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à electret
Dernière mise à jour :
28/05/2017
Présentation
Vous trouverez ici le minimum à connaitre pour intégrer un
microphone electret dans vos
réalisations audio. Je ne parle ici que des petites capsules que
l'on peut trouver à prix modique chez les revendeurs de
composants électroniques, dont le diamètre
est de l'ordre du centimètre, et qui nécessitent une alimentation de
quelques volts.
Pour des exemples pratiques, vous pouvez vous
reporter aux pages
Préampli
micro 010 ,
Preampli
micro 015,
Préampli
micro 019, ou encore aux pages
Détecteur
sonore 001 et
Adaptateur
micro electret pour entrée micro dynamique 001. Merci à
Christophe E. pour les précisions
et corrections qu'il m'a apportées pour cette page.
Qu'est-ce qu'un micro à electret ?
ECM =
Electret
Condenser
Microphone
Un microphone à electret est un microphone doté d'un
composant appelé Electret, qui peut être assimilé à
un condensateur. Ce dernier possède la
particularité d'être polarisé de façon
permanente au moment de sa fabrication. Permanente en
théorie, car en pratique, la
polarisation diminue au fil du temps, ce qui provoque une baisse
lente mais progressive de la sensibilité du micro et de la qualité du
signal audio qu'il délivre.
L'impédance de
sortie du composant electret situé à l'intérieur de la
capsule est très élevée, et
il est hors de question d'y relier directement une charge fortement
capacitive
ou d'impédance trop faible. C'est pour cette raison qu'il
est impossible
de relier directement la cellule electret à l'entrée d'un
préampli "classique", et que la capsule à electret
comporte dans son boîtier même, un petit étage électronique
chargé d'abaisser cette haute impédance de sortie en une
impédance de sortie plus faible et donc plus facilement exploitable. On
trouve deux sortes de micros electret : ceux à 2 fils et ceux à 3 fils.
L'explication du "2 fils ou 3 fils" est donnée par les schémas
internes qui suivent.
L'étage électronique qui
accompagne le capteur se résume à un simple
transistor FET qui joue le rôle d'adaptateur d'impédance et
qui la
plupart du temps
n'apporte aucune amplification. Ce transistor, comme tout transistor,
réclame une alimentation pour fonctionner, ce qui explique que l'apport
d'une tension continue externe est requise. Parfois, une diode
de protection contre les charges
electrostatiques trop élevée - qui pourraient détruire le
transistor FET - est insérée dans la capsule. C'est le
cas par exemple
de la capsule KE4 de Seinnheiser. La consommation du
microphone électret est très faible, de quelques dizaines à
quelques centaines de uA. Une simple
pile permet donc d'assurer de longues heures de
fonctionnement. Mais il est bien sûr aussi possible de profiter
d'une
alimentation
phantom existante (qu'on atténue) pour éviter l'emploi d'une
pile additionnelle toujours trop encombrante. Ainsi, certains
microphones du commerce acceptent aussi bien une
alimentation pas
pile (3 V par exemple) qu'une alimentation phantom 48 V pour
fonctionner. Et bien sûr, il est possible de faire soi-même un
adaptateur 48 V pour capsule electret.
Câblage d'un microphone à electret
La façon
d'alimenter la
capsule electret dépend du nombre de fils mis à
disposition sur son
boîtier. Pour les capsules à deux fils, la broche
d'alimentation est
commune à la broche de sortie, et il n'existe qu'une sorte de
câblage possible. Pour les capsules à trois fils, l'un deux
est "spécifique" à l'alim, mais on peut
toutefois câbler le
micro comme s'il s'agissait d'une capsule à deux fils. Il peut
sembler
plus logique à première vue d'avoir une patte
dédiée à l'alimentation, mais vous allez voir que
l'alimentation d'une capsule à deux fils reste très
simple. Et que dans certains cas, une capsule electret à 2 fils peut
être transformée en capsule electret à 3 fils moyennant un simple coup
de cutter.
Principe de base
Il
consiste à fournir une tension continue au microphone, tout en
récupérant de ce dernier la tension alternative
correspondant au signal
audio. Que la capsule possède deux ou trois fils, il y a
toujours une patte qui est reliée électriquement au
boitier métallique du microphone, et qui correspond à la
masse.
Alimentation d'une
capsule à 2 fils
Le schéma ci-dessous prouve que la capsule à deux pattes
ne pose guère de problème pour son raccordement :
Un
des deux fils du micro est relié à la masse (c'est celui qui est relié
au
boitier métallique, fil du bas sur le schéma et sur la photo) et
l'autre fil sert en même temps pour
l'alimentation du microphone et la sortie BF. La résistance R1
permet de polariser le
transistor FET inclus dans le microphone, alors que le
condensateur C1 permet de bloquer la
tension continue fournie par R1, et de ne laisser passer que
le
signal
audio, qui est alternatif.
