Dernière mise à jour : 25/12/2011
Présentation
Plusieurs montages de préamplificateurs pour
microphone sont présentés ici. Tous sont construits sur la base d'un
circuit intégré SSM2017 ou SSM2019 et sont destinés à être
utilisés avec un microphone dynamique ou électrostatique.
Selon le schéma, on dispose d'une sortie symétrique, asymétrique ou les
deux, et dans tous les cas une alimentation Phantom 48 V est prévue.
Version stéréo du préampli (007c)
Aucune
difficulté majeure
pour la réalisation, mais peut-être des
difficultés pour trouver les SSM2017 (circuit intégré
préamplificateur) et SSM2142 (circuit intégré de symétrisation).
Sachez cependant que vous
pouvez
remplacer sans difficulté le SSM2017 par son remplaçant
direct SSM2019,
par un INA217,
par un INA163
ou encore par un THAT
1510 ou THAT 1512 (voir schéma préampli micro 022). De même, le SSM2142 peut être
remplacé par le DRV134.
Dans tous les cas, ces remplacements s'effectuent broche à
broche et ne nécessitent aucune modification du circuit. Les schémas proposés sont les suivants :
- Schéma 007 : version "de base" mono avec sortie symétrique
- Schéma 007b : version simplifiée mono avec sortie asymétrique
- Schéma 007c : version "de base" stéréo avec sortie symétrique
- Schéma 007cb : version "de base" mono avec sortie symétrique
Remarques
- Le descriptif général (texte explicatif) n'est donné que pour le premier schéma 007, les autres schémas en découlent.
- Je
propose pour certains schémas, des circuits imprimés présentés
pour application mono ou pour application stéréo. Mais chaque schéma de
préamplificateur peut être réalisé en version mono ou en version
stéréo, dans le deuxième cas et pour les schémas "mono", il suffit de
fabriquer le montage en double exemplaire.
Schéma 007
Le SSM2017
(ou désormais
ses remplaçants SSM2019 ou INA217) permet de réaliser un
préampli de
bonne qualité avec très peu de composants. J'ai vu des
schémas simplifiés à l'extrême où la résistance déterminant le gain
était le seul composant ajouté
au SSM2017. Pas d'alim phantom prévue (et donc pas de protection
contre les
surtensions), pas de filtre RF en entrée, bref, le schéma
idéal pour le
débutant. Le schéma qui suit intègre l'ensemble
des "fonctions" de base, vous serez totalement libre de simplifier le
montage en excluant une ou la totalité de ces fonctions.
Le SSM2017 en bref
L'arrivé du SSM2017 sur le marché de
l'électronique a permis de porter un regard un peu neuf sur
l'utilisation de circuits intégrés pour l'audio, surtout
quand il s'agissait de faire simple. Auparavant, les circuits
intégrés étaient plutôt
considérés comme mauvais pour l'audio (cela n'a pas
beaucoup changé pour beaucoup), et le choix d'un préampli
micro à base de transistors recevaient toujours la
préférence de beaucoup. Mon point de vue est que le
SSM2017 est bien pratique pour faire un bon préampli sans se
casser la tête, ce qui est presque idéal pour un débutant (si ce
débutant veut ensuite aller plus loin dans les performances, il
trouvera assurément de quoi manger avec d'autres schémas plus
étudiés). J'ai vu le SSM2017 utilisé dans des consoles de
studio et de radio, et personne ne s'en plaignait (je ne compte pas
ceux qui utilisaient un préampli externe DBX 286, Drawmer MX60 ou
Symetrix 528), même avec un microphone Shure SM7 réputé pour son faible
niveau de sortie. Le bruit
d'entrée du SSM2017 est très faible (moins de 1 nV par
racine de Hertz, 1 nV à 2 nV quand on a ajouté la
résistance qui détermine le gain), et la bande passante
s'étend à 300 kHz pour un gain de 1000. La consommation du
circuit est d'environ 11 mA, et l'excursion de sortie peut atteindre
9 Veff pour une alimentation de +/-15 V. Le haut de gamme fait appel
à d'autres technologies pouvant offrir des performances
supérieures, mais il faut savoir ce que l'on veut. N'oubliez pas
de (re)compter le nombre de composants nécessaires pour faire un
préampli micro...
