Electronique - Realisations - Preampli micro 038

Electronique > Réalisations > Preamplificateurs > Préampli micro 038 - Pro

Dernière mise à jour : 02/08/2026

Présentation

Ce préamplificateur a été conçu pour amplifier le signal délivré par un microphone dynamique en usage nomade, avec alimentation générale par une seule batterie. L'entrée devait être symétrique (sur XLR), l'alimentation de type simple (non symétrique) de valeur comprise entre 9 V et 30 V, et le gain devait pouvoir être ajusté entre +20 dB et +60 dB.

Et bien entendu, il fallait également un faible bruit de fond et une distorstion minimale...deux requêtes qui reviennent souvent ;)

Schéma

Le circuit s'appuie sur deux amplificateurs montés en cascade. Le premier amplificateur assure la désymétrisation (en même temps que la réjection des parasites éventuels) et apporte un gain d'environ +20 dB, tandis que le second amplificateur apporte un gain ajustable compris entre 0 dB et +40 dB.

Schéma volontairement embrouillé

Deux versions ont été étudiées, avec des valeurs différentes pour certains composants (AOP et résistances) :
- schéma 038 : pour alimentation comprise entre +9 V et +30 V
- schéma 038b : pour alimentation comprise entre +3,3 V ou +5 V

Gain et niveaux max

Le gain global peut être ajusté entre +20 dB et +60 dB, pour une bande passante (à gain max) couvrant la plage de 20 Hz à 25 kHz (pour la version 038, la version 038b offre une bande passante moindre).

L'amplitude maximale du signal de sortie est principalement liée à la tension d'alimentation. En partant de l'hypothèse que la valeur du gain est correctement ajustée en fonction de l'amplitude du signal d'entrée, on notera les valeurs suivantes (pour une distorsion inférieure à 1%) :

- avec alim 3,3 V : amplitude sortie max = +2 dBu = 0,98 Vrms = 2,8 Vpp (Nota 1)
- avec alim 5 V : amplitude sortie max = +5 dBu = 1,4 Vrms = 4 Vpp (Nota 1)
- avec alim 9 V : amplitude sortie max = +5 dBu = 1,4 Vrms = 4 Vpp
- avec alim 12 V : amplitude sortie max = +10 dBu = 2,5 Vrms = 7 Vpp
- avec alim 15 V : amplitude sortie max = +13 dBu = 3,5 Vrms = 10 Vpp
- avec alim 18 V : amplitude sortie max = +14 dBu = 4,2 Vrms = 12 Vpp
- avec alim 24 V : amplitude sortie max = +17 dBu = 5,6 Vrms = 16 Vpp
- avec alim 30 V : amplitude sortie max = +20 dBu = 7,8 Vrms = 22 Vpp

Nota 1 - avec une alimentation aussi faible que +5 V ou +3,3 V, les AOP doivent être de type rail-to-rail pour bénéficier d'une dynamique la plus élevée possible. En respectant ce point et en adaptant la valeur de certains composants, le circuit peut être utilisé pour injecter le signal audio amplifié dans l'entrée ADC d'un microcontrôleur lui-même alimenté en +5 V ou +3,3 V. Cette adaptation conduit au schéma 038b.

Remarque : dans tous les cas et pour une tension d'alimentation d'au moins +5 V, le niveau nominal de +4 dBu peut être atteint en sortie, mais avec une marge de sécurité d'autant plus réduite que la tension d'alimentation est faible (ce qui est tout à fait normal).

Bande passante

La bande passante est plus étendue pour la version 038 qui utilise des AOP "standards". La version 038b, plutôt adaptée à une faible tension d'alimentation (+3,3 V ou +5 V) utilise des AOP rail-to-rail moins performants. La plage de gain peut être bridée à un maximum en adaptant la valeur d'une résistance (R13).

Version	R13	Gain max	Bande passante (Nota 1)
038	820R	+53 dB	160 kHz
	470R	+58 dB	90 kHz
	220R	+64 dB	40 kHz
038b	820R	+53 dB	38 kHz
	470R	+57 dB	21 kHz
	220R	+62 dB	10 kHz

Nota 1 - Les valeurs de bande passante indiquées dans ce tableau sont valables pour un des AOP testés et peuvent varier pour d'autres références dAOP (notamment fonction de leur produit grain-bande et du gain appliqué).

Prototypes

Les deux prototypes (versions 038 et 038b) ont été réalisés conformément à l'implantation visible plus loin.

Prototype version 038 (alim +9V à +30V)

Le circuit a dans un premier temps été construit selon le schéma 038 (pour fonctionnement avec alim simple comprise entre 9 V et 30 V).
Tests effectués avec plusieurs microphones dynamiques (SM58, SM7, MB85) et plusieurs références d'AOP (NE5534, TL081, LF356, LM308), tous ont donné de bons résultats.

Remarques :

Les tests sur ce proto 038 ont été réalisés avec une tension d'alimentation allant de +9 V à +24 V. Je n'ai pas poussé à +30 V, car les condensateurs de découplage d'alim que j'ai implantés sont des modèles 25 V (il aurait fallu des modèles 35V).
Le temps de stabilisation après mise sous tension est de plusieurs secondes.
L'essai de cette version 038 avec un alimentation de 3,3 V ou 5 V s'est révélé catastrophique pour la totalité des AOP. Sans surprise, puisque tous les AOP étaient alors utilisés "hors caractérisation", mais je ne m'attendais pas à d'aussi mauvais résultats (très forte remontée de souffle et distorsion très élevée). Sous très basse tension, la version 038b est très nettement préférée.

Prototype version 038b (alim +3V3 ou +5V)

Des ressemblances avec le prototype précédent ? A n'en pas douter... mais cela fonctionne beaucoup mieux à très basse tension.

Tests réalisés avec des AOP MCP601, MCP6241 et MCP6271. Tous essais concluants, fonctionnement OK sous +3V3 et +5V. Egalement testé sous 2V4 (je suis curieux de nature) : cela fonctionne encore, mais avec un bruit de fond nettement plus élevé, donc bof sous cette condition d'utilisation. Globalement, le niveau de bruit de fond est un peu plus élevé avec cette version 038b alimentée en +3V3 ou +5V qu'avec la version 038 alimenté sous au moins 12V (et avec des AOP plus performants), mais rien de catastrophique. De toute façon, une telle version prévue pour fonctionner sous une tension de +3V3 ou +5V ne sera pas utilisée pour une prise de son de haute qualité, mais plutôt (très probablement) pour une acquisition audio sur une entrée analogique d'un microcontrôleur ;)

Circuit imprimé (PCB)

Circuit dessiné en double face, identique pour les versions 038 et 038b. Dimensions : 80 x 50 mm.

Pro - PCB non disponible en libre service.

Historique

02/08/2026
- Ajout photos et commentaires du prototype version 038b (pour fonctionnement avec alim +3,3 V ou +5 V).

14/06/2026
- Ajout photos et commentaires du prototype version 038 (pour fonctionnement avec alim comprise entre +9 V et +30 V).

31/05/2026
- Première mise à disposition.