Dernière mise à jour :
31/10/2010
Voir aussi
Atténuateur
BF de puissance
Présentation
Les lignes qui suivent décrivent comment atténuer (de
façon non variable) un
signal BF dont l'amplitude est trop importante. Une première
partie traite des atténuateurs BF asymétriques, tandis
qu'une seconde partie traite des atténuateurs BF
symétriques.
Remarque :
vous constaterez que
parfois, dans un même schéma, des composants portent le
même nom, par exemple deux ou quatre résistances
appelées R1, alors que ce n'est normalement pas
autorisé dans un schéma électronique (sinon,
comment s'y retrouver lors de l'implantation des composants ! ). Je me
permet ce petit écart, en précisant que si plusieurs
composants portent la même référence, c'est qu'ils
sont rigoureusement identiques (même valeur).
Atténuateur BF asymétrique non réversible
Pour atténuer l'amplitude d'un signal électrique, il
suffit de relativement peu de composants (de simples résistances
suffisent), et de surcroit aucun apport d'énergie n'est
nécessaire. On peut donc intercaler un atténuateur entre
la sortie d'un équipement et l'entrée d'un autre
équipement sans besoin d'alimentation électrique,
l'atténuateur pouvant même prendre place dans l'un des
connecteurs du câble de liaison (du côté de
l'entrée de l'équipement qui reçoit le
signal). Mais trève de bla-bla, et voyons voir de quoi il en
retourne, avec le schéma qui suit :
A cause de sa forme, on l'appelle atténuateur en L. Difficile de
faire plus simple, n'est-ce pas ? Il s'agit là d'un
pont
diviseur
résistif simple. Si l'on donne aux deux
résistances R1 et R2 la valeur de 180 ohms, le rapport
d'atténuation est de 2, ce qui correspond à une baisse de
6dB (une première moitié du signal "reste" sur R1, la
deuxième moitié va sur R2). Si les deux
résistances ont pour valeur 10K, même chose, rapport
d'atténuation de 2, soit 6dB.
C'est tout ? Hum...
tout cela
semble tout de même un peu trop simple. N'y
aurait-il pas un piège ? Et si ! Nous sommes parti du principe
que la source possédait une impédance de sortie nulle et
que le récepteur possédait une impédance
d'entrée infinie. Des données théoriques que l'on
aimerait parfois trouver dans la réalité, mais... nous
devons faire avec la réalité ! Alors prenons donc un
exemple concret en utilisant des résistances de 180 ohms dans un
premier temps, puis des résistances de 10Kohms dans un
deuxième temps. On s'y retrouvera un peux mieux, vous allez voir.
Exemple : La
source est un
lecteur de CD dont l'impédance de sortie est 1Kohms (j'en vois
sourire, pourtant ça existe), et le
récepteur est une entrée ligne d'un ampli dont
l'impédance est de 47Kohms (là, vous ne devriez pas
être choqué). Voyons donc ce que celà donne
une fois que nous connectons l'atténuateur entre ces deux
équipements. Pour faciliter la compréhension de ce qui
suit, nous appellerons R1' l'impédance de
sortie du lecteur CD, et R2' l'impédance d'entrée de
l'ampli. La résistance R1' se retrouve en série avec la
résistance R1 de l'atténuateur, et représente une
résistance équivalente R1'' dont la valeur est
égale à la somme des deux résistances, soit 1180
ohms. La résistance R2' se retrouve en
parallèle avec la résistance R2 de l'atténuateur.
La résistance R2'' équivalente correspond à la
mise en parallèle de ces deux résistances, soit 179 ohms.
Le rapport d'atténuation est de... 7,7 ! On est vraiment
très loin du rapport
de 2 théorique que l'on pensait obtenir !!! Voyons voir
maintenant ce que
celà donne si nous prenons la valeur de 10Kohms pour les deux
réistances R1 et R2. R1'' = 11Kohms, et R2'' = 8,24Kohms.
Là, le rapport d'atténuation est de 2,33. Plus proche
tout de même de ce que nous avions juste avant avec nos
résistances de 180 ohms, n'est-ce pas ?
Conclusion :
on ne peut
pas utiliser n'importe quelle valeur de résistance pour
réaliser un atténuateur... dans le cas où l'on
souhaite une valeur d'atténuation précise ! Car soyons
honnêtes, la plupart du temps, nous ne seront pas à 1dB
près, surtout dans le domaine des liaisons grand public avec de
l'asymétrique, n'est-ce pas ?
Alors, en pratique, quelles valeurs
utiliser ? Et bien en tenant compte de ce qui a été
écrit ci-avant, l'important est de retenir que le rapport
d'atténuation correspond
grosso-modo
au rapport des valeurs des deux résistances.