Remarque
: dans un schéma électronique, la capsule electret est soit représentée
par un symbole montrant son contenu, soit représentée par un sympbole
de microphone classique. Ainsi, le schéma suivant est totalement
identique au précédent (aux valeurs de composants près).
La plupart des capsules electret peuvent se contenter d'une
alimentation de 1,5 V (une simple petite pile ronde type AA ou AAA),
mais grâce à la résistance série (R1 sur le schéma qui précède) la
tension d'alimentation peut être plus élevée (+9 V ou +15 V par
exemple). La résistance de polarisation, à cause du courant continu qui
y circule, occasionne une chute de tension qui fait que la capsule
electret ne voit à ses bornes qu'une tension réduite. Le condensateur
de liaison (C1 sur le même schéma) est
indispensable pour
empêcher la tension continue d'alimentation d'atteindre
l'étage
de préamplification qui fait suite. La consommation du
microphone est faible et une pile de type R6 peut remplir son
office plusieurs mois en continu.
Alimentation d'une
capsule à 3 fils - Câblage N°1
Un
premier fil est relié à la masse (c'est là encore celui qui est relié
au
boitier métallique du microphone), un second fil est également relié à
la masse (c'est la borne "inférieure" du FET) et le dernier fil reçoit
l'alimentation continue tout en fournissant le signal BF.
Cette
configuration de câblage, qui ne nécessite là aussi que deux composants
jouant le même rôle que précédement, est totalement identique
à
celle de la capsule
à deux fils.
Alimentation d'une
capsule à 3 fils - Câblage N°2
Un
premier fil est relié à la masse (c'est toujours celui qui est relié
au
boîtier métallique du microphone), un second fil est utilisé pour
restituer le signal BF (borne "inférieure" du FET) et le dernier fil
reçoit
l'alimentation continue (borne "supérieure" du FET).
Pour un
fonctionnement normal, une résistance de charge externe est
obligatoire, car les variations de courant dans le FET de la capsule
doivent être transformées en variations de tension. C'est la raison
d'être de la résistance de 10 kO qui précède
le condensateur de liaison (même principe dans les montages précédents).
Remarque
: les différences sonores entre les deux méthodes de câblage de la
capsule à trois fils ne sont pas énormes, pour une résistance de
polarisation / charge R1 de valeur identique, et le "gain" est du même
ordre de grandeur (nul ou légèrement inférieur à 1). A noter que dans
le dernier montage - de type suiveur - la phase du signal audio est
inversée par rapport au montage précédent.
Valeur des composants
(pour capsules
à 2 ou 3 fils)
La valeur de la résistance R1 peut être comprise
entre 1 kO et 47 kO, pour toute tension d'alim comprise entre 1,5 V
et 12 V. Plus la tension d'alimentation est élevée, plus
la valeur de la résistance doit être
élevée. Une valeur courante de cette résistance
est de 2,2 kO pour une tension d'alimentation de 5 V, de 4,7
kO, 6,8 kO ou 8,2 kO
pour une
tension d'alimentation de 9 V, ou de 10 kO pour une
tension d'alimentation de 12 V. Mais certains micros donnent
le meilleur
avec une résistance de 27 kO ou même 47 kO sous 12 V. Cette
résistance
détermine aussi en partie l'impédance de charge. La valeur du
condensateur C1 n'est pas vraiment critique, il faut juste savoir qu'il
constitue un filtre coupe-bas du premier ordre avec l'impédance
d'entrée du préampli micro qui fait suite (plus la valeur de ce
condensateur est faible, et plus la fréquence de coupure du filtre
monte). En pratique, vous pouvez adopter une valeur comprise
entre
100 nF et 22 uF, sachant que la valeur devra être plus
élevée si l'impédance d'entrée du montage
qui suit est faible. Une valeur "faible" conviendra très
bien si l'impédance d'entrée du préampli est élevée.
Echanges entre capsules 2 fils et capsules 3 fils
Il est généralement possible de remplacer une capsule 3
pattes par une capsule 2 pattes, ou inversement. Comme le condensateur
de liaison (qui fait suite dans la quasi-totalité des montages)
est externe, il n'est pas loin de l'endroit où est
raccordé le fil de sortie du micro et est donc assez facile
à repérer (souvent entre 1 uF et 22 uF). La
résistance de charge du microphone (celle qui amène sa
tension d'alim) est elle aussi assez proche de la connectique du micro,
et doit être tout aussi simple à trouver. Une fois ces
deux composants repérés, il faut :
-
pour échange capsule 3
pattes par
une capsule 2 pattes : raccorder ensemble les deux
connections
"résistance" et "condensateur"
-
pour échange capsule 2
pattes par
une capsule 3 pattes
: dessouder la patte de la résistance qui est branché sur
la sortie du micro, et relier cette extrêmité de la
résistance sur la patte d'alim du microphone.
