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Electronique > Réalisations > Ajout d'une prise casque

Dernière mise à jour : 26/07/2020

Présentation

Cet article présente quelques solutions pour ajouter une prise casque (jack) sur la sortie d'un amplificateur audio qui ne possède que des sorties pour haut-parleurs.



Avant de foncer tête baissée dans la réalisation d'un des schémas proposés, merci de lire les avertissements ci-après et le texte qui accompagne les schémas.

Avertissements

• Les solutions #1 à #6 publiées sur cette page concernent l'emploi d'amplificateurs BF dont la sortie amplifiée est référencée par rapport à la masse, et dont l'étage de puissance n'est pas du type "ponté" (bridge). Ne mettez pas en oeuvre les schémas des solutions #1 à #6 pour des amplis de sonorisation ou des autoradios cablés (en interne) en mode ponté !
• Les schémas proposés sont prévus pour des amplificateurs transistorisés. Pour les amplificateurs à tubes (à lampes), se référer au paragraphe "Cas particulier des amplis à lampes" en fin d'article.
• La puissance délivrée par un amplificateur destiné à alimenter un haut-parleur peut être trop élevée pour un casque. Une mauvaise maîtrise du sujet peut avoir de tristes conséquences : déterioration du casque ou pire, déterioration irréversible des oreilles de l'utilisateur !!! Dans la majorité des cas, un atténuateur "de puissance" est nécessaire pour abaisser le niveau sonore délivrée par le casque.

Solution 1 - Mono

Difficile de faire plus simple. Mais difficile aussi de faire moins performant. La prise casque est directement dérivée de la sortie HP, sans aucune atténuation et sans coupure du HP lors de l'insertion de la prise casque. 

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Ce type de solution ne peut être mise en oeuvre que pour des amplis de faible puissance (de quelques centaines de milliwatts), et comme il n'y a pas de point de coupure sur la sortie HP, le casque et le HP sont simultanement en fonction. Qu'on ne me dise pas que ce type de configuration est totalement inutile, je peux vous certifier que l'on peut très bien avoir besoin d'opérer une écoute au casque pour déceler un défaut, pendant que quelqu'un d'autre écoute au HP. Mais oui, c'est la solution la plus simple, qui ne demande qu'un jack mono sans fonction "interrupteur" et quelques centimètres de fil électrique.

Solution 2 - Mono

Le schéma qui suit, s'il ne présente toujours pas de coupure du HP, apporte cependant une atténuation du signal audio amplifié avant d'être appliqué aux écouteurs du casque (je dis aux écouteurs car avec un casque mono, on dispose de deux écouteurs cablés en série ou en parallèle). Ce qui est tout de même conseillé pour un amplificateur délivrant quelques watts, qui s'ils n'étaient pas un peu atténués, pourrait faire un peu de mal au casque et, plus dangeureux encore, à vos oreilles.



Les résistances R1 et R2, associées à l'impédance des écouteurs du casque, forment un pont diviseur résistif. Le rapport d'atténuation est directement proportionnel à la valeur de R1 d'une part, et à la valeur de la résistance ohmique résultant de la mise en parallèle de R2 avec les écouteurs.
- Exemple 1 : si les écouteurs sont de type 8 ohms, nous avons un rapport d'atténuation d'environ 30 : l'amplitude du signal audio transmis au casque est environ 30 fois plus faible que celle transmise au HP.
- Exemple 2 : si les écouteurs sont de type 32 ohms, nous avons un rapport d'atténuation d'environ 10 : l'amplitude du signal audio transmis au casque est environ 10 fois plus faible que celle transmise au HP.

Utilisation d'un potentiomètre à la place des deux résistances R1 et R2 ?

