Filtre actif passe bas pour caisson de basse

Un filtre actif avec réglage de la fréquence de coupure peut se réaliser simplement avec un schéma basé sur un ampli op et quatre composants ! Cet article présente très simplement comment calculer les valeurs des composants du filtre. Ce filtre permettra aux amateur de basses d'exploiter au mieux leurs différents caissons de grave et autres subwoofers.

Voici un exemple typique d'application du filtre actif passe bas :

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Ce filtre actif peut être utilisé pour un caisson de basse en hifi ou en sono.

Schéma de principe du filtre actif

Ce filtre est un filtre actif d'ordre 2. Il repose sur un ampli op monté en suiveur dans une structure de Sallen Key.

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Schéma du filtre actif passe bas d'ordre 2 (ampli op dans une structure de Sallen-Key)

Autour de l'ampli op, il n'y a que 4 composants :

  • deux résistances R d'égale valeur (pour la simplicité)
  • un condensateur C (100nF par exemple)
  • un condensateur de valeur double (2.C = 200nF par exemple)

Le montage peut faire penser à 2 filtres RC (passe bas du 1er ordre) montés l'un derrière l'autre. La différence, c'est que le condensateur 2.C n'est pas relié à la masse mais à la sortie de l'ampli op suiveur. C'est la particularité de la structure de Sallen Key qui rend ce filtre "actif".

Calcul des valeurs des composants du filtre

En audio, on préfère une réponse en fréquence plate sans amplification autour de la fréquence de coupure, comme ci dessous, de type Butterworth :

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Réponse en fréquence du filtre passe bas d'ordre 2 type Butterworth (-3dB à la fréquence de coupure)

Cette réponse est obtenue avec le rapport des capacités (ici, 2C et C) égal à 2. Ceci correspond à un amortissement z égal à 0.707, souvent considéré comme le meilleur compromis.

La fréquence de coupure est définie par :

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Fréquence de coupure du filtre actif passe bas

Ce qui se simplifie numériquement :

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Attention : cette formule n'est valable qu'avec les valeurs C et 2C pour les 2 condensateurs. Dans d'autres schémas, on les appelle 0,707C et 1,414C, ou encore C1 et C2...

Fréquence de coupure du filtre passe bas

Voyons un exemple de filtre actif passe bas :

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fc = 0,113 / (10 kOhm x 100 nF) = 0,113 / (10 000 x 0,000 000 1)

fc = 113 Hz

Ici, il s'agit d'un filtre passe bas d'ordre 2 dont la fréquence de coupure vaut 113 Hz.

Réglage de la fréquence de coupure du filtre

Les 2 résistances peuvent être remplacées par un potentiomètre stéréo (deux potentiomètres séparés couplés mécaniquement).

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Filtre actif passe bas avec fréquence de coupure ajustable

Les 2 résistances (valeur R1) donnent une valeur minimale lorsque la valeur du potentiomètre est 0 Ohm (potentiomètre en butée). Cela évite de court-circuiter à la masse (via C2 seulement) l'entrée du filtre (donc la sortie du PC portable, de la table de mixage, du mp3, etc).

Les bornes de la plage de fréquence se calculent avec la plus petite valeur du potentiomètre (0 Ohm) et la plus grande valeur (valeur commerciale du potentiomètre).

Pour un caisson de basse, on réalise un filtre où la fréquence de coupure est ajustable entre 25 et 300 Hz environ.

Voici un schéma de filtre actif passe bas à réaliser :

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Filtre actif passe bas réglable de 21 à 342 Hz environ. Ce sont des valeurs typiques.

Gain du filtre actif passe bas

Le signal issu du filtre est atténué puisque toutes les fréquences supérieures à la fréquence de coupure sont absentes. On peut souhaiter amplifier le signal en sortie du filtre, en particulier si la fréquence de coupure est basse. Le filtre actif ne laisse alors passer qu'une faible partie du spectre musical.

