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Discussions générales sur le DIY Audio : choix des HP, comparaisons des principes : clos vs BR, etc

Réduction de la distorsion par réseau passif

Message » 14 Nov 2018 0:52

Les faits :

La distorsion mesurée de façon conventionnelle fait apparaitre pour les haut-parleurs présentant des forts pics en fin de bande (fh) un pic de disto H3 à fh/3.
Exemple avec le dayton rs52 qui présente un pic de disto H3 à 4kHz image de la résonance à 12kHz.
Image

Il a été relevé par les membres du forum qu'un réseau passif pouvait dans certaines conditions amener à une réduction de la distorsion mesurée par rapport à une commande directe du haut parleur et ce, avec une réponse en fréquence identique.
Ce phénomène a été constaté tout d'abord par Daniel16 sur un dome Dayton rs52 en plaçant un filtre bouchon calé sur la résonance haute du haut-parleur.
bouchon-1.jpg
bouchon-1.jpg (14.43 Kio) Vu 1295 fois


Un sujet avait été ouvert mais aucune explication satisfaisante n'a été trouvé.
diy-general/fractionnement-de-membrane-rigide-et-distorsion-t30074633.html

Kro avait déjà constaté une baisse de la distorsion sur son article concernant les selfs par rapport à une commande directe.
http://www.justdiyit.com/self-a-air-ou-self-ferrite/
Il est étonnant de remarquer que les mesures avec self ont parfois des performances supérieures en terme de distorsion harmonique par rapport au haut-parleur branché en direct et configuré via filtre actif pour obtenir la même réponse en fréquence.


Le 2020h que j'utilise ayant une réponse montante et une très forte sensibilité, bien qu'étant en filtrage actif, une self en série a été ajouté au Hp afin d'aplanir la réponse en fréquence. Une diminution de H3 a également été constaté sur une plage de fréquence assez large.
diy-general/filtre-passe-bas-actif-passif-et-h3-t30077937.html

L'attaque en courant est aussi connu pour avoir un effet bénéfique et notamment la réduction de la distorsion H3 mesurée.
Un article parmi d'autres sur cette thématique.
http://mariobon.com/Articoli_storici_AE ... iDrive.pdf

Essais récent sur l'apport du réseau passif.

Expérimentations avec le 12S305
Article de Kro sur le 10FCX64


Les non linéarités majeures d'un haut-parleur

Les bancs de mesures évolués permettent d'identifier les plus grosses non linéarités des haut-parleurs mais ces non linéarités sont présentes à basse fréquence.

Il s'agit des variations en fonction de l'excursion de la membrane :
- de l'inductance (Le)
- de la compliance (Cms) qui représente l'élasticité des suspensions
- du BL (force du moteur).

Exemple de mesure :
https://www.audioxpress.com/article/Tes ... -Subwoofer
Ces non linéarités sont aussi prise en compte par certains modèles, cf article sur la commande en courant.
Ce même document précise.
At high frequency the model does not prove usable, due to factors such as the compilcated nature of eddy current losses and hysteresis effects in the magnetic circuit.


On pourrait aussi parler des non linéarités avec la température qui provoque une compression thermique.

Explication - modèle simplifié électromécanique En cours

model-1.jpg
model-1.jpg (24.91 Kio) Vu 1295 fois


Cette distorsion se retrouve dans le domaine électrique car le réseau passif placé dans le circuit électrique montre une diminution de la disto. Son origine importe peu.

L'amplificateur étant source de tension, il s'oppose à toute variation de la tension aux bornes du haut-parleur, la distorsion y reste négligeable.
Cette distorsion se retrouve donc dans le circuit électrique sous forme de courant.
Hors, d'un point de vu électrique, l'amplificateur classique ne dissipera pas ce courant, il ne fera que le transmettre, son comportement est semblable à un fil vis à vis de ce courant parasite qui ne pourra alors se dissiper qu'au travers de RE+LE, c'est à dire le haut-parleur.

Pour faire une analogie électrique, l'ampli se comporte comme une diode de roue libre aux bornes d'un relais. L'énergie est dissipée dans la bobine elle même.

Le moteur du haut-parleur aura beau avoir une distorsion assez linéaire en fréquence au niveau du moteur, ce courant provoquera une distorsion à l'image de la réponse en fréquence du haut-parleur car c'est le courant qui excite la bobine.

