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Distortion harmonique et écretage.

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Loïc
Hello,

Je n'arrive pas à retrouver de l'info sur le forum alors je pose ma
question.

Pourquoi certains disent qu'un petit ampli sous dimmenssioné peu être
dangereux pour les Hp (tweeter) ?

Ecrètage provoquant de la disto harmonique ?

J'aimerai avoir une explication physique du truc.

Merci.

Loïc

10 réponses

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François Yves Le Gal
On Tue, 13 Sep 2005 22:57:43 +0200, Loïc wrote:

Ecrètage provoquant de la disto harmonique ?



Vala. Un tweeter ne tient que quelques watts en continu, ce qui est OK sur
des programmes musicaux. Un ampli qui tord balance des harmoniques de rang
élevé à haut niveau, ce qui peut amener la destruction des tweeters.
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Jean-Louis Matrat
Loïc wrote:

Pourquoi certains disent qu'un petit ampli sous dimmenssioné peu être
dangereux pour les Hp (tweeter) ?



Parce que c'est vrai.

Ecrètage provoquant de la disto harmonique ?



Tout juste.

J'aimerai avoir une explication physique du truc.



Essayons d'être simple, ce qui est assez compliqué ;-)
Tout d'abord, il y a le fait que, dans la plupart des enceintes grand
public, le niveau de puissance admissible par les tweeters est nettement
inférieur à la puissance admissible indiquée pour l'enceinte. Rien de
vraiment choquant là-dedans: l'énergie d'un message musical dans le haut
du spectre est tout à fait modeste, comparée à ce qui se passe dans le
bas medium, par exemple.
Ensuite, représentons-nous un signal écrêté: comme le terme le suggère,
le haut de la courbe est raboté sauvagement. C'est une distorsion
flagrante, qui, comme toute distorsion, se traduit par la pollution du
signal original qui se voit affublé d'harmoniques pas prévues au programme.
Sans rentrer dans les détails, il se trouve que les harmoniques ajoutées
sont de rang élevé et de niveau important. D'où une énergie dans le haut
du spectre qui peut devenir très anormalement élevée.
Soit un ampli de, mettons, 40 watts, recevant un signal sinusoïdal à 300
Hz (OK, la musique c'est pas un sinus, mais c'est beaucoup de sinus, et
pour le résultat ça change rien). Tant qu'il n'y a pas d'écrêtage, les
hauts-parleurs reçoivent du 300 Hz à peu près propre, qui va
intégralement dans le HP de grave, et le tweeter ne reçoit rien.
Dépassons la limite de l'écrêtage: le niveau de puissance à 300 Hz est
inchangé, mais il y a apparition d'une floppée d'harmoniques qui se
répartissent dans toutes les voies de l'enceinte, avec pour le tweeter
un niveau de puissance qui peut être très supérieur à ce qui arriverait
si le 300 Hz était la fondamentale d'une note émise par n'importe quel
instrument. Le pauvre tweeter risque de ne pas s'en remettre.

On observera que l'écrêtage n'augmente pas le niveau sonore généré par
la fondamentale, l'impression de niveau plus élevé ne provient que des
harmoniques ajoutées. A l'extrême, on aurait un signal carré en sortie
de l'ampli, pour une puissance doublée, mais la plupart des tweeters
auront rendu l'âme avant que l'ampli ne s'écroule de fatigue.

On observera aussi que si l'ampli fait 80 watts, il est possible -toutes
choses égales par ailleurs- de doubler la puissance transmise au HP de
grave sans provoquer le moindre écrêtage, et donc sans déranger le moins
du monde notre brave tweeter.

En pratique, on retiendra qu'un ampli n'est (presque) jamais trop puissant.

JLM
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Loïc
Hello,

Pourtant, si tu prends un signal carré (distortion énorme) à environ
100 Hz @ 100W, la déconposition en série de F. donne une énergie de
moins de 1,5 W @ 1,1Khz (Fréquence des tweeters).

