Alimentation Phantom

Une alimentation Phantom est une alimentation continue nécessaire au fonctionnement de microphones intégrant un circuit électronique et qui ne possèdent pas d'alimentation interne, comme c'est le cas pour les microphones électrostatiques Neumann TLM103 ou AKG C414. Les microphones électrostatiques pouvant travailler avec une alimentation interne (cas du Neumann U87 avec deux piles de 22 volts), ainsi que les microphones dynamiques (SM58 par exemple) et les microphones à ruban, n'ont pas besoin d'une alimentation phantom (alimentation additionnelle) pour fonctionner. Différents types de câblages et différentes valeurs de tension d'alimentation ont été adoptés au fil des ans et selon les constructeurs, et on peut certainement citer l'alimentation phantom +48V comme étant la plus rependue de nos jours. Mais il en existe (et il en a existé) bien d'autres, comme nous allons le voir, qui ont toujours eu pour but de fournir une tension continue au microphone en utilisant le câble de modulation existant, évitant ainsi l'ajout d'un câble d'alimentation séparé.

Alimentation indépendante +1,5 V à +6 V

Ce n'est pas une alimentation phantom, mais on peut tout de même en parler. Il s'agit d'une tension de faible valeur, nécessaire au fonctionnement des petits microphones à electret, voir Alimentation microphone electret pour plus d'infos.

Alimentation indépendante 8 V (-8 V ou +8 V)

Là non plus il ne s'agit pas d'une alimentation phantom, mais on peut aussi en parler. Le microphone est alimenté sous 8 V par un conducteur à part, les câbles modulation audio ne sont pas utilisés pour véhiculer la tension continue. C'est le cas du MKH404 ou 804 de Sennheiser. Nagra a fait un préamplificateur spécifique pour ce microphone, qui a surtout été utilisé dans le monde semi-professionnel. Pour alimenter les Sennheiser MKH404 ou 804, il faut une tension de -8V, c'est à dire une tension négative par rapport à la masse. Pour alimenter les Sennheiser MKH110 ou MKH110-1 (microphone de mesure pour les infrasons), il faut une tension de +8V, donc positive par rapport à la masse.

Alimentation Phantom T12 (12V parallèle, 12VT)

Le système d'alimentation +12 V appelé "alimentation T12", "alimentation parallèle", "alimentation AB" ou encore "Alimentation T" (T-Power), et qui n'est d'ailleurs pas toujours appelé alimentation phantom, est un système totalement incompatible avec l'alimentation phantom traditionnelle de +48 V évoquée plus loin. Ce procédé, qui suit la spécification 45595 de la norme DIN, ne met pas à contribution la masse du câble audio. Le +12 V est directement injecté sur les deux bornes signal du microphone au travers de deux résistances de 180 ohms chacune, ce sont donc les deux conducteurs de modulation qui alimentent le microphone. D'où la nécessité d'ajouter un condensateur pour éviter que la tension continue ne parvienne à l'étage d'amplification qui fait suite. Cette alimentation permet d'utiliser les microphones en entrée symétrique ou asymétrique, le point froid pouvant être relié à la masse. Mais en contrepartie, la longueur du câblage est plus critique et il est donc conseillé d'utiliser des câbles courts. 

Remarque : Il existe deux normes d'alimentation +12 V parallèle : la norme US dénommée "Phase standard" dans laquelle on retrouve le pôle positif de l'alimentation 12 V sur la borne 2 (branchement adopté pour les micros Schoeps par exemple), et l'ancienne norme allemande dénommée 'Red Dot" dans laquelle on retrouve le pôle positif de l'alimentation 12 V sur la borne 3.


    

Certains constructeurs utilisent deux condensateurs, comme dans les deux schémas précédents, alors que d'autres se contentent d'un seul, comme dans le schéma suivant. Remarquez aussi la présence d'une résistance de 10K (R3) sur ce troisième schéma, qui n'était pas représentée sur les deux schémas précédents :

 

Deux points très importants :


- Ce type d'alimentation ne convient absolument pas aux microphones dynamiques, ni aux microphones à ruban, ni aux microphones électrostatique à transformateur et fonctionnant avec alimentation phantom, qui risquent d'être irrémédiablement endommagés s'ils sont raccordés à une telle source d'alimentation. Les microphones électrostatiques avec alimentation séparée (ou interne) risquent moins, mais peuvent ne pas fonctionner correctement.


- Les deux bornes 2 et 3 de la XLR ne peuvent être inversées, la polarité de l'alimentation étant liée à leur branchement. Une inversion volontaire de phase de la modulation audio ne peut donc être effectuée à ce niveau (risque de non fonctionnement ou de détérioration du préampli micro intégré au microphone).

