Filtre actif 3 voies


Mise à jour du 05/01/2014

Ajout de la simulation du filtre avec Tina TI ( Spice)

Ce filtre est « inspiré » du Crossover AC23 S, de Rane qui fournit le schéma.

Mais il sera simplifié, car le Rane permet de nombreuses configurations mono ou stéréo et de 2 jusqu ‘à 5 voies en mono, avec une commutation très compliquée.

Il sera réalisé en mono trois voies, en mono pour simplifier le PCB surtout ( je préfèrerais en faire 2 identiques ) avec alim séparée.

Il sera utilisable en deux voies , sans modifier la commutation ( boomer sur la sortie medium et tweeter sur aigues )

Le Rane se présente en rack 19 « , un format un peu encombrant.

Face Avant rane

http://www.rane.com/pdf/ac23sman.pdf

Block Diagram

Réglages pour une voie :

Reglages

Description générale
Le Rane AC 23S filtre actif peut être configuré comme une chaîne stéréo 2 – ou 3-way, ou un mono 4 – ou 5-way

Voici un schéma classique de filtre 3 voies 24 dB/oct :

Crossover 3 voies 24 dB/oct schéma général

Le crossover Ranes emploie des filtres Link
witz-Riley
du 4 éme ordre pour minimiser les problèmes de phase de zone de transition critique.

Un excellent tuto en vidéo de JiPihorn sur les filtres Linkwitz Rilley

Que j’ai découvert plus tard.

http://jipihorn.wordpress.com/2013/06/03/linkwitz-et-filtre-a-variable-detat-mise-en-oeuvre/

Comparaison des filtres Butterworth et Linkwitz-Rilley

Filtre Linkwitz Butterworth

Le Butterwoth a un coupure plus nette – 6db , contre -3db pour le LR, mais quand on fait la somme des deux voies à cette fréquence, le Butterworth montre une bosse, alors que le LR est absolument plat.

Cette caractéristique garantit des sorties en phase à toutes les fréquences.

En phase de sorties sont obligatoires pour l’acoustique appropriée sommation des signaux communs
des conducteurs adjacents dans la région de crossover.

Un avantage supplémentaire de cette topologie est raide de 24 dB par octave rolloff pentes.

Une pente de cette ampleur garantit pilotes conçus pour produire un particulier gamme de fréquences, et pas plus, ne sera pas passés devant leurs limites, ce qui minimise la distorsion et la fatigue du conducteur.

Afin de mieux garantir la transparence du fonctionnement du
AC 23S, circuits retard réglable apparaissent sur le bas et mi
Sorties de chaque canal pour compenser toute physiques mal
l’alignement des pilotes.

La correction du temps assure la mécanique alignement de phase des conducteurs adjacents sera acoustique correcte,
préservant ainsi l’intégrité de l’alignement de phase électriques
des filtres de la liaison.

En 2 – ou en mode stéréo 3 voies, les sorties basse peut être mono’ed en déplaçant un cavalier interne.

Directivité constante (CD) de corne péréquation est possible avec une modification interne. Voir le manuel pour les détails.
Voir le RaneNote Linkwitz-Riley multisegments pour plus d’informa-
mation, disponible à http://www.rane.com.

Le crossover Rane est équipé d’un filtre passe-haut général de 20 Hz pour ne pas saturer le boomer avec des graves inaudibles et d’un passe-bas de 40 kHz,en fin de filtre aigues, pour ne pas saturer le tweeter avec des suraigües inaudibles.

Ce sont des Butterworth à 18 dB/octave, mais il n’ y a pas de chevauchement ( sommation des voies ) comme aux fréquences charnières basse – medum et médium-aigues.

Le site de Siegfried Linkwitz :

http://www.linkwitzlab.com/index.html

http://www.linkwitzlab.com/JAES/jaes_papers76.htm

Ne pas faire ! => courbe de réponse non plate

C ‘est notre schéma général, assez répandu et qui n’est pas terrible.

A faire : système en cascade

Ainsi sur le schéma bloc du Rane, tout est pris derrière le passe haut 20 Hz du Woofer, donc tout est en phase.

Le plus dur à trouver pour réaliser ce crossover DIY sera les potentiomètres :

4 étages, précision, et 41 crans pour la précision des réglages.

un premier modèle :

http://www.bitechnologies.com/pdfs/p08x.pdf

Celui n’a qu ‘une précision de 20 % et pas de crantage (detent), il coute un peu plus de 4 € chez Farnell.