Maintenant, si on place un réseau passif calé sur ce pic de disto en courant ou de façon plus générale, si on augmente l'impédance sur la plage de fréquence non utile du haut-parleur, ce courant parasite hors bande sera en parti dissipé dans le réseau passif. Ainsi, le réseau passif permet de modifier en partie le profil de disto.
Plus l'impédance du réseau passif sera élevée, plus ce courant parasite sera dissipé en chaleur dans le réseau passif et non en énergie acoustique que l'on retrouve au micro.
Le rapport doit s'apparenter à un simple pont diviseur entre l'impédance du Hp et celui du réseau mais c'est à vérifier.

Ici, vous trouverez une mesure de disto aux bornes du Hp et aux bornes d'une résistance de 1 Ohms qui donne l'image du courant.
http://pmacura.cz/speaker_dist1.htm

Dans le cadre d'une amplification en courant, l'ampli fera tout pour maintenir un courant proche de la consigne et le courant étant le mode de commande naturel d'une bobine, cette distorsion n'existera pas. Cependant, les contraintes sont connues et importante, ce n'est pas le sujet ici.

Dans quel cadre.

La réduction de ce type de distorsion fonctionnant par augmentation de l'impédance, ça n'a pas de sens avec un filtre passe haut. En effet, imaginons un filtre passe haut calé à 2kHz. Pour réduire la distorsion à 2KHz, il faut jouer sur un réseau à 4kHz, 6kHz, etc ... impossible sans impacter la réponse en fréquence.
Augmenter l'impédance sous la fréquence de coupure n'aura donc aucun effet sur la distorsion harmonique dans la plage d'utilisation. Heureusement, diverses mesures d'attaques en courant montrent que le gain est assez faible sur les Hp d'aigu.

L'intérêt se limite donc aux filtres passe bas (ou passe bande sur la partie passe bas).

Et rien ne permet d'imaginer que ce type distorsion est systématique sur tous les haut-parleurs.
Si c'est le cas, ça permet quand même de revoir la façon de concevoir dans 2 cas :

1- prendre en compte ce constat pour optimiser les filtres passif dans ce sens. C'est à dire, privilégier l'impédance en série avec le haut-parler pour dissiper ce courant et éviter les réseaux parallèle aux bornes du haut parleur. Le courant prend toujours le chemin le plus court.
Nombreux exemples à donner mais pour une même réponse en fréquence, le filtre ne sera pas forcément optimiser pour prendre en compte ce facteur. Pour un Hp ayant un fort pic de disto, il est intéressant de commencer par placer un filtre bouchon en série avec le Hp et de placer le filtre côté ampli et surtout pas entre ce bouchon et le Hp.
Des optimisations sont possible.

2- prendre en compte ce constat pour réduire la diso dans le cadre d'un filtrage actif en s'autorisant un peu de passif en complément.
Avec le 2020h qui a une réponse montante, une inductance négligeable, l'efficacité d'une self en série est maximisée. Il y a d'autres intérêts dans ce cas comme limiter l'égalisation dans le domaine numérique mais ce n'est pas le sujet.

La suite.

Il faudrait étayer un peu tout ça avec des mesures, des exemples, des modèles plus précis et insister sur la démarche de conception des filtres passif en ce sens ainsi que sur l'intérêt d'un réseau dans certains cas en filtrage actif.
N'ayant jamais vu d'équivalent, il me semble intéressant de rédiger un article et le proposer à l'AES.
C'est possible et c'est décris ici http://www.aes.org/journal/authors/guidelines/
Le problème, c'est le temps, la soirée de passé à rédiger ce message sans trop me relire.
Une aide serait la bienvenue.

J'essayerai de faire vivre ce sujet et la prochaine étape pour moi sera de commander un dome Dayton rs52 qui présente un pic H3 très marqué à 4kHz.


