductance de 0,22mH. C'est un filtre d'ordre 3 de pente 18dB/octave (ou 60dB/décade, c'est la même chose). La résistance série atténue de 3 ou 4 dB le tweeter. Cela compense le rendement souvent supérieur des tweeters par rapport aux boomers. L'ordre plus élevé du filtre pour le tweeter est utile pour filtrer efficacement les basses fréquences et faire que le tweeter ne reçoive que des aigus et non de la puissance inutile.

La réponse en fréquence du filtre Monacor DN2618 figure ci dessous :

Réponse en fréquence du filtre DN2618 (données fabricant)

On voit la transition entre le boomer et le tweeter autour de 3kHz. Les deux réponses en fréquences du filtre passe bas (pentes descendantes) sont l'une pour une impédance de 8 Ohms et l'autre pour 4 Ohms.

La fabrication du filtre Monacor DN2618 repose sur un circuit imprimé, les inductances sont rivetées au circuit imprimé. Les pistes sont larges et sont séparées par des rainures pour maximiser la largeur du cuivre.

Vue du dessous du filtre Monacor : larges pistes

Détail des composants du filtre Monacor DN2618

Détail des composants : résistance 4,7 Ohms et condensateur 3uF 150V

Le condensateur relié au tweeter peut valoir 8,2uF ou 10uF selon les versions du filtre, mais la réponse en fréquence n'est pratiquement pas modifiée. La différence est inaudible :

Filtres Monacor (2 versions différentes)

Les haut-parleurs se connectent sur les cosses :

IN : entrée

T : tweeter (haut-parleur d'aigu)

M : boomer (haut-parleur de grave)

Puissance admissible par le filtre Monacor

La puissance maximum que le filtre peut traiter est limitée par la résistance série des inductances (plus elles sont grosses pour une même valeur, plus le fil est gros et plus elles supportent de courant) et la tension nominale des condensateurs. Ici, la résistance de 4.7 Ohms dissipe proportionnellement à la puissance qui va vers le tweeter. Elle est aussi un facteur limitant. C'est pourquoi on ne peut pas envoyer plus de 350W sur ce filtre (ou alors pas longtemps !).

Simulation du filtre DN2618 Monacor avec LTSpice IV

Pour simuler les filtres d'enceintes acoustiques, hifi ou sono, on modélise les haut-parleurs par des résistances égales à l'impédance nominale du haut-parleur (4 Ohms ou 8 Ohms). Bien sur, c'est très approximatif et aucun haut-parleur ne se comporte comme une simple résistance (tension et courant toujours en phase, pas de réactance), mais c'est un moyen simple de dimensionner les filtres d'enceinte. Ci dessous, une simulation avec LTSpice IV (téléchargeable gratuitement). L'analyse est faite en mode "AC Analysis", sur une bande de fréquence de 20Hz à 20kHz, avec une centaine de points par décade (histoire d'avoir assez de points pour créer une jolie courbe !) :

Simulation LTSpice IV du filtre Monacor DN2618

On constate que la réponse en fréquence simulée est très proche de la donnée du fabricant. Le déphasage du tweeter va de -180° à -360°. Dans la bande passante du tweeter, le déphasage étant de -360° environ, il n'y a pas lieu d'inverser le + et le - de la connexion du tweeter sur le filtre.

Conclusion

Le filtre deux voies Monacor DN2618 est constitué des composants classiques des filtres : inductances et condensateurs. La résistance permet l'atténuation du tweeter, en revanche, cette atténuation n'est pas réglable.