Fonction transfert filtre LC Audio classe D sur inductance

[gold5]

Bonjour à tous,
je sollicite votre aide car je coince pour mettre la fonction de transfert d'un filtre sous une forme "compréhensible".
En effet, je souhaite utiliser une structure LC (type passe-bas) qui sera connectée sur une bobine. J'arrive à calculer et tracer les diagrammes de Bode si je néglige l'inductance. D'après ce que j'ai lu, c'est quelque chose qui est couramment effectué en audio (par exemple pour des filtres classe-D).

Ma première question est : pourquoi en audio on peut négliger cette inductance et ne garder que l'impédance de 2, 4 ou 8 Ohms du HP ?
(Sur le plage de 0 à 20-40kHz, l'inductance du HP est négligeable devant sa résistance ?)

Ma deuxième question est : comme je ne souhaite pas négliger l'inductance (Ls) ou la résistance (Rs) de ma bobine, pourriez-vous m'aider sur la forme canonique du filtre passe-bas à utiliser pour calculer puis tracer mon filtre ? Pour l'instant j'ai une forme avec une pulsation au cube et je ne trouve pas de simplification évidente.

Par avance merci pour votre aide

(mes excuses pour la qualité de l'image qui n'est pas top)
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[sandrecarpe]

Salut,
Quelle est la sortie de ton filtre au final ? La tension aux bornes de Ls + Rs ?

[gold5]

oui c'est ça, la tension de sortie est celle aux bornes de mon inductance (donc de Rs + Ls).

[sandrecarpe]

Tu trouves quoi comme fonction de transfert ?

la tension de sortie est celle aux bornes de mon inductance (donc de Rs + Ls).

Donc de ton condensateur plutôt

Tu devrais trouver le produit d'une fonction dérivateur et d'un passe-bas du second ordre

[A voir en vidéo sur Futura]

[Patrick_91]

Hello, non on espère quand même que l'impédance du HP soit représentée par l'inductance plutôt que par la résistance qui elle ne représente que des pertes (inexorables) .
L’approximation des calculs se contente en général de la valeur 4 , 8 Ohms (inductifs) c'est du jLw ...
Ton filtre en première approche sera une self , une capa a la masse et une inductance (hp);

a pLUS

[Antoane]

Bonjour,

la résistance qui elle ne représente que des pertes (inexorables) .

Les pertes (dans la bobine du HP) + l'énergie acoustique, i.e. l'énergie utile.

[gold5]

oui de mon condensateur.

J'arrive à la fonction de transfert de la manière ci-dessous. Partant de là, je n'arrive pas à simplifier de manière "évidente" (par exemple pour mettre sous la forme d'un dérivateur et d'un filtre passe bas).

D'après le schéma donné plus haut, L=L1 et C=C1, je n'ai pas remis les indices dans le calcul (sauf pour la résistance et l'inductance série)

[sandrecarpe]

Je trouve un truc ça :


Je ne sais pas si c'est juste je trouve pas pareil avec le simu pour la fonction de transfert du passe-bas...mais je vois pas où je me suis trompé non plus

Je suis pas parti comme toi. J'ai fais Milleman au noeud L1-C1-LS, puis le pont diviseur pour la tension aux bornes de Rs. J'ai mis tout dans la même équation et j'ai sorti ça. Si ça peut t'aider

[Antoane]

Bonjour,

c'est pas homogène
Moi, j'enlève directement la moitié des points

[Antoane]

Sauf erreur :

 Cliquez pour afficher

[sandrecarpe]

La moitié des points t'es bien gentil, moi c'était 0 direct !
Honte à moi j'ai pas vérifié
Après correction, je trouve bien pareil que toi

[mizambal]

Hello.
Sachant que la bande passante d'un HP à plutôt la forme d'un filtre passe bande

Est-il valide d'utiliser une unique bobine pour modéliser le comportement d'un HP ?

[sandrecarpe]

T'es sûr que ça ne serait pas plutôt ton oreille qui à cette bande passante ?

[Antoane]

Bonjour,

Ne pas confondre :
- bande-passante du HP : gamme de fréquence où l'énergie électrique est 'correctement' convertie en énergie acoustique ;
- impédance du HP : combien ya d'Ohm à chaque fréquence.
Un HP, c'est avant tout une bobine, normal donc de la modéliser par un LC -- au moins en BF.

Ex.
en PJ la courbe d'impédance d'un petit HP, dont la BP audible doit se trouver entre environ 30 Hz et 16 kHz.


Edit : grillé, de loin.

[mizambal]

Du point de vue de l’impédance la faiblesse du modèle RL est équivalente voir pire car il existe des pics comme cette sorte de fréquence de résonance vers les très basse fréquence (30-300Hz), d'après les datasheet :
https://www.google.fr/search?q=speak...&bih=953&dpr=1

[gold5]

Je trouve bien comme vous en partant de ma fonction de transfert. Merci pour la simplification que je n'arrivais pas à trouver. J'ai déjà un pas de fait.

Sauf erreur :

 Cliquez pour afficher

Pièce jointe 346547

Si H(p) = E(p) x F(p) avec E(p)= 1+p(A/R) j'arrive à identifier les paramètres de celle-ci.
J'aimerais cette fois trouver les paramètres de la 2ème fonction, càd, F(p) mais avec quelle forme canonique je peux identifier celle-ci ?
Je n'ai pas une fonction comme celle d'un filtre passe-bas du second ordre...