Transformation d'une capsule 2 fils en une capsule 3 fils
Comme nous l'avons vu précédement, les capsules electret 2
fils comportent un transistor FET dont la Source est reliée à
la carcasse (masse) du boîtier, la sortie audio et la polarisation en
continu s'effectuant sur le Drain. Certaines capsules laissent
apparaitre trois connexions sur leur boîtier, avec deux qui sont interconnectées
en un seul point de masse. En coupant au cutter la liaison d'origine
entre Source et masse, on dispose d'une capsule avec accès séparé et
indépendant aux broches Drain et Source du FET interne, comme pour les capsules à 3 fils. L'intérêt ?
Pouvoir établir une symétrie dès la sortie audio de la capsule, en ne
reliant plus la Source du FET à la masse. Dans le schéma proposé
ci-après, la sortie audio se fait en symétrique, les signaux délivrés
sur Drain et Source du FET sont en opposition de polarité.

La
encore, la valeur à donner aux résistances R1 et R2 (toutes deux
impérativement identiques) dépendent de la capsule utilisée et de la
tension d'alimentation disponible. Valeurs généralement comprises entre
820 ohms et 10 kO. C1 et C2 pourront avoir une valeur inférieure à
1 uF si l'étage qui fait suite n'est pas à trop basse impédance.
Si on peut éviter des condos électrochimiques polarisés ici, c'est bien
;-)
Améliorations possibles
Le signal fourni par le micro est généralement d'amplitude assez faible
(bien entendu il dépend du niveau de pression acoustique de la
source sonore) et le
préampli qui suit peut
fournir un signal entaché de ronflette ou être sujet
à de l'instabilité (oscillation parasite) si
l'alimentation est
insuffisement filtrée / régulée. L'utilisation
d'une cellule de découplage de type RC sur l'arrivée
d'alimentation du microphone, comme le montre le schéma
ci-dessous, permet de
minimiser ce risque :
Autre façon de montrer un même type de câblage (il
faut bien vous habituer à lire des schémas sous
différents angles) :
La façon de faire suivante est également
possible (applicable à un micro à 2 ou 3 fils), elle est utilisée par
exemple dans mon
préampli
micro 019c, dans mon
préampli
micro 021 ainsi que dans mon
détecteur
sonore 001 :
Selon le micro electret utilisé, et pour une tension d'alim
de +12
V, la résistance R1 pourra prendre une valeur comprise entre 6,8 kO et
47 kO. J'ai même vu un schéma dans lequel la
résistance R1 valait 270
kO ! Il convient donc de connaitre la consommation réelle du
microphone, qui normalement est communiquée par le fabricant.
Si ce n'est pas le cas, ne pas hésiter à essayer diverses
valeurs (10 kO, 22 kO, 47 kO, 68 kO, 81 kO, 100 kO), il en est
forcément dans le lot, qui donneront de
meilleurs résultats que d'autres.
Cas de deux capsules en configuration stéréo
Jean-Charles
B. m'a fait la remarque qu'en alimentant deux cellules electret selon
le schéma le plus simple, via une unique pile 9 V
et une
seule résistance de polarisation/charge pour chacune des deux capsules,
cela causait un peu de diaphonie (repisse du signal d'une capsule dans
l'autre voie). Cet effet peut être atténué en découplant la tension
d'alim en deux chemins distincts, comme le montre le schéma suivant.
Proposition sans doute un peu luxueuse, mais ça fonctionne.
Toutes les résistances situées dans
les chemins d'alim doivent avoir une valeur ajustée en fonction des
capsules utilisés; pour un courant de polarisation plus faible,
augmenter la valeur de chaque résistance, selon le principe R1 + R2x +
R3x = valeur de résistance de polarisation préconisé par le fabricant
de l'electret.
