Dernière mise à jour :
03/04/2011
Présentation
Une
alimentation Phantom
+48 V est normalement
destinée à l'alimentation d'un microphone electrostatique, qui contient
la capsule microphone et son circuit électronique. Mais il est
également possible d'utiliser cette alimentation de +48 V pour fournir
l'énergie requise à un petit préamplificateur ou à un simple étage
adaptateur d'impédance, auquel est relié un microphone ou une guitare.
Le présent article décrit quelques exemples pratiques pour récupérer une
alimentation
Phantom en vue de l'alimentation d'un étage électronique prêt à
raccorder sur une source sonore non prévue à l'origine pour fonctionner
avec une alimentation de ce type. Pour éviter tout malentendu, je
précise que les exemples abordés ici concernent tous l'exploitation
d'une alimentation Phantom +48 V mise à disposition sur une prise XLR à
trois points.
Conception des étages d'entrée et de sortie
Les
étages d'entrées pourvus d'une alimentation phantom (consoles de mixage
ou préamplificateurs autonomes pour microphone) peuvent être de deux
types : à transformateur BF, ou entièrement électronique. Il en va de
même des étages de sortie des microphones et des préamplis, qui peuvent
être dôté ou non d'un transformateur BF de sortie. Les divers exemples
de mise en oeuvre proposés ici montrent que dans le principe, la
structure de l'étage d'entrée et de l'étage de sortie ne changent pas
grand chose, même si d'un point de vu "repiquage" de la tension, il
existe tout de
même quelques différences.
Rappels concernant les étages d'entrée
Le plus gros est dit à la page
Alimentations Phantom,
mais il n'est pas inutile d'en rappeler les grandes lignes. Du
côté du
récepteur (entrée MIC d'une console par exemple), une
tension de +48 V
est injectée sur la ligne symétrique qui sert à
récupérer la modulation
audio en provenance du microphone. Cette tension de +48 V passe au
travers de résistances dont la valeur est "globalement
normalisée" et
fixée à 6K8 ou 6K81 (tolérances plus
étroites pour ces dernières), ce qui permet la fourniture
d'un courant de
quelques mA, suffisants pour un microphone. Les deux schémas qui
suivent rappellent deux topologies d'entrée fréquement
rencontrée (n'y
figurent pas les suppresseurs de transitoires - souvent des diodes
zener - ou filtres RF, présents sur les matériels
sérieux).
Il
faut bien garder en tête ces schémas pour bien comprendre ce que l'on
peut espérer pouvoir tirer de l'alimentation Phantom. Pour rappel, le
courant de court-circuit correspondant à la mise à la masse des deux
bornes signaux de la XLR (broches 2 et 3) est
voisin de 14 mA, il s'agit bien du courant maximal qu'en aucune façon
il sera possible de dépasser. Voilà qui fixe la valeur max, et
encore, avec une tension de fonctionnement nulle, ce qui avouons-le
n'est guère enchanteur pour un montage utilisant des composants actifs.
Maintenant, essayons de voir les choses "à l'envers", c'est à dire côté
microphone, comme le montre le schéma suivant.
Dans
ce schéma, on retrouve "à droite" (côté
console) comme "à gauche" (côté
microphone), une paire de résistances de 6K8 (ou 6K81). A droite
pour la
"distribution", et à gauche pour la
"récupération". En
sortie sommation des deux résistances R1 et R2, un
voltmètre affiche la tension
ainsi disponible, qui est ici de +48 V. Ouaih, super, avec cette
tension, on a de quoi faire ce qu'on veut, on est largement au-dessus
du minimum requis pour des transistors ou des AOP ! Oui mais... La
tension affichée correspond à une mesure à
vide, c'est à dire
qu'aucun courant n'est débité et ne circule dans les
quatre résistances
(si on exclue le très faible courant absorbé par le
voltmètre lui-même,
dont la résistance interne est très grande). Voyons voir
maintenant ce
qui se passe si on tire un peu de courant au point commun de R1 et R2.
Oh, pas grand chose, juste la bagatèle de 5 mA... Pour faciliter
la
compréhension de ce qui suit, admettons que
l'électronique consommant du
courant peut être comparé à une résistance
de valeur fixe de 2,7 KO,
qui induit un courant de 5 mA
environ. Cette "résistance" est cablée entre le point
commun R1 / R2 (point marqué +V sur le schéma) et la
masse.
Fichtre,
la tension disponible mesurée est descendue à 13,5 V ! Oui, et c'est
normal, puisque
les résistances R1, R2, R102 et R103 sont maintenant parcourues par un
courant et
retiennent (chutent) donc une certaine tension. Tout cela est
fort aisé à
calculer, sachant qu'on se retouve finalement avec les deux résistances
R1 et R102 en série, résistances R2 et R103 également en série, et que
ces deux couples sont en parallèle, le tout en série avec R101 :
La
résistance équivalente aux quatre résistances séparées R1, R2, R102 et
R103, que l'on peut
appeler Req, est quasiment égale à 6K8. On peut donc écrire sans
complexe la formule suivante, où i représente le courant consommé côté
microphone :
+V = 48 - ((Req + R101) * i) = 48 - (6900 * i)
Si i = 5 mA (0,005 A), alors, on a :
+V = 48 - (6900 * 0,005) = 48 - 34,5 = 13,5 V
Ce qui confirme la mesure faite précédement. On
voit donc que tout n'est pas permis, et que même en diminuant la
valeur
des résistances R1 et R2 (diminution limitée par le fait qu'on diminue
par la même occasion la séparation entre les deux points chaud et
froid), on ne pourra pas aller bien loin, tout en
reconnaissant que tout est toujours relatif, comme on le verra plus
loin.