Vs = Ve * R2 / (R1 + R2)
avec Ve = tension d'entrée, et Vs = tension en sortie
Si R1 = R2, on aura
une perte d'environ moitié, soit environ 6dB. Si la
résistance R2 est dix
fois plus faible que la résistance R1, nous aurons une
atténuation de l'ordre de 10, soit environ 20dB. Voici dans le
tableau ci-dessous, quelques valeurs de
résistances et les valeurs d'atténuation correspondantes.
Rappelez-vous qu'il s'agit de valeurs approximatives, puisque
dépendantes des
impédances de source et de charge ! Les valeurs
d'atténuation données ci-après sont minimales, une
fois l'atténuateur en circuit, l'atténuation sera
forcement plus
élevée. La
différence entre valeur calculée et valeur réelle
sera d'autant plus faible que l'impédance de source sera faible
et l'impédance de charge élevée.
R1
|
R2
|
Atténuation en dB
|
3K3
|
10K
|
-2,5
|
4K7
|
10K
|
-3,3
|
10K
|
10K
|
-6.0
|
10K |
5K6
|
-8,9
|
10K |
4K7
|
-9,9
|
10K |
3K3
|
-12,1
|
10K
|
2K49 (ou 2K4)
|
-14,0 (passage de
+4dBu à
-10dBu)
|
10K |
1K
|
-20
|
10K
|
120 (ou 110)
|
-39 (passage de
+4dBu à
-35dBu) |
Atténuateur BF asymétrique non réversible pour
entrée micro
active
Si vous souhaitez réaliser l'atténuateur
précédent pour atténuer un niveau ligne vers un
niveau micro (c'est le genre de chose qui peut dépanner), vous
devrez vérifier si oui ou non l'entrée micro
délivre une tension continue. C'est le cas de l'entrée
micro de certaines cartes son grand public ou des entrées micro
de certains caméscopes (chez Sony par exemple), cette tension
continue étant destinée à
alimenter
un micro
electret. Si cette
tension est gênante pour votre application (elle peut provoquer
de la distorsion), vous devrez ajouter un
condensateur
de liaison qui la bloquera, comme le montre le
schéma ci-dessous.
La valeur du condensateur (électrochimique) n'est pas
très critique, vous pouvez
aussi utiliser un 100 uF ou un 470 uF (la valeur peut sembler
élevée mais il faut penser que l'impédance
d'entrée d'une entrée micro est de l'ordre du KiloOhm).
La tension de service de 16 V
préconisée ici est un bon compromis entre tension
à supporter et encombrement du composant. Evitez les
condensateurs au tantales dans les liaisons audio. Ils sont tentant de
par leur petite taille, mais peuvent ajouter une distorsion non
négligeable.
Atténuateur BF asymétrique réversible
Le montage précédent à deux résistances
(sans condensateur de liaison) impose le respect du sens de
branchement, l'entrée ne pouvant
pas être utilisée comme sortie. Le montage suivant est un
poil plus élaboré - vous pensez bien, une
résistance en plus ! - et permet d'assurer la même
fonction que le montage précédent, mais avec des
entrée et sortie réversibles. A cause de sa forme, on
l'appelle atténuateur en T.
Si l'on regarde ce circuit d'un point de vue purement théorique,
il donne les mêmes résultats que le montage
précédent. En effet, si la source reliée à
l'entrée présente une impédance nulle et si la
charge collée à la sortie présente une
impédance infinie, l'atténuation apportée sera
rigoureusement identique, puisqu'aucune chute de tension n'aura lieu
sur la seconde résistance R1. Bien évidement, si l'on se
place maintenant dans le monde du réel (c'est là qu'on se
retrouve le plus souvent finalement), les choses diffèrent
alors. Nous avons la première résistance R1 et R2 qui
constituent un pont diviseur de tension (comme avant), mais en plus
nous avons la seconde résistance R1 qui forme un second pont
diviseur avec l'impédance de charge du circuit raccordé
à la sortie. Ce qui entraine une atténuation
supplémentaire, et pas des moindres avec les valeurs
données ici aux résistances ! Vous commencez à
comprendre la subtilité de la chose ? Il faut avoir des valeurs
assez élevées pour que la source ne soit pas trop
chargée, et en même temps il faut tenir compte des
impédances de source et de charge dans le calcul des composants.
Cela était vrai également pour le montage
précédent, mais cela était moins "critique"
qu'ici. Vous comprennez maintenant pourquoi certains auteurs sur le net
fournissent des calculatrices pour faciliter les opérations...
