Filtrer un tweeter piezo

Parler de filtrage de tweeter piézo est rarement pertinent quand il s'agit d'une simple résistance branchée en série et dont le but n'est pas filtrer certaines fréquences. Pour comprendre comment et pourquoi filtrer un tweeter piézo, il est intéressant de comprendre à quel point son comportement électrique (impédance) est différent de celui d'un tweeter dynamique à bobine et à aimant (8 Ohms).

Le filtrage des tweeters piézo peut être discuté longuement sur de nombreux forums, mais ne peut bien se comprendre que lorsqu'on comprend comment se comporte électriquement un tweeter piézo. Son impédance est en effet toujours très supérieure aux 4 ou 8 Ohms traditionnels.

Filtrage d'un tweeter piézo

Comment filtrer un tweeter piézo ? Faut-il d'ailleurs le filtrer et s'adapterait-il à un filtre passif à deux ou trois voies ?

filtrer tweeter piezo simple

Exemples de tweeters piézo courants en sonorisation

Impédance d'un tweeter piézo

Un tweeter piézo se reconnait à son très faible poids (il ne comporte pas d'aimant), et souvent sa grande puissance annoncé (typiquement entre 100 Watts et 200 Watts) ainsi que son prix souvent faible (moins de 10 euros). Les initiés reconnaîtront les formes les plus courantes des modèles existants dans les enceintes sono d'entrée de gamme ainsi que ceux disponibles parmi les premiers prix au rayon des tweeters.

L'impédance d'un tweeter piézo est bien supérieure à 8 Ohms. Le tweeter piézo présente une impédance proche d'un condensateur de 100 nF à 200 nF. Si vous disposez d'un multimètre avec la fonction "mesure de capacité", vous pouvez le tester facilement. Ce résultat est une première approximation qui permet de comprendre pourquoi un tweeter piézo ne peut pas se filtrer comme un tweeter dynamique (à bobine et aimant) de 8 Ohms.

L'impédance d'un tweeter piezo classique varie inversement proportionnellement à la fréquence. Son ordre de grandeur est de :

à 100 Hz : impédance du tweeter piézo environ 10 kOhmsà 1 kHz : impédance du tweeter piézo environ 1 kOhmà 10 kHz : impédance du tweeter piézo environ 100 Ohms

Cet ordre de grandeur serait tout à fait exact si le tweeter piézo se modélisait comme un condensateur idéal de 159 nF.

L'impédance du tweeter piézo est toujours très grande, même si elle diminue avec la fréquence.

Filtrer un tweeter piezo

Pourquoi filtrer un tweeter piézo

Faut-il vraiment filtrer un tweeter piézo ? La plupart du temps, il n'y a pas besoin de filtrer un tweeter piézo, au sens de laisser passer certaines fréquences vers lui (les aigus) et bloquer les graves. Le tweeter piézo peut accepter la totalité de la tension à ses bornes (jusqu'à 30 ou 35 Volts efficaces pour la plupart).

Cependant, il ne faut pas brancher directement un tweeter piézo. Si vous avez un doute sur une enceinte que vous venez d'acheter (neuve ou d'occasion), vous pouvez démonter le tweeter pour vérifier.

filtrer tweeter piezo resistance

Branchement direct du tweeter piézo : dangereux

Si aucune résistance n'est présente, il faudra en ajouter une en série avec le tweeter piézo.

Tweeter piézo sans résistance : danger

Si on branche directement un condensateur (ou un tweeter piézo) en sortie de l'amplificateur (à la place ou en parallèle avec un haut-parleur), cela peut déclencher l'instabilité de l'amplificateur. Cette charge capacitive modifie le fonctionnement et la stabilité de la contre réaction interne à l'amplificateur. En termes de régulation, la marge de phase peut être fortement diminuée lorsque la charge capacitive devient importante. L'instabilité peut entraîner un simple dysfonctionnement, ou pire, la casse des transistors de sortie. L'instabilité peut aussi générer des fréquences élevées qui détruiraient le tweeter piézo. Ces éventuelles fréquences élevées (de l'ordre de 100 kHz à 1 MHz) sont comme une sorte d'effet larsen électrique.