Branchement d'un micro electret sur une XLR
Dans
certains cas, il peut être pratique d'utiliser une
alimentation
Phantom
de 48 V pour alimenter un microphone electret basse tension. Le courant
consommé par ce dernier est en effet bien inférieur au courant
que peut fournir une alimentation Phantom, et il suffit donc
d'abaisser
la tension de 48 V à une valeur convenable. Les
schémas qui suivent
montrent une façon de faire, supposant que le microphone electret
utilisé
nécessite une tension d'alimentation de +5 V et consomme un
courant
voisin du mA (on est généreux). La valeur
attribuée aux deux résistances R1 et R2
conduisent à un courant consommé total voisin de 2 mA,
environ 1 mA
circulant dans la diode zener et autant (ou un peu
moins) circulant dans le microphone
électret. Les valeurs proposées ici devront sans doute être
ajustées en fonction de la capsule electret
utilisée. J'insiste sur un point important : dans les schémas qui
suivent, la liaison audio est de type asymétrique et non symétrique,
malgré l'utilisation d'une entrée micro XLR. De meilleurs résultats
peuvent être obtenus avec un circuit de symétrisation qui permet de
bénéficier d'une vrai liaison symétrique (exemple avec mon
préampli
micro 027).
Schéma pour un micro à
deux pattes
Schéma pour un micro à
trois pattes
Dans
les deux schémas, les broches actives de la XLR (bornes 2 -
point chaud - et borne 3 - point froid) sont mises à
contribution, bien
que le signal source est de nature asymétrique et non
symétrique. La
raison en est simple : on utilise la broche 2 de la XLR pour
récupérer
le signal BF issu du microphone electret (en conservant la phase
d'origine), et on utilise la broche 3 de la XLR
pour l'alimentation du microphone. Vous pouvez donc regarder les
schémas en vous disant que la broche 3 de la XLR fournit quelque
chose
(la tension d'alimentation), et que sa broche 2 réceptionne
quelque
chose (le signal BF). Disons qu'il s'agit là d'une "version
particulière" d'une alimentation phantom, puisqu'on n'utilise
pas un
même fil électrique pour transporter en même temps
la tension
d'alimentation et le signal BF. Mais notez toutefois qu'on aurait
pû,
en n'utilisant seule la broche 2 de la XLR. Une autre solution, dans le
même esprit, est présentée à la page
Alimentation
48V /
1,5V.
Et si vous avez une envie particulière de mélanger deux
sources sonores et d'utiliser le 48 V Phantom pour alimenter deux
micros, pourquoi ne pas aller faire une petite visite sur cette page
Mélangeur
audio actif 012 ?
Et pour une capsule electret 1,5 V ?
Dominique
demande comment modifier le schéma qui précède pour permettre
l'utilisation d'une capsule TRAM TR50 qui nécessite une alimentation
1,5 V. Une solution consiste à utiliser une LED et un
transistor
comme indiqué à la page
Alimentation
48 V vers 1,5 V. On peut aussi utiliser deux diodes zener
câblées en soustraction, comme le montre le schéma qui suit.
La
première diode zener D1 abaisse la tension à 6,8 V, et la seconde diode
zener D2 câblée en série prélève (induit une chute de tension de) 4,7
V. Il reste donc aux bornes de
R4 une tension voisine de 2 V, la résistance R2 fait chuter le surplus
de tension (la valeur de R2 a été calculée ici pour un courant de 1 mA
dans la capsule electret).
Branchement d'un micro electret sur une entrée micro dynamique
Certains
équipements audio sont dotés d'une entrée qui est prévue pour y
raccorder un microphone dynamique basse impédance. Il est tout à fait
possible d'y raccorder un microphone electret, moyennant l'apport d'une
source d'énergie externe comme on vient de le voir avec
l'exemple
qui précède et où l'alimentation nécessaire au micro electret est tirée
d'une source 48 V phantom. On peut aussi utiliser une pile et rester
ainsi totalement autonome, c'est ce que montre l'exemple suivant,
décrit à la page
Adaptateur
micro electret pour entrée micro dynamique 001.
Bien
sûr, la pile doit être changée de temps en temps, mais le résultat est
plus sûr en terme de qualité sonore qu'avec une alim secteur...