Filtrage RF
Le filtrage RF consiste à limiter le risque d'être
embêté par des émetteurs de radio ou autres CB
proches. Pour plus de détails, merci de vous reporter à
la page Filtre
RF.
Le signal électrique provenant du microphone traverse donc le
filtre constitué des selfs L1, L2, C7 et C8. Ce filtre n'est ni
plus ni moins qu'un filtre passe-bas qui laisse passer les signaux de
fréquence audible (BF), mais qui bloque les signaux de haute
fréquence (RF ou HF).
Alimentation Phantom
Le schéma de l'alimentation
Phantom à proprement parler
n'est pas représenté ici, vous pouvez vous inspirer des
quelques schémas présentés sur cette
page ou
ailleurs sur le Net, ce genre de schéma ne manque pas ! Le +48 V
provenant de l'alimentation Phantom donc, est filtré par une
cellule RC constituée ici de R9 et C2. La tension filtrée
est ensuite appliquée simultanement sur les deux bornes
d'entrées (broches 2 et 3 de la XLR) afin de parvenir au
microphone. Il est très important que les deux
résistances R1 et R2 possèdent des valeurs les plus
proches possibles, afin d'éviter une tension
différentielle trop importante. Si vous n'avez aucune
réserve de résistances de 6,81 kO, n'hésitez pas
à en acheter une dizaine d'un coup, et à prendre les deux
dont les valeurs sont les plus proches. Les selfs L1 et L2 n'ont aucune
influence sur la tension continue, l'alimentation Phantom les
traversera donc comme s'il n'y avait qu'un simple fil
électrique. Par contre, l'alimentation Phantom ne devant surtout
pas parvenir au circuit intégré SSM2017, elle sera
bloquée par les deux condensateurs
de
liaison C1 et C3. Ces deux
condensateurs apporteront immanquablement une petite coloration au son,
mais difficile de faire autrement. Je vous invite à faire des
tests avec différents condensateurs (marques, types) afin de
vous faire votre propre opinion là-dessus, et n'hésitez
pas à jeter un oeil à la page Condensateurs,
vous
pourriez y découvrir des indices interressants pour effectuer ce
choix... Si vous êtes certain de ne jamais utiliser
l'alimentation Phantom, vous pouvez omettre de câbler R1, R2, R9 et C2.
Amplification
La totalité de l'amplification est assurée par le
SSM2017. Ce composant miracle ne requiert que la résistance R5
pour
définir le gain d'amplification selon la formule suivante, et c'est tout !
R5 = 10000 / (Gain - 1)
La formule renversée donne ceci :
Gain = (10000 / R5) + 1
Le
schéma représente une résistance fixe pour le
gain, mais il va de soi que vous pouvez la remplacer par un
potentiomètre (ou mieux par un commutateur rotatif doté
de plusieurs résistances différentes) pour adapter le
gain à vos besoin de façon plus aisée. Dans ce
cas, remplacez R5 par une résistance de 15 ohms mise en
série avec un potentiomètre de 4,7 kO. Petit avertissement en passant :
la courbe de variation du gain offerte par un simple dispositif à
potentiomètre n'est pas très pratique à l'usage, car on dispose d'un
gain de +10 dB avec R5 = 4,7 kO, d'un gain de +20 dB pour R5 = 1 kO, un
gain de +40 dB pour 100 ohms et un gain de +60 dB pour 10 ohms. C'est
pourquoi un commutateur rotatif doté
de plusieurs résistances de gain peut être préféré, même si le passage
d'un plot à l'autre provoque un petit bruit de commutation (pas si
méchant que ça tout de même).
