Utilisation d'une alimentation Phantom

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. Le présent article décrit quelques exemples pratiques pour récupérer une alimentation Phantom en vue de l'alimentation d'un étage électronique prêt à raccorder sur une source sonore non prévue à l'origine pour fonctionner avec une alimentation de ce type. Pour éviter tout malentendu, je précise que les exemples abordés ici concernent tous l'exploitation d'une alimentation Phantom +48 V mise à disposition sur une prise XLR à trois points.

Conception des étages d'entrée et de sortie

Les étages d'entrées pourvus d'une alimentation phantom (consoles de mixage ou préamplificateurs autonomes pour microphone) peuvent être de deux types : à transformateur BF, ou entièrement électronique. Il en va de même des étages de sortie des microphones et des préamplis, qui peuvent être doté ou non d'un transformateur BF de sortie. Les divers exemples de mise en oeuvre proposés ici montrent que dans le principe, la structure de l'étage d'entrée et de l'étage de sortie ne changent pas grand chose, même si d'un point de vu "repiquage" de la tension, il existe tout de même quelques différences.

Rappels concernant les étages d'entrée

Le plus gros est dit à la page Alimentations Phantom, mais il n'est pas inutile d'en rappeler les grandes lignes. Du côté du récepteur (entrée MIC d'une console par exemple), une tension de +48 V est injectée sur la ligne symétrique qui sert à récupérer la modulation audio en provenance du microphone. Cette tension de +48 V passe au travers de résistances dont la valeur est "globalement normalisée" et fixée à 6K8 ou 6K81 (tolérances plus étroites pour ces dernières), ce qui permet la fourniture d'un courant de quelques mA, suffisants pour un microphone. Les deux schémas qui suivent rappellent deux topologies d'entrée fréquemment rencontrée (n'y figurent pas les suppresseurs de transitoires - souvent des diodes zener - ou filtres RF, présents sur les matériels sérieux).

 


Il faut bien garder en tête ces schémas pour bien comprendre ce que l'on peut espérer pouvoir tirer de l'alimentation Phantom. Pour rappel, le courant de court-circuit correspondant à la mise à la masse des deux bornes signaux de la XLR (broches 2 et 3) est voisin de 14 mA, il s'agit bien du courant maximal qu'en aucune façon il sera possible de dépasser. Voilà qui fixe la valeur max, et encore, avec une tension de fonctionnement nulle, ce qui avouons-le n'est guère enchanteur pour un montage utilisant des composants actifs. Maintenant, essayons de voir les choses "à l'envers", c'est à dire côté microphone, comme le montre le schéma suivant. 



Dans ce schéma, on retrouve "à droite" (côté console) comme "à gauche" (côté microphone), une paire de résistances de 6K8 (ou 6K81). A droite pour la "distribution", et à gauche pour la "récupération". En sortie sommation des deux résistances R1 et R2, un voltmètre affiche la tension ainsi disponible, qui est ici de +48 V. Ouah, super, avec cette tension, on a de quoi faire ce qu'on veut, on est largement au-dessus du minimum requis pour des transistors ou des AOP ! Oui mais... La tension affichée correspond à une mesure à vide, c'est à dire qu'aucun courant n'est débité et ne circule dans les quatre résistances (si on exclue le très faible courant absorbé par le voltmètre lui-même, dont la résistance interne est très grande). Voyons voir maintenant ce qui se passe si on tire un peu de courant au point commun de R1 et R2. Oh, pas grand chose, juste la bagatelle de 5 mA... Pour faciliter la compréhension de ce qui suit, admettons que l'électronique consommant du courant peut être comparé à une résistance de valeur fixe de 2,7 KO, qui induit un courant de 5 mA environ. Cette "résistance" est câblée entre le point commun R1 / R2 (point marqué +V sur le schéma) et la masse.



Fichtre, la tension disponible mesurée est descendue à 13,5 V ! Oui, et c'est normal, puisque les résistances R1, R2, R102 et R103 sont maintenant parcourues par un courant et retiennent (chutent) donc une certaine tension. Tout cela est fort aisé à calculer, sachant qu'on se retrouve finalement avec les deux résistances R1 et R102 en série, résistances R2 et R103 également en série, et que ces deux couples sont en parallèle, le tout en série avec R101 :



La résistance équivalente aux quatre résistances séparées R1, R2, R102 et R103, que l'on peut appeler Req, est quasiment égale à 6K8. On peut donc écrire sans complexe la formule suivante, où i représente le courant consommé côté microphone :


+V = 48 - ((Req + R101) * i) = 48 - (6900 * i)
Si i = 5 mA (0,005 A), alors, on a :
+V = 48 - (6900 * 0,005) = 48 - 34,5 = 13,5 V


Ce qui confirme la mesure faite précédemment. On voit donc que tout n'est pas permis, et que même en diminuant la valeur des résistances R1 et R2 (diminution limitée par le fait qu'on diminue par la même occasion la séparation entre les deux points chaud et froid), on ne pourra pas aller bien loin, tout en reconnaissant que tout est toujours relatif, comme on le verra plus loin.

