Sommaire | Services Pro | Musiques | Publications | Connectique | Electronique | Logiciels | Divers | Contacts | Liens | Glossaire | Historique

Electronique > Réalisations > Preamplificateurs > Préampli micro 025

Dernière mise à jour : 04/03/2018

Présentation

Préampli monophonique pour capsule electret, avec sortie symétrique et alimentation via 48 V Phantom.



J'ai réalisé le premier montage de cette série en me basant sur le circuit de la page Recording and measurement microphones du site Elliott Sound Products, auquel je n'ai apporté que peu de modifications. Je voulais tester un microphone Sennheiser MKE-40-EW dont la prise jack 3 points (avec verrouillage) va normalement sur un émetteur HF, avant d'acquérir l'adaptateur filaire XLR officiel MZA900P de la même marque. Finalement, comme mon adaptateur fonctionnait très bien, je n'ai pas eu besoin de m'offrir celui de la marque.
Trois schémas sont proposés. Les deux premiers (025 et 025b) sont quasiment identiques, le troisième (025c) nécessite un electret où la broche Source est détachée de la masse (détails plus loin) :
- Schéma 025 : version avec deux circuits intégrés AOP simples (utilisé pour le prototype);
- Schéma 025b : version avec un seul circuit intégré AOP double (utilisé pour le PCB final).
- Schéma 025c : version sans AOP (et sans gain), basé sur schéma de Tomi sur epanorama.
Je n'utilise actuellement que la version 025b.

Schémas 025 et 025b

Pour plus de clarté, j'ai séparé les schémas 025 et 025b en deux parties. La partie inférieure montre l'extraction de la tension d'alim à partir du 48 V Phantom.



Variante : schéma 025b avec un seul circuit intégré AOP double (comme dans le schéma de Rod).



Dans le principe de fonctionnement du second schéma (025b), ça ne change strictement rien. J'avais juste envie de vous embrouiller un peu en changeant un composant et en en supprimant un autre (sachez apprécier le jeu des sept différences).

Alimentation

Le circuit n'est pas des plus communs, et pour changer de la classique récupération d'alim via deux résistances (voir exemples en page Utilisation alim Phantom), j'ai voulu essayer la méthode proposée par Rod Elliott avec deux transistors, sur sa page Recording and measurement microphones. On trouve ainsi sur la ligne V+, une tension voisine de 11 V, stabilisée par la diode zener D2 de 11 V et filtrée par le condensateur C5. La LED D3 permet de visualiser la présence de l'alim Phantom. Il s'agit d'une LED haute luminosité (HL) et c'est pourquoi je me suis permis de la câbler ainsi avec une résistance de 100 kO (courant de 74 uA suffisant pour l'allumer, comme en attestent les photos).

Etage d'entrée

Réalisé par un AOP (choix, voir plus loin) câblé en gain x2 (+6 dB) : le gain est en effet défini par les deux résistances R6 et R7 qui ont même valeur (gain = R7/R6 + 1). Comme l'alimentation est de type simple et non symétrique, un pont diviseur résistif constitué de R3 et R4 fournit une tension égale à la moitié de la tension d'alim véhiculée sur la ligne V+. Cette demi-tension est filtrée par le condensateur C7 et peut ensuite être utilisée par les deux AOP U1 et U2 pour y faire tourner autour la modulation audio. Le microphone electret raccordé à l'entrée du montage (prise jack J1) est alimenté via les résistances R1 et R2, la tension max est fixée à 5,1 V par la diode zener D1 (sur mon proto, j'ai mesuré 4,7 V sur le micro electret). Cette diode n'existe pas sur le montage de Rod Elliott, je l'ai ajoutée pour limiter les risques d'abîmer mon MKE-40. Le condensateur de liaison C1 permet le transfert de la modulation audio vers le premier AOP, tout en bloquant la tension d'alim du microphone. J'ai mis ici un modèle 10 uF non polarisé (NP). Le deuxième AOP inverse la polarité du signal issu du premier AOP, ce qui nous permet d'avoir nos deux signaux en opposition au niveau de la prise XLR de sortie, via les condensateurs de liaison C3 et C4 et des résistance série associées R11 et R12.

Choix des AOP

L'idéal est d'utiliser des AOP qui conviennent bien au domaine audio, et qui surtout ne consomment pas trop, l'alim Phantom étant plutôt limitée côté courant. 



