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Electronique > Réalisations > Boîte de direct 003 (active)

Dernière mise à jour : 06/05/2012

Présentation

Voici un second exemple d'une boîte de direct active, plus simple que la première mais mettant en oeuvre un petit transfo BF pour la symétrisation en sortie XLR.

 

Cette "DI-Box" (Direct Injection Box) présente une entrée asymétrique haute impédance pour instrument sur jack mono 6,35 mm et une sortie symétrique basse impédance sur XLR mâle. Elle peut tirer son alimentation d'une pile 9 V ou d'une alimentation Phantom (provenant d'une console de mélange par exemple). La commutation entre pile et alim phantom est automatique, assurée par diodes. Pour ceux qui veulent éviter l'emploi d'un transformateur BF, se tourner vers une solution entièrement électronique telle que celle adoptée pour la boîte de directe 002.

Schéma

Cette boîte de direct est basée sur l'emploi d'un amplificateur opérationnel (AOP) pour assurer une impédance d'entrée élevée. En utilisant un seul AOP, on ne peut pas disposer d'une sortie symétrique. C'est pourquoi on ajoute un petit transformateur BF qui n'est là que pour jouer le rôle de symétrisation.

Partie active

Centré sur l'AOP U1, cet étage n'apporte aucune amplification (gain de 0 dB). Le circuit intégré U1/TL071 est en effet monté en suiveur de tension (sortie broche 6 reliée sur l'entrée inverseuse broche 2) et le signal d'entrée est appliqué directement sur l'entrée non-inverseuse broche 3. L'idée ici est de disposer d'une entrée haute impédance et d'une sortie basse impédance, et pour cela point d'obligation d'ajouer une amplification. On le pourrait, mais il faudrait alors limiter l'usage de ce montage avec des sources audio dont l'amplitude ne risque pas de grimper trop haut (ce qui à priori serait compatible avec le besoin d'un petit gain). L'alimentation limitée de 9 V (si pile), associée à un circuit intégré qui n'est pas du type "rail-to-rail", pourrait amener à un écrêtage assez rapidement si le gain était élevé et avec une source audio généreuse. Comme on travaille ici avec une alimentation de type simple et non symétrique, le signal audio qui arrive sur l'AOP et qui en sort doit être centré sur une valeur égale à la moitié de la tension d'alimentation (Valim/2). C'est la raison pour laquelle l'entrée non-inverseuse est soumise à une telle tension, qui vient du pont diviseur constitué par R1 et R2. La résistance R3 permet d'augmenter l'impédance vue de ce point, pour ne pas charger trop la source, qui peut être un capteur ou microphone guitare à haute impédance de sortie. Le condensateur de liaison C2 évite à cette demi-tension de remonter vers la source audio. Par la même occasion, il évite qu'une source d'impédance faible ne vienne faire écrouler la tension de polarisation Valim/2. Au niveau de l'entrée J1 (jack 6,35 mm), un petit filtre LC (L1 avec C1) constitue un filtre passe-bas qui atténue fortement tout signal HF parasite éventuellement présent. Ce filtre HF est facultatif mais conseillé (plus de détails). Côté sortie, l'AOP est chargé par le primaire (P) d'un petit transformateur BF (TR1) dont le seul rôle est de symétriser la sortie. Je n'ai spécifié aucune référence de transformateur car on peut en utiliser plusieurs sortes. Entre 3 euros pour le premier prix "ligne tel" et 70 euros pour un Neutrik NTL1 ou NTE1, en passant par le Monacor LTR-110 à 10 euros, on a un peu de choix. Je sais, je vais encore avoir droit à quelques remarques... Le couple R5 / C5 n'est pas indispensable, il permet "d'isoler un peu" (ça c'est du pro) la masse de la boîte de direct de la masse de la console. Uniquement utile si on ajoute une sortie LINK en parallèle sur l'entrée (voir plus loin) et qu'on utilise cette sortie LINK pour alimenter un ampli local (ampli guitare par exemple) qui est reliée au secteur. Bon, il faut reconnaitre que cette façon de faire ne garantie pas l'absence de ronflette éventuelle, mais elle en limite le risque. D'un point de vue continu, la résistance R5 à une valeur faible, qui n'empêche pas l'alimentation phantom de fournir son énergie à l'AOP.