Atténuateur BF asymétrique pour sortie
symétrique
Les deux schémas qui suivent permettent de se constituer un
atténuateur dont l'entrée sera raccordée à
une sortie symétrique, et la sortie sera raccordée
à une entrée asymétrique. Le premier schéma
convient pour une sortie symétrique électronique
(transistors ou circuits intégrés) et le second
schéma convient pour une sortie symétrisée par
transformateur.
Les valeurs données ici aux composants sont arbitraires, les
schémas sont surtout là pour le cablage de la XLR.
Désolé de prendre autant de place pour si peu. Mais il
faut bien rire un peu de temps en temps, non ? ;-)
Atténuateur BF symétrique de puissance, pour
insertion entre
sortie ampli et HP
Les atténuateurs fixes décrits ci-avant sont avant tout
destinés à l'atténuation de signaux BF où
il n'est pas question de puissance, mais où il est juste
question de tension. La fabrication d'un atténuateur de
puissance demande quelques précautions supplémentaire, et
ne doit pas être pensé de la même façon, tout
simplement parce que les puissances mise en jeu ne sont plus
négligeables, et que mal concevoir ce type de circuit peut
provoquer la destruction de l'atténuateur, ou pire, la
destruction de l'amplificateur. Plus de détails sur la page
Atténuateur
BF de puissance.
Atténuateur BF symétrique
C'est ce genre d'atténuateur que l'on trouve en entrée de
tranche sur certaines consoles de mixage, et qui est
généralement appelé "PAD". La valeur
d'atténuation apportée par le PAD n'est pas
réellement standardisée, mais tourne en
général autour de 20dB (parfois 18dB, parfois 23dB ou
même 26dB). Le schéma ci-dessous représente un
atténuateur doté de deux prises XLR (autonome et pouvant
être déplacé), mais il va de soi
que vous pouvez ignorer ces prises et intercaler les résistances
dans un montage électronique existant (avec de
préférence un double inverseur permettant de le mettre
en/hors service). A cause de sa forme, on l'appelle atténuateur
en H, ou encore atténuateur en T symétrique (un T
à l'endroit et un T à l'envers dont les deux barres
verticales sont confondues).
Inutile de réexpliquer ce qui a été dit avant, je
suis certain que
vous comprennez que les résistances sont montées ainsi
parce qu'il y a
deux fils signal (en plus de la masse) dans une liaison
symétrique, et
qu'on ne va pas s'amuser à atténuer une partie et pas
l'autre (je ne
vous raconte pas le massacre à la réception si on
s'amusait à ce genre
de chose).
Formule permettant de déterminer le facteur
d'atténuation
(les allergiques sauteront automatiquement les deux lignes suivantes)
Vs = Ve *
R2 /
((2 * R1) + R2)
avec Ve = tension d'entrée, Vs = tension en sortie, et R3 = 0
ohms
Franchement, on arrive à la fin de la page,
ce n'est
pas le moment de se tartiner des formules, vous ne croyez pas
? Alors je vous propose quelques exemples de valeurs
et on n'en parle plus. OK ? En voici donc quelques unes, tirées
de-ci de-là dans telle ou telle autre console ou préampli
micro (je n'avais même pas le courage de faire les calculs
moi-même, c'est dire si je vous comprend).
R1
|
R2
|
R3
|
Atténuation en dB
|
240
|
300
|
0 (zéro)
|
-10
|
330
|
220
|
0 (zéro)
|
-12
|
200
|
249
|
200
|
-14,0 (passage de +4dBu à
-10dBu) |
2K49
|
1K00
|
100
|
-15
|
1K
|
220
|
0 (zéro) |
-20
|
619
|
169
|
619
|
-20
|
180
|
390
|
180
|
-23
|
4K99
|
154
|
10
|
-36
|
Remarques- Pour l'atténuateur symétrique, vous devez
impérativement utiliser des résistances de
précision 1%, afin de limiter l'impact sur le facteur de
réjection de mode commun. Choisir des résistances de 5%
n'apportera pas forcement un gros décalage, mais autant faire
pour le mieux quand on le peut. Vous pouvez vous permettre d'utiliser
des résistances carbone, ça a bien moins d'importance ici
que dans un préampli micro où l'emploi de
résistances métal est recommandé (les niveaux de
tension ne sont pas du tout du même ordre de grandeur).
- Si les résistances R1 et R3 sont identiques, vous avez
affaire à un PAD réversible. Sinon (comme c'est le cas
pour le schéma présenté ci-avant), vous devez
respecter l'entrée et la sortie.
- L'atténuateur doit être placé au plus
près du circuit récepteur, pour bénéficier
de la plus forte amplitude possible tout au long du câble de liaison.
Vous obtiendrez ainsi un meilleur rapport signal / bruit, ce qui est
très net quand la liaison s'effectue dans un endroit fortement
perturbé.
