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Electronique > Réalisations > Mélangeurs > Mélangeur audio passif 005 (8 entrées symétriques)

Dernière mise à jour : 28/08/2006

Présentation

Cet article décrit comment effectuer la sommation de plusieurs sources audio provenant de sorties symétriques. Je me suis fortement inspiré des articles écrits en anglais par Dave ("NewYorkDave"), qui se manifeste de façon for agréable et professionnelle sur les forums de Prodigy. Vous trouverez donc ici plutôt une traduction et quelques (re)touches personnelles, plutôt qu'un descriptif de découvertes ou mises en oeuvres qui ne sont pas de moi (j'ai déjà réalisé plusieurs mélangeurs passifs asymétriques mais jamais de mélangeurs passif symétrique au moment de l'écriture de ces lignes).

Avant toute chose...

Une sommation passive de signaux audio implique obligatoirement une perte de niveau assez conséquente, que le transport s'effectue en asymétrique ou en symétrique n'y change rien. Vous devrez donc surement utiliser une entrée ayant suffisement de gain (entrée micro ou entrée ligne avec une bonne réserve) pour raccorder la sortie de ce mélangeur.
Important : chaque entrée devra se voir appliquer un signal niveau ligne, vous ne pouvez pas utiliser ce mélangeur pour mixer plusieurs microphones, ni dynamiques, ni electrostatiques !

Le schéma du mélangeur 8 entrées

Le voici donc. Comme vous pouvez le constater, seuls des connecteurs XLR et de simples résistances sont mises en oeuvre. Sa mise en pratique ne devrait donc pas poser de problème particulier, si ce n'est l'aspect mécanique lié à la pose des XLR (si vous avez déjà essayé de faire un trou pour un connecteur XLR chassis, vous savez de quoi je parle).

Melangeur passif 005

Mélange fixe
Chaque entrée est considérée égale aux autres, et aucun réglage de niveau n'est prévu. Si un ajustement de niveau est requis, vous devrez l'opérer avant le mélangeur (réglage du niveau de sortie de la voie concernée). Notez également l'absence d'interrupteur sur le trajet des entrées, ce qui fait que chaque appareil connecté à ce mélangeur sera vu du bus de mélange, et ce même s'il est éteind. Ce qui signifie en clair qu'il contribuera un peu à l'atténuation globale du sommateur, tant qu'il y sera connecté.
Impédance des entrées du mélangeur
L'impédance d'entrée vue par chaque équipement est approximativement de 20 Kohms, et est déterminée par la valeur des résistances de sommation R1 + R2 (10K + 10K), R3 + R4, etc. L'impédance de sortie de chaque équipement raccordé aux entrées sera de préférence inférieure à 2 Kohms, ce qui est généralement le cas pour les sorties symétriques des équipements audio professionnels ou semi-professionnels.
Impédance de sortie du mélangeur
L'impédance de sortie est principalement déterminée par la valeur de la résistance shunt R17, qui sera calculée selon la formule suivante :
R17 = ((20K / N) * Z) / ((20K / N) - Z)
où :
20K = 2 * 10K (R1 + R2 par exemple)
N = nombre d'entrées
Z = impédance de sortie désirée (200 ohms dans le cas présent)
La valeur de 220 ohms attribuée ici à R17 conduit à une impédance de sortie de l'ordre de 200 ohms. Vous pouvez la modifier selon vos convenances personnelles, mais rappellez-vous qu'il vaut mieux conserver une valeur assez basse pour attaquer en toute quiétude l'entrée de l'équipement qui y fera suite.
Perte d'insertion
La valeur de la résistance shunt R17 joue aussi un rôle déterminant dans la perte d'insertion du mélangeur, on peut la considérer sans complexe comme faisant partie intégrante d'un atténuateur symétrique (voir page Atténuateur BF fixe, section atténuateur BF symétrique). Bien entendu, les deux résistances placées en série sur chaque entrée ont aussi leur part dans le calcul de l'atténuation. La valeur de cette perte d'insertion (atténuation) est donnée par la formule suivante :
Att (dB) = 20 Log (Z / (20K + Z))
où :
20K = 2 * 10K (R1 + R2 par exemple)
Z = impédance de sortie désirée
Pour une impédance de sortie fixée à 200 ohms, la perte d'insertion est d'environ 40 dB.
Pour une impédance de sortie fixée à 600 ohms, la perte d'insertion est d'environ 30 dB.
Mais au vu de ces chiffres, ne pensez pas trop vite que l'on a interêt à augmenter l'impédance de sortie pour diminuer l'atténuation apportée par le sommateur...

Mais, R17 court-circuite le signal + et le signal - !

