Le fractionnement des HP - Explications

[etmo]

Par contre, il y a deux points qui ne peuvent être fait qu'en passif.
- Réduire un pic de fractionnement
- Atténuation de compression

Le premier on agit au niveau "électrique" vis à vis du HP. La conséquence est bien un filtre ciblé type Notch à fort facteur Q, mais si on fait ce même filtre en actif, rien ne se passe au niveau de la décomposition harmonique.

Bonjour,
Je suis longtemps demandé pourquoi c’était aussi efficace et surtout plus efficace que la simple correction de réponse active.
Les Pic de fractionnements sont le résultat d'une entrée en résonnance de la membrane à haute fréquence. C'est phénomène provoqué par la propagation de l'onde mécanique sur la surface de la membrane. Cette résonnance va dépendre de plusieurs facteurs :
- les dimensions et forme de la membrane
- la vitesse de propagation de cette onde dans la membrane (Qui dépend du matériaux)
- les conditions de raideur aux limites de la membrane.

Voir également les videos suivante avec les figures Chladni :



La dernière est vraiment diabolique faite attention à votre moniteur ou smartphone


A certaines fréquences en fonction des conditions citée, il peut se produire des ondes stationnaires avec une entrée en résonnance de la membrane à ces fréquences bien précises. C’est un peu la même chose que dans un tuyau ou une pièce avec la propagation de l’onde sonore dans l’aire.
Le fait de faire un bouchon de type Noch, réduit effectivement l'amplitude du signal pour compenser l'augmentation de volume provoquée par les effets de vibration mécanique de la membrane.

D'après JIM et des retours d'expérience de commande en courant. Le fait que l'impédance du bouchon augmente précicément à la fréquence de résonnance de la membrane, cela réduit le courant de distorsion de l'équipage mobile et
et donc l'exitation des fréquences de raisonnances par THD de courant.

Il est possible de faire cela en actif. C’est ce que fais précisément PSI avec l’adaptation d’impédance active sur ces moniteurs. Après c’est loin d’être aussi simple qu’un filtre Noch.

[Dagda]

Je crois que c'est la meilleur explication du fractionnement de membrane que j'ai lu jusque là

J'avais fait un sujet sur le forum d'en face pour comprendre le pourquoi du comment, en particulier pourquoi un pic de fractionnement à 3k "avait" des harmoniques à 1k pour la H3 alors que c'était une mauvaise interprétation du graph de ma part.
Une personne a suggéré que c'était à cause de l'air ... mais bizarrement, il ne répondait pas quand on lui montrait le document de Klippel qui réalisait un test sous vide d'air

Merci beaucoup etmo pour cette explication, je crois qu'on va la mettre en FAQ !

D.

[JIM]

D'accord avec la première parti etmo mais pas la seconde.

La distorsion du Hp et certaines résonance du cône se retrouvent sur la bobine du Hp et donc, sur le courant.
Le hp, au travers de la distorsion et des résonances ajoute un courant qui n'est pas présent en sortie d'amplificateur.

Les amplificateurs que nous utilisons fonctionnent en tension et ce courant ne peut s'évacuer qu'au travers de la résistance de la bobine du Hp, RE. La ou la faible impédance de sortie est un avantage, ça devient un inconvénient dans ce cas.
Dans le circuit fermé qu'est l'ampli avec le hp, l'ampli est équivalent à un fil. Le courant produit par le hp est dissipé/transformer en mouvement uniquement par le hp.
Ce courant se transforme alors à nouveau en mouvement et donc mesurable au micro.

Si on ajoute une impédance en série significativement plus élevée que la résistance de la bobine mobile RE, la part de ce courant se retrouve alors plus fortement dissipé en chaleur qu'en mouvement supplémentaire de la bobine.
On observe alors une réduction de la distorsion mesurée.
Ca ne fonctionne que si le pic d'impédance est hors bande utile car dans le cas contraire, une grande partie de ce que fourni l'ampli serait dissipé en chaleur.

J'ai commencé à dessiner une carte d'entrée pour mes amplis qui va modifier leur comportement. La boucle de contre réaction (asservissement) agira majoritairement sur le courant et non sur la tension. Dans ce cas, la réduction de la distorsion est large bande contrairement à un système passif seulement efficace sur des résonances hors bande utile.
Projet en pause faute de temps.
Et je ne suis même pas sûr que j'arrive à quelque chose de stable.
C'est ce que fait PSI par exemple.

La résonance et le comportement du hp n'est jamais modifié mais on peut jouer sur le courant réintroduis par le hp ou asservir le courant.

Je vais partager des mesures qui montrent l'intérêt de tout ça car c'est ce qui manque souvent !

