Electronique > RéalisationsPreamplificateurs > Préampli micro 007

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.

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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

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.

Preampli micro 007

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.

Preampli micro - Cablage general

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.

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Indices : découplage alimentation et sorties SSM2142.

Schéma 007cb

Même montage que précédent (007c) mais en version mono. Aucune surprise donc...

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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.

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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.

Preampli micro 007 - Proto 1

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.

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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).

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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.

Preampli micro 007

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.

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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 ;-)

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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).

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Circuit imprimé 007c (pour schéma 007c)
Réalisé en version stéréo.

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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.

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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.