Sensibilité du micro et polarisation
Il existe plusieurs types de capsules electret, certaines sont plus
sensibles que d'autres. J'en ai récupéré environ
une dizaine dans des petits magnétophones portables mis au
rebus, et en ai acheté quelques-une neuves (1 franc pièce
à l'époque, 1 euro pièce maintenant) et ai eu
l'idée de les tester toutes avec une même valeur de
résistance de polarisation (R1 = 8,2 kO sous 9 V). Les fabricants
préconisent parfois la valeur de la résistance de polarisation pour une
ou plusieurs valeurs de tension d'alimentation (par exemple 4,7 kO avec
alim 9 V) et quand ce n'est pas le cas il faut y aller au
jugé. Les
différences de niveau de sortie que j'ai relevées entre mes capsules
vont
jusqu'à un rapport de 10. Les moins sensibles sont les neuves,
qui sont aussi les plus récentes de mon lot. La tension de
sortie varie de quelques dizaines de mV à quelques centaines de
mV quand je les tapote du doigt (on pourrait presque penser que l'on
pourrait se passer de préampli). A comparer aux 20 mV max
limités par saturation annoncés par certains
constructeurs... J'ai diminué la résistance de
polarisation pour les micros les moins sensibles (6,8 kO, 4,7
kO
puis
3,3 kO, toujours sous 9 V), afin de voir si l'on pouvait
"récupérer le coup". Avec les capsules testées, ce
n'était pas possible. Le micro avait même tendance
à délivrer de moins en moins de signal au fur et à
mesure que la valeur de la résistance diminuait. Je vois d'ici
le petit sourire en coin du professionnel qui se dit : "Bien sûr,
cela se passe comme ça. Il suffit de regarder comment est
constituée l'electronique interne d'un micro electret.". Mais il
me suffit de penser que les fabricants changent tout de même de
temps en temps de procédé de fabrication, pour me dire
que ce qui était vrai il y a vingt ans ne l'est plus forcement
maintenant, et que rien ne vaut un petit test en grandeur nature, sans
formule... Pour conclure ce paragraphe, il semble inutile de penser
gagner un peu de niveau en sortie du micro en diminuant sa
résistance de polarisation - sauf si bien sûr la valeur d'origine est
très élevée. En revanche, essayez voir de
l'augmenter un peu (10 kO ou 12 kO sous 9 V par exemple), et tirez-en
les
conclusions qui s'imposent.
Exemples de sensibilité pour quelques capsules electret
- Sony ECM-44B : sensibilité 2,2 mV / Pa (-53 dBV / Pa), BP
40 Hz - 15 kHz, rapport S/B 62 dB, 122 dBSPL max, alim 1,5 V
- Shure PG30 : sensibilité 2,5 mV / Pa (-52 dBV / Pa), BP 60
Hz - 18 kHz, rapport S/B 61 dB, alim recommandée 5 V (max 10
V).
- ECM300 : sensibilité 4 mV / Pa, bande passante 50 Hz - 18
kHz.
- ProSignal MCE-100 : sensibilité 5,6 mV / Pa, BP 50 Hz - 10
kHz, rapport S/B 34 dB, alim 1,5 V à 10 V
- Sony ECM-MS907 : sensibilité 5,6 mV / Pa (-45 dBV / Pa), BP
100 Hz - 15 kHz, 110 dB SPL max, alim 1,5 V
- Panasonic WM64 : sensibilité 6,2 mV / Pa. Alim max 10 V /
0,5 mA, polariser la capsule sous tension alim 5 V.
- Philips LBC1055 : sensibilité 6,3 mV / Pa, BP 100
Hz - 17 kHz. Avec alim 9 V, résistance alim (vers +9 V) = 8,2 kO et
résistance de charge (entre sortie et masse) = 2,2 kO.
- Sony ECM-MS957 : sensibilité 7,9 mV / Pa (-42 dBV / Pa), BP
50 Hz - 18 kHz, 115 dB SPL max, alim 1,5 V
- Sennheiser KE4 : sensibilité 10 mV / Pa
(1 mV /
microbar), bande passante 20 Hz - 20 kHz (à 4 dB),
rapport S/B 58 dB
(alim comprise entre
0,9 V et 15 V).
- Rode Pinmic : sensibilité 1 V / Pa (21 mV / 94 dB SPL), BP
60 Hz - 18 kHz, rapport S/B 69 dB, alim 2 V à 5 V.
- Panasonic WM61A : sensibilité 19,5 mV / Pa. Alim max 10 V /
0,5 mA, polariser la capsule sous tension alim 3 V.
Remarque
: la comparaison entre différentes capsules n'est pas toujours évidente
car certains fabricants spécifient la sensibilité en mV / Pa (par
exemple sensibilité de 10 mV / Pa) et d'autres la spécifient en dB ou
dBV (par exemple sensibilité de -44 dB ou -52 dBV). Si on considère que
le 0 dB (ou 0 dBV) fait référence à 1 V / Pa, alors un microphone
electret donné pour une sensibilité de -44 dB présentera un
niveau
de sortie de 6,3 mV / Pa. Un microphone electret donné pour
une sensibilité de -36 dB présentera un niveau de sortie de 16
mV
/ Pa, et un microphone electret donné pour une sensibilité de
-60
dB présentera un niveau de sortie de 1 mV / Pa.
