Sujet Conception pédagogique d'un petit préampli micro pour pas cher du tout du tout !!
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Alors les boucles de masses !
L'interconnexion de toutes les masses dont on vient de parler risque fort de créer certains problèmes si on ne fait pas attention. Sur le schéma la masse est un petit symbole pratique qu'on place à de multiples endroits, et on considère que tous ces points de masses du schéma sont strictement équivalents, équipotentiels. Mais en réalité on arrive parfois à des situations où un courant va circuler dans la masse et décaler un peu les potentiels à différents endroits. Un des problèmes majeur vient des boucles de masses.
Pour qu'il y ait une boucle, il faut que 2 points distincts soient reliés ensemble par deux chemins différents simultanément. Les 2 chemins fatalement n'auront pas exactement les même propriétés électriques, et ainsi une petite différence de potentiel entre les 2 points va apparaître, et en conséquence un courant va circuler dans ces chemins.
Prenons un exemple concret pour bien comprendre.
Une machine A est connectée au secteur et à la prise de terre. Idem pour une machine B. Lorsque les machines A et B sont connectées ensemble par la liaison audio, celle-ci comportant une liaison de masse, on vient de créer une boucle de masse !!
En effet, par la prise de terre, les masses des 2 machines se trouvent reliées ensemble, par la liaison audio idem. Résultat il y a une boucle.
A l'intérieur même d'une machine, lorsqu'un point de masse est relié par exemple à la fois au boitier, au 0V de l'alim, à la masse d'une autre carte de la machine, etc.... on crée plein de chemins différents par lesquels des courants peuvent circuler.
Masse en étoile
Une des solutions les plus évoqués pour résoudre ce problème est ce qu'on appelle le câblage en étoile. En pratique cela consiste, à l'intérieur d'une machine, à avoir un endroit définit comme étant le centre des masses, et faire en sorte que chaque élément qui doit être relié à la masse ne soit relié qu'à ce point là. Ainsi normalement il n'y a pas de boucle, et on minimise grandement le risque de buzz et ronflettes. L'idée est séduisante pour l'esprit, mais en pratique c'est vite une énorme galère à mettre en pratique !! En effet il y a énormément de point dans un circuit complexe qui doivent être reliés à la masse.
A l'échelle d'un PCB, il conviendra de faire attention de ne pas faire de boucle pour la masse : pour aller d'un point à un autre point il ne doit y avoir qu'un UNIQUE chemin.
Une erreur courante consiste par exemple à avoir pour l'entrée : un point pour le signal, avec un point pour la masse du fil qui porte le signal. Idem pour le fils qui ressort, sans compter un point du circuit relié au 0V de l'alim. Ca nous ferait déjà 3 points différents qui fatalement vont se retrouver ET sur le PCB, ET en dehors du PCB... Encore s'il n'y a qu'un seul PCB dans la machine ça reste plus ou moins gérable, mais dans une console ou une machine très complexe avec de nombreuses cartes ce n'est pas possible d'éviter des bouclages.
Voici donc pour notre préampli comment il faudra procéder pour avoir un câblage interne des masses correct :
- sur la XLR d'entrée le pin1 (masse) doit être directement relié au boitier au niveau du connecteur.
- sur le jack de sortie même chose
- le fil de terre de l'embase secteur doit être aussi relié au boitier en un point.
- le PCB quant à lui aura son unique point de masse relié au même endroit sur le boitier que la prise de terre,
- le 0V de l'alim sera lui aussi relié à ce même point.
Ainsi tout sera en ordre. Mais voyons un peu dans le détail pourquoi....
Au niveau des entrées/sorties symétriques (XLR et jack) la masse du câble, et du connecteur donc, sert principalement de blindage électrique pour protéger le signal des perturbations.
Même si dans une liaison symétrique on considère que le signal est :
- en phase par rapport à la masse sur le point chaud
- hors phase (polarité inversée) par par rapport à la masse sur le point froid
en réalité on peut aussi considérer que le signal est flottant entre le point chaud et froid si on oublie la masse.