Cette explication vous a t-elle convaincu ?
Dernière édition par JIM le 14 Nov 2018 22:14, édité 1 fois.
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Message par Google » 14 Nov 2018 0:52

 
 
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Message » 14 Nov 2018 14:27

Bonjour Jim merci d'avoir ouvert le sujet.
Tu peux citer aussi l'article que j'ai ecrit sur le test du 10FCX64 ainsi que les travaux sur le bms 12s305 dans le fil de Maxidcx.
Celui là il faut retrouver la page noyee dans le fil.
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Message » 14 Nov 2018 21:22

Je remet les liens

Vers l'article du 10FCX64
http://www.justdiyit.com/bc-10fcx64/

Vers les expérimentations avec le 12S305
http://www.homecinema-fr.com/forum/post179114883.html#p179114883


Pour moi le plus efficace ne sera pas le circuit bouchon tel que tu l'as présenté mais une self série avec un condo en parallèle de celle ci voire un circuit RC pour amortir l'effet du condensateur.

http://www.homecinema-fr.com/forum/post179118572.html#p179118572

Image

Tout est documenté sur le lien du post de maxidcx.
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Message » 14 Nov 2018 21:24

Concernant le RS52 je ne l'ai pas encore renvoyé à mostivince60 qui me l'a prêté.

Pour finir les remarques en vrac comme tu le dis la mise en // de composants annule l'effet a priori donc le passif est utile ici pour casser ces pics de distos mais le filtrage devra être réalisé en actif.
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Message » 14 Nov 2018 22:09

Merci pour les liens Kro, je les rajoute au premier message, ce sera plus clair.
Ça fait déjà beaucoup d'éléments, j'espère que ça aura fini de convaincre les plus septique.

Je n'ai pas simulé et ça fait un moment que je ne fais plus de passif mais il me semble qu'il est possible d'ajouter les cellules de filtrage en amont du bouchon même si ça ne facilite pas la conception.
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Message » 14 Nov 2018 22:23

Kro a écrit:Pour moi le plus efficace ne sera pas le circuit bouchon tel que tu l'as présenté mais une self série avec un condo en parallèle de celle ci voire un circuit RC pour amortir l'effet du condensateur.


Oui, la résistance du bouchon n'est la que pour amortir et donc, réduire l'impédance.
La capacité fait tendre vers zéro l'impédance série à haute fréquence.
Le schéma est surtout la pour indiquer le filtre bouchon utilisé par Daniel16 car dans le lien, ce n'était pas toujours super clair.

C'est de toute façon à voir au cas par cas en fonction de la plage d'utilisation que l'on se fixe, la zone ou H3 est la plus importante, la réponse en fréquence du Hp.
Je n'ai pas regardé sur mes Hp, le réseau RC série en // de la self pourrait potentiellement apporter un plus.

C'est probablement plus intéressant dans la majorité des cas qu'un bouchon standard.
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Message » 14 Nov 2018 22:46

Pour moi si tu as un hp montant avec ne courbe de disto H3 qui fait pareil, la self série suffit. Si tu as un "pic" rajouter le condo centre l'effet avec un Q plus fort.

Sinon un truc que je n'ai pas reexpérimenté mais sur la compression radian 1.4 sur le faital LTH142 j'avais noté des mesures meilleures avec une atténuation via résistances en passif qu'une atténuation électronique via le filtre actif.
Je dois refaire des mesures un de ces 4 sr une autre compression car possible que je diminue juste le rapport signal bruit. Même si en pratique c'est toujours intéressant.
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Message » 15 Nov 2018 0:20

J'avais déjà noté des distos à bas volume sur un ampli AV mais avec un bon ampli, il n'y a rien à voir. Dans ce cas, je pense que c'était lié à la distorsion de croisement mais comme tu dis, le bruit joue également.
A la différence que le bruit ne fera pas ressortir la moindre disto, il provoque juste un plancher minimum.

La résistance série pour rejoindre l'idée n'a jamais rien donné de mon côté avec des compressions mais ça peut arriver. JMLC avait montré une amélioration sur un accident localisé avec son pav et une td2001.
Francis Brooke avait lui montré que cette amélioration n'était pas forcément valable avec d'autres compressions. cf sont site
Ce qui rejoins aussi les mesures que l'on voit sur les attaques en courant, il y a peu à espérer sur les tweeters ou compressions.

pos avait réalisé des mesures avec des résistances série sur le 2020h et le tm1201 qui montraient une bonne diminution de la distorsion.

Des constats divers, il y en a eu beaucoup en fait et la plupart sont liés au même phénomène.

