Un préamplificateur Hi Fi universel pour microphone

A l’entrée de ce préamplificateur simple, à un seul circuit intégré, alimenté par une pile de 9 V, il est possible de relier n’importe quel type de microphone, à électret ou dynamique. Un cavalier pour circuit imprimé permet même l’alimentation des capsules électret incorporant un préamplificateur à FET.


Il est des préamplificateurs si réussis qu’ils permettent les performances recherchées par les audiophiles (un audiophile est une personne qui n’a pas des oreilles en carton !) : celui que nous vous proposons ici de construire est de cette catégorie.
En effet, toutes les “oreilles fines” ayant écouté le son rendu par ce petit préamplificateur microphonique, l’ont trouvé très persuasif, d’une souplesse raffinée et doté de qualités qu’on ne rencontre que dans le matériel professionnel.
Bien loin de vouloir les contredire, nous voudrions seulement ajouter que ce préamplificateur, bien qu’offrant, en effet, des prestations Hi-Fi de haut niveau expliquant le plaisir auditif qu’ont éprouvé ceux qui l’ont écouté, n’en est pas moins un circuit normal, très économique et bien conçu pour l’usage qui lui est dévolu.

Caractéristiques principales

Tension d’alimentation    =  de 9 à 18 V
Courant moyen consommé = 8 mA
Gain minimum = 3 fois
Gain maximum = 50 fois
Signal maximum en entrée = 100 mV
Signal maximum de sortie = 3,5 V
Impédance d’entrée = 600 ohms
Impédance de sortie = 10 ohms
Distorsion harmonique = 0,01%


Figure 1 : Photo de la platine du préamplificateur installée dans son boîtier plastique. En haut, le logement pour la pile 6F22 de 9 V.

Le schéma électrique
Si nous regardons le schéma électrique de la figure 2, nous voyons que, pour réaliser ce préamplificateur, nous n’avons mis en oeuvre que deux amplificateurs opérationnels, IC1-A et IC1-B, contenus dans un seul circuit intégré, le NE5532 (figure 4).
Commençons la description du schéma électrique en partant des points ENTREE MICRO, à gauche.
A cette entrée, on peut connecter tous les types de microphones que l’on veut et, si celui dont vous disposez est une capsule électret, comme celle de la figure 6 (avec préamplificateur à FET incorporé), il faudra non seulement respecter la polarité de ses bornes (figure 7), mais aussi insérer le cavalier sur les deux picots supérieurs de J1. Ainsi, R2 est reliée à R1 et la tension d’alimentation positive de la pile est fournie au + de la capsule électret.
Si nous connectons aux points d’entrée n’importe quel autre type de microphone, électret ou dynamique, comme ceux équipant les petits magnétophones à cassette, nous devons insérer le cavalier sur les deux picots inférieurs de J1.
Ainsi R2 n’est plus reliée à R1 et celle-ci va à la masse afin de constituer une charge fictive de 600 ohms environ.
Le signal BF présent à la sortie du microphone arrive sur l’entrée noninverseuse + (broche 3) du premier amplificateur opérationnel IC1-A à travers le filtre passe-haut constitué de C3 et C4 et de R3.
Concrètement, ce filtre atténue toutes les fréquences inférieures à 250 Hz environ, de manière à réduire le bruit produit par des sons de très basse fréquence.
C2 (100 pF), en parallèle aux points d’entrée, sert à décharger à la masse d’éventuels signaux HF que le câble coaxial pourrait capter. C6 (1 500 pF), en parallèle à R6, réalise avec elle un filtre passe-bas capable d’atténuer toutes les fréquences aiguës au-delà de 4 kHz : ainsi on obtient un son plus souple et plus chaud, comparable à celui issu d’une lampe.
Si nous voulions augmenter l’étendue de la bande passante pour laisser passer plus d’aiguës, nous n’aurions qu’à remplacer le C6 de 1 500 pF par un C6 de 1 200 ou 1 000 pF.
Ce premier amplificateur opérationnel IC1-A amplifie le signal appliqué à son entrée 1,57 fois. La formule pour calculer le gain de cet étage est la suivante :
gain = (R6 : R5) + 1