En gros la masse, en liaison symétrique, n'est pas la vraie référence du signal. Si la symétrie est correcte (sur la sortie de la machine précédente et sur l'entrée de la machine suivante) le signal n'a donc aucunement besoin de la référence à la masse pour être transporté. La masse joue donc un rôle de blindage principalement.
Dans la liaison symétrique entre 2 appareils, la liaison par la tresse de masse du câble va être un prolongement naturel du blindage effectué par les boitiers des 2 machines. Un peu comme si l'enveloppe de blindage d'un appareil se prolongeait par le câble (sa tresse) jusqu'à l'appareil suivant.
Alors certes un courant "pourrait" circuler d'une machine à l'autre et revenir par la terre (qui elle est aussi reliée aux boitiers), mais comme cette liaison n'est pas une référence du signal, aucun courant ne peut "remonter" jusqu'à notre vraie référence du signal, pourvu qu'il n'y ai pas de bouclage, et par là la possibilité d'un retour du courant.
Un petit dessin pour bien comprendre :
En rouge on voit qu'un courant peut circuler dans les blindages des appareils via la prise de terre. Mais les circuits audios des 2 machines n'ont pas de lien de masse autre que la terre, et ce grâce à la liaison symétrique (le point chaud et le point froid transportent à la fois le signal et sa référence, donc on n'utilise pas la masse pour référencer le signal).
En résumé, le blindage du câble symétrique en doit pas rentrer dans la machine, et doit s'arrêter au boitier. Cette liaison de masse NE DOIT PAS aller jusqu'au PCB.
En pratique on fera bien la liaison avec le boitier au niveau des connecteurs XLR et jack, et pour protéger encore au mieux le signal sur le fil qui va du XLR au PCB (ou du jack au PCB c'est pareil), qui doit être un fil avec 2 conducteurs + un blindage (= typiquement câble de micro / de multipaire...), on connectera au niveau des connecteur XLR ou Jack la tresse aussi au boitier. Par contre, pour éviter les boucle, IL NE FAUT PAS DU TOUT CONNECTER LE BLINDAGE SUR LE PCB, il faut le laisser en l'air.
Cette tresse assurera le blindage, comme une enveloppe métallique, mais ne doit pas pouvoir conduire un courant (je rappelle que dans un conducteur, fil ou autre, si il est dans un circuit ouvert, aucun courant ne circule, et en laissant la tresse en l'air au niveau PCB on a l'équivalent d'un circuit ouvert !!)
Le PCB (= la partie active du circuit audio, l'amplificateur, etc...) n'est donc pas relié à la masse par les IN/OUT audio. Il faut donc maintenant avoir UN point du PCB qui sera connecté à la masse. Quand je dis "à la masse", il faudra choisir dans le boitier un endroit qui sera notre centre des masses.
Un autre problème peut survenir si, en plus de cette liaison de masse PCB <=> centre des masses, on a aussi une liaison entre le 0V de l'alim et le PCB.
Ca peut sembler curieux, mais dans notre cas, il ne faudra pas relier directement le 0V de l'alim au PCB. La masse de l'ALIM (= le 0V) ira directement à notre centre des masses.
Evidement ce petit (!!) exposé ne prétend pas faire le tour de toutes les situations de la gestion des masses, mais suffira pour appréhender les problèmes inhérents aux masses en audio.
Il faudrait par exemple analyser ce qui se passe lors de la liaison asymétrique entre 2 machines, car dans ce cas les choses changent beaucoup....
Pour un prochain épisode !!
babaorum
6901
Je poste, donc je suis
Membre depuis 21 ans
offenbach
7192
Je poste, donc je suis
Membre depuis 17 ans
Citation de offenbach :
Gestion des masses.....
L'électronique audio manipule des tensions, or une tension a besoin d'une référence pour être mesurée. Un signal audio est une tension variable, référencée par rapport à un autre point. Ca paraît simple dans l'idée, sauf que la mise en pratique s'avère parfois être un vrai casse tête !
