Comment fonctionnent les micros ? (Le guide illustré ultime)

Ce n’est pas souvent que nous pensons au fonctionnement des microphones. Les microphones font partie de notre vie quotidienne et sont en quelque sorte considérés comme allant de soi. Je suis donc heureux que vous ayez demandé comment ils fonctionnent.

Comment fonctionnent les micros? Les microphones fonctionnent comme des transducteurs, convertissant les ondes sonores(énergie des ondes mécaniques) en signaux microphone/audio(énergie électrique). Bien qu’il existe différents moyens de convertir la puissance dans différents microphones, ils utilisent tous un diaphragme qui réagit au son et permet la conversion en un signal de microphone.

Dans ce guide illustré utile, nous examinerons en profondeur le fonctionnement interne des microphones et décrirons comment tous les types de microphones courants fonctionnent pour convertir le son en audio.

Qu’est-ce qu’un transducteur?

Qu’est-ce qu’un transducteur? Un transducteur est un dispositif qui convertit une forme d’énergie en une autre forme d’énergie.

Les microphones fonctionnent comme des transducteurs, convertissant l’énergie mécanique des ondes en énergie électrique. En termes simples, les microphones convertissent les ondes sonores en signaux audio.

Le microphone comme transducteur

Le diaphragme d’un microphone réagit aux ondes sonores auxquelles il est soumis. Lorsque le diaphragme se déplace en fonction de différents niveaux de pression acoustique, le microphone produit un signal de microphone correspondant.

Avant de nous plonger dans la mécanique de la façon dont un microphone convertit l’énergie, définissons mieux les énergies en question.

Énergie mécanique des ondes(ondes sonores)

Qu’est-ce que l’énergie mécanique des ondes? L’énergie des ondes mécaniques est l’énergie transportée par une onde mécanique(une oscillation de la matière dans un milieu). Les ondes mécaniques, et donc l’énergie des ondes mécaniques, ne peuvent être transférées que dans des milieux qui ont de l’élasticité et de l’inertie(gaz, liquide, solide).

Qu’est-ce qu’une onde sonore? Une onde sonore est un type d’onde mécanique définie par le schéma de perturbation des particules dans un milieu élastique. Les oscillations des perturbations particulaires provoquées par les ondes sonores sont définies dans la plage de 20 Hz à 20 000 Hz.

La force d’une onde sonore est généralement mesurée en niveau de pression acoustique(dB SPL) ou en Pascals(Pa).

Les ondes sonores audibles se produisent dans la gamme de fréquences de 20 Hz à 20 000 Hz. Les infrasons inaudibles se produisent en dessous de 20 Hz, tandis que les ultrasons inaudibles se produisent au-dessus de 20 000 Hz.

Quand je dis «inaudible», je veux dire inaudible pour les humains.

Énergie électrique(signaux audio)

Qu’est-ce que l’énergie électrique? L’« énergie électrique » est définie comme l’énergie potentielle électrique. Il est alimenté par un courant électrique et un potentiel électrique(tension) et est délivré par des circuits électriques. Dans les temps modernes, l’énergie électrique est collectée et presque toujours convertie en un autre type d’énergie(chaleur, mouvement, lumière, etc.).

Qu’est-ce qu’un signal audio? Un signal audio est un signal électrique qui représente le son sous forme d’énergie électrique. Les signaux audio analogiques sont mesurés sous forme de tensions CA en millivolts(RMS) ou en décibels par rapport à la tension(dBV ou dbu).

transducteurs de microphone

Ainsi, les microphones convertissent l’énergie mécanique en énergie électrique.

La façon dont ils le font varie d’un type de microphone à l’autre. Nous discuterons du fonctionnement de chaque type de microphone dans cet article.

Types de transducteurs de microphone

Il existe de nombreux types de microphones avec de nombreux facteurs pour les différencier. Cependant, en ce qui concerne le type de transducteur, il existe deux principaux types de microphones:

• Transducteurs de microphone dynamiques.
• transducteurs de microphone à condensateur.

Le type de transducteur de microphone dynamique

Lorsque nous utilisons le terme «microphone dynamique», nous entendons généralement un microphone dynamique à bobine mobile.

Cependant, le type de transducteur dynamique comprend des microphones à ruban et à bobine mobile.

Quel est le type de transducteur de microphone dynamique? Les microphones dynamiques convertissent les ondes sonores en signaux audio en utilisant l’induction électromagnétique. Les microphones à bobine mobile et à ruban ont des diaphragmes conducteurs qui vibrent dans des champs magnétiques permanents. Lorsque le diaphragme se déplace en fonction de la pression acoustique variable, un signal de microphone est induit.

Dans le diagramme ci-dessus, les ondes sonores frappent le diaphragme du microphone dynamique à bobine mobile Shure SM57. Le SM57 convertit le mouvement de son diaphragme en énergie électrique qui est finalement émise sous forme de signal de microphone.

Le diaphragme se déplace en fonction de la pression appliquée par les ondes sonores(énergie mécanique). Attaché au diaphragme est une bobine conductrice qui se déplace avec le diaphragme(d’où le nom de microphone dynamique à bobine mobile).

Notez que le diaphragme lui-même n’est pas conducteur.