La, avec la self ou le bouchon plus ou moins modifié, on gagne sur tous les tableaux car l'action du réseau et hors zone de résonance du Hp (je parle de la résonance à basse fréquence, pic d'impédance), on utilise un amplificateur du commerce et on rabote la disto la ou elle commence à augmenter.
JIM
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Message » 15 Nov 2018 0:24

Salut,

Je ne fais que passer,
En impulsionnel il est impossible de faire des sous harmoniques (c'est mathématique), en régime établit sur un système résonant mécanique avec des défauts, oui !
Donc si la correction agit, c'est forcement dans le "temps" d'une période sur l'autre, ou le temps que la membrane fasse "l'anti conversion"...
Mon avis, est qu'il faut accepter que le résultat ne soit valable que sur un intervalle de temps, et qu'il n'est pas absolu.
Je pense aussi que les résultats obtenu sont biasés par la méthode de mesure.
Pour valider la chaine de mesure, il faut passer a l'optique.
Cdt
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Message » 15 Nov 2018 0:34

Tu veux soumettre un article dans le JAES sur ce sujet ? :o Je trouve cela ambitieux mais pourquoi pas c'est un beau chalenge.

Il va falloir des moyens de mesures pro, ainsi que les protocoles associés. A moins que tu ne sois déjà un membre pro de l'AES et que tu aies tout cela à disposition ? Peut-être faudrait-il plutôt convaincre un laboratoire universitaire de s'emparer du sujet, ou au moins des pros du domaine des haut parleurs présents sur ce forum ?
Ragnarsson
 
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Message » 15 Nov 2018 1:18

JIM a écrit:


Maintenant, si on place un réseau passif calé sur ce pic de disto en courant ou de façon plus générale, si on augmente l'impédance sur la plage de fréquence non utile du haut-parleur, ce courant parasite hors bande sera en parti dissipé dans le réseau passif. Ainsi, le réseau passif permet de modifier en partie le profil de disto.
Plus l'impédance du réseau passif sera élevée, plus ce courant parasite sera dissipé en chaleur dans le réseau passif et non en énergie acoustique que l'on retrouve au micro.
Le rapport doit s'apparenter à un simple pont diviseur entre l'impédance du Hp et celui du réseau mais c'est à vérifier.



Bien vu et bravo JIM !

Si tu veux, je peux t'envoyer une paire de RS52.


cdt ... dada ...
Daniel16
 
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Message » 15 Nov 2018 12:42

Je plante mon drapal !
Comme les 10FCX64 sont pour moi et que je compte appliquer la méthode du "bouchon" + actif sur mon projet ... je pourrais tenter de peaufiner les mesures faites par Cédric qui avait fait un bouchon "avec les valeurs sous le coude".

:bravo:

D.

La configuration dans mon profil


La bougie de ton intelligence n'éclairera ta vie que le jour où tu arrêteras toi-même de souffler dessus !
Dagda
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Message » 15 Nov 2018 19:42

zorb a écrit:Salut,
... si la correction agit, c'est forcement dans le "temps" d'une période sur l'autre, ou le temps que la membrane fasse "l'anti conversion"...
Mon avis, est qu'il faut accepter que le résultat ne soit valable que sur un intervalle de temps, et qu'il n'est pas absolu.
Je pense aussi que les résultats obtenu sont biasés par la méthode de mesure.
Pour valider la chaine de mesure, il faut passer a l'optique.
Cdt


Beaucoup ont émis des hypothèses de ce type mais ça n'a pas de sens. Si la distorsion existait au niveau de la membrane, ça se verrait à la mesure.
Ce type de raisonnement reviendrait à dire qu'un amplificateur a une distorsion élevée en boucle ouverte mais à la seconde période, la boucle de contre réaction agit.

En fait, c'est à la fois simple et difficile à se l'imaginer mais on est sur un système bouclé.
La mesure valide en audio reste la mesure de distorsion voir intermodulation, elle a fait ces preuves et même si on peut espérer mieux un jour, c'est un autre sujet.

Ragnarsson a écrit:Tu veux soumettre un article dans le JAES sur ce sujet ? :o Je trouve cela ambitieux mais pourquoi pas c'est un beau chalenge.

Il va falloir des moyens de mesures pro, ainsi que les protocoles associés. A moins que tu ne sois déjà un membre pro de l'AES et que tu aies tout cela à disposition ? Peut-être faudrait-il plutôt convaincre un laboratoire universitaire de s'emparer du sujet, ou au moins des pros du domaine des haut parleurs présents sur ce forum ?