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Filtre actif passe bas et gain supplémentaire

La partie ampli est basée sur un ampli op non inverseur tout à fait classique. Un gain de 2 ou 3 (+6 dB ou +10 dB) peut ainsi être mis en place.

Les filtres actifs professionnels disposent de ce réglage.

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Filtre actif passe bas professionnel pour sonorisation

Astuces pour la réalisation pratique du filtre actif

Voici quelques astuces pour une réalisation simple d'un filtre actif

Condensateurs du filtre actif

Pour les condensateurs, la valeur 2C peut être obtenue en mettant 2 condensateurs en parallèle (exemple 200nF = 2 x 100nF).

Potentiomètre double du filtre actif

Si on souhaite que la plus grande fréquence de coupure soit à droite, il faut câbler la plupart des potentiomètres de la façon suivante :

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Potentiomètre stéréo (double) du filtre actif passe bas

Il s'agit d'un modèle 50 kA (kA = kOhms A) ou 50 kB. On rencontre parfois 50 kZ câblé à l'envers gauche/droite.

Il est prudent d'ajouter une résistance de 1 MOhm entre l'entrée non inverseuse de l'ampli op du filtre actif et la masse.

Ampli op du filtre actif

Si on choisit la version avec ampli, on a intérêt à choisir un ampli op double comme le 4558, le 5532 ou encore le TL072 ou TL082.

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Ampli op double : le 4558 (modèle très classique à bas prix)

Alimentation du filtre actif

Une alimentation symétrique de +/-8 à +/-15 Volts et quelques mA fera l'affaire. Une bonne régulation n'est pas nécessaire vu l'excellente réjection de l'alimentation qu'offrent la plupart des amplis op.

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Alimentation symétrique la plus simple

Un transfo 6 V à 9 V de puissance quelques VA fera l'affaire. Il existe aussi des adaptateurs qui donnent une tension alternative (le secondaire du transfo physique est relié directement à l'embout de l'adaptateur). Le montage présenté ci dessus permet de créer une tension d'alimentation symétrique (+/-V) à partir d'une tension simple.

Connexion audio du filtre actif

Les signaux audio pourront être reliés par des embases Cynch (RCA) classiques :

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Filtre actif passe bas d'ordre 3 et plus

Les filtres d'ordre 3 et plus s'obtiennent en mettant plusieurs filtres d'ordre 1 et 2 l'un derrière l'autre. Mathématiquement, cela s'explique par le fait que tout polynôme d'ordre 3 et plus se factorise en polynômes d'ordre 1 et 2. On trouve les coefficients des polynômes de Butterworth dans la littérature.

Pour un ordre 8 (-48dB/octave !), il existe le MAX7400 qui est un filtre elliptique d'ordre 8 réglable en fréquence de coupure (présenté sur Astuces Pratiques).

Conclusion sur le filtre actif passe bas

Parmi tous les filtre passe bas d'ordre 2, la structure de Sallen Key est sans doute la plus simple. Le choix des résistances d'égale valeur permet l'utilisation d'un potentiomètre stéréo pour le réglage de la fréquence de coupure.

Ralambo
jeudi 3 novembre 2011 06:47

C'est intéressant, merci! -Et si on veut réaliser un filtre d'ordre supérieur (4ème ordre par exemple), comment câbler le potentiomètre? -Serait-il possible de proposer un filtre passe haut et passe bande? Cordialement.

Nina67
jeudi 3 novembre 2011 08:53

Bonjour, On ne peut pas réaliser un filtre d'ordre 4 à fréquence de coupure réglable avec un seul potentiomètre stéréO. Il faudrait un potentiomètre quadruple. Vous pouvez en revanche faire un ordre 4 de fréquence fixe. Par ailleurs, je propose aussi sur ce site un filtre d'ordre 8 avec un potentiomètre simple. Ce filtre est basé sur un MAX7400 et fonctionne sur la base des capacités commutées. Cordialement

B.
mardi 15 novembre 2011 13:44

Bonjour, C'est exactement ce qu'il me faut !!!! Par contre, ni connaissant absolument rien, pourriez vous me dire qu'elle valeurs de composants dois je prendre pour un filtrage entre 0 et 100Hz ? Merci d'avance. B.