Celui ci conviendrait mieux précision 10 %, jusqu ‘à 6 étages et 41 crans à souder sur circuit imprimé

Potars P260D

http://www.bitechnologies.com/pdfs/p260.pdf

Potentiomètre avec option crantage ( detent) jusqu 'à 6 étages ( Gang )

Potars P260D dimensions

Acheter : http://www.bitechnologies.com/salesnet/DsalesEurope.html

TT electronics SAS
Rungis cedex, France
Sales Office
Phone: 33-1-45-12-38-80
Fax: 33-1-46-87-67-86

Une autre solution, qui apporte plus de précision que les potars à 20 %, pour avoir des fréquences de coupures absolument identiques sur les deux voies est d’utiliser des potars commutés avec des résistances à 0,1 % :

https://passionhifivintage.wordpress.com/2014/01/03/realiser-un-potentiometre-commute/

Rappels sur les filtres :

passe bas

Filtre passe bas actif second ordre

Le problème des filtres : le déphasage.

Atténuation et déphasage d'un filtre simple

Un filtre est fait pour atténuer, mais hélas il déphase le signal en fonction de sa fréquence. Lorsque le signal à la fréquence charnière arrive sur les deux voies, au niveau acoustique, il peut être très atténué, voir inaudible si les deux HP sont en opposition de phase.

D’où la complexité des filtres.

Les filtres actifs, qui ne génèrent pas d’atténuation de signal, en plus d’offrir des pentes de coupure plus raides, permettent de multiplier les étages ( odre du filtre ) et de retomber en phase.

Avec les filtres passifs on est plus limités en nombre de cellules ou ordre , vu que chaque fois on atténue le signal.

D ‘où l’emploi de selfs pour avoir des cellules de 2 ème ordre.

Ce qui limite le réglage des fréquences de coupure, alors qu ‘un cross over , va pouvoir s’adapter à divers jeux de HP.

passe haut

passe bande

Filtre de Butterworth.

filtre actif passe haut du second ordre butterworth

filtre passe bas du second ordre Butterworth

Architecture Sallen Key ( filtres actifs )

– Linkwitz-Rilley

Linkwitz-Lab

Pour l’instant je ne suis pas sûre que ce soit les schémas de filtres Linkwitz Rilley, ils ressemblent étrangement aux Butterworth.

LR2

LR4

http://www.rane.com/pdf/ranenotes/Linkwitz_Riley_Crossovers_Primer.pdf

Schéma des filtres du Rane.

Filtre Grave-Medium Rane

Ce filtre comporte une entrée et deux sorties.

Une sortie basse qui ira sur l’étage de sortie du boomer et une sortie medium aiguës ( XOVR HP1 ) qui ira en cascade vers le filtre medium aiguës, basé sur le même principe.

RaneStateVariable

Ce qui correspond au schéma : A faire, à l’opposé du schéma classique de crossover ou les trois filtres sont en parallèle.

Un site qui propose des kits de crossover conventionnels

24 dB/Octave 2/3-Way Linkwitz-Riley Electronic Crossover
Rod Elliott – ESP

Elliot Sound Products

On y trouve un logiciel de calcul des composants.

ESP calculateur fitres LR

J ‘ai fini par trouver un doc , sur les filtres, où on présente différentes Topologies de filtres : le Salen-Key en est une , mais il y en a d’autres, comme le State variable Filter , qui ressemble au filtre du Rane :

Filtre Grave-Medium Rane

State variable  Filter

La description est dans ce document page 5-72 :

http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-05/Web_Ch5_final_PtB_F.pdf

Cette topologie présente différents avantages par rapport au Salen-Key.

Entre autres on dispose de trois sorties : la bande basse, la bande haute , et le passe bande ( très étroit forcément ) .

Mais surtout elle permet d’ajuster le Q du filtre indépendamment de la fréquence de coupure, mais aussi d’être moins sensible au dérive des composants.

http://dknollman.50webs.com/k9analysis/State_Variable_Filter.html

Autre lien sur les filtres : Butterworth Linkwitz-Rilley:

Apparemment la différence est une histoire de Q :)) et pas une histoire de schéma.

http://www.diyaudio.com/forums/multi-way/42100-butterworth-bessel-linkwitz-riley-whats-difference-whats-your-favorite.html

Autres topologies de filtres :

http://sound.westhost.com/articles/active-filters.htm

Etude du schéma :

1 Etage d’entrée :

Etude du Schéma Etage d'entrée

2 Etage Filtre Grave

Etage Filtre Grave

Etage de sorties 3 voies

Etage de sorties 3 voies

Simulation d’un filtre du Rane avec Tina TI ( Spice ):

J’ai recopié fidèlement le schéma dans Tina TI

Simulation Rane

Résultat : Analyse transfert en AC de 20 Hz à 20 kHz

Simulation Rane resultat

A la fréquence de coupure il n’y a pas de bosse , ni de creux comme sur d’autres types de filtres : voir plus haut.