Oui, le but est aussi d'avoir un retour d'un collège d'expert. Après, j'ai pas mal de lectures de papiers de l'AES à mon actif, beaucoup sont intéressant mais on est loin d'un niveau doctorat pour la plupart, c'est tout à fait accessible.
J'ai du matos de mesure suffisant, il faut juste que je vérifie un point, j'aurai peut être besoin de monter un petit pré-ampli pour la mesure de courant mais ce n'est même pas sûr.

Daniel16 a écrit:Si tu veux, je peux t'envoyer une paire de RS52.

Je veux bien, ça m'évitera d'en acheter un juste pour le mesurer :ohmg:
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Message » 15 Nov 2018 21:05

3eme fil sur le même sujet…. :roll:

l'amplificateur classique ne dissipera pas ce courant,

Dissiper un courant ? Non, on dissipe une énergie.

Pour faire une analogie électrique, l'ampli se comporte comme une diode de roue libre aux bornes d'un relais. L'énergie est dissipée dans la bobine elle même.

Là oui, et l'on parle de décroissance du courant.
Mais a voir plus en profondeur, une diode n'a pas de contre-réaction.

Ce qui fait intervenir une notion de temps. :grad:

La mesure valide en audio reste la mesure de distorsion voir intermodulation, elle a fait ces preuves et même si on peut espérer mieux un jour, c'est un autre sujet.

Non, c'est bien le sujet, comment (méthode) est faite cette mesure de disto ?

C'est la base même d'une mesure, voir si sa méthode est bonne pour le phénomène que l'on mesure.

Je présume que l'on parle de la méthode de Mr Farina, l'idéal serait de faire des mesures avec au minimum une autre méthode.
Pour rappel, la méthode Farina n'est pas très veille.

C'est un peu le problème sur le forum, l'on voit une courbe et l'on ne s'interroge que très peu sur qu'il y a derrière. Et plus grave l'on en fait des règles a appliquer.
thierryvalk
 
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Message » 15 Nov 2018 21:58

thierryvalk a écrit:Dissiper un courant ? Non, on dissipe une énergie.

Si tu sors la phrase de son contexte, ça n'aide pas. Oui, on dissipe une énergie mais c'est pour insister sur le fait que dans le schéma équivalent, la distorsion que l'on traite se retrouve sous forme de courant uniquement car il ne peut en être autrement. Voir lien avec mesure aux bornes d'une résistance de 1 Ohms.
Courant parasite qui devient une énergie dissipée au travers du réseau passif (en partie), P = R i² et ici, c'est plutôt Z que R d'ailleurs.

Non, c'est bien le sujet, comment (méthode) est faite cette mesure de disto ?

C'est la base même d'une mesure, voir si sa méthode est bonne pour le phénomène que l'on mesure.

Je présume que l'on parle de la méthode de Mr Farina, l'idéal serait de faire des mesures avec au minimum une autre méthode.
Pour rappel, la méthode Farina n'est pas très veille.

C'est un peu le problème sur le forum, l'on voit une courbe et l'on ne s'interroge que très peu sur qu'il y a derrière. Et plus grave l'on en fait des règles a appliquer.


On mesure une distorsion avec la même méthode dans 2 configurations différentes.
Tu peux faire une FFT, ça te donnera le même résultat. Il ne me semble pas avoir lu que la méthode de Mr Farina était remise en cause.

Moi, ce qui me gêne sur les forums, c'est la remise en cause de faits établis à l'emporte pièce sans jamais rien démontrer et souvent sur des sujets annexes. Et ça part dans tous les sens.
Je t'encourage à ouvrir un sujet spécifique pour en parler.

Maintenant, j'en ai parlé rapidement et je te rejoins sur un point, la réduction de la distorsion mesurée ne se suffit pas en elle même et c'est tout ce qui avait fait avant.
Ici, je donne l'explication et je donne les liens et le cheminement logique qui le démontre.
C'est à refaire dans un cadre précis et documenté mais tu as tout.

Et je donne la mesure qui permet de le prouver, elle est simple à faire, en occurrence, c'est la mesure de la distorsion aux bornes d'une résistance de shunt qui montre que cette distorsion est présente sur le courant et non la tension.
3 fois que je parle de ce lien, voici le chemin
Ici, vous trouverez une mesure de disto aux bornes du Hp et aux bornes d'une résistance de 1 Ohms qui donne l'image du courant.
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