Créateur d'enceintes acoustiques

DA990, l’enceinte Low-Cost très haute définition

Introduction

save money

Les haut-parleurs et les composants de filtrage passifs peuvent représenter une part importante dans le prix de fabrication d’une enceinte acoustique, et plus particulièrement dans le segment du haut de gamme où des fabricants de haut-parleurs comme ScanSpeak, SEAS ou Audiotechnology trônent et proposent des produits pouvant dépasser 150 euros par unité.

Dans cet article, nous allons laisser de côté ces transducteurs dit haut-de-gamme pour nous intéresser à des produits beaucoup plus accessibles, nous verrons qu’avec un filtrage spécifique il est tout à fait possible de concilier ces deux exigences à priori incompatibles :

  • L’exigence d’un bas prix de revient
  • L’exigence de la haute performance et d’un son de haute qualité
haut-parleur grave-medium / diamètre / prix Peerless SDS-134-THP / 15cm / env. 20€
haut-parleur aigu / diamètre / prix Vifa DX25TG09-04 / 25mm / env. 20€
type d’enceinte / configuration bibliothèque / filtrage passif 2 voies
dimensions hauteur x largeur x profondeur 30 x 19 x 33cm
type de charge / volume interne bass-reflex / 11.5 litres
puissance / sensibilité 50W / 84dB 2.83V

DA990, une enceinte Low-Cost avec une très haute définition

Le nerf de la guerre de ce projet sera la qualité et le confort d’écoute avant tout. Il ne sera fait aucun compromis entre une très faible directivité, un équilibre tonal excellent et une parfaite transparence. Pour atteindre cet objectif, intéressons nous d’abord aux caractéristiques fréquentielles du woofer et du tweeter.

Peerless SDS-134-THP
Peerless SDS-134-THP
Vifa DX25TG09-04
Vifa DX25TG09-04

 

Mesures des haut-parleurs

Réponses en fréq. individuelles, dynamique 50dB

Peerless SDS-134-THP : courbe de réponse & phase dans l’axe.Courbe de réponse Peerless SDS-134-THP
Vifa DX25TG09-04 : courbe de réponse & phase dans l’axe.Courbe de réponse Vifa DX25TG09-04

Réponses en fréq. individuelles, dynamique 25dB

Peerless SDS-134-THP : courbe de réponse & phase dans l’axe.Courbe de réponse Peerless SDS-134-THP
Vifa DX25TG09-04 : courbe de réponse & phase dans l’axe.Courbe de réponse Vifa DX25TG09-04

Entre 500Hz et 1kHz le Peerless SDS-134-THP voit l’amplitude de sa courbe de réponse progresser de 83dB jusqu’à 86.5dB ce qui représente une augmentation de 3.5dB, cette caractéristique peut s’avérer très problématique pour l’équilibre tonal si l’on n’en tient pas compte.

Malheureusement un filtre conventionnel n’est pas en mesure d’annuler ce défaut, pour ce faire il y a deux méthodes ; soit on compense cette augmentation de sensibilité à l’aide d’une cellule de type bouchon, soit on filtre le haut parleur de manière radicale avec une valeur cible de fréquence de coupure proche de 1000Hz. Pour cette deuxième méthode il faut que le tweeter soit en mesure de supporter une fréquence de coupure vraiment basse.

Le Vifa DX25TG09-04 possède quant à lui une courbe de réponse bien homogène avec une allure globale clairement descendante (environ -5dB entre 2kHz et 20kHz). On peut facilement attribuer à ce tweeter une certaine prédisposition à accepter une fréquence de coupure basse puisque sa sensibilité ne commence à chuter qu’à partir de 1.5kHz.

Ajouté à cela une fréquence de résonance de seulement 670Hz, le Vifa DX25TG09-04 pourrait donc bien constituer un candidat valable pour mettre en application une méthode de filtrage peu conventionnelle avec une fréquence de recoupement extrêmement basse.

Cumulative Spectral Decay (CSD), Distorsion harmonique, Courbe d’impédance

Cumulative Spectral Decay (CSD)

Peerless SDS-134-THP : CSDCumulative spectral decay Peerless SDS-134-THP
Vifa DX25TG09-04 : CSDCumulative spectral decay Vifa DX25TG09-04

Distorsion harmonique

Peerless SDS-134-THP : Distorsion harmonique
Courbe de distorsion harmonique Peerless SDS-134-THP
Vifa DX25TG09-04 : Distorsion harmonique
Courbe de distorsion harmonique Vifa DX25TG09-04

Impédance

Peerless SDS-134-THP : Courbe d’impédance
Courbe d'impédance Peerless SDS-134-THP
Vifa DX25TG09-04 : Courbe d’impédance Courbe de d'impédance Vifa DX25TG09-04

La mise en œuvre ; le filtrage 2 voies, les simulations et mesures

Le filtre passif et sa fonction de transfert

filtre DA990

Les fonctions de transfert sont exclusivement simulées à partir de mesures physiques des haut-parleurs in situ. Ce filtre est donc optimisé pour un seul plan d’ébénisterie, celui publié plus bas. Les valeurs des composants sont toutes normalisées à l’exception de la self L1.