Nina67
mardi 15 novembre 2011 15:17

Bonjour, Vous avez lu mon exemple (dans cet article) qui va de 21 à 342Hz environ. Ca me semblait adapté... En mettant 220nF au lieu de 100nF et 470nF au lieu de 200nF, vous aurez un filtre qui va de 9 à 150 Hz environ (à 5 ou 10% près, la tolérance des condensateurs habituels). Cordialement.

B.
mercredi 16 novembre 2011 06:53

Merci beaucoup pour la rapidité de réponse !!! En fait je souhaitais descendre le plus bas possible car ce filtre est destiné à un bass shaker et non pour un haut parleur. 9Hz, c'est parfait, de toute façon je doute que mon système aille jusque là. Que me conseillez vous comme AOP pour une solution avec sortie non amplifiée ? Merci d'avance B.

Nina67
mercredi 16 novembre 2011 10:07

Bonjour, Pour descendre jusqu'à 4 Hz, choisissez un potentiomètre stéréo de 100k au lieu de 50k. Pour l'AOP, le 4558 ou le TL072 feront une sortie niveau ligne pour aller vers un ampli de puissance. Si vous souhaitez un ampli simple, le TDA2030 fournit au moins 10W efficaces. A bientot

B.
mercredi 16 novembre 2011 10:13

Merci c'est super !

B.
mardi 28 février 2012 10:33

Rebonjour, En fouillant dans tout mon foubis j'ai trouvé des TL081CP, pourraient-ils convenir ? Merci d'avance B.

Dany
jeudi 6 septembre 2012 06:38

Merci Nina , je connaissant pas bien les Op double j'ai un peut paniqué.

Drickc
lundi 27 août 2012 14:26

bonjour nina j'ai réalisé un filtre actif 2 voies passe bas et passe bande l'aop utilisé est le TL074cn le problème que je rencontre c'est un bruit audible de parasite j'arrive pas a enlevé le bruit cordialement

nina67 Nina67
mardi 28 août 2012 06:25

Bonjour, Vérifiez si il y a 100nF entre le +Vcc et la masse et 100nF entre le -Vcc et la masse. Ce sont des condensateurs de découplage d'alimentation qui sont nécessaires, ils doivent être montés au plus près des pattes d'alimentation de l'ampli op. Cordialement

Dany
mardi 4 septembre 2012 18:31

Bonjour, pouvez vous me dire, ou je dois connecter le + et le - de l'alimentation symétrique. Merci d'avance pour votre réponse.

Dany
mardi 4 septembre 2012 18:55

C'est bon j'ai trouvé la notice de l'op double 4558 et j'ai l'emplacement des bornes d'alimentation. Merci quand même

nina67 Nina67
mercredi 5 septembre 2012 05:47

Bonjour, Eh oui, c'est essentiel, l'alimentation... +Vcc sur patte 8, -Vcc sur patte 4. Cordialement

Drickc
dimanche 23 septembre 2012 15:46

bonjour un j'ai un problème de parasite j'ai réaliser un filtre actif passe bas quand je descend dans le bas sa ronfle

nina67 Nina67
lundi 24 septembre 2012 09:13

Bonjour, peut-être que cela vient d'une instabilité de l'alimentation. Il est très utile d'ajouter 100nF entre +Vcc (patte 8) et la masse ainsi qu'entre -Vcc (patte4) et la masse. Ces 2 condensateurs doivent être au plus près de l'ampli op. Cordialement

Drickc
mercredi 26 septembre 2012 04:36

bonjour en fait le ronflement sa vient de l'ampli j'ai acheter de module tda7294 2x100w de chez audiophonic quand je relie toute les masse sa ronfle et quand je débranche une des masse de l'entrée du rca l'un des deux ampli sa ronfle plus est l'autre ronfle comment faire?

nina67 Nina67
mercredi 26 septembre 2012 05:26

Bonjour, Essayez de laisser les deux masses RCA, mais de couper la masse dans l'alimentation du filtre. J'imagine que l'alimentation est commune au filtre et au TDA7294.

