Filtre passe bas d’ordre 8 audio avec MAX7400

nina67

Nina67 - Le 20 oct. 2010 08:41
Mise à jour : Le 23 juil. 2015 05:40

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Pour un caisson de grave, il est intéressant de ne conserver que les basses fréquences jusqu'à une valeur donnée que l'utilisateur choisit à sa guise. Les filtres d'ordre élevé sont souvent fastidieux à réaliser. Ici, le MAX7400 résout parfaitement ce problème et le réglage de fréquence se fait un par un simple potentiomètre (pas besoin de potentiomètre double, etc).

 

filtre passe bas d ordre 8 audio avec max7400 0

Réponses en fréquence du filtre d'ordre 8 et d'un classique ordre 2 type Butterworth

 

L'ordre 8 donne des résultats acoustiques très impressionnants, le son issu du caisson de grave peut même sembler décorrélé de la musique tant l'atténuation du filtre est prononcée au delà de la fréquence de coupure ! C'est une réelle expérience sonore pour des fréquences de coupure autour de 40-70Hz, l'effet est saisissant. Le haut parleur utilisé doit être au moins un 25cm pour restituer suffisamment bien l'extrême grave.

 

Le MAX7400 est un filtre elliptique d'ordre 8. Il garantit une atténuation de 80dB minimum hors de la bande passante. Son paramètre r vaut 1.5 (rapport de la fréquence du début de la bande atténuée fs  avec la fréquence de coupure fc).

 

Principe de fonctionnement

 

Le schéma du filtre passe bas est clairement divisé en plusieurs parties.

 


filtre passe bas d ordre 8 audio avec max7400 1

 

Schéma du filtre passe bas d'ordre 8 avec MAX7400

 

Oscillateur créneau 0-5V

 

L'oscillateur doit donner un signal créneau de fréquence réglable (par l'utilisateur). Le rapport entre fréquence d'entrée du MAX7400 et fréquence de coupure vaut 100:1. Par exemple, pour un réglage de fréquence de 30 à 200Hz, l'oscillateur devra donner une fréquence réglable entre 3kHz et 20kHz. Le TL071 ou TL072 est alimenté par 12V, sa sortie prend les valeurs 1.5V et 10.5V (=1.5V de moins que l'alimentation) environ. Le diviseur de tension R5/R6 ramène ces niveaux aux plages d'entrées du signal CLK du MAX7400 : 0V à 0.5V pour le niveau bas et 4.5V à 5V pour le niveau haut. R5 devra être calculée en fonction de l'alimentation de l'oscillateur.

 

Note : le MAX7400 fonctionne avec ce circuit, même si le niveau bas de la tension aux bornes de R6 se situe plutôt autour de 0.7V.

 

Filtre d'entrée

 

Une masse en alternatif est créée par C2, R8 et R9 et porte l'entrée IN à 2.5V au repos. Le signal audio d'entrée est ainsi décalé, via la capacité de liaison C4, de 2.5V vers le haut. Cela permet de respecter au mieux la plage d'entrée du MAX7400.

 

Rôle de R7

 

Imaginons qu'aucun appareil ne soit connecté à l'entrée du filtre passe bas et que le filtre soit allumé. Si R7 n'est pas là, C4 se trouve "en l'air", la tension à ses bornes reste nulle. Si un appareil est branché ensuite, C4 va se charger à travers la résistance interne de l'appareil prise en série avec R10. Cela n'est pas gênant pour l'appareil mais va créer un transitoire à l'entrée du MAX7400. Cela se traduira pas un "ploc" dangereux dans le caisson de grave en sortie d'ampli !

R7 est donc facultative si l'entrée n'est jamais laissée en l'air.