J'ai essayé le circuit avec différents AOP : TL071, TL081, NE5534N, OP07, OP37. Avec les TL071, un superbe accrochage (sifflement aigu montant en fréquence) à la mise sous tension, pendant au moins deux secondes. Sinon, résultats globalement semblables quelques soient les circuits testés, qui pour rappel n'apportent qu'un léger gain de 2. Un peu moins de souffle m'a-t-il semblé avec les OP07 et 0P37 mais c'est subjectif, je n'ai pas fait de mesure pour confirmer.

Usage en boîte de directe active ?

Ce type de réalisation me fait penser à une boîte de direct. Quelle drôle d'idée. Et pourtant... Retirez l'alim prévue pour le microphone electret (supprimez R1, R2, D1 et C2), et hop on dispose d'une entrée asymétrique sous assez haute impédance (jack) et d'une sortie symétrique sous faible impédance (XLR).

Schéma 025c

Si la présence d'AOP vous chagrine, vous pouvez faire comme Tomi Engdahl sur son site ePanorama - Microphone powering, ou selon le traditionnel schéma Schoeps. Vous pouvez aussi expérimenter l'un ou l'autre (presque) sans effort grâce au circuit que je propose ci-après :



Attention, certains composants indiqués sur le schéma doivent être implantés pour la variante "Tomi", d'autres doivent l'être pour la variante "Schoeps". Sur les deux schémas/variantes qui suivent, les composants marqués d'une croix ne doivent pas être implantés.

 

Composants à implanter selon variante :

• Variante "Tomi" : ne pas mettre en place D2, D3, R9, D4 ni C6. Remplacer R9 par un strap.
• Variante "Schoeps" : ne pas mettre en place R4, R6, D1 ni C5.

Côté microphone electret, penser à couper l'éventuelle liaison de cuivre qui relie la Source du FET interne au micro au boîtier métallique du micro (masse mécanique). Les deux connexions Source et Drain du FET doivent être "flottantes" avant d'être raccordées à l'adaptateur :



Notez que contrairement aux circuits précédents, ce circuit 025c ne peut pas apporter de gain, il s'agit juste d'un adaptateur. Il sera donc mieux armé contre les sources audio proches et de niveau élevé.

Prototypes

Deux prototypes réalisés de mon côté pour les schémas 025 et 025b, un premier sur plaque d'essai à bandes et un second sur circuit imprimé, au propre. Un troisième proto est en cours pour la version 025c.

Mon prototype 001 (schéma 025, avec deux AOP séparés)

Réalisé sur plaque d'expérimentation, pas le mieux il est vrai pour ce genre de montage. Mais pour dégrossir, ça suffit.

 

J'ai effectué les tests avec un petit micro electret premier prix (1 euro) et avec mon Sennheiser MKE-40-EW.



Large faveur pour le MKE-40 autant pour le niveau de signal utile que pour le rendu sonore. Encore heureux car le prix n'est pas le même (croyez-moi, j'aurais dit la même chose en aveugle). Pour ce qui est de la qualité globale, c'est très satisfaisant, sauf pour le niveau du bruit de fond de mon prototype qui je pense vient de la façon dont j'ai monté les composants. J'en suis quasi-convaincu car en fonction de l'endroit où je pose les doigts, le bruit de fond (surtout le souffle, très peu de ronflette) change énormément en plus ou en moins. Pour tout dire, la mise en place du condensateur C7 ajoute du souffle en grande proportion ! Il est clair pour moi qu'un bon petit circuit imprimé (avec un bon routage de masse) est de rigueur. D'où le proto N°2 dont le "compte-rendu" suit.

Mon prototype 002 (schéma 025b, avec deux AOP dans le même boîtier)

Le circuit imprimé à été réalisé en double face pour disposer d'un plan de masse côté composants. Notez la présence d'un strap sur une piste de cuivre, visible sur la troisième photo.

  

Ce strap est nécessaire du fait qu'il n'y a pas de trou métallisé sur le circuit imprimé. Les tests ont été réalisés avec un NE5532AN et mon microphone MKE-40-EW.