Récupération alim phantom

Le tout est de rester raisonnable. Si on souhaite utiliser une alimentation phantom pour alimenter un système électronique, il faut que ce dernier puisse se contenter de quelques mA pour fonctionner correctement, ce qui est facile d'obtenir en pratique. Le premier schéma proposé montre comment élaborer une alimentation continue de +15 V à partir de l'alimentation Phantom +48 V, sur une structure de sortie de type électronique (OutA et OutB correspondent aux deux sorties de polarité opposée du signal BF source). 



La courant maximal sur la branche +15 V ne doit pas excéder 3 mA, ce qui est largement suffisant pour bon nombre d'AOP récents ou pour un étage à transistor FET. Le schéma suivant montre comment procéder avec un étage de sortie sur transformateur BF, si ce dernier est doté d'un enroulement "secondaire" avec point milieu (cas par exemple du transfo Neutrik NTM4).



Là encore, on peut tirer sans problème quelques mA. Fixons comme valeur limite 3 mA car au-delà, la régulation de 15 V n'est plus correctement assurée par la diode zener, et la tension réellement disponible à ses bornes commence à chuter (même chose pour le schéma proposé juste avant).


Dans l'exemple qui suit, on alimente un microphone electret. 



Comme ce type de capsule consomme très très peu de courant (quelques dizaines de uA à 1 mA), aucun soucis à se faire côté alimentation. En revanche, il est prudent de disposer d'un très bon découplage d'alimentation pour assurer un fonctionnement toujours stable. C'est la raison pour laquelle on trouve sur ce schéma deux cellules RC de découplage montées en série. Le condensateur de liaison C4 empêche la tension de polarisation de la capsule electret de parvenir au transformateur BF qui assure ici la symétrisassions de la sortie. Ce schéma est simple mais souffre néanmoins d'un petit défaut : la charge de la capsule electret est celle de l'enroulement primaire du transformateur, ce qui dans les faits n'est pas l'idéal. Heureusement que dans le métier, nous sommes fort nombreux à aimer compliquer les choses, et un schéma tel que le suivant donne (curieusement) de meilleurs résultats.



Dans ce circuit a été ajouté un transistor FET faisant office de tampon entre la sortie du microphone electret et le primaire du transformateur. Le but de cet étage n'est pas d'apporter de l'amplification, mais de moins charger le microphone. D'ailleurs, selon le transformateur utilisé, et donc selon les caractéristiques du primaire de ce dernier, on pourra observer une petite bosse dans les graves, plus ou moins prononcée, qu'il est possible de corriger plus ou moins en modifiant la valeur du condensateur C4 (essayez des valeurs entre 1 uF et 100 uF) et de la résistance R4 (essayez entre 1 KO et 100 KO). Si les transistors FET vous donnent (sans raison apparente) des boutons, vous pouvez aussi employer un transistor NPN classique tel le BC550C, monté en suiveur de tension.



Dans le schéma suivant (basé sur une idée de Christopher Hick), point de transfo, et on récupère la modulation en symétrique - bien que la capsule electret soit de type asymétrique - et sous basse impédance, grâce à deux transistors additionnels.



Notez que la masse de la capsule electret (M1b sur le schéma) n'est pas reliée à la masse du montage et qu'il est impératif de la relier là où elle est dessinée, c'est à dire sur le condensateur C2. Il faudra y penser si vous utilisez un boitier en métal, la fiche châssis d'entrée pour le raccord du microphone devant alors être impérativement de type isolée. Contrairement au schéma d'origine, un potentiomètre ajustable est placé en série avec la résistance de polarisation R2. Correctement réglé, il permet de disposer d'une symétrie optimale et de réduire le risque de ronflette à l'arrivée. Vous pouvez omettre ce potentiomètre, à condition d'appairer les deux résistances R1 et R2, qui devront avoir une valeur identique à 0,1 % près.


Remarque : bien que je n'ai pas essayé ce circuit, je pense qu'il donne de meilleurs résultats sonores si le microphone délivre un signal d'amplitude assez élevée.

Une autre méthode mettant en oeuvre des transistors peut être envisagée, c'est ce que montre le schéma suivant.



Ce principe a été adopté par plusieurs fabricants, dont Crown pour ses microphones PZM. La diode zener D1 peut être remplacée par une simple résistance, dont la valeur devra alors être déterminée de façon expérimentale car elle dépend de la consommation réelle du circuit qui sera alimenté. Tel que présenté ici, le schéma permet de disposer de quelques mA pour alimenter des transistors montés en amplificateur (de préférence) ou un voire deux AOP ne consommant au total pas plus de 6 ou 7 mA.

 

 

 

 

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