 

Filtre de sortie

 

La sortie varie autour de 2.5V. C5 bloque la composante continue de 2.5V. R12, R11 et C6 filtrent le résiduel (déjà faible !) de la fréquence d'horloge. Sa fréquence de coupure doit être un peu supérieure à la plus haute fréquence de coupure choisie du MAX7400. Ce filtre n'intervient donc pas sur le signal audio. Autres composants

 

Les pattes COM et OS du MAX7400 sont connectées entre elles et un condensateur de 100nF les relie à la masse (d'après constructeur).

L'alimentation 5V du MAX7400 peut être réalisée par un classique 7805 monté sans radiateur. On placera 100nF entre +5V et la masse au plus près du MAX7400 (condensateur de découplage recommandé par le constructeur).

 

filtre passe bas d ordre 8 audio avec max7400 2

Fonctions des pattes et numérotation sur boitier DIP8

 

L'alimentation 12V de l'oscillateur a moins besoin de précision. En fonction de la valeur de l'alimentation, le pont diviseur doit être recalculé pour que l'entrée CLK recoive entre 4.5 et 5V au niveau haut. On peut utiliser un régulateur 7812 ou même simplement la tension de sortie d'un ensemble pont de diode+condensateur 1000uF/25V. Le transfo d'alim doit alors donner entre 8 et 12V.

 

filtre passe bas d ordre 8 audio avec max7400 3

Exemple d'un transfo 2x8V (2x1.65VA) : un seul enroulement est utilisé

 

Caractéristiques du MAX7400

 

Consommation : 2mA typiques, 3.5mA max.Fréquence de coupure : 1Hz à 10kHz (signal d'horloge : 100Hz à 1MHz)Alimentation : 4.5V à 5.5V

Principe interne du MAX7400 : capacités commutées

Le signal de sortie ne contenant qu'une partie du signal d'entrée, son amplitude sera plus faible.

 

MAX7400 en boitier DIP8

 

filtre passe bas d ordre 8 audio avec max7400 4

Exemple de maquette avec un MAX7400CPA sur son support DIP8

14et116
Le 17 déc. 2011 10:39

bonjour auriez vous un schéma pour faire pareil du 8e ordre mais en passe haut?

Amiral
Le 26 mars 2013 16:17

Bonjour, Néophyte en audio, je viens de réaliser ce filtre passe-bas d'ordre 8 et de le brancher sur la sortie HP de mon vieil ampli, aucun résultat...Je suppose donc que c'est à brancher en entrée, avant le préampli, entre ampli et pré ampli ? Cettte sortie HP ne délivre en effet qu'un courant de quelques mV qui ne peut pas être filtré par ce schéma ? Exact ou je ne raconte que des aneries ? Merci pour vos conseils...

Amiral
Le 27 mars 2013 09:01

Bonjour, Après avoir "naviqué" sur d'autres sites "filtres", "passe-haut", "passe-bas","actif", "passifs"...je suis arrivé "tout seul" à la conclusion qu'un filtre actif se branche au niveau du pré-ampli, avant l'ampli (?) Si je veux "accentuer " les graves il ne me reste donc qu'un filtre passif en sortie d'ampli avant les haut-parleurs, est-ce exact ? Merci pour votre avis, vos conseils et toutes vos autres publications de "trucs et astuces" Cordialement

nina67
Nina67
Le 27 mars 2013 09:13

bonjour, tous les filtres actifs électroniques se mettent en effet entre préampli (ou mp3, ordinateur, etc) et ampli. Pour accentuer les graves, regardez ce montage ultra simple, à insérer entre préampli et ampli. Cordialement http://www.astuces-pratiques.fr/electronique/correcteur-de-basses-schema-ultra-simple