Drickc
vendredi 28 septembre 2012 06:49

bonjour en faite j'ai 2 module stereo tda7294 4x100w branché sur le meme tranfo pas de parasite c'est en connectant les rca sur les 4 entrée il y a un bruit de zzzzzzzzzzzzz quand je coupe l'un des 2 masse le bruit disparait complétement. comment faire?

nina67 Nina67
vendredi 28 septembre 2012 07:06

Bonjour, essayez de faire une connexion en étoiles des différentes masses (- des haut parleurs, masses des modules). Cordialement

Drickc
vendredi 28 septembre 2012 08:00

sa fonctionne pas, il faut peut etre mettre 2 transfo

nina67 Nina67
vendredi 28 septembre 2012 09:33

Peut-être qu'on peut faire arriver la masse de l'alimentation sur la masse des RCA et à partir de là, aller vers les masses des modules TDA7294 ?

Drickc
jeudi 25 octobre 2012 14:57

bonjour nina un détecteur de crête diode sa sert a quoi? merci

nina67 Nina67
mardi 30 octobre 2012 08:43

Bonjour, un détecteur de crête sert à créer une tension continue correspondant à la valeur maximale instantanée (crête) qu'une tension a prise. Cordialement

Drickc
mercredi 31 octobre 2012 17:31

bonjour est ce que c'est pour l'audio?

nina67 Nina67
lundi 5 novembre 2012 09:15

Bonjour, Oui, c'est pour l'audio (caisson de basse !), autant hifi que sono ou sono voiture. Cordialement

Nina67
dimanche 13 janvier 2013 20:51

Pour l'alimentation de l'ampli op, il faut une alimentation symétrique qui va de +/-6V à +/-15V. Le + va à la patte 8, et le - à la patte 4. Cordialement

Danny
samedi 29 juin 2013 21:08

Bonjour, et merci de partager vos connaissances. J'aurais quelques questions à vous poser: 1. mon préampli (Krell), possède des sorties symétriques (alimentant l'ampli de mes deux enceintes), et deux sorties asymétriques. Je pense brancher le filtre passe-bas sur une des deux sorties assymétriques. Le filtre alimenterait un ampli mono dédié. Ce montage vous semble-t-il correct ou aberrant? 2. Des types ou qualités de composant sont-ils à privilégier pour garantir une très bonne musicalité et surtout une absence de souffle (ampli et préampli classe A) Merci!

nina67 Nina67
lundi 1 juillet 2013 06:28

bonjour danny, le filtre actif se branche bien sur une sortie asymétrique du préampli et va vers un ampli dédié au grave. Le caisson de grave ne risque pas de faire du souffle (le souffle étant les hautes fréquences). Il n'y a pas de composants à privilégier, sauf peut-être le potentiomètre double 2x50k (ou 2x47k). Cordialement

Franck76
samedi 7 septembre 2013 03:23

bonjour j aurais voulu de l aide car je voudrais fabriqué 2 caisson de basse de250 watts rms chacun ,, je voudrais savoir quoi prendre pour réaliser les filtres svp

nina67 Nina67
dimanche 8 septembre 2013 08:58

bonjour, ce filtre actif n'est pas à insérer dans le caisson, mais à mettre entre la source de son et l'ampli de puissance. Dans le caisson lui meme, le branchement est direct entre haut parleur et bornier. Aucun filtre passif n'est à ajouter. Cordialement

Rasoanaivo Tahina Heriniaina
mercredi 10 décembre 2014 11:50

Salut Nina ,est-ce-que tu peut me donner la valeur de R2 et R3 s'il te plait,merci beaucoup.