Voici
les valeurs de résistances (éventuellement arrondies aux valeurs
normalisées les plus proche) pour un gain évoluant de 5 dB en 5 dB :
0 dB -> R5 = infini (non connectée)
+5 dB -> R5 = 12K5
+10 dB -> R5 = 4K7 (4545)
+15 dB -> R5 = 2K2 (2174)
+20 dB -> R5 = 1K0 (1111)
+25 dB -> R5 = 560 (588)
+30 dB -> R5 = 330
+35 dB -> R5 = 180 (181)
+40 dB -> R5 = 100 (101)
+45 dB -> R5 = 56 (55.8)
+50 dB -> R5 = 32 (31.9)
+55 dB -> R5 = 18 (17.88)
+60 dB -> R5 = 10
+65 dB -> R5 = 5.6 (5.55)
Notez la
présence de la résistance R6 de 10 kO
chargeant la sortie du SSM2017. Cette résistance n'est pas
obligatoire, mais permet des performances légèrement
supérieures du circuit. Les quatre diodes zener montées en parallèle
entre les entrées et la masse ont pour rôle d'écrêter les surtensions
qui pourraient survenir lors de la
connexion d'un microphone électrostatique alors que
l'alimentation phantom est activée, lors de la mise en ou
hors tension de l'alimentation phantom, ou plus simplement encore quand
des parasites violents se présentent à l'entrée après captation par le
câble BF. En situation normale, ces diodes ne
conduisent pas et n'ont pas d'influence sur le son. Concernant les
résistances R3 et R4 : certains auteurs mettent à cet
endroit (entre chaque entrée du SSM2017 et la masse) des
résistances de forte valeur (2 x 10 kO par exemple), d'autres
auteurs préfèrent des valeurs faibles (2 x 301 ohms par
exemple). Je vous invite à essayer les deux pour vous faire une
idée par vous même, sachant qu'en théorie, le bruit
apporté par une résistance est d'autant plus
élevé que sa valeur est forte...
Symétrisation
La symétrisation de sortie est confiée au circuit
symétriseur de ligne SSM2142 (ou DRV134, plus récent). Ce
circuit intégré
est étudié pour accepter une forte charge capacitive, et
accepte donc une grande longueur de câble sur sa sortie. Si
vous ne souhaitez pas bénéficier d'une sortie
symérique, vous pouvez parfaitement exploiter la sortie
asymétrique du SSM2017, en acceptant de limiter la longeur du
câble relié sur cette sortie (disons max 3 mètres, le
SSM2017 n'est pas fait pour attaquer des charges capacitives
élevées, et aurait tendance à osciller à un
gain élevé). Dans ce cas, vous pouvez omettre le SSM2142. Voir aussi la
page Symétriseur
audio 006, qui utilise également le SSM2142 ou DRV134.
Alimentation
L'alimentation secteur devra être soignée. Je vous
recommande d'utiliser une alimentation symétrique +/-15 V faisant
appel à des régulateurs de tension ne
générant pas trop de bruit, comme ont un peu tendance
à le faire les régulateurs de la série 78xx et
79xx. Privilégiez donc de meilleurs régulateurs de
tension, tel les LM317 et LM337, câblés selon le schéma
de l'alimentation
symétrique 001 décrite sur ce site. Les SSM2017 et
SSM2142 bénéficient chacun de leur propre cellule de
découplage d'alimentation : R11/C10 et R12/C12 pour le SSM2017,
R10/C9 et R13/C11 pour le SSM2142. Pour de meilleurs performances, vous
devrez placer les condensateurs C10 et C12 au plus proche du SSM2017,
et les condensateurs C9 et C11 au plus proche du SSM2142. La mise en
place d'un condensateur de 100 nF / 63V en parallèle sur chacun
des quatre chimiques de 100 uF est fortement conseillé, sans
être absolument obligatoire.
Câblage des connecteurs d'entrée / sortie
Il est noté sur le schéma que la broche 1 de la XLR
d'entrée (MIC, J1) doit être reliée au chassis
métalique (via vis connecteur XLR ou via broche masse
métallique de ce même connecteur) avec un morceau de fil
très court, et non à la masse électrique de
l'alimentation (0 V). La sortie quant à elle subit le même
sort, la broche 1 de la XLR de sortie (Out, J2) devant elle aussi
être raccordée au chassis avec un morceau de fil
très court. En même temps, il est indiqué que la
broche 1 de la XLR de sortie est reliée au 0 V de l'alimentation
symétrique, ce n'est pas une erreur. Il y a bien une connection
électrique entre 0 V de l'alim et chassis métallique,
mais le point de connection doit être établi en un seul
point du chassis dont l'emplacement peut être à
déterminer expérimentalement (par exemple proche de J1 ou
proche de l'arrivée secteur), comme le montre le croquis suivant.
Tout cela dans un seul but : maîtriser au mieux le cheminement
des signaux utiles et des parasites... Si votre arrivée secteur
ne possède pas de terre, la seule chose qui change concerne le
fil de terre manquant, le reste des connections reste vrai.
Schéma 007c
A peine différent du premier (007), je vous laisse trouver les différences.