Insérons les valeurs des résistances, on obtient :
(27 000 : 47 000) + 1 = 1,57 fois

Le gain de cet étage a été choisi faible afin d’éviter que l’amplificateur opérationnel ne soit saturé en présence de signaux forts.
Le signal BF présent à la sortie de l’amplificateur opérationnel IC1-A est appliqué directement sur l’entrée noninverseuse + (broche 5) du second amplificateur opérationnel IC1-B, chargé d’amplifier le signal appliqué sur son entrée de 2 à 32 fois.
Quand le curseur du potentiomètre R8 est tourné de façon à porter R7 vers la tension positive d’alimentation de 4,5 V, cet amplificateur opérationnel amplifie le signal 2 fois environ, comme le confirme la formule :
gain = [R10 : (R8 + R7)] + 1

En effet, si nous insérons les valeurs des résistances, nous obtenons :
[47 000 : (47 000 + 1 500)] + 1 = 1,96 fois

Si nous tournons le curseur du potentiomètre R8 en sens opposé, de façon que R7 soit directement reliée à R10, cet amplificateur opérationnel amplifiera le signal 32 fois environ, comme le confirme la formule :
gain = (R10 : R7) + 1

En effet, si nous insérons les valeurs des résistances, nous obtenons :
(47 000 : 1 500) + 1 = 32,3 fois

Le gain total de ce préamplificateur se calcule en multipliant le gain du premier amplificateur opérationnel IC1-A par le gain du second IC1-B.
Si le curseur de R8 est tourné vers la tension positive, le préamplificateur amplifiera le signal BF de :
1,57 x 1,96 = 3 fois

Si le curseur de R8 est tourné vers R10, le préamplificateur amplifiera la signal BF de :
1,57 x 32,3 = 50 fois

Donc ce préamplificateur peut amplifier un signal BF de 3 à 50 fois.
Le signal présent à la sortie de l’amplificateur opérationnel IC1-B peut être envoyé sur l’entrée d’un étage de puissance ou sur celle d’un casque à écouteurs.
Pour alimenter ce préamplificateur, nous avons choisi une simple pile 6F22 de 9 V, mais on peut aussi l’alimenter avec toute tension comprise entre 9 et 18 V.
Comme presque tous les amplificateurs opérationnels, ce NE5532 doit être alimenté avec une tension double symétrique et par suite, pour convertir la tension simple d’une pile en une double, nous avons utilisé le diviseur constitué de R12 et R13, de 4 700 ohms chacune.
Donc la broche 8 (+V), figure 4, est alimentée avec une tension positive de 4,5 V par rapport à la masse et la broche 4 (–V) avec une tension négative toujours par rapport à la masse.

Figure 2 : Schéma électrique du préamplificateur. Le cavalier J1 est à placer vers R2 lorsqu’on utilise un microphone électret à FET (figures 6 et 7), à alimenter.

Liste des composants
R1 = 1 kΩ
R2 = 1 kΩ
R3 = 47 kΩ
R4 = 47 kΩ
R5 = 47 kΩ
R6 = 27 kΩ
R7 = 1,5 kΩ
R8 = 47 kΩ pot. lin.
R9 = 10 kΩ
R10 = 47 kΩ
R11 = 10 ohm
R12 = 4,7 kΩ
R13 = 4,7 kΩ
R14 = 10 Ω
C1 = 47 μF électrolytique
C2 = 100 pF céramique
C3 = 12 nF polyester
C4 = 12 nF polyester
C5 = 10 μF électrolytique
C6 = 1,5 nF polyester
C7 = 10 μF électrolytique
C8 = 470 pF ceramico
C9 = 100 nF polyester
C10 = 100 μF électrolytique
C11 = 10 μF électrolytique
IC1 = Intégré NE.5532
J1 = Cavalier
S1 = Inter. à glissière


Figure 3 : Le boîtier plastique utilisé n’étant pas percé, il faudra pratiquer en face avant un trou pour fixer le potentiomètre R8, sur le côté droit, un orifice rectangulaire pour le passage du levier de l’interrupteur à glissière S1 et, sur le côté supérieur, deux trous pour le passage des câbles d’entrée microphone et de sortie (figure 8).