Vous pourriez avoir envie de remplacer les deux résistances R1 et R2 par un potentiomètre, puisqu'un potentiomètre peut être monté en pont diviseur de tension. Mais ce n'est pas vraiment conseillé, même si celà reste possible sous certaines conditions. Première condition, utiliser un potentiomètre dont la résistance totale est de l'ordre de quelques 100 à 470 ohms. Une résistance totale trop grande ne permet pas une plage de variation du volume agréable, et une valeur trop faible risque de provoquer l'apparition de fumées non désirées (celà fait plus de 20 ans, mais je me remémore très bien la portion de mon potentiomètre qui s'est mise à rougir). Deuxième condition, réserver l'usage d'un potentiomètre pour des puissances faibles, car le potentiomètre, tout comme la résistance, accèpte une puissance maximale qu'il vaut mieux ne pas dépasser. Dans certains petits systèmes de régulation de volume externes, destinés à être intercallés entre une sortie casque et un casque, il est fait usage d'un potentiomètre ou d'un petit rhéostat (potentiomètre un peu plus costaud, bobiné) cablé en série avec chaque écouteur, formant (là encore) un pont diviseur variable avec l'impédance des écouteurs.

Solution 3 - Mono et stéréo

La fonction de coupure du HP lors de l'utilisation du casque est indispensable ? Dans ce cas, il vous faut utiliser un jack chassis Mono à coupure. Ce type de jack comporte une ou deux pattes de plus que le jack Mono standard sans coupure (trois ou quatre pattes au lieu de deux).



Le schéma suivant met en oeuvre un jack à trois pattes, la patte de masse ne présente pas de point de coupure (contrairement au jack visible à droite sur la photo ci-avant)..



La prise jack mono avec coupure possède dans ce cas :

• une première connexion de masse, qui doit être raccordée à la masse de l'amplificateur, qui elle-même doit être raccordée à la patte moins de la sortie HP;
• une connexion recevant le signal audio amplifié (en l'absence de prise casque, ce signal amplifié aurait directement été routé vers la sortie plus de la sortie HP);
• une connexion de "retour", qui permet d'envoyer le signal audio amplifié vers la borne plus de la sortie HP, quand le casque n'est pas branché.

Même principe pour la version stéréo :



Mais si nous avons maintenant notre fonction de coupure, nous n'avons plus en revanche notre atténuateur résistif qui permet de brancher un casque sur la sortie d'un ampli un peu trop "costaud". C'est pourquoi nous devrions jeter un oeil au schéma suivant.

Solution 4 - Mono

Fonction de coupure, et atténuateur résistif. Et bien nous y voilà !



Heu... le cablage me semble un peu surpenant tout de même... J'ai l'impression que l'on passe toujours au travers de l'atténuateur, même quand le casque n'est pas raccordé. Et oui, nous sommes là en présence d'une limitation bien gênante, imposée par l'emploi d'un jack à coupure simple, qui n'autorise pas un grand nombre de possibilités de raccordement. J'ai bien peur qu'il nous faille chercher autre chose.

Solution 5 - Mono

Après être allé faire un petit tour chez quelques revendeurs de composants électroniques, j'ai trouvé un jack mono avec interrupteur, qui est différent du jack à coupure car les contacts commutés sont totalement indépendants de la sortie audio en elle-même. Ce type de jack autorise un cablage plus interressant, comme le montre le schéma suivant, où l'on retrouve bien notre fonction de coupure et notre atténuateur résistif qui cette fois n'entre en fonction que pour le casque.



Lorsque la prise casque est enfoncée dans le jack chassis, le HP est déconnecté de la sortie de l'ampli.
Remarque : le schéma qui précède peut sans doute porter à confusion car les contacts sont représentés ouverts et on ne voit pas de fiche casque  insérée dans le jack. C'est vrai, je ferai mieux plus tard. En attendant, soyez convaincu du fait qu'il existe des jacks avec un interrupteur qui est fermé quand on n'insère pas de fiche dedans ;-)

La résistance R2 me gêne !

Parce qu'elle est toujour reliée à la sortie de l'ampli, en parallèle avec le HP quand on ne branche pas le casque ? Ne vous inquiétez pas. Un HP, en général, possède une impédance de 4 ou 8 ohms (allez, disons de 2 à 16 ohms). Les deux résistances R1 et R2 montées en série, présentent une résistance équivalente de 440 ohms, qui est bien supérieure à l'impédance du HP, même si ce dernier est un modèle de 16 ohms. En pratique, ces deux résistances dissipent une puissance bien inférieure à la puissance absorbée par le HP (55 fois moins si HP 8 ohms), pas de différence notable à l'écoute.