Alimentation Phantom P-10 (-10 V)

Alimentation Phantom de valeur comprise entre -9 V et -12 V, par rapport à la masse. Elle était destinée à optimiser l'alimentation des microphones à transistor au Germanium. Ex ORTF en connecteur Sogie. Présent sur le Nagra IVS.

Alimentation Phantom P12 (+12 V)

Alimentation Phantom de valeur +12 V, par rapport à la masse. La plus optimisée pour le reportage. Bon rendement du transfert de l'énergie. Faible perte de modulation par rapport à l'alimentation Phantom T12. Permet d'éviter la présence d'un convertisseur DC/DC. Attention, le câble ne doit pas dépasser 15 mètres. Ne grille rien tant que le câble n'est pas en court-circuit.

Alimentation Phantom P24 (+24 V)

Alimentation Phantom de valeur +24 V, par rapport à la masse. Un délire de Radio France... complètement abandonnée aujourd'hui, quelques consoles Girardins ou Enertec-Schlumberger travaillent avec du +24 V phantom.

Alimentation Phantom P48 (+48 V)

Alimentation Phantom de valeur comprise entre +44 V et +52 V, par rapport à la masse. Cette alimentation phantom est sans doute la plus connue, elle a été conçue à l'origine en +48 V pour pouvoir polariser directement les capsules électrostatiques en +30 V sans convertisseur interne DC/DC au microphone (Neumann U87, U47Fet, Beyer MC713).

Neumann a ainsi pu réaliser des microphones électrostatiques qui ne consommaient que 0,4 mA sous 48 V ! Un record aujourd'hui. Grâce à une tension plus élevée et à un courant consommé plus faible, des lignes longues de 100 mètres peuvent être utilisée. Cette alimentation est bien étudiée pour le studio, et ne grille rien si le câble n'est pas en court-circuit. Mais depuis que les constructeurs ont introduit des convertisseurs DC/DC dans les microphones tout en conservant le P48 comme méthode d'alimentation, ce principe est devenu gourmand et beaucoup moins optimisé (Schoeps colette, Beyer MC723, Neumann U87Ai). En cas d'erreur, elle peut griller les microphones Neumann P12 (KM74-76) et les Sennheiser P12 (MKH416P12). Par contre, elles ne grillent pas les Schoeps (CMH64...) et même elle a tendance à les sous-alimenter contrairement à ce que l'on aurait pu penser.

La tension d'alimentation Phantom +48 V est le plus souvent fournie par une entrée micro d'une console de mélange. Mais il existe aussi des boitiers autonomes qui permettent d'apporter l'alimentation qui manque (dans le cas où l'on veut utiliser un microphone statique avec un enregistreur DAT non pourvu d'une alim phantom par exemple), voir paragraphe "Microphone électrostatique et pas d'alim 48V". La consommation des microphones électrostatique se situe généralement autour de quelques mA (0,4 mA à 5 mA pour certains micros, un peu plus pour d'autres). Les deux schémas de principe ci-dessous montrent comment la tension d'alimentation Phantom est appliquée au microphone et comment elle est bloquée pour ne pas atteindre l'étage de préamplification qui fait suite.

 Le montage de gauche s'applique aux préamplis micro sans transformateur d'entrée, celui de droite s'applique aux préamplis micro avec transformateur d'entrée. Dans les deux cas, la tension de +48 V est appliquée simultanément sur chacun des deux fils "signal" du connecteur d'entrée (la plupart du temps une XLR), la masse servant de référence. Notez que l'on ne voit pas apparaitre sur ces schémas les filtres RF parfois placés dès l'entrée pour éviter la détection d'émissions RF telles que radios ou cibistes. Ces deux schémas sont juste destinés à faciliter la compréhension du système.

   

 

Dans le schéma de gauche, la tension continue est envoyée au microphone via les deux résistances R2 et R3, sur les deux bornes signal 2 et 3 de la XLR. Cette même tension continue est bloquée vers la droite par les deux condensateurs C2 et C3, là où se situe la partie préamplification proprement dite. Pourquoi bloquer la tension continue de +48 V ?

Tout simplement parce que l'électronique qui fait suite peut ne pas supporter (électriquement parlant) une telle tension, et que de surcroit elle n'apporte rien au signal utile. L'inconvénient apporté par le blocage de cette tension continue est l'ajout de condensateurs de liaison qui auront obligatoirement une influence sur le son puisqu'ils se trouvent en plein sur son trajet : apport d'une "coloration" qui sera fonction de la valeur et du type de condensateur.