Il y a des aimants à l’intérieur de la cartouche du microphone(capsule) qui fournissent un champ magnétique permanent. La bobine s’insère dans une fente cylindrique à l’intérieur des aimants de sorte qu’elle ne touche pas les aimants mais est fortement affectée par le champ magnétique.

L’induction magnétique indique que lorsque la bobine conductrice se déplace dans un champ magnétique permanent, elle subit un changement de flux magnétique. Un flux magnétique changeant dans la bobine conductrice induit une tension à ses bornes.

Lorsque le diaphragme se déplace d’avant en arrière en équilibre avec les ondes sonores, la bobine d’entraînement fait de même. Cela induit une variation de tension positive dans un sens et une variation de tension négative dans l’autre sens. Cela produit un signal électrique alternatif à travers la bobine.

Ce signal CA passe souvent par un transformateur élévateur à l’intérieur du microphone et est émis comme signal audio du microphone.

Dans le diagramme ci-dessus, les ondes sonores frappent le diaphragme du microphone à ruban dynamique AEA R84. Le R84 convertit le mouvement de son diaphragme en énergie électrique qui est finalement émise sous forme de signal de microphone.

Le diaphragme en forme de ruban(d’où le nom de microphone à ruban dynamique) se déplace en fonction de la pression appliquée par les ondes sonores(énergie mécanique).

Les diaphragmes à ruban sont constitués d’un matériau conducteur(souvent en aluminium ondulé) et sont placés à l’intérieur d’un déflecteur magnétique qui fournit un champ magnétique permanent.

L’induction magnétique indique que lorsque le diaphragme à bande conductrice se déplace dans un champ magnétique permanent, il subit un changement de flux magnétique. Un flux magnétique changeant dans le diaphragme à ruban induit une tension à travers celui-ci.

Lorsque le diaphragme se déplace d’avant en arrière en équilibre avec les ondes sonores, une tension alternative est induite à travers lui.

Ce signal CA passe souvent par un transformateur élévateur à l’intérieur du microphone et est émis comme signal audio du microphone.

Le type de transducteur de microphone à condensateur

Quel est le type de transducteur de microphone à condensateur? Les microphones à condensateur convertissent les ondes sonores en signaux audio avec un diaphragme mobile qui agit comme une plaque dans un condensateur à plaques parallèles à charge fixe. Lorsque le diaphragme se déplace, la distance entre les plaques varie, modifiant la capacité et créant un signal de microphone inversement proportionnel.

Dans le diagramme ci-dessus, les ondes sonores frappent le diaphragme du microphone à condensateur Neumann KM 184. Le KM 184 convertit le mouvement de son diaphragme en énergie électrique, qui est finalement émise sous forme de signal de microphone.

Le diaphragme du condenseur agit comme la plaque avant dans un type de condenseur à plaques parallèles(les condenseurs étaient autrefois appelés condenseurs).

Notez que certaines personnes appellent les microphones à condensateur des microphones à condensateur.

Le condensateur à plaques parallèles nécessite une charge fixe pour que le microphone à condensateur fonctionne correctement. Celle-ci est souvent fournie en permanence par du matériel électret(condensateurs à électret) ou en externe via une alimentation CC(alimentation fantôme, polarisation CC, etc.).

Au fur et à mesure que la pression acoustique variable déplace le diaphragme d’avant en arrière, la distance entre les plaques parallèles change. Cela provoque une fluctuation coïncidente de la capacité.

Dans un condensateur à charge fixe, la modification de la capacité provoque une modification inversement proportionnelle de la tension aux bornes du condensateur.

Par conséquent, lorsque le diaphragme se déplace d’avant en arrière autour de la balance, une tension alternative est créée entre les plaques.

Cette tension alternative est prélevée sur le condensateur et passe à travers un convertisseur/amplificateur d’impédance(transistor ou tube à vide). Après avoir traversé quelques circuits supplémentaires, ce signal électrique est émis en tant que signal audio du microphone.

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone liquide?

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone liquide? Les microphones à liquide fonctionnent comme une tasse remplie d’un liquide conducteur(eau et acide sulfurique). Un diaphragme réagit aux ondes sonores, faisant vibrer une aiguille attachée en conséquence dans le liquide conducteur. Cela provoque des variations coïncidentes de la résistance du circuit, ce qui provoque un «signal audio».

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone en carbone?

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone en carbone? Le microphone à charbon fonctionne comme une capsule avec des granulés de carbone pressés entre deux plaques métalliques(diaphragme et plaque arrière). Une tension aux bornes des plaques génère du courant à travers les granulés. Lorsque le diaphragme bouge, il modifie la pression et la résistance des granulés, créant un signal de microphone électrique de mauvaise qualité.

Comme le microphone à condensateur, les deux fils électriques du microphone à charbon sont prélevés sur chacune des plaques.

Comment fonctionnent les microphones à contact/transducteurs piézoélectriques?

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone à contact/piézoélectrique? Les microphones piézoélectriques/de contact fonctionnent avec des matériaux piézoélectriques(appelés cristaux) qui produisent une tension alternative(signaux de microphone) lorsqu’ils sont soumis à des pressions variables. Les cristaux produisent des signaux de microphone à haute impédance qui correspondent aux ondes sonores qui les entourent.