Je ne vais pas ici faire un cours complet sur la masse, mais on va tout de même passer en revue les fondamentaux....
En fait le terme masse regroupe sous un même mot plusieurs idées, concepts, qu'on a tendance à confondre et mélanger, d'où certaines confusions !
En gros j'y vois 3 choses très différentes :
- (A) la masse comme référence, celle qu'on dessine dans nos petits schéma électroniques....
- (B) la masse comme blindage ou écran électromagnétique. Exemple : la tresse dans le câble d'un micro, le boitier métallique d'un preamp.....
- (C) la masse considéré comme la TERRE, qui elle est un système mis en oeuvre pour la sécurité de l'utilisateur et éviter l'électrocution accidentelle !
Voyons un peu plus en détails....
(A) masse = "référence".
Dans tout montage, on a besoin d'avoir une référence pour appréhender les tensions. En effet un potentiel est définit entre 2 points, comme une mesure de distance. On ne peut pas dire simplement que le point A est à 2m50. 2m50 de quoi ? d'un autre point. Sinon ça ne veut rien dire !
Pour les tensions c'est exactement la même chose. Ainsi dans un circuit on définit un niveau de potentiel qui va nous servir de référence à l'ensemble.
Quand on dit qu'on le définit, en fait entre les 2 points d'alimentation +15v et -15v, on choisit généralement le milieu à 0V pour servir de référence. Cela est, d'un point de vue théorique, complètement arbitraire, mais un tel choix, on s'en doute, va simplifier quand même largement les choses !
On pourra ici relire le chapitre sur l'alimentation symétrique et asymétrique....
Entre 2 étages d'AOP par exemple, le signal est véhiculé par un fil (ou un piste de cuivre), et la référence implicite est le 0V. Il s'agit d'une liaison asymétrique tout à fait normale, comme dans le câble jack entre une guitare et son ampli.
(B) masse = "blindage"
C'est tout à fait autre chose.... Un champs électrique ou électromagnétique peut venir perturber ce qui se passe dans un conducteur. Exemple : un transfo rayonne, et un fil qui passe à côté peut se récupérer des parasites "ambiants" générés par le transfo, ces parasites viennent s'ajouter au signal qui transite dans le fil. La seule bonne méthode est d'essayer de protéger au maximum le signal des perturbations, car une fois les parasites et le signal mélangés il est impossible (ou quasi...) de les séparer... C'est en cela qu'un blindage trouve son utilité : il s'agit d'un élément métallique qui entoure, enveloppe soit la machine toute entière, soit un conducteur, soit un transfo, etc... Il agit alors comme une cage de faraday et protège de façon notable. Pour un efficacité optimum, il est important que cet élément métallique soit au potentiel de la masse (celle dont on a parlé juste au-dessus (A)). Ainsi les mouvements de charges et courant résiduels qui peuvent apparaitre à cause des perturbations dans le matériaux du blindage sont neutralisé au maximum.
(C) masse = "TERRE"
Nos maisons et habitations sont connectés au réseau électrique de EDF, et dans les prises nous trouvons le secteur, une tension alternative de 230V environ. Un contact direct entre une personne et le secteur va provoquer une électrocution, et peut entrainer la mort. La Terre (la planète !) est notre référentiel et dans chaque habitation un piquet conducteur doit être planté dans le sol à une bonne profondeur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Terre_(%C3%A9lectricit%C3%A9)
L'alimentation électrique du secteur est constitué de 3 fils :
Phase
Neutre
Terre
La phase porte le potentiel alternatif
le Neutre sert de référence à la mesure du potentiel de la phase, et côté producteur d'électricité, le Neutre est relié à la TERRE.
En temps normal, il n'est donc pas théoriquement dangereux de toucher directement le Neutre (qui est censé être au potentiel 0V). Je vous le déconseille fortement, on ne sait jamais !!