Résultats nettement meilleurs que ceux obtenus avec le premier proto, mais tout de même un léger souffle qui m'embête car il est un poil supérieur à celui que j'ai avec mes autres micros cravate C-417 (pour lesquels je dois tout de même monter le gain de 12 dB au-dessus de celui requis pour le MKE-40). J'ai comme par hasard monté des supports pour les deux transistors. Je me suis dit que ça valait peut-être la peine d'essayer d'autres modèles que ceux préconisés sur le schéma d'origine (BC549). Alors, essais avec différents types de NPN : BC550, BC108, BC109, BC172 et... encore plus de souffle à chaque fois ! Cela a fini de me convaincre qu'il y avait un truc côté transistor que je devais pouvoir améliorer. Puis m'est soudainement venu l'idée de retirer complètement les deux transistors et de les remplacer par des résistances. Après tout, ce dont on a besoin est de récupérer une alim à partir du 48 V phantom. C'est donc ce que j'ai fait, en mettant une résistance de 1 kO entre emplacement émetteur et collecteur de chacun des deux encombrants (simple retour à la méthode que j'employais avant d'essayer ce type d'extraction d'alim par transistors).



Et là surprise de taille, le souffle à presque complètement disparu. Oh, il en reste bien un petit quand on écoute bien, mais je considère maintenant l'affaire parfaitement exploitable. Je suis convaincu que ce n'est pas encore le top et l'adaptateur MZA900P doit faire mieux. Mais sincèrement, si j'hésitais au début à mettre 150 euros dans cet adaptateur, je n'en ressent désormais plus du tout le besoin. Par manque de temps, je n'ai pas poussé les tests plus loin. Rod dit que son proto fonctionne très bien avec les transistors BC549, et quand on y regarde bien, j'utilise une diode zener de 11 V où lui utilise une résistance dont la valeur doit être adapté au moment des tests (il ne propose pas de valeur pour cette résistance et évoque l'utilisation possible d'une diode zener). Il n'est pas du tout impossible qu'ici cette diode zener ait quelque chose à se reprocher. Bref, ne restait plus qu'à mettre ce deuxième proto dans un boîtier métallique convenable d'une part pour un blidage correct, et d'autre part pour ne pas âbimer quelque chose à la première fausse manoeuvre. 



Merci Olivier pour le boîtier de récup, vraiment parfait pour mon usage ! Le truc jaune au fond est un morceau de scotch isolant, sous lequel j'ai placé deux bouts de mousse rigide pour surélever le circuit imprimé. De la sorte, les points d'entrée / sortie sont à hauteur des connecteurs jack et XLR. 

Deux anecdotes (deuxième proto, V025b) :

• Lors de la première mise en route avec l'electret à 1 euro, une très méchante ronflette est apparue. Je n'avais certes pas encore mis le proto en boîte, mais ce qui me chagrinais, c'est que cette ronflette diminuait fortement quand je mettais le circuit imprimé à l'horizontal. Et plus curieux encore, même chose (diminution ronflette) quand j'approchais la tête du microphone. Le problème venait en fait de la sensibilité de la capsule qui captait fort bien des champs électriques voisins, émis par un ordinateur portable et un chargeur caméscope. Comme l'electret était mécaniquement solidaire de la platine, il suivait l'orientation que je donnais au circuit, et la perturbation était plus ou moins forte selon l'angle. Le MKE-40 ne m'a pas du tout fait cet affront.
• Lors de mes essais avec divers types de transistors, j'ai eu la pensée idote que vu les courants qui entraient en jeu (quelques mA), je pouvais retirer les transistors de leurs support et les remplacer par d'autres, sans avoir à couper l'alim phantom du préampli. Et bien figurez-vous qu'en procédant de cette manière fort sauvage, j'ai grillé deux transistors. A un moment, j'ai constaté une très forte distorsion quand je parlais près du micro, alors que le son était correct dès que je m'éloignais un peu. En mesurant la tension d'alim sur le boîtier de l'AOP, j'ai constaté que je n'avais plus que 2,8 V au lieu de 11 V. Oups ! Le son passait encore bien en parlant doucement, j'étais un peu surpris, je l'avoue.

Notez que j'ai bien dit que j'avais eu une pensée idiote. Je n'ai pas dit que j'avais été idiot. Pensez-y quand vous parlez à vos enfants.

Prototype de Stephan (version 025b)

Prototype réalisé selon la méthode de gravure anglaise.