Récupération alim phantom
Le
tout est de rester
raisonnable. Si on souhaite utiliser une alimentation phantom pour
alimenter un système électronique, il faut que ce
dernier puisse
se contenter de quelques mA pour fonctionner correctement, ce qui est
facile d'obtenir en pratique. Le
premier schéma proposé montre comment élaborer une
alimentation
continue de
+15 V à partir de l'alimentation Phantom +48 V, sur une
structure de
sortie de type électronique (OutA et OutB correspondent aux deux
sorties de polarité opposée du signal BF source).
La courant maximal sur la branche +15 V ne doit pas excéder 3 mA, ce
qui est largement suffisant pour bon nombre d'AOP récents ou pour un
étage à transistor FET. C'est cette méthode que j'ai adoptée pour mes
symétriseur
005 et
symétriseur
005b.
Le
schéma suivant montre comment procéder avec un étage de sortie sur
transformateur BF, si ce dernier est doté d'un enroulement "secondaire"
avec point milieu (cas par exemple du transfo Neutrik NTM4).
Là
encore, on peut tirer sans problème quelques mA. Fixons comme valeur
limite 3 mA car au-delà, la régulation de 15 V n'est plus correctement
assurée par la diode zener, et la tension réellement disponible à ses
bornes commence à chuter (même chose pour le schéma proposé juste
avant).
Dans l'exemple qui suit, on alimente un microphone electret.
Comme
ce type de capsule consomme très très peu de courant
(quelques
dizaines de uA à 1 mA), aucun soucis à se faire
côté alimentation. En
revanche, il est prudent de disposer d'un très bon
découplage d'alimentation pour
assurer un fonctionnement toujours stable. C'est la raison pour
laquelle on trouve sur ce schéma deux cellules RC de
découplage montées en série. Le condensateur de
liaison C4 empêche la tension de polarisation de la capsule
electret de parvenir au transformateur BF qui assure ici la
symétrisation de la sortie. Ce schéma est simple mais
souffre néanmoins d'un petit défaut : la charge de la
capsule electret est celle de l'enroulement primaire du transformateur,
ce qui dans les faits n'est pas l'idéal. Heureusement que dans
le métier, nous sommes fort nombreux à aimer compliquer
les choses, et un schéma tel que le suivant donne (curieusement)
de meilleurs résultats.
Dans ce circuit a été ajouté un transistor FET
faisant office de tampon entre la sortie du microphone electret et le
primaire du transformateur. Le but de cet étage n'est pas
d'apporter de l'amplification, mais de moins charger le microphone.
D'ailleurs, selon le transformateur utilisé, et donc selon les
caractéristiques du primaire de ce dernier, on pourra observer
une petite bosse dans les graves, plus ou moins prononcée, qu'il
est possible de corriger plus ou moins en modifiant la valeur du
condensateur C4 (essayez des valeurs entre 1 uF et 100 uF) et de la
résistance R4 (essayez entre 1 KO et 100 KO). Si les transistors
FET vous donnent (sans raison apparente) des boutons, vous pouvez aussi
employer un transistor NPN classique tel le BC550C, monté en
suiveur de tension.
Dans le schéma suivant (basé sur une
idée de Christopher
Hick),
point de transfo, et on récupère la modulation en
symétrique - bien que la capsule electret soit de type
asymétrique - et sous basse impédance, grâce
à deux transistors additionnels.
Notez que la masse de la capsule electret (M1b sur le schéma)
n'est pas reliée à la masse du montage et qu'il est
impératif de la relier là où elle est
dessinée, c'est à dire sur le condensateur C2. Il faudra
y penser si vous utilisez un boitier en métal, la fiche chassis
d'entrée pour le raccord du microphone devant alors être
impérativement de type isolée. Contrairement au
schéma d'origine, un potentiomètre ajustable est
placé en série avec la résistance de polarisation
R2. Correctement réglé, il permet de disposer d'une
symétrie optimale et de réduire le risque de ronflette
à l'arrivée. Vous pouvez omettre ce potentiomètre,
à condition d'appairer les deux résistances R1 et R2, qui
devront avoir une valeur identique à 0,1 % près.
Remarque : bien que je
n'ai pas essayé ce circuit, je pense qu'il donne de meilleurs
résultats sonores si le microphone délivre un signal
d'amplitude assez élevée.
Une autre méthode mettant en oeuvre des transistors peut être envisagée, c'est ce que montre le schéma suivant.
Ce
principe a été adopté par plusieurs fabricants,
dont Crown pour ses microphones PZM et on en trouve une discussion
sur la page
Recording and measurement microphones du site
Elliott Sound Products.
La diode zener D1 peut être remplacée par une simple résistance, dont
la valeur devra alors être déterminée de façon expérimentale car elle
dépend de la consommation réelle du circuit qui sera alimenté. Tel que
présenté ici, le schéma permet de disposer de quelques mA pour
alimenter des transistors montés en amplificateur (de préférence) ou un
voire deux AOP ne consommant au total pas plus de 6 ou 7 mA. Voir exemple d'application en page
Préampli micro 025.
Eclairage avec alim phantom ?
Et bien pourquoi pas... Quelques mA suffisent pour obtenir un
éclairage d'appoint suffisant, avec des LED blanches haute
luminosité, même si ces dernières ne peuvent
être exploitées "à fond".
Voir page
Eclairage à leds 003 pour un exemple pratique.