[etmo]

Je crois que c'est la meilleur explication du fractionnement de membrane que j'ai lu jusque là

J'avais fait un sujet sur le forum d'en face pour comprendre le pourquoi du comment, en particulier pourquoi un pic de fractionnement à 3k "avait" des harmoniques à 1k pour la H3 alors que c'était une mauvaise interprétation du graph de ma part.
Une personne a suggéré que c'était à cause de l'air ... mais bizarrement, il ne répondait pas quand on lui montrait le document de Klippel qui réalisait un test sous vide d'air

Merci beaucoup etmo pour cette explication, je crois qu'on va la mettre en FAQ !

D.

L'air!!! Mais il n'y a pas de lien avec la modification brutale d'impédance qui est la principale différence entre un signal modifié en amplititude de facon active ou passive non?

[etmo]

Les amplificateurs que nous utilisons fonctionnent en tension et ce courant ne peut s'évacuer qu'au travers de la résistance de la bobine du Hp, RE. La ou la faible impédance de sortie est un avantage, ça devient un inconvénient dans ce cas.
Dans le circuit fermé qu'est l'ampli avec le hp, l'ampli est équivalent à un fil. Le courant produit par le hp est dissipé/transformer en mouvement uniquement par le hp.
Ce courant se transforme alors à nouveau en mouvement et donc mesurable au micro.

Justement avec l'augmentation d'impédance global bobine plus filtre, le mouvement est moins freiné et l'amplitude devrait augmenter au moins au bord de la membrane coté bobine non ? En général pour freiner encore plus efficacement on part en impédance négative au niveau générateur ce qui n’est pas le cas ici. On modifie bien les conditions impédance mécanique aux limites de la membrane ou je me trompe? Et cette baisse de l'impédance mécanique ne se fait qu’au limite de la membrane coté bobine.

[JIM]

Dans le cas qui nous intéresse avec un pic de fragmentation hors bande utile, le contrôle par la bobine (l'amortissement électrique) est quasi nul.

Ce qui provoque le pic de distorsion, c'est un défaut de linéarité du moteur à fr/2, fr/3, fr étant la fréquence de résonance.
On a beau mesuré de 1 à 3kHz, si le pic de fragmentation est à 6kHz, on le verra parfaitement sur le pic de disto H3 à 2kHz.

Quand on ajoute un notch ou un filtre passe bas, on limite le courant renvoyé par le moteur a 2f ou 3f.
La résonance est toujours la, identique (amortissement mécanique inchangé) mais elle est moins excitée car moins de courant dans la bobine à cette fréquence.

Un simple pont diviseur en somme sur le courant hors bande utile.

[Dagda]

J'ai éclaté le sujet pour éviter de dériver de trop sur les enceintes passives / actives.

Sur HCFR j'avais fait ce sujet :
https://www.homecinema-fr.com/forum/diy ... 20001.html

Le_flo_comtois avait dit un truc intéressant.

Quand tu envoies une excitation à 1kHz, il générera une réponse fondamentale à 1 kHz et des réponses indésirables à 2kHz (H2), 3kHz (H3), etc.

La H3 induite étant bien à 3kHz, elle sera en partie absorbée par ton circuit bouchon (plus précisément, c'est l'anti-résonnance électrique du LC, qui viendra absorber le surplus d'énergie mécanique de la résonnance du HP) il n'y a donc aucun mystère.

Ce qui peut prêter à confusion, c'est que cette H3 induite, bien qu'elle émette un son à 3kHz est représentée sur le diagramme de disto à 1kHz, car le diagramme de distorsion montre, pour une fréquence excitatrice donnée, le niveau des fréquences indésirables induites aux fréquences doubles, triples etc...

En résumé, une fondamentale à 1 kHz, génère une H3 à 3 kHz, qui peut donc être atténuée par le circuit bouchon, ce qui est représenté dans le diagramme de disto à 1kHz, puisque c'est la fréquence de la fondamentale.

Mais aussi

JIM, on est bien d'accord : le pic de H3 à 1070 Hz dit que une fondamentale à 1070 Hz générera une H3 (à 3x1070 donc) plus forte qu'une fondamentale à 800 ou 1400 Hz.
Le 1070 n'est pas la fréquence de l'harmonique mais celle de la fondamentale qui génère l'harmonique.

Dagda,

Sur ton diagramme de disto sans LC, un signal de 1070Hz génère :
- une réponse à 1070 Hz avec un niveau 66 dB
- une harmonique à 2x1070 Hz (H2) à un niveau de 26 dB
- une harmonique à 3x1070 Hz (H3) à un niveau (pic) de 25 dB
- etc...
Qui se lisent tous sur une même abscisse 1070 Hz.