Comme vous pouvez
le constatez, plus la valeur en dB est faible et plus faible est sa
sensibilité. Et comme les écarts de dB sont "compressés", de faibles
écarts en dB correspondent à de grands écarts en tension : 20 dB
d'écart de sensibilité correspondent à un rapport de 10 en tension, et
40 dB d'écart de sensibilité correspondent à un rapport de 100 en
tension ! Si on jette un coup d'oeil chez Farnell, on constate que les
capsules proposées offrent une sensibilitée comprise entre -68 dBV / Pa
(0,4 mV / Pa) et -33 dBV / Pa (22 mV / Pa), soit un rapport de niveau
de 55 !
Pour rappel : 0 dB(V) = 1 V / Pa (1 Pa = 10 uBar = 94 dBSPL).
Pour plus de détail sur la conversion decibel / niveau, voir
pages
présentation
des decibels et
logiciel
convertisseur d'unités.
Rapport signal/bruit
Question
qualité en terme rapport signal / bruit (S/B), les micros
electret
ne sont généralement pas terrible. Tout du moins pour les capsules
grand public. Il est vrai qu'on ne demande pas la hifi à un microphone
implanté dans un détecteur de bruits ou dans un téléphone portable. Si
le rapport S/B se situe autour de 60 dB pour les capsules "sérieuses",
il n'est pas rare de le voir descendre aux alentours de 40 dB voir même
30 dB !!! Mais il faut bien observer de telles différences pour
justifier les écarts de prix (moins d'un euro pour les capsules grand
public, plusieurs dizaines d'euros pour les plus sérieuses).
Trop de niveau ?
Souvent
on se plaint d'un niveau électrique trop faible en sortie de la capsule
electret, et on recherche celle qui, suffisament sensible, présente un
bon niveau de sortie pour une pression acoustique "normale" (tout en
ayant un faible bruit de fond propre). A ce titre, les capsules Primo
EM172 (omni) et EM184 (cardio) présentent un excellent rapport
qualité/prix. Mais on peut se trouver dans un contexte inverse, à
savoir disposer en sortie de capsule d'un signal audio de niveau
si élevé qu'il arrive à faire saturer un étage préampli pas
prévu pour (entrée micro PC ou
smartphone, par exemple). Comment dans ce cas précis, atténuer
l'amplitude du signal
délivré par la capsule pour éviter la saturation, sachant que dans ce
contexte la capsule est alimentée par l'appareil sur lequel on
la connecte ? Si on ajoute un pont diviseur résistif ou
un potentiomètre câblé en réglage de niveau, ou si encore on
ajoute simplement une résistance en série (dans le trajet du signal BF)
alors on joue aussi forcément sur la tension de polarisation de la
capsule electret. Or en atténuant trop la tension d'alim de
l'electret, la qualité baisse très rapidement car le point de
polarisation se déplace et la dynamique max diminue. La question est
donc de savoir si on peut en même temps atténuer l'amplitude du signal
délivré par la capsule, tout en maintenant sa tension d'alimentation à
la valeur nominale. Et tant qu'à faire, si une solution existe, il
serait drôlement bien qu'elle ne prenne pas trop de place, sachant que
quand on veut enregistrer sur un
smartphone... J'ai en tête une solution à ce
problème, mais dois la tester avant de la publier.
Utilisation d'une capsule electret avec un microcontrôleur
C'est
un peu hors sujet, mais on peut en dire deux mots. Peut-on relier
directement un microphone electret sur une entrée analogique ou
numérique d'un microcontrôleur, pour une application de type "détecteur
sonore" ? La réponse est non. Une casule electret délivre un signal
électrique dont l'amplitude est bien insuffisante, de seulement
quelques centaines de uV à quelques mV (voire dizaines de mV) en
utilisation normale, c'est à dire avec voix parlée à bonne distance du
microphone. Pour "analyser" un signal audio avec un microcontrôleur, il
convient tout d'abord de l'amplifier énergiquement avec un
préamplificateur. Si le micro est relié sur une entrée de type logique
d'un microcontrôleur alimenté sous une tension de 5 V, il vous faut un
signal d'au moins 1 V d'amplitude pour assurer une détection correcte
(on peut se contenter de moins mais avec un réglage de
sensibilité
un poil plus délicat).
Avertissements
- Le
signal audio qui sort de l'electret est alternatif et possède des
alternances négatives et positives. Il convient de centrer ce signal
sur la moitié de la tension d'alimentation qui est utilisée pour
alimenter le microcontrôleur (un condensateur de liaison entre sortie
du préampli et entrée uC, une résistance de 22 kO entre entrée uC et
+Alim, une résistance de 22 kO entre entrée uC et masse).