Schéma du filtre DA990 – Peerless SDS-134-THP, Vifa DX25TG09-04
Schéma du filtre DA990 Peerless SDS-134-THP et Vifa DX25TG09-04
Fréquence de coupure 990Hz
Peerless SDS-134-THP 12dB/oct électrique
Vifa DX25TG09-04 18dB/oct électrique
Fonction de transfert.
DA990 Peerless SDS-134-THP et Vifa DX25TG09-04 fonction de transfert

Le filtre passif du SDS-134 permet de corriger le problème de linéarité du haut-parleur entre 500Hz et 1000Hz. De manière identique, la courbe descendante du DX25TG09-04 est compensée par le filtre grâce à une fonction de transfert montante. Le filtrage réalise donc deux fonctions ; filtrage et compensation. Sur la courbe ci-dessous on peut voir que les haut-parleurs sont bien en phase au niveau de leur zone de recoupement ; 990Hz.

Suite à plusieurs questions, voici quelques recommandations concernant le choix des composants :
Inductance L1 : self à noyau avec une résistance interne comprise entre 0,15ohm et 0,35ohm.
Inductance L2 : self à air avec une résistance interne comprise entre 0,55ohm et 0,65ohm.

Simulation de la fonction de transfert

 

Simulation SPL.
Simulation DA990 Peerless SDS-134-THP et Vifa DX25TG09-04

Simulation de la phase.
Simulation phase DA990 Peerless SDS-134-THP et Vifa DX25TG09-04 fonction de transfert
Courbe d’impédance.

Impédance nominale 8ohm
Impédance minimale 5.3ohm (200Hz)
Fb 58Hz*

* La caisse d’essai pour la mesure d’impédance du woofer ne comportait pas l’évent définitif, d’où la Fb à 50Hz sur la courbe de simulation d’impédance.


Réponse et Phase dans l’axe et courbes de directivité de l’enceinte équipée du filtre

 

DA990 ; Réponse dans l’axe.
DA990 ; Courbes de réponse en fréquences

Bonne homogénéité dans la courbe de réponse, entre 3 et 5kHz on note cependant une très légère perte de sensibilité dans l’axe provoquée par des phénomènes de diffraction.

DA990 ; Courbes de directivité horizontale.
DA990 ; Courbes de directivité horizontale

Cette perte de sensibilité dans l’axe est naturellement compensée par la réponse hors axe, comme on peut le voir sur les courbes de directivité.


Distorsion harmonique

 

DA990 ; distorsion harmonique, Perless SDS-134-THP uniquement
DA990 ; distorsion harmonique, Vifa DX25TG09-04 uniquement

A gauche, les courbes de distorsion harmonique du Peerless SDS-134-THP équipé du filtre passe bas (L1, C1 et R3). A droite, celles du Vifa DX25TG09-04 muni du filtre passe haut (C2, C3, L2 et R1). Grâce aux deux mesures ci-dessus nous pouvons facilement visualiser et quantifier avec certitude la contribution de chaque haut-parleurs dans les niveaux de distorsion harmonique totale de l’enceinte. Note : mesures réalisées avec 2.83V en sortie de l’amplificateur.

DA990 ; distorsion harmonique, DA990

Nous pouvons voir que le tweeter accepte plutôt bien cette fréquence de coupure, le niveau d’harmonique 2 reste à peu près constant sur l’ensemble de la bande passante effective, l’harmonique de rang 3 est quant à lui très faible même aux abords de la fréquence de coupure. Le boomer produit un niveau d’harmonique 2 équivalent au tweeter ce qui nous vaut au total une bonne homogénéité de H2 sur l’ensemble du spectre.


Caractéristiques temporels

 

Cumulative Spectral Decay (CSD) 30dB!
DA990 ; Cumulative Spectral Decay (CSD)
Alignement temporel.
DA990 ; Alignement temporel

L’écoute de la DA990

Écoute de l'enceinte DA990

Le haut-parleur grave/medium Peerless SDS-134-THP ainsi que le tweeter Vifa DX25TG09-04 ne coûtent qu’une vingtaine d’euro chacun, mais avec la technique de filtrage employée ici, la DA990 livre une qualité d’écoute avec un décalage évident par rapport prix de revient de cette enceinte.

Cette bibliothèque 2 voies restitue la musique avec un niveau de détail rarement atteint. Le filtrage, que l’on peut légitimement qualifier d’atypique, permet non seulement d’exploiter les haut-parleurs au maximum de leurs capacités, mais aussi de profiter d’une réponse en fréquence très linéaire avec une directivité exceptionnelle.

A l’écoute, la DA990 surprend par sa facilité à reproduire toute la matière de la musique, le message sonore est limpide et superbement défini, sans agressivité. Mais dans ce projet, la tenue en puissance constitue la limitation du concept puisque la fréquence de coupure de 990Hz contraint le tweeter à reproduite une plage de fréquence très large.


Plan de construction

Assemblage et plan enceinte bibliothèque DA990

encastrements des HP & bornier
Tweeter Vifa DX25TG09-04 Ø découpe 74mm
Ø feuillure 104.5mm, profondeur 5mm
Grave/Medium Peerless SDS-134-THP Ø découpe 117mm
sans feuillure
Bornier Monacor ST-955 découpe 54mm x 74mm
charge type volume net amortissement
Grave/Medium Bass-reflex 11.5l dacron moyennement tassé dans tout le volume interne à l’excepté de l’évent

 

Mise à jour du 06 décembre 2011, test de tenue en puissance de la DA990

tenue en puissance Vifa DX25

Avec une fréquence de coupure grave-medium – tweeter de seulement 990Hz, il est normal de se questionner quant à la capacité de l’enceinte à reproduire un signal musical à haut volume d’écoute sans dégradation du tweeter.

Nous avons réalisé le test avec une caméra thermique et nous avons pu voir que le tweeter ne présentait pas d’échauffement excessif, même avec un volume sonore élevé.

Identifiant SIRET : 583 281 486 00018