Solution 6 - Stéréo

Ah, là nous avons sur notre jack chassis, non plus un interrupteur, mais deux inverseurs. Ce qui permet d'orienter les sorties G et D de l'ampli stéréo soit vers les HP sans passer par l'atténuateur, soit vers le casque en passant par l'atténuateur. 



C'est finalement tout de même assez rare de ne pas trouver de solution à un problème, vous ne croyez pas ?

Solution 7 - Sortie mono pour casque stéréo

La méthode suivante m'a été demandée pour permettre le branchement d'un casque stéréo sur un jouet d'enfant comportant un seul haut-parleur (mono) et dont la sortie HP se fait en mode ponté (bridged).

Attention, le principe retenu ici ne convient pas pour un ampli doté d'une sortie stéréo.

Je pensais au départ qu'il faudrait utiliser un jack à coupure de type double-inverseur (difficile à trouver), mais finalement cela n'a pas été nécessaire. Grâce à une astuce, on arrive à une solution simple avec un jack à coupure traditionnel. L'idée adoptée ici consiste à mettre en série une résistance entre la sortie OUT+ de l'amplificateur BF et les écouteurs du casque quand le casque est branché, et de court-circuiter cette résistance quand le casque n'est pas branché. La valeur de la résistance dépend de trois paramètres :
- puissance BF de l'amplificateur
- impédance du casque (attention, ici les deux transducteurs sont câblés en parallèle)
- sensibilité du casque
Le dernier paramètre n'est pas toujours communiqué, surtout pour les casques d'entrée de gamme. Des essais sont nécessaires pour trouver la meilleure valeur de la résistance R1, qui devrait "tourner" entre quelques dizaines et quelques centaines d'ohms. La valeur indiquée sur le schéma est arbitraire mais volontairement élevée, car il vaut mieux avoir un son trop faible dans le casque lors des premiers tests...

Cas particulier des amplis à lampes

Pour un amplificateur de puissance dont l'étage de sortie est constitué de transistors, les schémas proposés ci-avant ne posent pas de problème. Charger la sortie d'un amplificateur sous une impédance supérieure à celle prévue initialement (4 à 16 ohms généralement) conduit simplement à une baisse de la puissance que peut délivrer l'ampli... et c'est heureux pour le casque ! L'amplificateur en lui-même n'est pas mis en danger.
Dans le cas d'un amplificateur de puissance dont l'étage de sortie est constitué de tubes électroniques (lampes), il en va tout autrement, car l'impédance de la charge (HP ou casque) doit être respectée. Si l'amplificateur à lampes est "réglé" pour une sortie 8 ohms, alors la charge doit posséder une impédance de 8 ohms, qu'il s'agisse d'un haut-parleur ou d'un casque. Pour cette raison, les schémas proposés ci-avant ne conviennent pas. La problématique est simple à résoudre, il suffit de câbler une résistance de charge dont la valeur est légèrement supérieure à l'impédance requise (par exemple 8,2 ohms pour une sortie 8 ohms, ou 4,1 ohms - 2 résistances de 8,2 ohms en parallèle - pour une sortie 4 ohms) et de relier en parallèle sur cette résistance, un réseau atténuateur constitué d'une résistance et du transducteur du casque (montage à doubler pour une application stéréophonique). Bien entendu, cette façon de faire conduit à une dissipation de puissance dont on profite sous forme de chaleur et non sous forme de son, mais cela sécurise l'amplificateur de puissance.

Amplificateur à lampe monophonique ?

Si l'amplificateur est mono et le casque stéréo, les deux transducteurs (écouteurs) du casque doivent être reliés en parallèle pour que les deux oreilles de l'auditeur percoivent le même signal audio. Il faut dans ce cas tenir compte de l'impédance résultant de ce type de câblage, ce qui n'est pas compliqué : la valeur d'impédance résultante est égale à la moitié de l'un des transducteurs (écouteurs). Si par exemple vous disposez d'un casque stéréo d'impédance 32 ohms, alors la mise en parallèle des deux transducteurs équivaut à une impédance de 16 ohms (moitié de l'un des deux transducteurs, principe de deux résistances de même valeur câblées en parallèle).

Historique

26/07/2020
- Ajout solution 7 - sortie mono vers casque stéréo.
15/09/2019
- Ajout discussion sur le cas particulier des amplis de puissance à lampes.
27/03/2007
- Première mise à disposition.