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone MEMS?

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone MEMS? Les microphones MEMS(MicroElectrical-Mechanical System) fonctionnent avec un diaphragme et une plaque arrière fixe sur une cavité dans une plaque de base. La «capsule» entière d’un microphone MEMS est gravée sur une plaquette de silicium à l’aide du traitement MEMS. Les microphones MEMS ont des préamplificateurs intégrés et des convertisseurs analogique-numérique et une sortie audio numérique.

Comment fonctionnent les transducteurs de microphone laser?

Qu’est-ce qu’un transducteur de microphone laser? Les microphones laser fonctionnent avec des faisceaux laser pour détecter les vibrations sonores sur les objets et les surfaces. Le faisceau laser est dirigé vers une surface et se réfléchit sur la surface, revenant à un récepteur qui convertit par interférométrie le faisceau en un signal audio.

Le diaphragme et la capsule: composants clés des transducteurs de microphone

Le composant clé des transducteurs de microphone est le diaphragme.

Dans la grande majorité des microphones, le diaphragme est une partie évidente de la conception. Mais même le récepteur/capteur de microphone laser ci-dessus est considéré comme un diaphragme.

Le diaphragme du microphone se déplace en fonction de la pression acoustique variable qui l’entoure. Le diaphragme, directement ou indirectement, provoque la création d’un signal électrique qui coïncide avec son mouvement.

Les diaphragmes sont disponibles dans une variété de matériaux, de formes, de poids, de tensions et de tailles.

Le diaphragme est fixé et fonctionne à l’intérieur du boîtier du microphone. Selon le type de transducteur de microphone, le diaphragme fonctionne à l’intérieur du «boîtier» suivant.

Sans une conception de capsule appropriée, le diaphragme du microphone serait inefficace et le microphone ne convertirait pas l’énergie. Parlons un peu plus en détail des diaphragmes de microphone et de leurs boîtiers.

Cartouche de microphone dynamique à bobine mobile à diaphragme

L’unité de transducteur du microphone dynamique à bobine mobile est souvent appelée cartouche ou «capsule» du microphone.

Deux cartouches de microphone dynamique à bobine mobile courantes sont illustrées ci-dessous. Le Shure R176 est une cartouche trouvée dans le Shure Beta 58A et la cartouche SM58 se trouve dans le populaire Shure SM58.

La cartouche à bobine mobile se compose de 5 composants clés:

1. Diaphragme.
2. Bobine conductrice « mobile ».
3. Aimants et pièces polaires.
4. Logement.
5. Cables électriques.

Diaphragme et élément de microphone à ruban dynamique

L’unité de transducteur du microphone à bobine mobile dynamique est souvent appelée l’élément ou le «baffle» du microphone.

Ci-dessous, une image de l’élément baffle/ruban phare du microphone à ruban Royer R-121:

L’élément ceinture/déflecteur se compose de 4 composants clés:

1. Diaphragme.
2. Aimants et pièces polaires.
3. Logement.
4. Cables électriques.

Capsule de microphone à condensateur à diaphragme

L’unité de transducteur du microphone à condensateur s’appelle une capsule.

Ci-dessous, les célèbres capsules de microphone à condensateur à double diaphragme AKG CK12 et Neumann K67. Chacune de ces capsules a été présentée dans de nombreux microphones de haute qualité au fil des ans(notamment l’AKG C 12 et le Neumann U 67). Ses conceptions ont été reproduites année après année depuis sa création(1951 et 1960, respectivement).

La capsule du condenseur se compose de 4 composants clés:

1. Diaphragme(plaque avant).
2. Plaque arrière.
3. Logement.
4. Cables électriques.

Autres composants de microphone importants pour une conversion de puissance appropriée

Bien qu’ils ne fassent pas nécessairement partie de l’élément transducteur d’un microphone, les composants suivants sont souvent nécessaires pour qu’un microphone fonctionne correctement en tant que transducteur.

Veuillez noter que tous les microphones n’ont pas tous les composants ci-dessus. Cependant, les microphones conçus avec l’un des composants ci-dessus nécessitent qu’ils fonctionnent efficacement pour que le microphone fonctionne efficacement.

Transformateur

De nombreux microphones sont construits avec des sorties couplées par transformateur.

Qu’est-ce qu’un transformateur? Un transformateur est un appareil électrique passif qui connecte deux circuits sans les connecter physiquement. Il le fait par induction électromagnétique, un noyau magnétique et des enroulements conducteurs connectés dans chaque circuit. Les transformateurs de microphone augmentent/diminuent la tension alternative, bloquent la tension continue et ajustent l’impédance.

Un transformateur de base est composé d’un enroulement primaire de fil conducteur, d’un enroulement secondaire de fil conducteur et d’un noyau magnétique.

Chaque enroulement fait partie de son propre circuit. Les deux enroulements s’enroulent autour du noyau magnétique mais ne se touchent pas. Cela «lie» efficacement les deux circuits ensemble sans les connecter physiquement.

Entrez l’IMAGE ICI

Expliquons comment fonctionne un transformateur de microphone de base:

Le signal CA du transducteur du microphone(et d’autres composants entre le transducteur et le transformateur) passe par l’enroulement primaire du transformateur.