Donc j'imagine qu'un tweeter tient ce genre de puissance.

j'ai lu un document de Rane : http://www.rane.com/pdf/note128.pdf qui
racconte le contraire de vos explications mais sans donner
d'explication non plus.

Citation : Dépassons la limite de l'écrêtage: le niveau de puissance
à 300 Hz est
inchangé, mais il y a apparition d'une floppée d'harmoniques qui se
répartissent dans toutes les voies de l'enceinte, avec pour le tweeter

un niveau de puissance qui peut être très supérieur à ce qui
arriverait
si le 300 Hz était la fondamentale d'une note émise par n'importe
quel
instrument /citation

Si ca écrete, il y a une compression d'amplitude dans le domaine
temps. Donc l'energie, n'est plus égale car l'aire a diminué. De
plus, je ne vois pas comment un ampli qui écrete peut sortir plus de
puissance ...

C'est pas clair cette affaire.

A+
Loîc
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Julien DUCARNE
Le Wed, 14 Sep 2005 04:13:35 -0700, Loïc a écrit :

Si ca écrete, il y a une compression d'amplitude dans le domaine
temps. Donc l'energie, n'est plus égale car l'aire a diminué.



Non elle augmente. Comparer intégrale de sin² (juste avant écrétage) sur
une période et intégrale de 1 (sinus ecrété totalement) sur la même
période

De
plus, je ne vois pas comment un ampli qui écrete peut sortir plus de
puissance ...



Cf ci dessus : il marche plus longtemps à la limite d'écrétage au lieu
de rester en dessous ; cela en supposant que la limite de puissance soit
une limite de tension de sortie et pas un truc bizarre genre alim qui
flanche ou non-linéarité.
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Jean-Louis Matrat
Loïc wrote:

Pourtant, si tu prends un signal carré (distortion énorme) à environ
100 Hz @ 100W, la déconposition en série de F. donne une énergie de
moins de 1,5 W @ 1,1Khz (Fréquence des tweeters).

Donc j'imagine qu'un tweeter tient ce genre de puissance.

j'ai lu un document de Rane : http://www.rane.com/pdf/note128.pdf qui
racconte le contraire de vos explications mais sans donner
d'explication non plus.




Le contraire, n'exagérons rien: en forçant à peine le trait, je dirais
que ce monsieur explique que ce n'est pas la distorsion produite par
l'écrêtage qui tue le tweeter, mais que si on empêche l'ampli d'écrêter
le tweeter se portera bien. Bof. Cela dit, on ne peut pas lui en vouloir
de faire de la promo pour ses compresseurs limiteurs, et ce n'est pas
moi qui contesterai l'intérêt de tels dispositifs dans une installation
de sono bien pensée.

Accessoirement, je ne vois pas pourquoi il limite l'addition des
harmoniques à la treizième, dans son exemple, il y a encore du monde
bien au-delà, mais j'ai la flemme de faire le calcul.

Quant à la surcharge léthale du tweeter, n'oublions pas qu'elle est
possible parce que le dit tweeter, déjà occupé à restituer loyalement
une certaine puissance pour rendre compte des timbres z'élégants du
message musical, ne peut assurer, en plus, les vilaines harmoniques
produites par l'écrêtage de notes qui ne le concernent en rien.
De rage et de frustration, il se suicide illico dans un petit couinement
discret.

Citation : Dépassons la limite de l'écrêtage: le niveau de puissance
à 300 Hz est
inchangé, mais il y a apparition d'une floppée d'harmoniques qui se
répartissent dans toutes les voies de l'enceinte, avec pour le tweeter

un niveau de puissance qui peut être très supérieur à ce qui
arriverait
si le 300 Hz était la fondamentale d'une note émise par n'importe
quel
instrument /citation

Si ca écrete, il y a une compression d'amplitude dans le domaine
temps. Donc l'energie, n'est plus égale car l'aire a diminué.