- Pour
la détection d'une source sonore, vous pouvez utiliser une entrée
logique doté d'une fonction d'interruption (avec ou sans comparateur
analogique intégré), c'est bien plus facile à
exploiter et surtout bien moins consomateur en ressources logicielles
qu'une lecture
effectuée en boucle. Si vous utilisez une entrée analogique, il est
possible de détecter des plus faibles variations de signal sonore. Mais
attention dans ce cas au rapport entre fréquence d'acquisition
analogique et fréquence des signaux à détecter. Si la fréquence
d'acquisition n'est pas bien choisie, la détection peut ne pas
être fiable. Une solution assez fiable consiste à redresser et filtrer
le signal audio amplifié pour disposer d'une source de tension continue
qui suit l'enveloppe de la modulation audio.
Microphone à electret et PC
Les cartes son grand public au standard Soundblaster possèdent
parfois une entrée
micro. Quand elle existe, cette entrée micro est conçue
pour recevoir le signal électrique provenant d'un microphone
à electret. Ce dernier nécessitant une alimentation, une
petite astuce est mise en oeuvre pour permettre à la carte son
elle-même de la fournir au micro. Le connecteur d'entrée
Micro est en effet un jack de type stéréo, bien que
l'entrée soit le plus souvent mono. L'anneau du jack
inutilisé en
mono (Ring) est donc mis à contribution pour véhiculer le
+5 V fourni par la carte son, au travers une résistance (valeur
comprise entre 2,2 kO
et 10 kO selon fabricant) intégré à la carte son,
vous n'avez pas besoin
d'en rajouter une en externe. L'anneau Sleeve est raccordé
à la masse, et l'anneau du bout (Tip) véhicule le signal
audio.
Ce type de cablage convient parfaitement aux micros electret trois
fils. Mais d'autres cartes son (compatibles ou non compatibles
Soundblaster) ne respectent pas forcement ce type de cablage, et
amènent le +5 V sur l'anneau Tip (à travers une
résistance de 2,2 kO à 10 kO), qui véhicule
déjà l'audio. Dans ce cas, l'anneau Ring (central) reste
inutilisé ou est raccordé à la masse. Ce type de
cablage convient aux micros electret deux fils. Pour plus de détails,
merci de vous reporter à la page
Préampli
micro 002.
Microphone à electret et camescope
Certains camescopes délivrent une tension continue de l'ordre de
3 V sur leur
entrée micro, afin d'alimenter un microphone à electret
externe (Plugin Power chez Sony, par exemple).
Cela évite l'emploi de pile additionnelles, mais peut être
gênant si l'on souhaite utiliser un microphone dynamique simple
ou déjà doté d'un préampli qui
lui-même est déjà alimenté par pile. Si la
tension délivrée par le caméscope vous gêne
pour une raison ou pour une autre, vous pouvez la stopper en ajoutant
un
condensateur
de liaison (voir exemple donné à la page
Atténuateur BF
fixe).
Vous pouvez aussi jeter un oeil à la page
Utilisation
d'un
microphone externe sur un caméscope.
Etude de modification d'une tête artificielle
Matthew F. (musicien) m'a un jour contacté pour une question
relative à une tête artificielle binaurale Sennheiser de
type MKE 2002 utilisée pour la prise de son de bruits
d'ambiances et parfois de musique. Cette tête ayant vieilli,
Matthew souhaitait remplacer les capsules electret d'origine par
d'autres plus récentes. Malheureusement (si on peut dire ainsi),
le remplacement direct semblait compromis, le brochage des capsules
d'origine et celui des capsules récentes semblant
différer. Je profite donc de sa demande pour faire ici le
résumé d'un cas pratique ;-)
Câblage avec capsules d'origine
Schéma simplifié, je ne peux pas reproduire le
schéma complet pour des questions de droits d'auteur. Mais le
principal qui nous concerne est là. On y voit la capsule
d'origine représentée par le capteur à proprement
parler (condensateur encerclé), associé à un
triangle qui représente l'adaptation électronique
(amplificateur ou simple transistor à effet de champ avec sa
résistance de charge). Aucune diode de protection n'est incluse
dans la capsule et c'est pourquoi une diode externe est ajoutée
(D2 et D3 sur le schéma d'origine). Le condensateur de liaison
C1 empêche la tension continue de polarisation du micro de
parvenir au préampli micro qui fait suite.
Capsules nouvelles (MK4)
Ces capsules intègrent d'origine une diode de protection, les
deux diodes externes D2 et D3 d'origine peuvent donc être
supprimées. Aucune résistance de charge / polarisation
n'est intégrée dans les capsules d'origine, il faut donc
en ajouter une en externe (une résistance par capsule). Le
fabricant de la capsule MK4 spécifie la valeur de la
résistance de charge en fonction de la tension d'alimentation.