Le tout réalisé en quatre exemplaires et mis à l'abri dans des jolis boîtes étanches... avec windjammer (bonnette anti-vent) sur l'electret, s'il vous plait !

 

Résultats qui le satisfont (chez lui aussi avec des résistances à la place des transistors pour moins de souffle), mais problème de qualité sonore après très longue durée d'utilisation en continu (10 heures) lié à priori à un problème de surchauffe du circuit intégré (en cours d'investigation, je n'ai pas ce problème sur mon exemplaire). En tout cas bravo et merci pour le retour !

Utilisation sur le terrain (version 025b)

J'ai fait plusieurs prises avec ce boîtier incluant le NE5535AN avant de le remplacer par un OPA2134, et j'étais content du résultat. Puis comme je devais faire une commande de pièces détachées, j'en ai profité pour inclure à ma liste le circuit intégré OPA2134 qui me manquait.



En toute franchise, je ne vous certifierai pas que les résultats sont nettement meilleurs avec l'OPA2134. Toujours le même soucis du subjectif où on se persuade qu'il doit forcément y avoir une différence qu'on peut entendre. Il me semble que le rendu dans les aigus est un peu différent, mais ce n'est pas flagrant (je rappelle que ce montage ne présente pas de gain). Il faut dire que faire des tests avec ma voix n'est pas l'idéal pour porter un jugement. Je m'en tiens donc là, avec une seule certitude : ce n'est pas moins bien qu'avant et je laisse comme ça.

Ronflette avec Tascam DR680 ?

J'ai noté une légère ronflette avec l'enregistreur DR680 quand ce dernier est utilisé avec son alimentation secteur (absolument aucune lors d'un fonctionnement sur pile ou accu). Ronflette qui disparait quand je touche la masse du boîtier de mon préampli. Le phénomène se répète avec mes autres microphones cravate, et ce défaut n'existe pas quand j'utilise les mêmes microphones sur les entrées de ma RME Fireface 800. Mais j'en viens au plus rigolo... Si le DR680 fonctionne sur pile (pas de ronflette) et que je branche à côté son alimentation secteur sur le 230 V mais pas sur l'enregistreur... pas de ronflette. Logique allez-vous dire, mais ça doit cacher quelque suspens. Si maintenant je touche le cordon basse tension du bloc alim secteur (toujours déconnecté du Tascam), alors là massacre sonore, ronflette énorme ! Bref, ça fait son petit chemin à travers mon corps et là je n'ai pas trouvé de filtre adéquat. En parcourant quelques forums, j'ai vu que je n'étais pas le seul dans ce cas avec le DR680. Ca me rassure et ce n'est pas un problème pour moi dans la mesure où j'utilise cet enregistreur avec des accus (je vous assure qu'il vaut mieux des accus, vue l'autonomie sur pile. J'utilise des Eneloop de Sanyo).

Circuits imprimés (PCB)

Réalisés pour versions 025b et 025c.

PCB pour version 025b

Réalisé en double face car la face composants est constituée d'un plan de masse général. Mais on peut sans problème faire appel à un simple face, il restera dans ce cas à ajouter un petit strap à côté de R9. 




Typon 025b aux format PDF, EPS et Bitmap 600 dpi

PCB pour version 025c

Réalisé en double face, plus compact que le PCB version 025b (évidement, puisque les AOP ont disparu). On pourrait sans problème faire encore plus petit (avec CMS) - prochaine version 025cb ?



Attention, ne pas implanter tous les composants !

• Variante "Tomi" : ne pas mettre en place D2, D3, R9, D4 ni C6. Remplacer R9 par un strap.
• Variante "Schoeps" : ne pas mettre en place R4, R6, D1 ni C5.

Historique

04/03/2018
- Ajout schéma version 025c.
02/09/2012
- Ajout photos proto Stéfan P. Que je remercie.
12/08/2012
- Essais avec OPA2134.
06/05/2012
- Ajout photos proto final mis en boîte. Merci Olivier pour ton boîtier, il est parfait !
22/04/2012
- Ajout archive typon.
- Réalisation du second prototype, sur circuit imprimé. Testé avec MKE-40-EW sur préampli Focusrite Red 7 et sur enregistreur Tascam DR680.
08/04/2012
- Première mise à disposition.