Electronique > Réalisations > Preamplificateurs > Préampli micro 023 - Pro
Dernière mise à jour : 19/03/2023Présentation
Le préampli décrit ici est un peu particulier et répond à une demande un peu particulière d'un partenaire pas spécialement particulier.
Le cahier des charges de ce préampli était le suivant :
- entrée pour microphone symétrique dynamique (à bobine mobile ou à ruban)- gain de valeur moyenne, entre +20 dB et +35 dB
- le minimum de bruit possible (ce qu'on attend toujours d'un préampli micro)
- alimentation par le +48 V phantom d'une mixette portable
- consommation maximale de 3 mA
Le but de ce montage est de pouvoir raccorder un microphone dynamique sur l'entrée d'un mélangeur qui se révèle "un peu léger" avec un microphone dynamique (manque de réserve de gain et/ou trop de souffle au gain max). Pas question d'ajouter des piles ou une alim secteur, il fallait que le préampli puisse fonctionner avec une classique alimentation phantom P48 (48V). Ce préampli s'utilise donc de la même façon que mon préampli micro 027.
Schéma
Le circuit est basé sur le préampli micro Green, qui a dû être remanié pour arriver au fonctionnement voulu.
Rappelons que le préamplificateur pour microphone "Green" réclame à l'origine une alimentation double (symétrique) et qu'il ne peut pas être animé par une alimentation Phantom simple (unique). Le circuit a donc dû être révisé dans son ensemble pour permettre ce mode de fonctionnement. En outre, les amplificateurs opérationnels (AOP) d'origine qui consommaient trop de courant (pour la pauvre alimentation Phantom qui fait tout son possible pour délivrer quelques malheureux milliampères) ont été remplacés.
Le circuit final ressemble donc en grande partie au fameux préamplificateur Green, mais il repose sur quelques astuces pour mériter son apparition en tant que "préampli à part".
Alimentation
Le préampli micro Green demande à l'origine une alimentation symétrique (double, V+ et V- par rapport à la masse) et l'alimentation phantom permet de n'obtenir qu'une alimentation simple (V+). Un convertisseur DC/DC qui permettrait d'obtenir une tension négative (V-) à partir d'une tension positive (V+) est ici totalement exclu, d'une part à cause du bruit et d'autre part à cause du rendement énergétique. Pour la présente application, les composants qui réclamaient une alimentation double travaillent donc d'une manière "décalée".Amplification fixe
L'amplification de quelque +20..+35 dB est assurée par les transistors d'entrée Q1 et Q2 (BC550) et par les deux premiers AOP U1 et U2. La valeur exacte du gain est définie par la valeur de la résistance R6, fixée ici à 100 ohms pour un gain de l'étage d'entrée de +30 dB environ. Le gain augmente quand la valeur de cette résistance baisse, ici on ne cherchera pas à descendre en dessous de 47 ohms pour un gain voisin de +35 dB. Bien sûr, le remplacement de cette résistance R6 par un potentiomètre est possible si on veut pouvoir ajuster le gain à une valeur précise. Ce n'est pas le choix qui a été fait, le demandeur tenait absolument à disposer d'un gain fixe.
Réjection des parasites de mode commun
Le potentiomètre ajustable RV1 permet de réduire le plus possible l'amplitude du signal audio en sortie de U3:A quand on applique un signal test identique (même fréquence de 1 kHz, même forme sinus, même phase et même amplitude) sur les deux broches 2 et 3 de la XLR d'entrée. Il s'agit du réglage de réjection de mode commun, appelé CMRR (Common Mode Rejection Ratio) qui permet de réduire au maximum les signaux parasites captés par le câble reliant le microphone à l'entrée du préampli. On peut bien sûr se questionner sur l'utilité de rejeter de tels parasites, vu que le câble en question est très court (10 cm max). Pourtant, je peux vous assurer que ce réglage est requis et qu'on entend son action même avec un câble de 5 cm !