Sur ton diagramme de disto avec LC, un signal de 1070Hz génère :
- une réponse à 1070 Hz avec un niveau 62 dB
- une harmonique à 2x1070 Hz (H2) à un niveau de 18 dB
- une harmonique à 3x1070 Hz (H3) à un niveau (plus de pic) de 0 dB

Sur la H3 tu es donc à 62 dB sous la fondamentale, alors qu'initialement tu étais à 41 dB sous la fondamentale. Belle atténuation de la H3 !
Idem pour le pic de H5 à 630 Hz, qui est complètement raboté !

(reste que, et la remarque a déjà été faite, il est curieux que la H2 n'ait pas le même comportement !)

Du coup, ça pour moi c'est ok, j'ai compris ...
Maintenant il faut définir l'aspect électrique de la chose

D.

[etmo]

La résonance et le comportement du hp n'est jamais modifié mais on peut jouer sur le courant réintroduis par le hp ou asservir le courant.

Le HP c'est un bobine dans un champ magnétique (Moteur) raccordé à une membrane sur des appuis élastiques. Pour moi un HP en cours circuit ou en circuit ouvert ne se comportera pas de la même manière. Tu changes les raideurs (Impédance mécanique) aux limites (Les effets de bord). Pourquoi ce changement raideur, n'affecterait-il pas le comportement vibratoire de la membrane et donc ses modes. Ce n'est pas ce qu'on observe, justement en envoyant des signaux à plus basse fréquence pour lequel les modes de la membrane sont des harmoniques? Par quel autre phénoméne c'est possible?

Merci d'avoir fait un sujet spécifique.

[JIM]

Citation à situer dans son contexte.

Il faut raisonner sur le plan électrique. La distorsion du moteur ajoute du courant dans le circuit via sa bobine.
Au niveau de l'ampli, si tu mesures en tension, tu ne verras aucune différence si l'ampli est performant, il reste un pur générateur de tension sans distorsion.
Ou passe cette distorsion ? Uniquement dans le courant et pas au niveau de l'ampli car son impédance de sortie est quasi nulle (ce qui explique que l'on ne peut la mesurer en tension). Il ne reste que la bobine & le circuit passif.

Il y a de nombreux papier qui expliquent les différences entre l'attaque en courant et en tension et pourquoi l'attaque en courant permet de réduire la distorsion.
L'attaque simple en courant ou via un réseau passif à ces limites, si on veut aller plus loin, il faut asservir le courant, la position de la bobine et pour ça, c'est le courant qui la fait bouger. L'attaque en courant permet d'annuler l'effet de compression thermique d'ailleurs.
J'ai fais plusieurs essais sur le sujet et autant une résistance série ou self ou notch a un effet dans le médium, autant ça n'avait quasi aucun effets sur les compressions que j'ai utilisé jusqu'à présent.
JMLC avait par contre mesuré une nette amélioration sur la td2001.

L'amortissement dont tu parles est plutôt lié à la réponse du hp à basse fréquence. Une résistance série désamortissant la réponse mais ça ne veut pas dire pour autant que ça manque de tenu car ça dépend d'un tout.
Kro a parfois utilisé la résistance série importante d'une bobine pour modifier l'amortissement de la charge.

[etmo]

Citation à situer dans son contexte.

Il faut raisonner sur le plan électrique. La distorsion du moteur ajoute du courant dans le circuit via sa bobine.

Ok la on progresse, on a un souce possible de l'exitation harmonique.

Pour moi, la distorsion du moteur (Non-linéarité) va surtout ajouter des harmoniques au signal en sortie du moteur "mouvement mécanique de la bobine". Maintenant là, nous avons une amplification de ces harmoniques par les vibrations de la membrane (fractionnement). Comment vas-tu les contrôler ces vibrations parasites en courant ?
Donc oui le moteur est probablement la sources des distorsions observées mais les résonnances de la membrane les amplifient.

Au passage l'augmentation d'impédance réduit justement ce courant induit dans la bobine comme la dissipation électrique du circuit. Non ?

Autre questions pourquoi les harmoniques impairs sont-elles plus amplifiées?

[Dagda]

J'attends que l'on avance un peu plus sur le sujet, mais cet échange sera probablement la source à minima d'une synthèse "vulgarisatrice" voir d'un article !

D.

[etmo]

J'ai fais plusieurs essais sur le sujet et autant une résistance série ou self ou notch a un effet dans le médium, autant ça n'avait quasi aucun effets sur les compressions que j'ai utilisé jusqu'à présent.
JMLC avait par contre mesuré une nette amélioration sur la td2001.

Avec un HP classique, les résonnances sont des vibrations mécaniques de la membrane.
Les modes propres provoquent des pics de réponse parfois très marqué.
Maintenant pour une compression, les pics de réponse sont-ils provoqués par un mode propre du diaphragme ou par un mode de résonnance du pavillon ?
Dans ce dernier cas les modes de résonnance seraient-ils encore impactée par une variation d'impédance de la bobines

[JIM]

Donc oui le moteur est probablement la sources des distorsions observées mais les résonnances de la membrane les amplifient.