nina67 Nina67
mercredi 10 décembre 2014 12:16

Bonjour, à titre indicatif, on peut choisir R2=47k et R3 entre 47k et 100k. cordialement

Ranto
lundi 2 février 2015 20:27

bonjour qu'est ce qu'il faut modifier pour qu'on puissent le mettre dans une voiture

Ranto
jeudi 5 février 2015 11:38

bonjour, je cherche un schema ou plutot un reference CI pour ampli op avec laquel je pourai faire un filtre actife a alimentation asymetrique, j'ai deja essaier cette schama la en utilisan un diviseur de tension, c.a.d 12v -> +6v 0 -6v; et quand j'eleve le volume, le son se sature, qu'est ce que je doit faire?, est ce qu'il est possible d'utiliser LM386 a la place de TL072? parcequ' LM386 marche bien avec un alimentaion asymetrique

nina67 Nina67
jeudi 5 février 2015 12:58

Bonjour ranto, il faut créer un point milieu autour de 6V pour connecter l'entrée du filtre. Le LM386 n'est pas un ampli op qu'on peut utiliser n'importe comment, surtout en suiveur. Le plus simple est de conserver un TL072, mais centré sur du 6V qu'on crée à partir du 12V.

Hary
jeudi 9 juillet 2015 11:40

Bonjour, 4558 est la référence de transistor utilisé dans le schéma ci-dessus (filtre actif passe bas)?Merci

Tolotra_
vendredi 10 juillet 2015 04:22

bonjour, comment on fait le branchement du CI 4558, parce qu'il y a environ 8pattes, et dans le schémas (+, -) et le sortie. Merci pour votre réponse

nina67 Nina67
dimanche 26 juillet 2015 09:31

Le circuit intégré 4558 est un ampli op double : il contient 2 ampli op (pattes 1 2 et 3 pour un ampli op, pattes 5 6 et 7 pour l'autre). La patte 4 est l'alimentation négative et la patte 8 est l'alimentation positive. Cordialemenet

Tolotra11
jeudi 12 novembre 2015 09:34

Bonjour nina, où sont branchés les générateur de courant sur ce circuit, c'est à dire le plus et le moins du génerateur, ou le CI seul est alimenté?

Demenvil
mardi 16 février 2016 10:13

Bonjour, Merci pour cet article très intéressant ! Pour le coup étant novice dans le domaine je me pose plusieurs question par rapport à votre montage. C'est un genre de filtre passe bas (mais passe bande aussi donc ?) ? Et donc juste en changeant les valeurs des résistances et condo, il pourrai être dupliqué par exemple dans une application 5 voies comme : 21 - 80 | 80 - 250 | 250 - 3000 | 3000 - 10000 | 10000- 20000 ? (pour un preamp par example) Merci pour vos réponse. Cdt

nina67 Nina67
jeudi 25 février 2016 15:02

Bonjour demenvil, excusez moi le retard de ma réponse ! Ce filtre ne fait que filtre passe bas, il débute à 0Hz. On peut en effet le dupliquer en ajustant les valeur de condensateur. En revanche, faire une transition à 10 kHz est vraiment peu utile, on peut très bien filtrer le tweeter en passif avec un condensateur en série dans l'enceinte. Cordialement

djkarter Djkarter
lundi 14 mars 2016 13:01

Bonjour, Merci pour cet article très intéressant jaurais aimer savoir comment faire pour un filtre passe bande et un filtre passe haut comment connecter le potentiometre svp cordialement votre gerald

Mr bassline
dimanche 20 novembre 2016 19:37

Bonjout, je suis neophyte donc ma question va paraître idiote mais, la sortie de l'ampli au caisson se fait par bornier, donc l'entré du filtre est en bornier et la sortie du filtre en rca ?

nina67 Nina67
lundi 21 novembre 2016 13:43

Bonjour, pour réaliser un filtre passe bande, il faut insérer un filtre passe haut avant ou après le filtre passe bas de telle sorte que le signal passe par l'un et l'autre successivement, l'ordre ayant peu d'importance. L'entrée du filtre est en RCA ou Jack (signal asymétrique simple).