Symétrisation de sortie
Le signal préamplifié est disponible sous forme asymétrique en sortie de l'AOP U3:A, qui assure le lien avec les deux AOP précédents. Comme on désire récupérer un signal audio sous forme symétrique, un AOP additionnel U3:B assure le rôle d'inverseur. C'est grâce à ce dernier que l'on dispose en sortie des deux signaux identiques en amplitude mais en opposition de polarité.
L'injection des deux signaux de polarité (phase) opposée se fait sur la XLR de sortie par les deux condensateurs C14 et C15 dont le rôle premier est d'empêcher la tension d'alimentation phantom de remonter vers la broche de sortie des AOP U3:A et U3:B. Notez l'orientation de ces condensateurs qui ont le pôle positif côté alimentation Phantom (côté XLR de sortie). Idéalement, ces condensateurs devraient être de type bipolaire (non polarisés), mais ici des modèles classiques polarisés conviennent, car la tension continue côté XLR de sortie est toujours très supérieure à la tension continue présente en sortie des AOP.
Prototypes
Deux prototypes réalisés.Prototype #001 (basé sur le schéma 023)
Réalisé en double face, quasi conformément à l'implantation des composants "023" montrée plus loin (mon prototype visible sur les photos qui suivent comportait des erreurs que je me suis empressé de corriger). La résistance R6 vaut ici 100 ohms, pour un gain de +30 dB environ.
Tests réalisés avec un microphone dynamique "clone de Beta-58" et petit mélangeur audio ZED16. Le système fonctionne bien (*) avec les AOP spécialement choisis, à condition de bien régler le potentiomètre de réjection de mode commun et de placer le tout dans un boîtier métallique faisant office de blindage. Avec le montage en l'air (sur table, sans blindage), on a droit à une belle remontée du bruit de fond, comme quand on ouvre un microphone électrostatique pour mettre ses tripes à l'air. La tension d'alimentation mesurée aux broches d'alimentation des AOP est ici de 20 V.
Pour m'amuser et bien sûr sans me faire d'illusions, j'ai testé les classiques AOP TL07x, CA3140 et autres consors, juste pour évaluer l'étendue des dégats (la photo du proto montre justement des TL07x). J'ai été surpris et un peu ému de constater qu'il y avait encore du son "compréhensible", même avec une alimentation générale du préampli qui descendait sous 3 V. Inutile de dire que je ne suis pas allé plus loin dans ces essais qui ne veulent pas dire grand chose.
(*) Fonctionnement OK si le préampli est relié au microphone par un câble très court (< 10 cm), tel que prévu à l'origine. Fonctionnement problématique avec un câble de "grande" longueur (mode d'utilisation non conseillé, mais que j'ai tenu à tester). Dans ce deuxième cas en effet, il apparaît une oscillation parasite à basse fréquence (genre de battement) de faible amplitude mais néanmoins audible. Le prototype #002 à venir est censé supprimer ce défaut.
Prototype #002 (basé sur le schéma 023a)
Réalisé en double face, conformément à l'implantation des composants "023a" montrée plus loin.
Le phénomène de battement très basse fréquence que j'avais observé avec le premier prototype et avec un câble long branché entre le microphone et l'entrée du préampli (condition non nominale) a totalement disparu. Ma modification semble donc avoir porté ses fruits.
Pour ces deux prototypes, le niveau de bruit de fond (souffle) n'est pas aussi bas que je l'aurais espéré, mais le préampli est tout de même totalement fonctionnel et la qualité sonore est là.
Seul petit regret, je n'ai pas pensé à inclure une LED sur le circuit imprimé pour confirmer la présence de la tension d'alimentation Phantom. Ce manque devrait pouvoir être comblé aisément...
Circuits imprimés (PCB)
Circuits réalisés en double face.
1è version / prototype #001 (schéma 023)
2è version / prototype #002 (schéma 023a)
Historique
19/03/2023
- Ajout commentaires et photos du prototype #2 (schéma 023a).
12/03/2023
- Fabrication 2è prototype (schéma 023a).
05/03/2023
- Réalisation du circuit imprimé (PCB) et du prototype 023.
20/02/2011
- Première mise à disposition (schéma seul).