Ce signal de microphone CA dans l’enroulement primaire induit un champ magnétique et un flux magnétique changeants dans le noyau magnétique du transformateur.

Ce flux magnétique changeant induit une tension alternative relative à travers l’enroulement secondaire, qui fait partie du circuit de connexion de sortie du microphone.

En d’autres termes, avoir plus de tours dans l’enroulement secondaire augmentera la tension, diminuera le courant et augmentera l’impédance(dans le circuit secondaire). C’est ce qu’on appelle un transformateur élévateur.

Inversement, avoir moins de tours dans l’enroulement secondaire abaissera la tension, augmentera le courant et abaissera l’impédance(dans le circuit secondaire). C’est ce qu’on appelle un transformateur abaisseur.

Certains microphones sont conçus avec des transformateurs élévateurs, d’autres avec des transformateurs abaisseurs et d’autres sans aucun transformateur.

transformateurs élévateurs

Lorsque des transformateurs élévateurs sont utilisés, ils sont généralement conçus dans des microphones dynamiques.

Les signaux CA générés par les cartouches à bobine mobile et les éléments de bande sont généralement très faibles. Ils ont une basse tension et une faible impédance.

Les transformateurs élévateurs augmentent efficacement la tension alternative à un signal de niveau microphone plus sain sans augmenter l’impédance du signal à des niveaux inutilisables.

transformateurs abaisseurs

Lorsque des transformateurs abaisseurs sont utilisés, ils sont généralement conçus dans des microphones actifs après le tube ou le convertisseur/amplificateur d’impédance à base de FET.

Dans ce cas, le transformateur est utilisé pour réduire l’impédance du signal du microphone avant la sortie.

Les tubes à vide et certaines conceptions de microphone FET produisent des signaux d’impédance relativement élevée(trop élevée pour un transfert de signal efficace vers des préamplificateurs professionnels). Les transformateurs abaisseurs réduisent l’impédance de sortie à un niveau utilisable.

Les circuits à tube et à transistor sont conçus pour fournir suffisamment «d’amplification» au signal afin qu’une forte tension puisse encore être obtenue après le transformateur abaisseur.

Convertisseur/amplificateur d’impédance(transistor et PCB)

De nombreux microphones sont construits avec des convertisseurs/amplificateurs d’impédance actifs. Ces dispositifs actifs sont généralement constitués d’une carte de circuit imprimé(PCB) basée sur un transistor à effet de champ(FET) ou un transistor à effet de champ à grille de jonction(JFET).

Qu’est-ce qu’un convertisseur d’impédance de microphone? Un convertisseur d’impédance de microphone fait généralement référence à un circuit à base de transistor à semi-conducteurs qui convertit le signal à haute impédance de la sortie de la capsule de condensateur en un signal à plus haute tension et à plus faible impédance pour la sortie du microphone. Notez que les tubes à vide sont également des convertisseurs d’impédance.

Le convertisseur/amplificateur d’impédance de microphone de base est construit autour d’un FET. Discutons brièvement du fonctionnement d’un FET:

Les FET et JFET sont des dispositifs électroniques à semi-conducteurs qui utilisent un champ électrique pour contrôler le flux de courant. Ces appareils actifs disposent de trois bornes:

• Source(S): Borne où les porteurs de charge(électrons ou « trous ») pénètrent dans le canal(transistor).
• Drain(D): borne où les porteurs de charge(électrons ou « trous ») quittent le canal(transistor).
• Gate(G): le terminal qui module la conductivité du canal.

Avant d’expliquer ce que cela signifie réellement pour un microphone, examinons un schéma d’un FET:

Dans un microphone actif, le signal(tension alternative) de la capsule du microphone est appliqué à la grille du transistor pour contrôler le courant et la tension entre la source et le drain.

Fondamentalement, le signal à la porte peut être considéré comme une entrée, tandis que la sortie peut être considérée comme le signal entre(et hors) la source et le drain.

Dans cette manière trop simplifiée de voir les choses, l’entrée du FET/JFET contrôle la sortie sans que les deux circuits soient physiquement connectés. De cette façon, le transistor est similaire au transformateur.

L’impédance d’entrée à la porte est extrêmement élevée et capable de recevoir le signal à très haute impédance d’une capsule de microphone à condensateur typique. Dans les microphones à condensateur FET, le transistor est souvent conçu aussi près que possible des fils de la capsule afin que le signal ne se dégrade pas à travers les fils entre les deux appareils.

Dans les microphones à ruban actifs, il y a généralement un transformateur élévateur entre l’élément à ruban et le transistor. Le transformateur élévateur augmente la faible tension de la bande en même temps qu’il augmente l’impédance.

L’impédance de sortie du FET/JFET est beaucoup plus faible et permet au signal audio de sortie de voyager à travers le reste du circuit du microphone et à travers les câbles du microphone jusqu’au préamplificateur ou à tout autre appareil suivant en ligne.

De cette façon, le transistor agit comme un convertisseur d’impédance.

De même, le transistor peut jouer le rôle d’»amplificateur». Il utilise la tension alternative au niveau de la grille pour entraîner une tension alternative plus importante entre la source et le drain.

tube vide

Avant les transistors, il y avait les tubes à vide(appelés aussi «vannes»).