Indices : découplage alimentation et sorties SSM2142.
Schéma 007cb
Même montage que précédent (007c) mais en version mono. Aucune surprise donc...
Schéma 007cb (idem schéma 007c mais en mono)
Schéma 007b
Version mono et simplifiée du préampli
précédent sans le symétriseur de sortie, et donc
cette fois avec sortie asymétrique. Symétriseur que l'on
peut toujours ajouter après coup, voir par exemple symétriseur
audio 006.
Schéma 007b
Prototypes
J'ai réalisé plusieurs prototypes de préamplis micro à base de SSM2017, pour moi ou pour des connaissances.
Mon premier prototype (schéma 007)
Mon
tout premier prototype a été assemblé sur une grande plaque
d'expérimentation avec plan de masse côté composants (quel luxe et que
de place perdue, quand j'y repense). Il bénéficiait d'une alimentation
phantom et d'une inversion de phase, ces deux fonctions
étant commutées par relais afin de limiter au strict
minimum la longueur du trajet du signal audio avant son amplification.
L'alimentation
symétrique +/-15 V et l'alimentation
Phantom
sont toutes deux sur le circuit imprimé, à droite sur la
photo. Pour l'alim phantom, j'ai utilisé un transfo 24 V, suivi
d'un redresseur / tripleur de tension, lui-même suivi par une
régulation zener / transistor (4 zeners 12 V en série). Le
troisième circuit intégré visible sur chaque voie
est un NE5534 destiné à fournir une sortie
asymétrique totalement indépendante de la sortie
symétrique.
Mon second prototype (schéma 007)
Je ne sais si je dois appeler
ce second montage "prototype" ou "réalisation finale". Suite à une
demande urgente d'un cousin musicien, j'ai
réalisé ce préampli très vite, trop vite
pour me laisser le temps de réaliser un circuit imprimé
propre. Il ne paye pas de mine et est plutôt sobre, c'est le
moins qu'on puisse dire, mais il fonctionne très bien et est
d'une grande robustesse mécanique, c'est ce qu'on lui demandait
en priorité (il est très souvent transporté). J'ai
utilisé un boitier en tôle plutôt qu'en alu, pour
cette raison.
Le montage de la section régulation fait un peu fouilli,
c'est vrai. Si vous regardez bien le circuit imprimé, vous
noterez la présence non pas de 4 circuits
intégrés, mais de 6. J'ai
utilisé ici des régulateurs
de tension symétriques avec tracking de type 4195 (un pour
chaque voie).
Un interrupteur de mise sous tension, un interrupteur reliant ou
séparant la masse de la terre, deux prises d'entrées et
autant de sorties (c'est une version stéréo) et chose qui
devrait vous étonner... pas de réglage de gain ! Ce
dernier est figé à 45 dB pour les deux voies, c'est un
souhait du propriétaire qui ne souhaitait utiliser que ses deux
micros chant Senheiser, et avec lesquels les essais et ajustements ont
été faits.
Mon troisième prototype (schéma 007)
Premier préampli avec
SSM2017 assemblé sur circuit imprimé. Ce dernier donne évidement un
aspect évidement plus propre que
les deux montages précédents réalisés sur plaques d'expérimentation.
Cette
photo correspond à la première version du typon, que j'ai légèrement
retouché par la suite pour y inclure les deux résistances de l'alim
phantom que j'avais omise au début, et où j'ai un peu amélioré le
découplage d'alim des deux sections préampli et étage de sortie. Le
typon de ce circuit imprimé n'est pas proposé sur mon site puisqu'il ne
me satisfaisait pas. Il est remplacé par le typon qui colle au schéma
007c.
Mon quatrième prototype (schéma 007cb)
Version mono.
J'ai
encore une fois été un peu radin avec l'espace alloué aux condensateurs
chimiques... Ca tient mais c'est un peu serré. Ce circuit me donne
satisfaction.
Prototype et commentaires de Vincent
Retour
positif de Vincent, qui a réalisé le préampli 007cb (version mono). Je
vois que ce coquin de Vincent a utilisé des straps camouflés en
résistance de 0 ohms ;-)
Bonjour Rémy, je
suis actuellement sur la réalisation du préampli micro 007 dans sa
version mono (007 cb). Après réalisation et branchement, le 1er test
est concluant...oui mais...le gain est déjà très fort au plus bas (R5 =
15 Ohms + potentiomètre 4.7 kO en série comme indiqué sur votre site)
et si j'ai le malheur de tourner trop loin le potentiomètre (proche fin
de course) attention les oreilles, notre ami larsen s'invite de façon
fracassante ! Ci-joint une photo du branchement du potentiomètre car
après lecture de ce qui traite des potentiomètres sur votre site, je
suis un peu perdu (linéaire, log, anti-log, 2 pattes, 3 pattes, ...).