Voyons ce qui se passe en cas de défaut d'isolement, c'est à dire que par exemple un fil du secteur se débranche dans l'appareil et vient toucher la carcasse de l'appareil.
Si la machine n'est pas à la terre : alors le potentiel de la phase se retrouve dans le boitier. Et si on touche le boitier, un fort courant va se développer à travers le corps pour regagner le sol (oui on marche sur le sol...) Si on est pied nus dans un flaque d'eau la résistance sera très faible et le courant encore plus fort.... bref c'est l'électrocution. Pas terrible tout de même.... !
Si la machine est à la terre : lorsque le fil débranché va toucher le boitier, comme celui-ci est directement relié au potentiel 0V de la terre, via le fil et piquet de terre, le fait de toucher le boitier ne sera en théorie pas dangereux, car par les pieds nous sommes reliés au sol, et par notre main relié aussi au sol via la prise de Terre !
D'autre part un petit boitier sur le tableau électrique surveille les courants qui circulent dans le neutre et la phase. En temps normal le Neutre sert de "retour" pour le courant qui "provient" de la Phase. Ainsi le courant sur les 2 fils doit être identique. Si une différence est mesurée, cela peut vouloir dire qu'au lieu de revenir par le Neutre, le courant revient par la TERRE. Or cela implique un défaut d'isolation, ou bien une personne en train de toucher la phase.... et donc potentiellement un danger. Alors immédiatement ce petit boitier qui s'appelle un Disjoncteur différentiel, va couper ET la phase ET le neutre, normalement avant que la personne ai pu s'électrocuter !
Le mise à la terre d'un appareil est donc quelque chose d'important pour la sécurité et il ne faut pas faire l'impasse là dessus !
Là où les problèmes commencent à arriver c'est quand on va devoir interconnecter tout ça. Entre plusieurs machines.... mais au sein même d'un appareil lors de sa conception.
Car on réalise sans même s'en rendre compte des boucles de masses....
A suivre !.....
Suite
Alors les boucles de masses !
L'interconnexion de toutes les masses dont on vient de parler risque fort de créer certains problèmes si on ne fait pas attention. Sur le schéma la masse est un petit symbole pratique qu'on place à de multiples endroits, et on considère que tous ces points de masses du schéma sont strictement équivalents, équipotentiels. Mais en réalité on arrive parfois à des situations où un courant va circuler dans la masse et décaler un peu les potentiels à différents endroits. Un des problèmes majeur vient des boucles de masses.
Pour qu'il y ait une boucle, il faut que 2 points distincts soient reliés ensemble par deux chemins différents simultanément. Les 2 chemins fatalement n'auront pas exactement les même propriétés électriques, et ainsi une petite différence de potentiel entre les 2 points va apparaître, et en conséquence un courant va circuler dans ces chemins.
Prenons un exemple concret pour bien comprendre.
Une machine A est connectée au secteur et à la prise de terre. Idem pour une machine B. Lorsque les machines A et B sont connectées ensemble par la liaison audio, celle-ci comportant une liaison de masse, on vient de créer une boucle de masse !!
En effet, par la prise de terre, les masses des 2 machines se trouvent reliées ensemble, par la liaison audio idem. Résultat il y a une boucle.
A l'intérieur même d'une machine, lorsqu'un point de masse est relié par exemple à la fois au boitier, au 0V de l'alim, à la masse d'une autre carte de la machine, etc.... on crée plein de chemins différents par lesquels des courants peuvent circuler.
Masse en étoile
Une des solutions les plus évoqués pour résoudre ce problème est ce qu'on appelle le câblage en étoile. En pratique cela consiste, à l'intérieur d'une machine, à avoir un endroit définit comme étant le centre des masses, et faire en sorte que chaque élément qui doit être relié à la masse ne soit relié qu'à ce point là. Ainsi normalement il n'y a pas de boucle, et on minimise grandement le risque de buzz et ronflettes. L'idée est séduisante pour l'esprit, mais en pratique c'est vite une énorme galère à mettre en pratique !! En effet il y a énormément de point dans un circuit complexe qui doivent être reliés à la masse.