[bobflux]

Concernant l'impédance d'un haut-parleur électrodynamique (à bobine, le standard) on a généralement un truc du genre ça :

loudspeaker-impedance-measurement-complete-1.jpg

Il y a une résonance en BF à cause du système masse/ressort, la masse étant "tout ce qui bouge" (membrane, bobine, etc) et le ressort celui inclus dans le HP plus l'air qui est dans la caisse. La hauteur du pic et sa fréquence dépendent du haut-parleur en question. Pour un HP chargé en clos il y aura un pic, mais en bass-reflex il y en aura deux car le résonateur formé par l'évent et la caisse pour booster les basses se manifeste :

impedance-bass-reflex.jpg

L'impédance monte dans les fréquences plus élevées à cause de l'inductance de la bobine, car le spécimen testé est un woofer. Pour un tweeter on a bien sûr une inductance plus faible. Ce tweeter résonne aussi à 1kHz :

tweet_im.gif

Et maintenant quand on combine plusieurs HP pour former une enceinte, avec un filtre passif pour distribuer le signal (filtre composé de L, R et C) bien entendu la courbe d'impédance devient infréquentable :

810Harfig1.jpg

Ici les Wilson Watt/Puppy (célèbres pour leur descente à 2 ohms qui permet aux audiophiles de justifier leurs amplis mégaboules) :

607WILFIG01.jpg

(à suivre...)

[bobflux]

Ou du MADE IN FRANCE, c'est écrit 4 ohms dessus, et là le fabricant n'a pas triché :

408Trifig1.jpg

Bref, pour modéliser la charge en sortie de ton filtre d'ampli classe D, tu as donc un léger problème :

- Soit tu sais quel haut parleur ou enceinte sera branché dessus, tu mesures, et hop. C'est le cas quand tu conçois un filtre passif pour une enceinte : l'impédance du HP est connue, donc elle fait partie du design. Enfin, l'impédance à froid est connue. Une fois chaud...

- Soit tu sais pas, et donc tu n'en as aucune idée, par définition. Tu peux, par exemple, utiliser ce circuit équivalent à une enceinte 2 voies qui est mieux que rien :

patd-f1.gif

Il est bien évident que modéliser un HP par une résistance ou une simple bobine donnera comme résultat "n'importe quoi". Heureusement (quoique...) cela n'a jamais arrêté personne !....

À ce point de la discussion, les esprits avisés remarqueront que :

1) La réponse en fréquence dépendra donc du filtre LC et de l'impédance de l'enceinte, donc elle changera en fonction de l'enceinte.
2) Ton filtre LC en sortie de ton ampli classe D n'est amorti par rien (mis à part l'impédance de l'enceinte). Donc, suivant l'enceinte choisie, son impédance, le câble...

snake-oil-of-the-year-award.jpg

Pardon, je n'ai pas pu me retenir... Bref, le facteur d'amortissement de ton filtre sera à la tête du client. D'ailleurs, quand aucun HP n'est branché, l'amortissement est nul et il y a risque de claquage si quelqu'un s'amuse à envoyer un sinus à la fréquence de résonance du LC...

Bref, c'était quoi ta question ?...

[mizambal]

Super ! Merci pour ces infos. Pour avoir disséquer quel HP jamais trouver de ressort donc j'imagine que c'est l'élasticité du pli de papier noir reliant (tout autour) la partie fixe à la partie mobile, qui fait office de "ressort".
J'ai trouvé aussi cela tout à l'heure : http://www.physique.ens-cachan.fr/la...ichiers/hp.pdf ça parle d'un circuit équivalent à "seulement" 5 composants qui rajoute donc un RLC en plus du RL serie de départ, afin de tenir compte de cette freq de résonance en basse fréquence (sauf erreur ce modèle correspond a la 1er courbe du msg #17)
Également il donne une méthode de mesure pour caractérisé le HP de cette manière. C'est intéressant et ça donne envie de faire des manips ^^

Erratum : C'est vrai la plage 30-300hz que j’avais indiqué est surement une sous-estimation car je viens de trouver des hp ou là freq de résonance est carrément sur 1Khz, donc disons entre 20Hz - 2Khz à la louche (et mm au dessus pour un HP unique je vois d'autre freq de résonance suplémentaire mais cependant d'amplitude moins marquée, ce sont d'autre phénomène physique, bref pas simple cette histoire de hp ^^)

[bobflux]

Comme ressorts il y a le bourrelet autour de la membrane mais surtout le spider, c'est l'accordéon qui relie le cul de la membrane au chassis du HP, il centre la bobine et assure la fonction de ressort.

[mizambal]

Oui je parlais bien de ce bourrelet, sinon pour

le spider

Argh ouep en effet j’étais totalement passer à coté de son rôle en tant que ressort, rendons à César ce qui est à César : https://www.google.fr/search?q=spide...H2d4lxTzaMBbM:

total hs : je viens de finir de scanner le fameux bouquin "J.-P. Oehmichen. Emploi rationnel des transistors" (1974, 4e ed.) s'il y a des amateurs, envoyez une demande en message privé ^^