Le schéma de droite montre l'absence de condensateur de liaison, devenus ici inutiles du fait que la tension continue est bloquée de façon naturelle par le transfo BF, puisqu'un transformateur ne peut pas transmettre de tension continue. Notez au passage l'importance d'avoir exactement la même tension aux deux bornes du transformateur, afin d'éviter la circulation d'un courant continu qui pourrait le magnétiser et réduire ses performances globales au fil du temps. L'usage d'un transformateur à point milieu est également possible, c'est ce que montre le schéma suivant :



Dans ce cas précis, il importe que la symétrie des enroulements du primaire du transformateur, par rapport au point milieu, soit parfaite. Si cette condition est remplie, la tension continue de +48 V se retrouve bien de façon égale (ou quasi-égale) aux deux extrémités de l'enroulement primaire, et donc sur les deux bornes 2 et 3 de la prise XLR. Si le transfo est un composant de récupération et que l'on a un doute quant à cette symétrie, autant ignorer la prise intermédiaire et utiliser le transfo comme s'il s'agissait d'un modèle avec enroulement primaire simple.

Choix des résistances

Dans tous les cas de figure, il est très important que les tensions continues présentes sur les deux fils signal soient parfaitement identiques. C'est pourquoi les résistances qui amènent cette tension continue (R2 et R3 sur les schémas précédents) doivent être appariées. La différence de valeur entre les deux résistances ne doit pas dépasser 0,4%, ce qui signifie que même des résistances de précision 1% doivent être appariées. Des résistances de précision 0,1% n'auront pas besoin de l'être, mais elles coutent bien plus cher et il est plus économique de faire le tri parmi des modèles courants et bon marché. Leur valeur absolue exacte n'est pas critique, mais faites en sorte que la différence de valeur ohmique entre les deux n'excède pas 10 ohms. Ce qui signifie que vous pouvez utiliser n'importe quel ohmmètre pour ça, peu importe sa précision puisque ce qui importe ici est du relatif.

Choix des condensateurs de liaison

Les condensateurs de liaison, en association avec l'impédance d'entrée du préampli, forment un filtre passe-haut dont la fréquence de coupure dépend de leur valeur à tous deux. La valeur de ces condensateurs doit donc être calculée afin de couper où il faut dans le bas du spectre. Si l'impédance d'entrée du préampli micro est de l'ordre de 1K (1K2, 1K5), et que vous souhaitez une fréquence de coupure de quelque 10 à 15 Hz pour rester "plat" jusqu'à 20 Hz, les condensateurs doivent avoir une valeur de l'ordre de 22 uF (47 uF si impédance d'entrée de 600 ohms). L'idéal serait de disposer ici de condensateurs non polarisés, mais à cette valeur ils sont gros. L'usage de condensateurs chimiques polarisés est souvent retenu pour la facilité d'implantation, mais ce n'est pas forcement ce qui va le mieux quand l'alimentation phantom n'est pas utilisée.

Arrêt / Marche commun pour plusieurs entrées

Certaines consoles de mélange possèdent plusieurs entrées micro sur lesquelles il est possible d'injecter du +48 V, mais où l'injection ne peut pas se faire de façon individuelle pour chaque entrée. On se pose alors légitimement la question de savoir si cela pose un problème quand on utilise simultanément des microphones électrostatiques et des microphones dynamiques. Pour le microphone dynamique qui reçoit une alimentation phantom 48 V, voir la réponse donnée un peu plus loin sur cette même page. Si vous devez raccorder un équipement qui ne supporte pas la présence d'une alimentation 48 V, vous pouvez insérer un transformateur BF sur l'entrée considérée, ou ajouter deux condensateurs.

Pas de +48 V, mais du +12 V, +18 V ou +24 V... Ca peut marcher ?

La norme spécifie que la tension d'alimentation phantom P48 doit être de +48 V +/-4 V, et qu'elle doit donc être comprise entre +44 V et +52 V. La réalisation d'une petite console ou d'un préampli portable alimentée sur pile pose bien entendu le problème de la génération du +48 V. Il existe plusieurs solutions pour produire du +48 V à partir d'une tension plus faible (voir Réalisations - Alimentations phantom 1), mais il n'est pas simple de conjuguer élégance, facilité de réalisation et bon rendement (plus faible consommation = plus grande autonomie des piles ou des batteries). Certains auteurs utilisent des résistances de valeur plus faible que les traditionnelles 6K81, pour injecter non pas du 48 V, mais du +12 V, du +18 V ou du +24 V. Cette façon de procéder rend la réalisation plus simple et peut permettre d'éviter le recours à un convertisseur CC élévateur de tension. Le tableau ci-dessous récapitule les valeurs des résistances que l'on peut utiliser en fonction de la tension d'alim disponible (les références des résistances sont celles employées dans les schémas décrits ci-avant) :