Quelques valeurs pour un atténuateur symétrique et
réversible 600 ohms / 600 ohms
A la demande d'un internaute, j'ajoute le tableau suivant, qui donne
quelques valeurs d'atténuations pour un atténuateur
symétrique réversible, pouvant être
inséré dans une ligne 600 ohms. Valeurs théorique,
en pratique choisir les
valeurs
de
résistance normalisées les plus proches. Dans le cas
présent, R1 = R3 (quatre résistances identiques).
R1
|
R3
|
R2
|
Atténuation en dB
|
18
|
18
|
5200
|
-1
|
52
|
52
|
1703
|
-3
|
84
|
84
|
987
|
-5
|
100
|
100
|
803
|
-6
|
156
|
156
|
422
|
-10
|
180
|
180
|
322
|
-12
|
210
|
210
|
220
|
-15
|
233
|
233
|
154
|
-18
|
246
|
246
|
121
|
-20
|
Attention !
Un tel
atténuateur ne convient pas forcement dans tous types de liaison
600 ohms. Une liaison téléphonique, par exemple,
fonctionne avec une boucle de courant, et ce courant doit avoir une
valeur précise pour un fonctionnement correct de
l'élément qui y est raccordé
(téléphone ou modem). Placer un atténuateur est
parfois conseillé pour diminuer le courant de boucle (certains
modems fonctionnent mieux ainsi), mais l'atténuation doit tout
de même rester modeste. Par contre, pour une vieille console dont
la sortie se fait sur transfo avec une impédance
caractéristique de 600 ohms (ça ne se trouve plus sur les
consoles récentes, avec lesquelles on travaille en adaptation de
tension et non en adaptation de puissance), vous pouvez adopter une
valeur d'atténuation quelconque.
Atténuateur symétrique avec microphone électrostatique ?
Dans
les consoles de mixage ou préamplis micro équipés d'une entrée XLR avec
PAD (atténuateur) et alimentation Phantom, la section atténuateur est
placée après injection du +48 V de l'alim Phantom pour que cette
dernière ne passe pas par l'atténuateur. Que faire si on dispose d'un
microphone électrostatique qui délivre un niveau tel qu'on arrive à
saturer l'étage d'entrée d'un préampli dont le gain est au
minimum
et que ce dernier ne dispose d'aucun atténuateur supplémentaire intégré
(pad) ? Peut-on ajouter un atténuateur symétrique externe entre
microphone et préampli, sachant que l'alim Phantom ne doit pas être
trop perturbée ? En principe on devrait dire qu'on ne peut pas ajouter
un tel atténuateur en externe et qu'il faudrait ouvrir le préampli pour
ajouter l'atténuateur au plus proche de l'étage amplificateur.
Cependant, et pour les microphones récents qui ne consomment que très
peu d'intensité sur le 48 V, on peut émettre l'idée qu'un tel
atténuateur externe peut être envisagé, selon le schéma suivant.
Avec
les valeurs de ce schéma, on peut espérer grosso-modo une atténuation
comprise entre 12 dB et 20 dB, en supposant que l'impédance
d'entrée de l'étage préampli qui suit est de l'ordre de 1 kO. Augmenter
la valeur des résistances série (celles qui sont dessinées en
horizontal sur le schéma) contribuera à une atténuation plus grande,
mais il ne faut
pas aller trop loin si on veut conserver une tension d'alim suffisante
pour le microphone. Selon la topologie électronique de ce dernier, une
alim trop faible pourrait se
traduire par une augmentation du souffle et/ou de la distorsion. En
toute honnêteté je n'ai pas essayé ce montage mais je pense qu'il est
raisonnable de ne pas aller au-delà de 1 kO pour ces quatres
résistances (R3 restant à 150 ohms). En gros, faire des tests avec des
valeurs comprises entre 150 ohms et 1 kO.
Remarque
: il ne serait pas surprenant d'observer une petite baisse de niveau
dans le bas du spectre si des condensateurs de liaison sont installés
en sortie du micro et si ces derniers possèdent une valeur capacitive
plutôt
"basse". En effet, l'ajout de l'atténuateur se traduit par la mise en
parallèle d'une impédance (résistance) supplémentaire à celle d'entrée
du préampli, et cela peut faire descendre la fréquence de coupure basse
dans une certaine mesure, difficile à évaluer si on ne connait pas
précisement les caractéristiques techniques du micro et de l'étage
d'entrée du préampli. Ca ne s'entendra peut-être pas du tout, et comme
je le dis il faut tester. Toujours est-il qu'une petite chute de niveau
dans le bas du spectre sera de toute façon préférable à une distorsion
trop audible. Allez, on va dire que c'est justement les basses qui sont
responsables de la distorsion...