Alimentation

Cette boîte de direct, comme est est active, impose la présence d'une alimentation. Pas question d'utiliser une alimentation secteur (possible mais moins pratique à l'usage), aussi nous appuyons-nous sur une pile 9 V ou sur une alimentation phantom. Le basculement d'une source de tension à l'autre est entièrement automatique et est assuré par les deux diodes D1 et D2. Si alim phantom présente, alors pile 9 V automatiquement déconnectée. Si pas d'alim phantom, alors pile 9 V sollicitée. Comment ça fonctionne ? Très simple. Une diode ne peut conduire que si la tension qui est présente sur son anode est supérieure à la tension qui est présente sur sa cathode.

• Pile 9 V connectée mais pas d'alim phantom - Dans ce cas, la tension continue sur la borne centrale du secondaire du transformateur BF est nulle (mesure par rapport à la masse). L'anode de la diode D1 présente donc une tension bien inférieure à la tension qu'on retrouve sur sa cathode, puisque la tension de la pile 9 V passe à travers la diode D2 et R4.
• Pile 9 V connectée et présence alim phantom - Dans ce cas, la tension continue sur la borne centrale du secondaire du transformateur BF n'est pas nulle et vaut plus de 12 V. Comme cette tension est supérieure à celle de la pile 9 V, la diode D1 se met à conduire et c'est la diode D2 qui se bloque.
  

Je n'en ai pas mis sur le schéma, mais peut-être jugerez-vous utile la présence d'un petit interrupteur câblé en série avec la pile 9 V... inutile de la laisser débiter quand la DI n'est pas utilisée. La consommation du montage est faible, de l'ordre du mA. Elle confère au montage une autonomie de quelques dizaines d'heures avec une pile alkaline neuve, et une autonomie record de quelques dizaines de milliers d'heures avec alimentation phantom (valeur exacte non vérifiée). Mais au fait, à quelle valeur de tension d'alimentation pouvons-nous nous attendre avec source Phantom ? Si nous avons 48 V au départ, qu'on passe par deux résistances de 6,8 kO (côté console ou enregistreur), qu'on néglige la résistance en continu du bobinage transfo BF et que le montage consomme environ 1 mA, cela donne une valeur théorique de...
Ualim = 48 V - ((6,8 kO // 6,8 kO) / 0,001 A) = 48 V - 3,4 V = 44,6 V.
Hum... en effet, c'est supérieur à +9 V. Ca fait pas trop, ça pour notre petit AOP supposé supporter 36 V au maximum ? Peut-être que la présence de la résistance R4 et de la diode zener D3 de 27 V prend maintenant tout son sens... Bien sûr que le montage consomme un poil plus avec la diode zener en place, on passe de 1 mA à 2,5 mA environ. Mais cette "sur-consommation" n'est vraie qu'avec alim phantom, puisque avec une alim de valeur inférieure à 27 V, la diode zener ne conduit pas. Ouf !

Ajout d'une sortie LINK

Non prévue sur le schéma, une telle sortie est très simple à ajouter et ne demande rien d'autre qu'une seconde fiche jack femelle 6,35 mm. La sortie LINK n'est ni plus ni moins qu'une fiche câblée en parallèle sur l'entrée, et se retrouve donc sous forme asymétrique.



Ce type de reprise ne pose pas de problème si la prise Link est reliée sur l'entrée haute impédance d'un ampli (pour guitare par exemple) utilisé localement.

Circuit imprimé

Non réalisé. Vue 3D pour idée générale.

Historique

06/05/2012
- Première mise à disposition.