Au passage l'augmentation d'impédance réduit justement ce courant induit dans la bobine comme la dissipation électrique du circuit. Non ?

Autre questions pourquoi les harmoniques impairs sont-elles plus amplifiées?

Oui, c'est ce que j'explique.
La distorsion des moteurs est relativement linéaire mais si la fonction de transfert du Hp (hors distorsion moteur) a une réponse avec un pic, on ne fait que retrouver sur la courbe de distorsion l'allure de la réponse du Hp.
L'ajout en série d'une impédance va modifier la courbe de réponse globale du moteur mais aussi la réponse de la distorsion que va réintroduire le moteur dans le circuit sous forme de courant.

Sans cette impédance série, la courbe de réponse globale et le courant de distorsion réintroduis aura exactement la même réponse.

De ce que j'ai lu de plusieurs articles, les moteurs de hp ayant une structure symétrique, ils sont plus sujet à produire de la distorsion impaire.

Au passage l'augmentation d'impédance réduit justement ce courant induit dans la bobine comme la dissipation électrique du circuit. Non ?

C'est négligeable puisque l'on parle uniquement de distorsion hors bande utile.

[JIM]

Les mesures que je posterai ce soir sont révélatrice de ce qu'il se passe sur le courant et de ce qu'un asservissement peut amener.
On s'évertue (certains) à produire des amplificateurs source de tension avec des distorsions à 0.0001% mais ça n'a pas trop d'intérêt puisque la distorsion des hps arrive vite à 0.1% voir 1% et plus.
La membrane reste contrôlée par le courant. De fait, on retrouve une bonne part de distorsion sur le courant et non sur la tension !

[etmo]

J'attends que l'on avance un peu plus sur le sujet, mais cet échange sera probablement la source à minima d'une synthèse "vulgarisatrice" voir d'un article !

D.

Ca va nécessité une étude bibliographique plus poussée et peut-être des tests.
Pour l'instant ce ne sont que des hypothèses.

[Dagda]

Disons que ces quelques échanges sont déjà nettement plus constructif et compréhensible que de multiple pages sur le forum d'en face !

Le but de SPL c'est aussi d'aborder des sujets pointus, mais de réussir à les faire comprendre à "un débutant" ou tout au moins quelqu'un qui n'est pas "scientifique"

D.

[Kro]

Oui la solution du passif c'est pas la panacée non plus mais dans certaines utilisations (comme Dagda avec son coax, cf mon test sur le 10fcx64 sur justdiyit) ca peut être utile.

Pour le phénomène :
Les non linéarités générent des distos H. C'est a dire qu'à chaque fréquence fondamentale des fréquences multiples sont émises.
Dans le cas d'une membrane (et son interaction avec les suspensions) qui aurait une fréquence de résonance forte et ciblée (pic de fr), les distos H peuvent exciter cette résonance et être amplifiés.
On a donc un pic de disto correspondant.

Le hp quand il résonne il génere du signal qui n'est pas envoyé par l'ampli.
Ce signal est la force contre electromotrice (fcem).

Le top serait effectivement un asservissement en courant qui vient lire et corriger en temps reel cette fcem.

[etmo]

La membrane reste contrôlée par le courant. De fait, on retrouve une bonne part de distorsion sur le courant et non sur la tension !

Tu contrôles quoi sur une membrane fractionnée

Le courant te permet d'imposer une force à la membrane et donc une accélération rien d'autre.

Si tu veux un contrôle, il faut un système de capteur et de contre réaction.
Avec le filtre passif nous n'avons rien de cela et pourtant ça fonctionne.
Reste à déterminer ce que l'on veut contôler.

Avocats du diable , Je restes bien sur à l'écoute de expérience et des mesures que tu as faites.

[etmo]

Le hp quand il résonne il génere du signal qui n'est pas envoyé par l'ampli.
Ce signal est la force contre electromotrice (fcem).

Le courant généré par la bobine, il passe bien dans l'amplificateur. Sauf à fermer une "vanne" qui réduit le courant pouvant passer (Filtre). Mais cela ne change rien à la tension imposée par l'amplificateur de tension.

[JIM]

Le hp quand il résonne il génere du signal qui n'est pas envoyé par l'ampli.
Ce signal est la force contre electromotrice (fcem).

Le courant généré par la bobine, il passe bien dans l'amplificateur. Sauf à fermer une "vanne" qui réduit le courant pouvant passer (Filtre). Mais cela ne change rien à la tension imposée par l'amplificateur de tension.

Le courant passe par l'ampli qui se comporte comme un fil et n'a donc aucun effet sur celui ci.