Le tube à vide(dans les microphones à tube) fait essentiellement le même travail que les transistors à semi-conducteurs FET et JFET. Il agit pour convertir l’impédance et fournir une amplification aux signaux CA des capsules de microphone.

Le tube à vide «amplificateur» le plus basique est une triode(ce qui signifie qu’il a la cathode, l’anode et la grille).

Regardons les parties d’un simple tube à vide à triode chauffé indirectement:

• Chauffage(H): le chauffage est alimenté de manière externe et chauffe la cathode.
• Cathode(K): Lorsqu’elle est chauffée, la cathode négative émet des électrons qui s’écoulent vers l’anode positive.
• Anode/Plaque(A): La plaque positive recueille les électrons provenant de la cathode chauffée.
• Grille(G): fait varier le flux d’électrons entre la cathode chauffée et l’anode(plaque).

Notez que dans les premiers tubes «chauffés directement», le réchauffeur et la cathode sont regroupés en une seule pièce appelée filament.

Dans nos tubes de microphone, nous appliquons une alimentation externe au radiateur(généralement à partir d’une alimentation externe).

Le réchauffeur chauffe la cathode, qui émet des électrons. Ces électrons circulent à l’intérieur du tube à vide(le vide génère très peu de résistance) vers l’anode chargée positivement(plaque).

Le signal de sortie de la capsule contrôle la grille. Le signal CA d’une capsule de microphone à tube module efficacement la grille du tube à vide et fait varier le flux d’électrons de la cathode à l’anode.

L’anode(plaque) « recueille » alors un courant électrique qui correspond au signal CA de la capsule.

Le flux d’électrons à l’intérieur du tube est généralement plus fort que le signal de la capsule. Si nous considérons le tube à vide comme un dispositif d’entrée/sortie, nous verrions que la sortie(de l’anode) est un signal alternatif plus fort que l’entrée(dans le réseau).

Notez que cette «amplification» n’est en fait qu’une modulation, très similaire aux FET/JFET mentionnés ci-dessus.

Le tube à vide agit également comme un convertisseur d’impédance. Le signal de sortie(de l’anode) a une impédance plus faible que le signal d’entrée(dans le réseau).

Il est également intéressant de noter que le tube à vide délivre un signal asymétrique avec une impédance encore assez élevée. Pour ces raisons, les microphones à tube auront souvent des transformateurs abaisseurs(ou même des circuits imprimés à base de transistors) entre le tube et la sortie.

Source de courant

Certains microphones(en particulier les microphones à tube) nécessitent des alimentations externes dédiées pour fonctionner correctement.

Les microphones actifs de toutes sortes nécessitent une certaine forme d’alimentation pour fonctionner correctement. Il peut s’agir d’une alimentation fantôme, d’une tension de polarisation CC, d’une alimentation USB ou d’autres types d’alimentation. En d’autres termes, l’alimentation n’a pas toujours besoin d’être une unité autonome dédiée.

Convertisseur analogique-numérique

Dans les microphones numériques comme les microphones USB, il existe des convertisseurs analogique-numérique(ADC).

Ces ADC sont requis dans la conception du microphone pour que le microphone produise de l’audio numérique.

Le microphone en tant que transducteur est analogique. Il convertit l’énergie des ondes mécaniques en énergie électrique(signaux audio analogiques).

Un ADC, comme toute autre interface audio numérique, convertit le signal électrique du microphone en 1 et 0 de l’audio numérique.

connexion de sortie

Enfin, un microphone ne serait pas complet sans une connexion de sortie. Après conversion de puissance ; réglage de l’impédance du signal ; amplification; et l’équilibre, le signal du microphone doit être envoyé hors du microphone et dans un appareil qui peut utiliser efficacement son signal(préampli, mélangeur, interface, etc.).

Il existe de nombreux types de connexions de sortie microphone. Les connexions de sortie communes incluent:

• XLR
• TAF5
• USB
• TRS
• TRRS

La conversion d’énergie(de l’onde sonore au signal de sortie du microphone)

Nous avons discuté des bases du fonctionnement des microphones et des composants qui leur permettent de fonctionner correctement. Examinons maintenant les différents types de transducteurs de microphone et les composants qu’ils utilisent pour convertir la puissance.

Avec chaque type de microphone, nous commencerons par l’onde sonore et finirons par la sortie du microphone.

Les types de microphones dont nous parlerons ici sont:

Conversion de puissance dans un microphone dynamique à bobine mobile

• onde sonore
• Diaphragme mobile et bobine motrice.
• Conversion de l’énergie des ondes mécaniques en énergie électrique par induction électromagnétique.
• Le signal du microphone augmente de niveau lorsqu’il passe à travers un transformateur élévateur.
• Le signal du microphone est émis via la connexion de sortie du microphone.

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Cartouche/diaphragme à bobine mobile(transducteur)

L’onde sonore fait vibrer le diaphragme dans la cellule à bobine mobile. Il y a une bobine conductrice attachée au diaphragme qui oscille avec lui.

Cette bobine conductrice se déplace dans une découpe cylindrique à l’intérieur d’un aimant permanent. Lorsque la bobine se déplace dans le champ magnétique, elle subit un flux magnétique fluctuant.