A l'échelle d'un PCB, il conviendra de faire attention de ne pas faire de boucle pour la masse : pour aller d'un point à un autre point il ne doit y avoir qu'un UNIQUE chemin.
Une erreur courante consiste par exemple à avoir pour l'entrée : un point pour le signal, avec un point pour la masse du fil qui porte le signal. Idem pour le fils qui ressort, sans compter un point du circuit relié au 0V de l'alim. Ca nous ferait déjà 3 points différents qui fatalement vont se retrouver ET sur le PCB, ET en dehors du PCB... Encore s'il n'y a qu'un seul PCB dans la machine ça reste plus ou moins gérable, mais dans une console ou une machine très complexe avec de nombreuses cartes ce n'est pas possible d'éviter des bouclages.
Voici donc pour notre préampli comment il faudra procéder pour avoir un câblage interne des masses correct :
- sur la XLR d'entrée le pin1 (masse) doit être directement relié au boitier au niveau du connecteur.
- sur le jack de sortie même chose
- le fil de terre de l'embase secteur doit être aussi relié au boitier en un point.
- le PCB quant à lui aura son unique point de masse relié au même endroit sur le boitier que la prise de terre,
- le 0V de l'alim sera lui aussi relié à ce même point.
Ainsi tout sera en ordre. Mais voyons un peu dans le détail pourquoi....
Au niveau des entrées/sorties symétriques (XLR et jack) la masse du câble, et du connecteur donc, sert principalement de blindage électrique pour protéger le signal des perturbations.
Même si dans une liaison symétrique on considère que le signal est :
- en phase par rapport à la masse sur le point chaud
- hors phase (polarité inversée) par par rapport à la masse sur le point froid
en réalité on peut aussi considérer que le signal est flottant entre le point chaud et froid si on oublie la masse.
En gros la masse, en liaison symétrique, n'est pas la vraie référence du signal. Si la symétrie est correcte (sur la sortie de la machine précédente et sur l'entrée de la machine suivante) le signal n'a donc aucunement besoin de la référence à la masse pour être transporté. La masse joue donc un rôle de blindage principalement.
Dans la liaison symétrique entre 2 appareils, la liaison par la tresse de masse du câble va être un prolongement naturel du blindage effectué par les boitiers des 2 machines. Un peu comme si l'enveloppe de blindage d'un appareil se prolongeait par le câble (sa tresse) jusqu'à l'appareil suivant.
Alors certes un courant "pourrait" circuler d'une machine à l'autre et revenir par la terre (qui elle est aussi reliée aux boitiers), mais comme cette liaison n'est pas une référence du signal, aucun courant ne peut "remonter" jusqu'à notre vraie référence du signal, pourvu qu'il n'y ai pas de bouclage, et par là la possibilité d'un retour du courant.
Un petit dessin pour bien comprendre :
En rouge on voit qu'un courant peut circuler dans les blindages des appareils via la prise de terre. Mais les circuits audios des 2 machines n'ont pas de lien de masse autre que la terre, et ce grâce à la liaison symétrique (le point chaud et le point froid transportent à la fois le signal et sa référence, donc on n'utilise pas la masse pour référencer le signal).
En résumé, le blindage du câble symétrique en doit pas rentrer dans la machine, et doit s'arrêter au boitier. Cette liaison de masse NE DOIT PAS aller jusqu'au PCB.
En pratique on fera bien la liaison avec le boitier au niveau des connecteurs XLR et jack, et pour protéger encore au mieux le signal sur le fil qui va du XLR au PCB (ou du jack au PCB c'est pareil), qui doit être un fil avec 2 conducteurs + un blindage (= typiquement câble de micro / de multipaire...), on connectera au niveau des connecteur XLR ou Jack la tresse aussi au boitier. Par contre, pour éviter les boucle, IL NE FAUT PAS DU TOUT CONNECTER LE BLINDAGE SUR LE PCB, il faut le laisser en l'air.