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Résistance série à toujours brancher avec le tweeter piézo

Pour éviter ce risque, il faut donc ajouter une résistance en série avec le tweeter piézo. En choisissant un modèle de puissance 5 Watts, on s'assure que la résistance ne chauffera jamais trop. La résistance peut avoir une valeur de 4 à 10 Ohms typiquement. Cette résistance ne joue aucun rôle sur le son mais permet à l'amplificateur de ne pas risquer de devenir instable à cause de l'impédance du tweeter piézo branché directement. Sa valeur doit être suffisante pour garantir la stabilité de l'amplificateur et pas trop grande pour éviter une atténuation significative des aigus. Au delà de 100 Ohms, on peut entendre une atténuation.

Brancher un tweeter piézo sur un filtre passif

Pour adapter un tweeter piézo à un filtre passif traditionnel (prévu pour tweeter de 8 Ohms), il faut ajouter une résistance en parallèle avec le tweeter piézo. Cette résistance peut avoir une valeur de 10 Ohms, proche de l'impédance prévue pour le tweeter. Le but est de brancher quelque chose qui fasse à peu près 8 Ohms à la place du tweeter. La puissance nominale de la résistance doit être de 10 Watts au moins pour garantir sa survie en cas de fort volume sonore et de musique riche (ou très riche) en aigus. En effet, c'est cette résistance qui dissipera la puissance qui aurait dissipée dans le tweeter dynamique. Même s'il n'y a pas beaucoup d'aigus dans la musique, il se peut que temporairement, la proportion d'aigus soit importante.

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Résistances à ajouter pour brancher un tweeter piézo sur un filtre passif

Si le filtre passif est prévu pour un tweeter de 4 Ohms, on remplace la résistance en parallèle (10 Ohms 10 Watts) par une résistance de 4,7 Ohms 10 Watts.

L'intérêt de cette méthode (résistance de 10 Watts en parallèle avec le tweeter piézo) est de pouvoir filtrer réellement le tweeter piézo en conservant la fréquence de coupure prévue par le filtre. On peut en effet souhaiter que le tweeter piézo ne restitue l'aigu qu'à partir de 8 ou 10 kHz par exemple.

Sans résistance en parallèle avec le tweeter piézo, aucun filtrage n'aura lieu et le tweeter piézo reproduira toutes les fréquences qu'il est capable de reproduire, comme s'il n'y avait pas de filtre passif.

De plus, même avec un filtre passif, il faut ajouter la résistance en série.

Note

Il est tout à fait possible de détruire un tweeter piézo et l'ampli lorsqu'on ne place pas de résistance en série. L'ampli était une réalisation artisanale basée sur un TDA7250 en cours d'élaboration et présentait, il est vrai, une stabilité faible. L'ajout d'un tweeter piézo ou de 100 nF en parallèle avec le boomer (charge capacitive) a suffi pour déclencher une oscillation à une fréquence de 400 kHz environ, destructrice du tweeter piézo et des transistors Darlington de sortie.

Ampli sono à TDA7250

Branchement sur l'inductance de filtrage du grave

Certaines méthodes de branchement du tweeter piézo consiste à le brancher directement en parallèle avec la bobine qui filtre le boomer (filtre passe bas). La tension aux bornes de cette bobine ne contient que les hautes fréquences. De plus, si le tweeter piézo rend l'âme et devient un court-circuit, l'amplificateur n'est pas en danger. En effet, il y a toujours le haut-parleur de grave en série avec le tweeter piézo.

branchement tweeter piezo filtre inductance

Filtrage astucieux du tweeter piézo sur une inductance

Impédance d'une enceinte deux voies avec tweeter piézo

L'impédance du tweeter piézo est très élevée. Lorsqu'on branche un tweeter piézo (avec sa résistance série) en parallèle avec le boomer, l'impédance globale de l'enceinte reste celle du boomer. Cela reste vrai même si l'on branchait plusieurs tweeters piézo (moins d'une dizaine tout de même).

Moteur piézo et bobine

Certains gros moteurs d'aigus piézo possèdent une bobine interne qu'on peut apercevoir par les aérations sur le côté. Le rôle de cette bobine est à la fois de filtrer et d'amplifier la tension aux bornes de la partie piézo elle-même pour augmenter le rendement. Le principe est analogue à un transformateur élévateur de tension mais sans circuit magnétique.

Mot de la fin

Le filtrage d'un tweeter piézo est une expression floue. La méthode la plus simple consiste à n'ajouter qu'une résistance de 4 à 10 Ohms et 5 Watts en série avec le tweeter piézo. Il est aussi possible, si on souhaite utiliser un filtre deux voies existant, d'ajouter en parallèle une résistance de 10 Ohms 10 Watts avec le tweeter, sans oublier la résistance série.

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