Les sorties passe haut et passe bas sont absolument en phase , jusqu’ à 2 kHz , mais la voie basse est déjà à moins 200 dB.

La sortie passe bande très étroite, définie par la seule et unique fréquence charnière du filtre n’est pas utilisée. Pour faire un filtre trois voies, on utilise donc un autre étage de filtre avec une fréquence charnière plus élevée , dont on utilisera que la sortie passe haut et la sortie passe bas.

Publicités
Cet article a été publié dans Filtre actif 3 voies. Ajoutez ce permalien à vos favoris.

7 commentaires pour Filtre actif 3 voies

  1. Joseph Nkalou dit :

    Bonsoir je suis mr joseph jai une question je voulais s’avoir le filtre actif ce pour ifi ou le sono care a moi je cherche 1filtre ifi avec un boitier comme des filtres de sono mais avec des entrees anoligique que je cherche 3voies

  2. Joseph Nkalou dit :

    Le filtre AC 23S filtre actif je crois il lait bien

  3. jacqueline73 dit :

    Oui, c’est un des mieux !

    Bien sûr ce sont des entrées analogiques à raccorder sur les ( ou la ) sorties d’un préampli stéréo..

    En sortie on peut avoir deux voies : basses et médium aiguës ou trois voies avec basses , medium, aiguës : soit six sorties à raccorder sur des amplis : trois amplis stéréo un pour les basses , un pour les mediums et un pour les aiguës.

    Ca remplace les filtres passifs incorporés dans les enceintes.

    L ‘ensemble de l’installation revient assez cher !

  4. Eric Bottin dit :

    Félicitation pour cette page très instructive à mon faible niveau. Après consultation du site extrêmement complet de Mr Linkwitz, il me semble avoir compris que pour les filtres à 24 dB/octave il utilise deux cellules Butterworth à 12 dB/octave en série, chacune ayant donc un coefficient d’amortissement de 0,707 (un sur racine de deux). La mise en série des deux cellules donnant un coefficient d’amortissement de 0,707×0,707 c’est à dire 0,5 ce qui correspond à l’amortissement critique; c’est peut-être une façon d’expliquer la réponse plate lorsque l’on effectue la sommation des deux voies. Détrompez moi si ma compréhension des choses est erronée. Encore bravo pour votre blog.
    Amitiés musicales.

    • jacqueline73 dit :

      Bonjour Eric

      Merci de votre contribution.

      J’avoue que je n’ai pas poussé l’analyse jusque là, mais vous avez probablement raison.

  5. Alain dit :

    Bonjour Jacqueline73
    Je ne sais pas comment entrer directement en contact avec vous !!!
    A la recherche d’infos concernant le filtrage Linkwitz-Riley 24 dB/Oct. je suis tombé sur le forum audiovintage.fr qui m’a amené sur votre blog.
    Le filtrage Linkwitz-Riley 24 dB/Oct proprement dit ne me pose pas de problème, c’est plutôt le réglage du délai qui me pose question et je n’ai pas vu que vous abordiez le problème (j’ai peut-être lu un peu vite !)
    En fait, beaucoup de filtres analogiques (Rane AC22 et 23, Behringer CX3400, Altec 1631) ont des approches très semblables. Personnellement, mon approche me pousse à éliminer les entrées et sorties XLR ainsi que les commutateurs de fréquences, 1 seule me suffit. Ca simplifie beaucoup la réalisation.
    Comme je souhaite, au niveau de mes enceintes, corriger ce problème de mise en phase des HP et que je n’ai pas la possibilité de réaliser un décalage physique de ceux ci, j’ai besoin de comprendre et réaliser ce circuit au demeurant très simple, du réglage du délai.
    Avez-vous mené une réflexion/étude à ce sujet?
    Cordialement
    Alain

    • jacqueline73 dit :

      Bonjour,

      Non je n’ai pas été plus loin dans la mise en phase des HP, je me suis contentée de comprendre que ça évitait de décaler les « boites » ( ou les membranes ). Je suppose qu’il faut des micros et un logiciel d’analyse.

      Cordialement.

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s