Tension d'alim

Valeur de R1

Valeur de R2 et R3

Courant max (de court-circuit)

+12 V

10

680

2 x 17,1 mA = 34,2 mA

+12 V

10

806

2 x 14,5 mA = 39,0 mA

+12 V

100

1K5

2 x 7,1 mA = 14,2 mA

+18 V

100

2K2

2 x 7,5 mA = 15,0 mA

+24 V

100

3K0

2 x 7,5 mA = 15,0 mA

+48 V

100

6K81

2 x 6,8 mA = 13,6 mA


Dans tous les cas, le courant de court-circuit s'établi autour de 7 mA pour une branche, soit environ 14 mA pour les deux branches. Excepté pour la configuration [10 ohms + 2 * 806 ohms] avec du +12 V, vue dans un schéma du constructeur d'équipements audio Rane, et pour la configuration [10 ohms + 2 * 680 ohms] avec du +12 V, vue dans un document du constructeur Schoeps, et qui donne en courant de court-circuit le double des valeurs habituelles. Pour rappel, les microphones actuels les plus gourmands demandent 10 mA, la plupart se contentent de 1 mA à quelques mA.

Microphone électrostatique et pas d'alim +48 V...

Il peut arriver que l'on doive brancher un ou plusieurs microphones électrostatique sur une console ou sur un enregistreur DAT non pourvus d'alimentation phantom. Comment faire alors ? Il existe des adaptateurs tout faits qui permettent de produire du +48 V à partir d'une pile 9 V ou d'un petit bloc secteur (12 V ou plus).

    

Pour simplifier les branchements, ces adaptateurs sont dotés de prises XLR et s'intercalent simplement entre le microphone et le préampli micro de la console ou de l'enregistreur. Certains adaptateurs permettent d'alimenter 2 microphones (4 prises XLR, 2 mâles et 2 femelles), certains permettent même d'alimenter 4 microphones simultanément (8 prises XLR sur le même boitier). Si vous vous sentez suffisamment courageux, vous pouvez aussi vous fabriquer vous-même une alimentation phantom, telle que celle décrite à la page Alimentation phantom 1 (ou toute autre bien entendu), en n'oubliant surtout pas d'intercaler entre celle-ci et votre microphone, les fameux condensateurs de liaison ou le transformateur dont il était question quelques lignes auparavant (au paragraphe Fonctionnement).

Alimentation d'un microphone 12V "T" (T12) avec du +48 V (P48)

Il existe des adaptateurs qui permettent d'alimenter des microphones normalement conçu pour recevoir du 12VT, à partir d'une alimentation phantom classique +48 V. 



Ce genre d'adaptateur s'intercale simplement entre l'entrée micro d'une console ou d'un enregistreur doté d'une alim phantom 48 V, et le microphone lui même.

Alim Phantom +48 V sur micro dynamique = possible ?

Envoyer du 48 V sur un micro dynamique qui n'a rien demandé et qui n'en n'a pas besoin : danger ou pas danger ? Ca dépend, monsieur le normand...

Aucun danger de destruction du microphone dans les cas suivants

- Le microphone et sa liaison sont tous deux parfaitement symétriques, et l'alimentation phantom est de type "classique" +48 V. Dans ce cas en effet, la tension de +48 V est appliquée identiquement sur les deux bornes signal du micro, il n'existe donc de ce fait aucune différence de potentiel entre ces deux bornes. Il est bien évident qu'en réalité, la symétrie n'est jamais parfaite, mais la différence de potentiel qui peut naître reste minime et inoffensive.

Danger de destruction du microphone dans les cas suivants

- Le microphone est symétrique mais le câble utilisé pour le raccorder ne l'est pas. Dans ce cas, une borne signal est reliée à la masse, il existe donc une différence de potentiel entre les deux bornes signal. 

- Le microphone n'est pas symétrique. Même chose qu'un micro symétrique relié par un câble asymétrique. 

- L'alimentation phantom n'est pas de bonne qualité et présente une dissymétrie importante entre les deux bornes signal (il faut tout de même que cette dissymétrie soit importante pour qu'elle présente un risque sérieux). 