Amiral
Le 28 mars 2013 08:09

Bonjour, Et merci, Dans ma naïveté, je cherchais "quelque chose" (= un filtre) qui aurait accentué les basses, avec ou sans alimentation propre (de préférence sans) à mettre dans le caisson de haut-parleurs sans "toucher" à l'ampli; mais cela existe-t-il ou suis-je en train de demander (ou chercher à atteindre...) la lune ? Encore merci pour vos réponses et votre disponibilité. Cordialement

nina67
Nina67
Le 28 mars 2013 11:30

Bonjour, Vous ne demandez pas la lune, mais de gros inductances et condensateurs qui coutent cher (30-50 euros pour un bon filtre passif). Le petit montage proposé peut s'insérer dans un cable RCA standard ! Pas besoin de bidouiller l'intérieur d'un ampli, mais juste mettre les 3 composants à mi longueur du cable RCA par exemple. C'est donc cela qu'il faut faire, ça ne coute que quelques centimes et il n'y a aucune perte de puissance disponible vers le HP. Cordialement

Tolotra11
Le 17 nov. 2015 13:05

Bonjour Nina, je comprend pas qu'est ce que le U1 Dans le schéma , merci de votre réponse

nina67
Nina67
Le 23 nov. 2015 13:08

Bonjour U1 sert d'oscillateur. C'est un ampli op utilisé en oscillateur. Cordialement

Arnaud
Le 15 janv. 2016 06:14

Bonjour, peut on augmenter à ce montage un TDA2230 ou 2050 à la sortie? Pour une amplification du signal?

Arnaud
Le 15 janv. 2016 06:20

Bonjour, peut on augmenter à ce montage un TDA2230 ou 2050 à la sortie? Pour une amplification du signal?et le Tl082 ou Tl084 pour remplacer le TL071?

nina67
Nina67
Le 18 janv. 2016 09:10

Bonjour Arnaud, bien sur qu'on peut amplifier ce signal ! C'est le but ! Vous pouvez le relier à un ampli audio du commerce ou à un montage à TDA2030 ou LM1875. Cordialement http://www.astuces-pratiques.fr/electronique/conception-d-ampli-a-lm1875-1x-20w

Nitrocubane
Le 24 oct. 2016 19:48

Bonjour Nina67, Comment se calculent R4 et R5 ? Merci. Cordialement,

nina67
Nina67
Le 25 oct. 2016 11:46

Bonjour nitrocubane, R4 doit garantir une valeur minimum (mettons 2.2k minimum) pour que même quand le potentiomètre vaut zéro, l'ampli op ne voie pas de court-circuit. Donc choisissez 3.3k ou 2.2k pour R4. Quant à R5, c'est un diviseur de tension avec R6. le but est qu'aux bornes de R6, l'amplitude soit de 5V.

Le 20 juil. 2017 17:30

Bonjour Nina67, d'abord merci pour ce post il risque de me faire faire des économies. Je voulais te demandé, faut il en concevoir deux pour atténuer les deux voies L et R ? Ce que j'avais pensé c'était de les relier ensembles à l'entré et de les divisés à la sortie, vu que dans mon cas le stéréo n'a pas d'importance. Cela risque de divisé mon gain par deux ?

nina67
Nina67
Le 25 juil. 2017 10:19

Bonjour, les graves ne sont pas stéréo. Le plus simple est de réaliser une seule fois le montage en ne prenant les graves que sur un canal. Si vous souhaitez réaliser un mixage gauche-droite (la moyenne), vous pouvez réaliser ce mixage à l'entrée du montage (avec 2 résistances 10kOhms par exemple) et le point milieu des résistances ira à l'entrée du montage (ce qui permet de n'en réaliser qu'un seul). Cordialement