Figure 4 : Brochage du circuit intégré NE5532 vu de dessus et repère-détrompeur en U vers la gauche.

Figure 5a : Schéma d’implantation des composants du préamplificateur microphonique EN1511. Le cavalier femelle près du connecteur mâle J1 est à insérer sur les deux picots de droite pour court-circuiter à la masse R1, ou bien sur ceux de gauche pour relier R1 et R2, comme on le voit sur le schéma électrique de la figure 2.


Figure 5b : Dessins, à l’échelle 1, du circuit imprimé double face à trous métallisés du préamplificateur Hi Fi universel


La réalisation pratique
On se reportera aux figures 5a, 8 et 9 pendant toutes les phases de la réalisation de la platine. Les composants à monter ne sont vraiment pas nombreux et vous n’en ferez qu’une bouchée !
La platine est à monter sur un circuit imprimé double face à trous métallisés (figures 5b et 5c disponibles sur l’internet).
Nous vous conseillons de commencer par l’insertion (et la soudure, bien entendu) du support du circuit intégré IC1. Puis, toutes les broches étant soudées, insérez et soudez, à droite, le connecteur pour cavalier J1.
Après, poursuivez avec les résistances, puis les condensateurs céramiques C2 (marqué 101) et C8 (marqué 471), puis les condensateurs polyesters et enfin les condensateurs électrolytiques en prenant garde de ne pas intervertir les + et les – (la patte la plus longue est le +).
Pour souder les fils (rouge + et noir –) du porte-pile et les deux câbles coaxiaux d’entrée et de sortie, même si ce n’est pas évident sur la figure 5a, vous devez implanter (et souder) des picots. En soudant ces câbles coaxiaux, veillez à ce qu’aucun petit fil de tresse n’échappe à la soudure car il pourrait occasionner un court-circuit et annuler le signal : pour autant n’insistez pas sur cette soudure au point de faire fondre l’isolant intermédiaire car cela reviendrait à produire un autre court-circuit !
Le petit interrupteur M/A S1 est à monter directement sur le circuit imprimé.
Dernier composant, le potentiomètre de volume R8 : fixez-le (dans le gros trou du circuit imprimé, à l’aide de son écrou plat), insérez (et soudez) ses 3 broches en L, en les allongeant au besoin avec des chutes de queues de composants.
Pour achever le montage, insérez le circuit intégré NE5532 dans son support, repère-détrompeur en U orienté vers C9 (figure 5a).

Figure 6 : Quand vous connecterez le petit câble coaxial aux deux pistes de la capsule microphone électret, souvenez-vous que la tresse de blindage est à souder à la piste de masse (celle qui est reliée à l’enveloppe métallique du microphone).

Figure 7 : Même si les deux pistes de l’envers de la capsule microphone électret ont des formes variées, la piste de masse M est toujours électriquement reliée à l’enveloppe métallique du microphone par de petites pistes de cuivre.

Figure 8 : Photo d’un des prototypes de la platine vue côté composants. Notez le petit interrupteur à glissière S1 en bas, à gauche.

Figure 9 : Le même prototype de la platine vue côté cuivre. Notez en haut l’axe du potentiomètre R8 devant sortir en face avant (figure 3).

Le montage dans le boîtier
Ce préamplificateur est installé dans un boîtier plastique, visible figure 3. Il faut percer un trou rond dans la partie supérieure de la face avant (le couvercle) pour le passage de l’axe du potentiomètre R8. Deux trous ronds également sur le côté supérieur pour le passage des deux câbles coaxiaux de l’entrée microphone et de la sortie. Et enfin un orifice rectangulaire sur le bas du côté droit pour le passage du levier de l’interrupteur à glissière S1 : cet orifice sera pratiqué à partir d’un trou rond (les forets carrés sont devenus introuvables !) qu’on agrandira jusqu’au bon format rectangulaire à l’aide d’une petite lime carrée.
Pour maintenir fixée la platine, utilisez de petites vis auto-taraudeuses.

0 commentaires:

Enregistrer un commentaire

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...