- L'alimentation phantom (l'appellation "phantom" est impropre mais est parfois utilisée) est de type +12V parallèle. Comme expliqué dans le paragraphe précédent, la tension de +12 V est appliquée entre les deux bornes signal, et n'est pas référencée par rapport à la masse.

Risque de perte de qualité dans les cas suivants

- L'alimentation phantom n'est pas de bonne qualité et présente une dissymétrie faible ou moyenne entre les deux bornes signal. Dans ce cas il existe une différence de potentiel qui, si elle n'est pas forcement destructrice, peut occasionner une baisse de qualité. Certains microphones symétriques possèdent un transformateur de sortie, qui, s'il reçoit une tension continue, se sature et/ou se magnétise. Ceci peut avoir comme conséquence une modification de la courbe de réponse en fréquence du microphone ou une saturation bien audible. 

Alim Phantom +48 V trop faible = problème ?

Pour la majorité des micros, le fonctionnement n'est pas remis en question avec une alimentation plus faible que celle préconisée par le fabricant. Ainsi, certains microphones électrostatiques s'accommodent fort bien de toute tension comprise entre 9V et 48V. Cependant, il existe des micros pour lesquels la tension de +48V est réellement requise, sous peine de ne pas fonctionner du tout ou de fonctionner avec une baisse de performances très accentuée (moins de niveau et/ou saturation plus importante sur de fortes pressions acoustiques). 

Vérification du +48 V au voltmètre : il n'y a pas 48 V !

Catastrophe ! Je viens de mesurer la tension Phantom aux bornes de ma XLR 3 points, et constate avec effroi que je n'ai pas +48 V sur les points 2 et 3 par rapport au point 1 (masse), mais seulement +28 V ! Mais ce phénomène ne survient que lorsque le microphone est branché. Ai-je fait une bêtise ? Mon microphone est-il en court-circuit ? Non rassurez-vous, cela est tout à fait normal. Comme on peut le voir dans les schémas présentés ci-avant, il y a des résistances de 6K8 montées en série entre l'alimentation +48 V et le microphone. Ces résistances, quand elles sont parcourues par un courant, provoquent une chute de tension dont la valeur dépend directement du courant qui les traverse. Cette chute de tension est donc à retrancher du +48 V d'origine. Exemple sur le schéma suivant, où le microphone consomme 6 mA, c'est à dire 3 mA sur les deux branches +48 V mises à disposition sur les broches 2 et 3 de la XLR.



Le +48 V est fourni au microphone électrostatique par le biais des deux résistances R1 et R2. Comme le microphone "tire" 3 mA sur les points chaud (MIC+) et froid (MIC-) de la liaison symétrique, les résistances sont parcourues par un courant de même valeur. Et une résistance de 6K8 parcourue par un courant de 3 mA occasionne une chute de tension de:

Ures = R * I
= 6800 * 0,003
= 20,4 V

On ne retrouve donc aux bornes du microphone, qu'une tension de:

Umic = 48 V - 20,4 V
= 27,6 V

Si le micro consomme plus que 6 mA, la tension mesurée aux bornes de la XLR sera encore plus faible. Et inversement, comme on peut s'en douter, la tension mesurée aux bornes de la XLR sera d'autant plus proche de +48 V que la consommation du microphone sera faible.

Rassuré ?

Autres alimentations

 

Alimentation phantom DIN 45596
La nouvelle norme d'alimentation phantom DIN 45596 permet l'utilisation de tension de 10 à 52 volts, donc sur une très large plage : AKG C414TLII....

Alimentation pour micro à lampe de type I
6 volts de chauffage + 250 volts de polarisation. C'est un grand classique des tridiodes ou des pentodes EF86, 12AT7... (Neumann U67, Apex 460...)

Alimentation pour micro à lampe de type II
4 volts de chauffage + 105 volts de polarisation. Pour les micros tubes Telefunken AC701k : Schoeps M221, Neumann 367...

Alimentation pour micro à lampe de type III
Pas de chauffage spécifique, 105 volts de polarisation : VF14 (neumann U47).

Alimentation pour B&K ou DPA 
130 volts. Spécifique constructeur.


Utilisation d'une alim phantom pour alimentation "externe"

Une alimentation Phantom +48 V est normalement destinée à l'alimentation d'un microphone électrostatique, qui contient la capsule microphone et son circuit électronique. Mais il est également possible d'utiliser cette alimentation de +48 V pour fournir l'énergie requise à un petit préamplificateur ou à un simple étage adaptateur d'impédance, auquel est relié un microphone ou une guitare. Ce point est discuté à la page Utilisations d'une alimentation phantom.

 

 

 

Accuil