Il est vrai que lorsqu'on n'est pas trop habitué à ce genre de montage, la présence de la  résistance shunt R17 peut sembler extravagante. Pensez donc, elle relie les deux bornes signal + et - de chaque entrée symétrique, et on est donc en droit de penser qu'on va se retrouver là avec une addition de deux signaux en opposition de phase qui va conduire à leur propre annulation ! Et oui, c'est effectivement le cas. La perte occasionnée par ce type de montage est bien liée en grande partie à cet atténuateur constitué des trois résistances série et shunt réunies (R1+R2+R17, R3+R4+R17, etc). C'est le revers de la médaille face à un système actif, où toutes les entrées sont parfaitement isolées les unes des autres. Parce que le problème est là : dans un système passif comme celui-là, les entrées se retrouvent toutes mises en parallèle au travers des résistances série de sommation (10K dans notre montage). Ce qui signifie tout bêtement que toutes les sorties des équipements raccordés aux entrées, se voient elles aussi mises en parallèle (au travers des résistances de sommation, il est vrai). La résistance shunt R17 est donc là pour limiter les "fuites" d'une entrée vers les autres. Idéalement, sa valeur devrait être de zéro ohms, mais vous imaginez aisement qu'il ne resterait alors plus grand chose du signal d'entrée au point de sommation. Il faut donc trouver un compromis : plus R17 est faible, et plus l'isolation entre les entrées est bonne, mais plus l'atténuation est importante. Et plus R17 est élevée, et moins l'atténuation est élevée, mais plus l'isolation entre les entrées est mauvaise. Il est dit qu'un bon compromis se situe avec une résistance qui au final occasionne une atténuation comprise entre 30 dB et 40 dB. Au passage, notons que dans un système actif, la résistance au point de sommation (l'équivalent de R17 du montage passif) est de zéro ohm...
Mais R17 pourrait tout de même être supprimée, non ?
Bah oui, pourquoi ne pas dire que l'impédance d'entrée de l'équipement qui va être raccordé à la sortie du mélangeur passif correspond à la résistance shunt R17 ? Tout simplement parce que dans ce cas, la résistance shunt "fictive" R17 risque d'être un peu trop élevée. Si vous utilisez un préampli micro pour rattraper le niveau perdu, pensez à l'impédance que doit voir l'entrée de celui-ci (si son impédance d'entrée est de 1 à 2 Kohms, il doit voir une impédance de source de quelques centaines d'ohms au maximum pour de meilleurs performances en bande passante et en bruit). De plus, si la résistance R17 est omise, l'atténuation sera moins forte et vous risquez plus facilement de saturer l'entrée du préampli.
Vraiment pas possible de supprimer R17 ?
Si vous y tenez à ce point, disons que cela est possible si le nombre d'entrées est de 2 ou 3. Dans ce cas en effet, la perte occasionnée par le mélangeur est moins importante, et le niveau du signal de sortie est plus proche d'un niveau ligne faiblard que d'un niveau micro, et il est alors envisageable d'utiliser une entrée ligne (avec une réserve de gain suffisante tout de même) plutôt qu'une entrée micro pour compenser l'atténuation subite. On se rapproche alors du cas évoqué à la page Mélangeur passif 004.

Nombre d'entrées différent de 8

Le schéma présenté ici comporte 8 entrées, mais vous pouvez sans problème réduire ou augmenter ce nombre, entre 2 et 16, il suffit d'ajuster la valeur de R17 en conséquence. Quelques exemples de valeurs pour la résistance R17 sont données dans le tableau qui suit, qui vous évitera peut-être quelques calculs. Base de calcul : impédance d'entrée de 20 Kohms, et impédance de sortie Zs de 200 ou 600 ohms. La valeur donnée pour R17 correspond à la valeur calculée et n'a pas été arrondie à la valeur normalisée la plus proche (je vous laisse cet exercice au demeurant fort simple).

Nb d'entrées R17
Pour Zs = 200 ohms
(Att = -40 dB)		 R17
Pour Zs = 600 ohms
(Att = -30 dB)
2 204 638
3 206 659
4 208 680
5 210 705
6 212 731
7 215 759
8 217 789
9 219 821
10 222 857
11 224 895
12 227 937
13 229 983
14 232 1034
15 235 1090
16 238 1153

Comme vous pouvez le constater, la valeur de R17 est plus dépendante du nombre d'entrée quand l'impédance de sortie est plus grande. Comme finalement l'impédance de sortie n'est pas si critique que cela dans la majorité des applications, vous pouvez adopter systématique pour R17 une valeur de 220 ohms, pour une impédance de sortie de 200 ohms, et ne pas trop vous soucier du nombre d'entrées réellement exploitée.