Cette tresse assurera le blindage, comme une enveloppe métallique, mais ne doit pas pouvoir conduire un courant (je rappelle que dans un conducteur, fil ou autre, si il est dans un circuit ouvert, aucun courant ne circule, et en laissant la tresse en l'air au niveau PCB on a l'équivalent d'un circuit ouvert !!)
Le PCB (= la partie active du circuit audio, l'amplificateur, etc...) n'est donc pas relié à la masse par les IN/OUT audio. Il faut donc maintenant avoir UN point du PCB qui sera connecté à la masse. Quand je dis "à la masse", il faudra choisir dans le boitier un endroit qui sera notre centre des masses.
Un autre problème peut survenir si, en plus de cette liaison de masse PCB <=> centre des masses, on a aussi une liaison entre le 0V de l'alim et le PCB.
Ca peut sembler curieux, mais dans notre cas, il ne faudra pas relier directement le 0V de l'alim au PCB. La masse de l'ALIM (= le 0V) ira directement à notre centre des masses.
Evidement ce petit (!!) exposé ne prétend pas faire le tour de toutes les situations de la gestion des masses, mais suffira pour appréhender les problèmes inhérents aux masses en audio.
Il faudrait par exemple analyser ce qui se passe lors de la liaison asymétrique entre 2 machines, car dans ce cas les choses changent beaucoup....
Pour un prochain épisode !!
Site officiel et boutique en ligne du Studio Delta Sigma https://www.studiodeltasigma.com
[ Dernière édition du message le 12/01/2014 à 00:27:42 ]
offenbach
7192
Je poste, donc je suis
Membre depuis 17 ans
Je vous rassure, si je met en place un KIT, je ferai des photos, peut être même une vidéo pour montrer comment procéder en pratique !! 
Site officiel et boutique en ligne du Studio Delta Sigma https://www.studiodeltasigma.com
offenbach
7192
Je poste, donc je suis
Membre depuis 17 ans
babaorum
6901
Je poste, donc je suis
Membre depuis 21 ans
Hors sujet :
on peut bien utiliser la position diode ou même ohms pour un test de continuité, c'est expliqué là :
https://www.flipjuke.fr/test-continuite-court-circuit-t5205.html
si ça affiche '1' c'est que c'est non ok et si ça affiche proche de 0 c'est qu'il y a continuité !
du coup je peux garder mon petit multimètre sans acheter un autre avec bipper !
je suis un boulet je sais ...
Clip Ideal_Sound - 'Bleu orage' by Ideal Sound
[ Dernière édition du message le 12/01/2014 à 10:03:21 ]
charlyston
153
Posteur·euse AFfiné·e
Membre depuis 12 ans
Merci pour tes éclaircissements.
Donc si un suiveur fait baisser l'impédance il induit aussi du bruit. c'est un compromis. c'est bien ça ?
oui. comment cette tension cohabite t'elle avec le signal audio sur le même câble. Cette tension est continue j’imagine? Passe t'elle via le point chaud ou le point froid? et que se passe t'il dans le micro?
J'imagine que l'alimentation phantom doit être placée avant le transformateur d'entré ? Avant ou après la désymetrisation?
Merci pout ta patience et ta pédagogie.
Donc si un suiveur fait baisser l'impédance il induit aussi du bruit. c'est un compromis. c'est bien ça ?
Citation :
La question est une peu vague.... tu veux savoir comment le phantom passe sur le même câble que le signal du micro ? comment le micro utilise cette tension ? etc.... ?
oui. comment cette tension cohabite t'elle avec le signal audio sur le même câble. Cette tension est continue j’imagine? Passe t'elle via le point chaud ou le point froid? et que se passe t'il dans le micro?
J'imagine que l'alimentation phantom doit être placée avant le transformateur d'entré ? Avant ou après la désymetrisation?
Merci pout ta patience et ta pédagogie.
babaorum
6901
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offenbach
7192
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offenbach
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offenbach
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