Filtre actif passe bas pour caisson de basse

nina67

Nina67 - Le 22 sept. 2011 06:12
Mise à jour : Le 23 juil. 2015 05:40

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Un filtre actif avec réglage de la fréquence de coupure peut se réaliser facilement avec un schéma basé sur un ampli op et quatre composants ! Cet article présente très simplement comment calculer les valeurs des composants du filtre.

 

filtre actif passe bas pour caisson de basse 0

 

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. C'est une structure très classique de Sallen Key.

 


filtre actif passe bas pour caisson de basse 1

 

Schéma du filtre actif passe bas d'ordre 2

 

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 du suiveur. C'est la particularité de la structure de Sallen Key.

 

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 :

 

filtre actif passe bas pour caisson de basse 2

Réponse en fréquence du filtre passe bas d'ordre 2

 

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 :

 

filtre actif passe bas pour caisson de basse 3

 

Ce qui se simplifie :

 

filtre actif passe bas pour caisson de basse 4

Attention : cette formule n'est valable qu'avec les valeurs C et 2C pour les 2 condensateurs. Dans d'autres schémas, on les appelle 0.707V et 1.414C, ou encore C1 et C2...

 

Exemple de calcul de fréquence de coupure

 

Voyons un exemple de filtre actif passe bas :

 

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fc = 0.113 / (10kOhm x 100nF) = 0.113 / (10 000 x 0.000 000 1)fc = 113Hz

 

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

 

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 300Hz environ.

 

Voici un schéma de filtre réalisable :

 

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

 

Gain du filtre

 

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 ampli

 

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

 

Les filtres actifs professionnels disposent de ce réglagle.

 

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Astuces pour la réalisation pratique du 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 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 du filtre actif

 

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

 

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 +/-8V à +/-15V 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 6V à 9V 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).

 

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.

/electronique/filtre-passe-bas-d-ordre-8-audio-avec-max7400

 

Réalisation de caisson de basse

 

Si vous souhaitez réaliser rapidement un caisson de basse puissant et performant dans le grave grâce à un évent bass reflex particulier (évent laminaire), vous trouverez un plan de construction ici :

/high-tech/plan-de-realisation-de-caisson-de-basse

 

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
Le 3 nov. 2011 07:47

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
Le 3 nov. 2011 09:53

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.
Le 15 nov. 2011 14:44

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
Le 15 nov. 2011 16:17

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.
Le 16 nov. 2011 07:53

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
Le 16 nov. 2011 11:07

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.
Le 16 nov. 2011 11:13

Merci c'est super !

B.
Le 28 févr. 2012 11:33

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

Drickc
Le 27 août 2012 16:26

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
Le 28 août 2012 08:25

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
Le 4 sept. 2012 20:31

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

Dany
Le 4 sept. 2012 20:55

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
Le 5 sept. 2012 07:47

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

Dany
Le 6 sept. 2012 08:38

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

Drickc
Le 23 sept. 2012 17:46

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
Le 24 sept. 2012 11:13

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
Le 26 sept. 2012 06:36

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
Le 26 sept. 2012 07:26

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
Le 28 sept. 2012 08:49

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
Le 28 sept. 2012 09:06

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

Drickc
Le 28 sept. 2012 10:00

sa fonctionne pas, il faut peut etre mettre 2 transfo

nina67
Nina67
Le 28 sept. 2012 11:33

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
Le 25 oct. 2012 16:57

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

nina67
Nina67
Le 30 oct. 2012 09:43

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
Le 31 oct. 2012 18:31

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

nina67
Nina67
Le 5 nov. 2012 10:15

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

Nina67
Le 13 janv. 2013 21:51

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
Le 29 juin 2013 23:08

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
Le 1 juil. 2013 08:28

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
Le 7 sept. 2013 05:23

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
Le 8 sept. 2013 10:58

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
Le 10 déc. 2014 12:50

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

nina67
Nina67
Le 10 déc. 2014 13:16

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

RATSIMISOTRY Ranto Niaina
Le 2 févr. 2015 21:27

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

RATSIMISOTRY Ranto Niaina
Le 5 févr. 2015 12:38

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
Le 5 févr. 2015 13:58

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
Le 9 juil. 2015 13:40

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

Tolotra_
Le 10 juil. 2015 06:22

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
Le 26 juil. 2015 11:31

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
Le 12 nov. 2015 10:34

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
Le 16 févr. 2016 11:13

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
Le 25 févr. 2016 16:02

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

gerald
Gerald
Le 14 mars 2016 14:01

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
Le 20 nov. 2016 20:37

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
Le 21 nov. 2016 14:43

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).