DIY micro à tube

Trois sortes de bruit par Peter Baxandall
in Elektor Avril 2012 No 406

La qualité primordiale d’un amplificateur de tension, c’est certainement le rapport entre le signal et le bruit. On distingue trois causes principales de bruit électronique dans les circuits analogiques :

Le bruit de Johnson dû aux résistances et les bruits en tension et en courant engendrés par les semi-conducteurs. Toute résistance, même si elle fait partie d’un autre composant, comme la résistance intrinsèque de base d’un transistor bipolaire, occasionne du bruit de Johnson en proportion de la valeur de la résistance et de la température absolue. Il n’est guère aisé d’influencer la température ambiante, mais la résistance, elle, on la maîtrise. Vous réduirez à un minimum ce bruit-là en choisissant un circuit à impédance aussi basse que possible.
Au début des années 70, les potentiomètres des circuits analogiques affichaient généralement 25 kΩ ou 50 kΩ et les composants associés, des impédances comparativement hautes, simplement parce que le transistor discret ou l’amplificateur opérationnel de première génération n’avait qu’une faible faculté de délivrer du courant. Quand le (NE)5532 est arrivé et, tout aussi important, à un prix abordable, il est devenu possible de réduire les impédances et d’utiliser des potentiomètres de 10 kΩ. Pas très ambitieux, à première vue, quand on sait que cette puce peut attaquer environ 800 Ω tout en conservant de bonnes prestations en distorsion, mais la valeur du potentiomètre ne donne pas nécessairement une bonne idée de l’impédance d’entrée du circuit complet dans lequel il se situe, par exemple. On ne s’aperçoit pas toujours que l’impédance d’entrée d’un correcteur de tonalité Baxandall ordinaire, construit avec deux potentiomètres de 10 kΩ, peut facilement chuter sous 1 kΩ. L’astuce pour contourner la question consiste à commander séparément les réseaux pour le grave et l’aigu. Nous y reviendrons.
Des résistances fixes, vous en trouverez de toutes les valeurs, mais c’est moins sûr pour les potentiomètres, parce qu’en pratique, la plus petite valeur disponible pour un potentiomètre double pour la stéréo, c’est 1 kΩ.

Le bruit en courant est associé aux entrées des amplis op. Il ne se transforme en tension de bruit que s’il circule dans une impédance ; vous le réduirez donc avec une conception à basse impédance. La mise en oeuvre de potentiomètres de basse résistance aura aussi pour conséquence que les courants de polarisation des amplis op y créeront une moindre chute de tension et donc aussi moins de bruits intempestifs quand le curseur se déplace.

Le bruit en tension est le troisième type de bruit. Comme il se présente déjà sous forme de tension, il est l’équivalent d’une source de tension de bruit en série avec les entrées de l’ampli op, une conception à basse impédance n’y changera plus rien. Il semble bien, dès le départ, que la seule intervention capable de réduire ce bruit au minimum sera de choisir les amplis op les plus silencieux disponibles. À ce point de vue, il en existe de meilleurs que le 5532 ou le LM4562, mais ils sont chers et ont un fort courant de bruit. Un exemple typique en est l’AD797 qui présente en plus l’inconvénient de n’être fabriqué qu’en version solo par boîtier, ce qui en relève encore le coût final. Une voie plus prometteuse réside dans cette technique efficace qui consiste à employer plusieurs amplificateurs à bas coût et d’additionner leurs sorties ou, plus précisément, d’en faire la moyenne.
Connecter deux amplificateurs en parallèle ne change rien au gain du signal. Pour opérer la moyenne, on connecte simplement une résistance de faible valeur à chaque amplificateur et l’on prend comme sortie leur point de réunion. Les deux sources de bruit ne sont pas corrélées, puisqu’elles émanent de deux composants physiquement indépendants, elles s’annulent donc partiellement et le niveau de bruit descend de 3 dB (√2). Les deux sorties sont très proches de l’identique, donc il ne circule qu’un très petit courant entre elles et la distorsion est sauve. Les résistances de combinaison sont tellement petites, généralement 10 Ω, que leur bruit de Johnson est négligeable. On peut encore répéter la stratégie en utilisant quatre amplificateurs pour obtenir un rapport signal à bruit meilleur de 6 dB, huit amplis op pour atteindre 9 dB et ainsi de suite.
Manifestement, il y a une limite à l’avantage que l’on peut en tirer. Des amplis op en parallèle se révèlent aussi très utiles pour alimenter de basses impédances, les deux techniques fonctionnent donc magnifiquement de concert. L’amplificateur Elektor NE5532-64, 15 W sur 8 Ω a permis de vérifier à souhait cette conclusion logique. La tactique de l’amplificateur à plusieurs coeurs devient pesante s’il faut, pour chaque ampli op, des composants nombreux et chers pour l’entourer. Pour jumeler deux amplificateurs dans un correcteur de tonalité Baxandall normal, il faudrait des potentiomètres quadruples au lieu de doubles pour la stéréo, sans compter toutes les résistances et les condensateurs en double exemplaire. Pour n’atteindre qu’une réduction totale de bruit de 3 dB dans le circuit, le jeu n’en vaut pas la chandelle. Si vous choisissez plutôt de réduire simplement de moitié l’impédance du réseau Baxandall en divisant par deux les valeurs des résistances et potentiomètres et en doublant les valeurs des condensateurs, la situation n’est plus pareille. Dans le second cas, vous avez réduit de moitié l’effet du courant de bruit de l’ampli op qui circule dans les impédances du circuit et réduit d’un facteur √2 le bruit de Johnsson, mais la tension de bruit de l’ampli op n’en est pas affectée et souvent, c’est elle qui est dominante.

Mais, as tu testé les résistances de la marque RS ? Les juges tu de bonne qualité ?
Et, tant qu'on y est, quel fabricant préfères tu pour des résistances silencieuses ?

Je pense que Taffer parle d'une marque estempillée RS, pas des marques distribuées par RS... ?

Citation de Peter Baxandall in Elektor Avril 2012 No 406 :