Mon potentiomètre est de type linéaire.
Merci Vincent pour ce
retour. Avec un potentiomètre linéaire de 4,7 kO, le gain passe de +20
dB à presque +60 dB dans environ 1/4 ou 1/5 de sa course totale, ce qui
explique cet étalement indélicat. L'idéal est de disposer d'un
potentiomètre antilog, ou à la rigueur un potentiomètre log câblé à
l'envers, mais dans ce cas le gain augmente quand on tourne l'axe à
gauche... pas très poétique non plus. Ce comportement explique le
nombre de personnes qui préfèrent utiliser un rotacteur mécanique avec
des résistances fixes plutôt qu'un potentiomètre. Voir discussion à ce
sujet à la page Préampli micro Green avec lequel on a le même "soucis".
Autre
point concernant les résistances R7 & R8 de 680 Ohms. Vous indiquez
dans votre note du 09/01/2009 que vous les avez supprimées. Faut il
mettre des straps ? Une autre valeur de résistance ? (la photo de votre
réalisation sur votre page laisse voir que R7 & R8 ont pour valeur
10 Ko).
Ne surtout pas mettre de straps, qui
court-circuiteraient les sorties. Ces résistances peuvent être des 10
kO tout comme elles peuvent être purement supprimées. En toute
franchise, je n'entend pas de différence entre ne rien mettre et mettre
des 10 kO, mais là encore sans avoir passé des heures à faire des tests
comparatifs.
Circuits imprimés
Je
propose quelques
circuits imprimés en version mono ou stéréo, seul le premier schéma
(007) n'a pas eu droit au traitement de faveur accordé aux autres.
Circuit imprimé 007 (pour schéma 007)
Pas
de circuit imprimé proposé car celui que j'avais réalisé en tout début
de mes expérimentations ne me satisfaisait pas. Voir (et éventuellement adopter) le circuit imprimé du
schéma 007c qui corrige mes égarements de jeunesse.
Circuit imprimé 007b (pour schéma 007b)
Circuit
dessiné pour cette version simplifiée sans symétriseur de sortie, mais
pas réalisé "en vrai" (je ne pense pas la réaliser pour moi car je
préfère disposer d'une sortie symétrisée).
Circuit imprimé 007c (pour schéma 007c)
Réalisé en version stéréo.
Version 007c du 12/10/2009
Pour ce qui est de l'alimentation +/-15 V, les deux sections G et D sont totalement indépendantes.
Le seul point commun entre les deux parties est le point
d'arrivée du +48 V de l'alim phantom, puisque les deux
résistances R11 et R11' sont reliées ensemble. Ce qu'il
est bien sûr facile de modifier le cas échéant.
Circuit imprimé 007cb (pour schéma 007cb)
Réalisé dans sa version mono.
Tous les circuits imprimés
Toutes
les versions de circuits imprimés que je propose (007b, 007c et 007cb)
sont désormais incluses dans une seule et même archive zip.
Typons aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Corrections et remarques
25/12/2011
- Correction
d'erreurs de dénomination de certains composants dans le schéma 007b.
Certaines références ne correspondaient pas entre le schéma 007b et le typon
007b (notamment les premiers condensateurs). Merci à Rémi de m'avoir
signalé cette erreur.
04/12/2011
- Ajout photo réalisation préampli 007cb (version mono) et commentaires de Vincent.
20/11/2011
- Remise en forme
de cette page, les prototypes sont désormais regroupés ensemble, ainsi
que les divers schémas et circuits imprimés proposés.
- Ajout dans
la nouvelle et unique archive des circuits imprimés, des plans
d'implantation que j'avais partiellement omis (typons 007b et 007c).
09/01/2009
-
Suite à lectures diverses concernant le symétriseur SSM2142, j'ai fini
par
supprimer les résistances R7 et R8 de 680 ohms qui chargeaient à
l'origine ses sorties.