Mr Groovez
jeudi 1 février 2018 18:23

Bonjour, tout d'abord merci beaucou pour ce super article ! Sinon jai un ampli op TLC271CP est-ce qu'il ferait l'affaire ?(pour le schéma avec un seul aop)
sinon jai ce schéma : Filtre actif passe bas pour caisson de basse mais sur le composant que j’ai il n'y a pas d'arc de cercle comme repère mais un rond incrusté, j'imagine que ces deux repères équivalent ?
Merci d'avance pour les réponses .

nina67 Nina67
vendredi 2 février 2018 08:19

Bonjour, oui, votre ampli op peut convenir, mais il faudra l'alimenter en +/-8V maximum (datasheet : Vccmax = 16V). Le rond correspond à l'encoche (broche 1). Cordialement

marcel1 Marcel1
mercredi 17 octobre 2018 04:59

je salut le panel

ghisbab Ghisbab
mercredi 5 juin 2019 11:05

Bonjour chers tous !
Quelqu'un peut-il m'aider à m'envoyé une photo du montage des deux moities de l'ampli 2 x 500w?Parce que le montage que j'ai réalisé ne repond pas comme il fautMe repondre directement en privé: [email protected]

Stbitw
vendredi 27 septembre 2019 15:45

Bonjour. Tout d'abord merci pour votre travail et son partage :) J'envisage de me confectionner ce "module" pour pouvoir amplifier un caisson de basse à l'aide d'un ampli hifi qui bridgé monte à 360W sous 8 ohms. Savez-vous s'il est possible de réaliser de la même manière (DIY) un module d'ajustement de la phase de 0 à 180° ? Encore merci

nina67 Nina67
mardi 1 octobre 2019 15:12

Bonjour, malheureusement non. Le plus simple est d'inverser la phase (0 ou 180°). Cordialement

Stbitw
jeudi 3 octobre 2019 11:36

Ok merci pour votre réponse. Il faudrait faire de la rétro-ingénierie sur un ampli de caisson de basse du commerce mais je n'ai pas les compétences malheureusement... Je ne perd pas espoir ;) Merci encore :)

Thierry
mardi 21 avril 2020 09:32

Une remarque : lorsque on utilise un potentiomètre en résistance ajustable et non en pont diviseur, il est prudent/conseillé de "ponter" le point milieu avec l'extrémité laissée "en l'air". Pourquoi ? Parce qu'en cas de mauvais contact du point milieu cela évite d'avoir un circuit ouvert qui peut amener à un gain de l'ampli op "infini" . Merci pour ces schémas et vos explications.

Denis974
mardi 21 avril 2020 09:46

Bonjour, j'aimerais me fabriquer un caisson bass mais je ne suis pas expert.... J'ai un soucis de compréhension avec le filtre. si je met un filtre tout fait du type: Préamplificateur Ligne Stéréo AOP 5532 Potentiomètre ALPS, avec DAYTON AUDIO PA200-8 Haut-Parleur de Grave / Bas Médium 250W 8 Ohm 92.4dB 70Hz - 9kHz Ø20.3cm cela est il convenable, dois je acheter d'autres composant? je possède un amplificateur Puissance de sortie : 2 x 70 W RMS Impédance nominale : 8 ohms et des enceintes: Focal Chorus 715 de 125 watts. Merci

nina67 Nina67
mardi 21 avril 2020 10:10

Bonjour oui tout à fait, on a intérêt à ponter le curseur du potentiomètre avec l'extrémité non utilisée. Concernant le "Préamplificateur Ligne Stéréo AOP 5532 Potentiomètre ALPS", cela ne convient pas pour un caisson de basse. Il faut un filtre actif du même type que celui présenté ici (passe bas). Cordialement