Par induction électromagnétique, une force électromagnétique(tension) est créée à travers la bobine. Étant donné que la bobine se déplace d’avant en arrière avec le diaphragme, une tension alternative est créée.

Un fil est prélevé à chaque extrémité de la bobine pour déplacer ce signal de microphone CA plus loin sur la ligne électrique.

transformateur élévateur

Parfois, il y a un transformateur élévateur à la sortie d’un microphone à bobine mobile.

Le transformateur élévateur sert principalement à augmenter la tension alternative ou la puissance du signal du microphone.

Un transformateur élévateur est utile pour amener l’impédance du signal à des niveaux de microphone professionnels. Souvent, l’impédance du signal de la cellule à bobine mobile est trop faible.

De plus, le transformateur protège le microphone des tensions CC telles que l’alimentation fantôme. Cependant, cette tension continue n’endommagerait pas nécessairement la robuste cartouche/diaphragme du microphone dynamique.

connexion de sortie

Enfin, le microphone doit avoir une sortie. Souvent, les microphones dynamiques à bobine mobile auront une sortie XLR à 3 broches. Cependant, il existe de nombreuses autres possibilités en fonction de l’objectif du microphone.

Conversion de puissance dans un microphone à ruban dynamique

• onde sonore
• Diaphragme conducteur mobile.
• Conversion de l’énergie des ondes mécaniques en énergie électrique par induction électromagnétique.
• Le signal du microphone est soit amplifié par un préamplificateur actif(ruban actif), soit augmenté en niveau lorsqu’il passe à travers un transformateur élévateur(ruban passif).
• Le signal du microphone est émis via la connexion de sortie du microphone.

Microphone dynamique à ruban avec sortie couplée à un transformateur

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Élément diaphragme/ruban

Les ondes sonores appliquent une pression variable sur le diaphragme fin, ondulé et en forme de ruban du microphone à ruban.

Le diaphragme à ruban dynamique oscille d’avant en arrière dans une structure de déflecteur magnétique. Contrairement à son homologue à bobine mobile, le diaphragme à ruban lui-même est conducteur.

Lorsque la bande conductrice se déplace d’avant en arrière, elle subit un flux magnétique changeant dans le champ magnétique permanent. L’induction électromagnétique induit une tension aux bornes de la bande.

Des fils conducteurs sont prélevés à chaque extrémité de la bande de plomb et acheminés pour créer un circuit avec l’enroulement primaire du transformateur élévateur.

transformateur élévateur

Les diaphragmes à ruban émettent naturellement des signaux de microphone très faibles(tensions alternatives). Par conséquent, un transformateur élévateur est nécessaire pour augmenter la tension à des niveaux utilisables.

Heureusement, l’impédance du signal brut de la bande est également faible, et donc l’amplification du signal ne pousse pas l’impédance à des niveaux inutilisables.

connexion de sortie

De la sortie(enroulement secondaire) du transformateur élévateur, le signal est émis via la sortie microphone.

De manière générale, les microphones à ruban ont des sorties XLR, bien que n’importe quel connecteur de sortie soit possible.

Microphone à ruban actif dynamique avec circuit de sortie FET sans transformateur

Certains microphones à ruban sont actifs avec des circuits à semi-conducteurs. Les microphones à ruban actifs émettront des signaux plus forts que leurs homologues passifs(décrits ci-dessus).

Examinons de plus près comment un microphone à ruban FET actif typique convertirait la puissance:

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Élément diaphragme/ruban

L’élément diaphragme/ruban agit comme un transducteur de la même manière que décrit ci-dessus.

transformateur élévateur

Le transformateur élévateur d’un microphone à ruban actif fera généralement le plus gros du travail en termes «d’amplification» du signal.

Ces transformateurs élévateurs ont des rapports d’enroulement secondaire sur enroulement primaire plus élevés que leurs homologues passifs.

Un rapport élevé signifie que le transformateur élévateur augmentera considérablement la tension au détriment d’une augmentation supplémentaire de l’impédance(souvent trop élevée).

Convertisseur/amplificateur d’impédance et alimentation CC

Le convertisseur/amplificateur d’impédance actif est généralement une carte de circuit imprimé à base de transistors.

Le signal du transformateur élévateur a une impédance très élevée. Le circuit du convertisseur d’impédance réduit efficacement cette impédance à des niveaux utilisables sans dégrader le signal ni affecter considérablement la force du signal.

La plupart du temps, l’alimentation requise par le circuit actif est fournie par l’alimentation fantôme(provenant du préampli micro ou d’une alimentation fantôme séparée).

connexion de sortie

Comme toujours, nous avons besoin d’une connexion de sortie standardisée pour que le microphone émette son signal.

Microphone à ruban à tube dynamique actif avec sorties couplées par transformateur

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Élément diaphragme/ruban

L’élément diaphragme/ruban agit comme un transducteur de la même manière que décrit ci-dessus.

transformateur élévateur

Comme avec le microphone à ruban FET actif mentionné ci-dessus, le microphone à ruban à tube s’appuie fortement sur son transformateur élévateur pour amplifier le signal faible de son élément à ruban.