Le 13 oct. 2018 08:17

Bonjour

Le 13 oct. 2018 08:48

Bonjour, je suis intéressé par ce montage, mais ce n'est pas pour l'utiliser pour un "vrai" caisson de basse mais pour un vibreur afin de restituer les infrasons. Je règle sur mon ampli Home cinema la fréquence de coupure à 80Hz et les enceintes sur small, étant donné que j'utilise des enceintes bibliothèques pas assez performant pour restituer intégralement le spectre des graves (logique vu que le woofer qui fait 12 cm est bien trop petit pour être réellement efficace). Mais 80Hz est un fc trop élevé pour un usage film/vidéo vu que cela peut créer des vibrations non désirées lors de musiques par exemple. Mais deux sorties LFE n'étant pas indépendante l'une de l'autre je dois donc effectuer un filtrage pour ne récupérer que la plage désirée : à priori une plage comprise entre 0 et 40Hz mais à voir en pratique (au pire le potentiomètre est là pour ça).Si j'ai des connaissance par le fait que j'ai fait un DUT GEII il y a 10 ans, cela remonte à loin car je ne pratique plus depuis cette date là, j'ai quelques doutes qu'il faut me ôter : J'aimerai savoir si votre montage ne provoque pas un quelconque effet passe-bande et que tout le signal entre 0 et fc est conservé sans atténuation (en dehors des 0,2 dB d'oscillation indiquée dans le datasheet du MAX7400 bien sur).
Merci pour votre réponse

nina67
Nina67
Le 15 oct. 2018 17:45

Bonjour, votre idée est très intéressante ! Le montage que je propose ne permet pas de faire passer le continu (DC) à cause des capacités de liaison C4 et C5. Vous pouvez les augmenter d'un facteur 10. Il va être impossible avec un potentiomètre de descendre à 0Hz ! C1 devra être augmenté pour choisir la plage de fréquences de coupure désirée. Si vous multipliez par 10 la valeur de C1, la gamme de fréquence prendra des valeurs divisées par 10. Cordialement

Le 16 oct. 2018 09:22

Re-bonjourBon après quand je parle de 0Hz c'est une façon de parler. Quand il s'agit de traitement de signal harmonique, une fréquence de 0Hz cela n'existe pas, c'est au pire sur une valeur approchant de 0, la fonction de transfert d'un passe-bas par exemple est là pour le rappeler!D'un point de vue pratique après, il faut un minimum que le filtre d'entrée laisse passer à partir de 5Hz. Perso, le vibreur que j'utilise (c'est l'immersit vibes entre autre) fonctionne dans une plage comprise entre 20 et 100Hz, et le vibreur le plus performant que je connaisse fonctionne entre 5 et 70Hz. Je ne sais pas si dans un film une fréquence aussi basse est utilisée, mais dans le doute autant la garder pour être exploitable par un matériel.Donc pour résumer, il faut que le montage puisse traiter un signal entre 5 et 40Hz (mais comme je le disais c'est plus ou moins 40Hz selon le résultat souhaité). Ce qui est au dessus n'étant à mon avis pas souhaitable, ou en tous cas pas pour un usage cinéma.
En tous cas merci pour les renseignements, il fallait que cela revienne un peu dans ma tête (après plus de 10 ans ^^). Du coup, je vais me fier au montage d'ordre 10 où oui, il faut modifier le CR. Si effectivement c'est seulement pour supprimer la composante continu, on peut avoir un fc plus bas. A priori une valeur de C1 à 4,7µF devrait faire l'affaire (peut-il être utile de faire plus ou pas?).Je vais aussi voir pour le Rmax du potentiomètre ce qui est disponible. En soit, je n'ai pas besoin d'aller jusqu'à 200Hz, à voir si pour une valeur plus basse je peux obtenir un pas plus précis.Je vais pouvoir regarder ça. Merci encore, je vous tiens au courant.
Cordialement.

nina67
Nina67
Le 16 oct. 2018 14:42

Bonjour, Si vous modifiez C1 à 22nF, la plage de fréquence de coupure ira de 4Hz à 80Hz environ (en conservant R4 = 3.3k et P1 = 100k). Pour descendre à 5Hz, passer C4 de 470nF à 1uF (fc avec R10 = 3.4Hz) et passer C5 à 4.7uF (fc avec R12 = 3.4Hz maximum si l'impédance d'entrée Ze de votre ampli est petite : en effet, il faut calculer fc avec R12+R11//Ze). J'ai aussi publié un schéma de filtre passe bas d'ordre 10 avec MAX7400 pour subwoofer. C'est une amélioration de celui ci. Cordialement