Ben non. Prenez un oscillo et regardez.

De plus, je ne vois pas comment un ampli qui écrete peut sortir plus de
puissance ...



Ben quand vous le verrez vous comprendrez mieux le point ci-dessus.
Sur un signal carrément carré, la puissance que peut sortir l'ampli
(sauf limitation par l'alim ou autre circuit de protection) est égale au
carré de la tension crête qu'il peut délivrer, divisé par l'impédance du
haut-parleur.
Sur un signal sinusoïdal, c'est la moitié de cette puissance, point.
C'est mathématique. Et ça explique pourquoi les amplis numériques ont un
rendement bien supérieur aux linéaires traditionnels.

C'est pas clair cette affaire.



C'est limpide pour moi.

JLM
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Jean-Louis Matrat
Jean-Louis Matrat wrote:

Accessoirement, je ne vois pas pourquoi il limite l'addition des
harmoniques à la treizième, dans son exemple, il y a encore du monde
bien au-delà, mais j'ai la flemme de faire le calcul.



Bon, un petit coup d'excel plus loin, la réponse est 4,73 watts en
s'arrêtant à 20 KHz. On est donc bien au-dessus des 1,4 W annoncés.
De plus, ces calculs supposent que la coupure basse du tweeter est du
type mur de briques idéal, ce qui n'est jamais le cas.
Par exemple, rien que sur H5 (500 Hz dans l'exemple de Rane) et avec un
filtre d'ordre deux, c'est 0,25W qui arrivent au tweeter.

JLM
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Jean-Louis Matrat
François Yves Le Gal wrote:

Question: quelle est la pente minimale d'un filtre passe-haut pour disposer
d'un déplacement *diminuant* sous la fréquence de coupure ? Yapa un carré de
quelque chose quelque part ?



No se, théoriquement parlant, bien que d'expérience je sache qu'il y a
souvent un carré quelque part ;-)
Empiriquement, en jouant vite fait avec WinISD pro, je trouve que ça le
fait en Butterworth à partir du cinquième ordre. Ce qu'on ne voit pas
souvent!
De l'art de faire talonner un tweeter avant de l'exploser...

JLM
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Loïc
On Wed, 14 Sep 2005 14:48:04 +0200, Jean-Louis Matrat
wrote:

Loïc wrote:



Accessoirement, je ne vois pas pourquoi il limite l'addition des
harmoniques à la treizième, dans son exemple, il y a encore du monde
bien au-delà, mais j'ai la flemme de faire le calcul.



Pourtant c'est pas super faible à la treizieme et plus ?

Est ce vraiment utile ?

A+
Loïc
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Loïc
On Wed, 14 Sep 2005 15:02:47 +0200, François Yves Le Gal
wrote:


C'est pas clair cette affaire.



Si, si.





Hello,

Effectivement, je pensais que le signal s'écretant diminuait en aire.

En fait, il tend vers le carré qui a un rapport 2 avec la sinusoide.

Donc c'est clair maitenant.

Merci a tous.

Question : comment mesurer la DHT d'un amp facilement avec les moyens
standards de l'amateur ? (pc/oscilo/FFT)

A+
Loïc
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Jean-Louis Matrat
Loïc wrote:
On Wed, 14 Sep 2005 14:48:04 +0200, Jean-Louis Matrat
wrote:


Loïc wrote:




Accessoirement, je ne vois pas pourquoi il limite l'addition des
harmoniques à la treizième, dans son exemple, il y a encore du monde
bien au-delà, mais j'ai la flemme de faire le calcul.




Pourtant c'est pas super faible à la treizieme et plus ?




Au hasard, dans le florilège: les petits ruisseaux font de grandes
rivières. Je l'ai montré, ça se calcule.

Est ce vraiment utile ?



Combien de milliwatts entre "ça passe" et "ça casse"?

JLM