Tube à vide et alimentation CC

Le tube à vide agit essentiellement comme une autre étape «d’amplification» tout en remplissant également la fonction de conversion d’impédance.

La sortie du transformateur élévateur est envoyée à la grille du tube à vide et module le signal de sortie d’impédance plus forte et plus faible.

Les tubes à vide nécessitent généralement leur propre bloc d’alimentation séparé pour fonctionner correctement.

Veuillez noter que la sortie du tube à vide est déséquilibrée.

transformateur abaisseur

Cela semble contre-intuitif, mais un transformateur abaisseur est généralement nécessaire à la sortie du microphone à ruban à tube pour «ajuster» le signal. Il agit pour équilibrer le signal et ajuster l’impédance.

connexion de sortie

Depuis le transformateur abaisseur, le signal quitte le microphone via la connexion de sortie.

Avec les microphones à tube(y compris les microphones à tube à ruban), la connexion de sortie est souvent connectée au bloc d’alimentation. Pour cette raison, les nombres élevés de broches sont des connecteurs de sortie courants pour les microphones à tube.

Conversion de puissance dans un microphone à condensateur

• onde sonore
• Diaphragme mobile dans un condensateur à plaques parallèles à charge fixe.
• Conversion de l’énergie mécanique des ondes en énergie électrique. Le signal électrique est inversement proportionnel à la distance entre les plaques parallèles.
• Le signal du microphone est immédiatement amplifié et son impédance convertie(via transistor ou tube).
• Le signal du microphone est émis via la connexion de sortie du microphone.

Microphone à condensateur électret avec circuit de sortie FET sans transformateur

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Capsule/diaphragme condenseur électret

Les ondes sonores appliquent une pression variable sur le diaphragme.

Le matériau électret d’une capsule de condensateur électret lui confère une charge permanente. Par conséquent, le condensateur à plaques parallèles ne nécessite pas de polarisation externe pour fonctionner correctement.

Lorsque le diaphragme se déplace, la capacité de la capsule à plaques parallèles change.

Comme la charge est constante, tout changement de capacité provoque une charge inversement proportionnelle à la tension.

Ainsi, lorsque le diaphragme oscille, la capsule génère une tension alternative.

Cette tension alternative a une impédance incroyablement élevée, donc un convertisseur d’impédance est nécessaire immédiatement après la capsule. L’envoi de ce signal à haute impédance sur une longueur de câble importante dégradera considérablement sa qualité.

Convertisseur/amplificateur d’impédance à transistor et alimentation CC

Le convertisseur/amplificateur d’impédance d’un microphone à électret est le composant actif et nécessite une alimentation externe.

Ceci est généralement fourni par une forme d’alimentation de polarisation CC, bien que l’alimentation fantôme soit une méthode courante d’alimentation des microphones de studio à électret.

Les transistors(FET et JFET) sont les éléments centraux des convertisseurs d’impédance actifs. Ils reçoivent le signal à haute impédance de la capsule électret et l’utilisent pour moduler un signal plus fort et à plus faible impédance à leurs sorties.

connexion de sortie

Parce que les microphones à électret sont si populaires, il existe de nombreuses connexions de sortie différentes.

Les microphones à électret se trouvent sur le marché des microphones de studio professionnels, mais se trouvent également dans les cravates, les écouteurs, les téléphones portables, les ordinateurs portables et de nombreux appareils électroniques grand public.

Véritable microphone à condensateur avec circuit de sortie FET sans transformateur

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Capsule/diaphragme condenseur et alimentation CC

La capsule de condenseur à plaques parallèles du «vrai» condensateur fonctionne sur les mêmes principes que toutes les autres capsules de condenseur. La différence entre les vraies capsules de condenseur et les capsules à électret est que les vraies capsules de condenseur sont biaisées de l’extérieur.

Les vrais condensateurs sont généralement de qualité studio et donc conçus pour fonctionner sur une alimentation fantôme. Cependant, certains peuvent être alimentés par d’autres moyens.

Convertisseur/amplificateur d’impédance à transistor et alimentation CC

Comme avec le microphone à condensateur à électret actif, le vrai condensateur a une carte de circuit imprimé centrée autour d’une sorte de transistor de conversion d’impédance(FET/JFET).

Le chemin vers le convertisseur d’impédance doit être aussi proche que possible de la capsule afin que le signal n’ait aucune chance de se dégrader lorsqu’il parcourt les câbles.

L’entrée haute impédance(gate) du FET accepte le signal de la capsule du microphone. Ce signal module ensuite un signal d’impédance plus fort et plus faible que le microphone finira par émettre.

L’alimentation du circuit actif d’un vrai condensateur est réalisée par les mêmes moyens que la polarisation de sa capsule.

connexion de sortie

Les vrais condensateurs se trouvent principalement dans le studio, donc les connecteurs de sortie XLR sont courants(ils sont un standard pour une utilisation avec une alimentation fantôme). Cependant, vous pouvez avoir toutes sortes de connexions de sortie avec de vrais microphones à condensateur.

Véritable microphone à condensateur avec sortie couplée à un transformateur

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Capsule/diaphragme condenseur et alimentation CC

La véritable capsule à diaphragme du condenseur est polarisée de manière externe. Il fonctionne sur les mêmes principes que n’importe quelle autre capsule de condensateur.