Pour une tension d'alim comprise entre 7,5 V et 9 V, cette
résistance (nomée RX sur le schéma modifié)
doit avoir une valeur de 18 kO. Finalement, rien de bien
compliqué, on se contente de retirer les diodes D2 et D3
d'origine et on met deux résistances de 18 kO à la place.
Câblage de deux capsules en parallèle ?
Plusieurs musiciens m'ont écrit ces dernières années pour me demander
s'il était possible de câbler deux capsules electret
identiques
en parallèle et sans autre forme de procès. Principalement pour des
questions de place (dans une guitare, dans une flute et plus récement
dans un harmonica). En toute franchise je ne savais pas vraiment si on
pouvait le faire, et mes premières réponses étaient du genre "Cela ne
me semble pas conseillé et je préconise plutôt une sommation après
préamplification. Mais au moins un d'entre eux a tout de même
essayé (avec des capsules electret mais aussi avec des piezo) et il a
bien fait, car son retour a été plutôt positif.
"Cher Rémy, ce que vous m'aviez
déconseillé de faire fonctionne finalement assez bien !".
Bon,
très bien, je reconnais là mon erreur de n'avoir pas pris le temps de
faire des tests avant de répondre. Et je salue l'initiative de celui
qui n'a pas fait l'erreur de m'écouter sans se questionner davantage ;-)
Alors,
un exemple et quelques conseils sur les modifications à apporter aux
différents schémas vus ci-avant ? Et bien ma foi, on peut partir sur un
des schémas proposés, je pense que vous saurez extrapôler avec les
autres.
Cette
façon de faire choque l'oeil tout de même, vous ne trouvez pas ? Et je
pressens dans les temps à venir - allez savoir pourquoi - quelques
remarques fumeuses à mon égard sur ce petit bout de schéma.
Valeur
de R1 : à tester en pratique, surtout si aucune valeur n'est préconisée
par le fabricant des capsules utilisées. Si vous ne savez quelle valeur
adopter, je vous suggère de relire les lignes qui précèdent. Au pif et
sans aucun calcul, je suis tenté de dire qu'une valeur comprise entre
50% et 75% de la valeur à adopter pour un seul microphone, devrait être
une bonne approche.
Valeur de C1 : à priori rien à changer, la
valeur de ce condensateur définit la fréquence de coupure basse, en
conjonction avec l'impédance d'entrée de l'étage amplificateur qui fait
suite. Plus cette impédance d'entrée est élevée et plus la fréquence de
coupure descend vers le bas du spectre. N'augmenter la valeur du
condensateur que si vous sentez un manque manifeste de "basses".
Question de phase...
Bien
entendu, je n'aurai pas l'affront de vous suggérer de faire attention à
la distance entre les deux micros, qui a une influence énorme sur le
rendu après sommation, puisque en fonction de la fréquence des signaux
captés vous allez vous retrouver avec des bosses et creux plus ou moins
marqués à cause des décalages de phase plus ou moins importants. Il me
semble évident que des tests de positionnement des micros s'imposent
avant de
refermer la boîte. On n'a pas affaire ici à un couple stéréo AB ou XY
mais à un couple mono. Pas la même chose, hum...
Mise en boîte
Quand
vous voulez relier un microphone electret fait maison à un enregistreur
audio ou une table de mixage qui ne possède pas d'alim Phantom, se pose
le problème de
l'alimentation de la capsule. Une pile ronde de 1,5 V
(AAA/LR3,
AA/LR6), 3 V (CR2032) ou 9 V (6F22) convient généralement, mais un
montage volant
n'est jamais très robuste dans le temps. Aussi faut-il prévoir une
boîte pour ranger tout cela proprement. Luc nous donne un exemple de
réalisation sur son site :
Alim
micro electret pour prise de son instrument
L'important
est de choisir de la connectique robuste. Oubliez définitivement les
mini-jacks 3,5 mm pour vos réalisations personnelles, et optez de suite
pour un jack 6,35 mm Mono/TS pour une sortie asymétrique ou
pour
un jack 6,35 mm Stéréo/TRS ou une XLR si vous symétrisez le signal
avant de l'envoyer dans le câble BF.
Historique
28/05/2017
- Ajout infos concernant le câblage d'une capsule electret en symétrique.
- Ajout infos concernant le câblage de deux capsules electret en stéréo avec alim commune.
16/10/2016
- Ajout lien vers réalisation pratique de Luc (paragraphe Mise
en boîte).
19/07/2015
- Ajout schéma "Electret sur XLR" pour utilisation d'une capsule 1,5 V.
08/07/2012
- Ajout paragraphe "Utilisation d'une capsule electret avec un
microcontrôleur".
18/12/2011
- Ajout paragraphe "câblage de deux micros electret en parallèle".