La plupart du temps, cette tension de polarisation externe est fournie par une alimentation fantôme, bien qu’il existe d’autres moyens de le faire.

Convertisseur/amplificateur d’impédance à transistor et alimentation CC

Le circuit actif est basé sur un FET/JFET et agit comme un convertisseur d’impédance et un amplificateur pour le signal à haute impédance de la capsule.

transformateur abaisseur

Dans de nombreux microphones FET anciens, des transformateurs abaisseurs étaient utilisés pour équilibrer et ajuster davantage l’impédance du signal de sortie.

connexion de sortie

L’une ou l’autre connexion de sortie peut être utilisée avec un véritable microphone à condensateur. Cependant, en raison de sa popularité dans les applications de studio, ses connecteurs de sortie sont généralement de type XLR.

Microphone à condensateur à tube avec sortie couplée à un transformateur

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Capsule/diaphragme condenseur et alimentation CC

La capsule de condenseur à tube polarisé externe fonctionne sur les mêmes principes que toute autre capsule de condenseur à plaques parallèles.

Il utilise une charge fixe et une plaque de diaphragme mobile. Lorsque le diaphragme se déplace, la distance entre les plaques change, provoquant un changement correspondant de capacité. Ce changement de capacité provoque une variation inversement proportionnelle de la tension aux bornes des plaques.

La tension alternative aux bornes des plaques est effectivement notre signal de microphone transduit.

La polarisation externe de la capsule du condenseur à tube est généralement fournie par la même alimentation électrique qui chauffe le tube à vide.

Convertisseur/amplificateur d’impédance à tube à vide et alimentation CC

Le tube à vide est communément considéré comme le prédécesseur du transistor. Dans les microphones, ils assurent essentiellement la même fonction.

L’alimentation externe chauffe le tube, provoquant un flux d’électrons entre sa cathode et son anode.

Le signal de sortie à haute impédance de la capsule entraîne la grille du tube à vide. La grille d’un tube à vide modifie efficacement le flux d’électrons de la cathode à l’anode.

Par conséquent, le signal à haute impédance de la capsule module un signal plus fort et à plus faible impédance sortant du tube.

Le tube «amplifie» efficacement le signal tout en émettant un signal utilisable à faible impédance.

Des alimentations externes sont le plus souvent nécessaires pour chauffer le tube.

transformateur abaisseur

Un transformateur abaisseur fait généralement partie de la conception d’un microphone à tube. Ces transformateurs améliorent encore l’impédance du signal tout en équilibrant le signal asymétrique du tube.

connexion de sortie

Étant donné que le microphone à tube nécessite une alimentation externe, sa connexion de sortie est souvent gourmande en broches et se connecte à une unité d’alimentation dédiée.

Véritable microphone à condensateur avec circuit de sortie FET sans transformateur

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

Capsule/diaphragme condenseur et alimentation CC

La capsule du microphone à condensateur à tube est polarisée en externe via l’alimentation du microphone.

En dehors de cela, il fonctionne sur les mêmes principes que n’importe quelle autre capsule de condensateur.

Convertisseur/amplificateur d’impédance à tube à vide et alimentation CC

Le tube à vide fonctionne exactement comme le tube d’un microphone à tube couplé à un transformateur.

Convertisseur/amplificateur d’impédance PCB actif

Au lieu d’un transformateur de sortie, ces microphones à tube utilisent des circuits actifs pour équilibrer le signal de sortie du tube. Ces circuits ajustent également l’impédance du signal.

Notez que la plus grande partie de la conversion d’impédance et du «boost» du signal est fournie par le tube. Cela permet aux microphones à tube PCB de conserver une grande partie de leur «son de tube».

connexion de sortie

Étant donné que le microphone à tube nécessite une alimentation externe, sa connexion de sortie est souvent gourmande en broches et se connecte à une unité d’alimentation dédiée.

Conversion de puissance sur un microphone USB

• onde sonore
• diaphragme mobile.
• Conversion de l’énergie mécanique des ondes en énergie électrique par induction électromagnétique ou principes électrostatiques(dynamique ou condensateur).
• Le signal du microphone analogique électrique est converti en un signal audio numérique via un convertisseur analogique-numérique interne.
• Le signal du microphone numérique est émis via la connexion de sortie du microphone.

Micro USB simplifié

onde sonore

Comme toujours, l’énergie mécanique commence par une onde sonore.

transducteur

Bien que les microphones USB aient généralement des capsules à condensateur à électret, ils peuvent fonctionner avec n’importe quel type de transducteur de microphone.

Les transducteurs fonctionneraient sur les mêmes principes que tout autre transducteur du même type.

Convertisseur analogique-numérique

Les microphones USB(et autres microphones numériques) ont des ADC internes. C’est ce qui leur permet d’être des microphones USB.

L’ADC prend la tension alternative analogique du transducteur du microphone et la convertit en audio numérique.

La profondeur de bits et la fréquence d’échantillonnage du convertisseur sont indiquées sur la fiche technique du microphone.

connexion de sortie

Comme leur nom l’indique, les microphones USB ont des sorties USB. Ces sorties ont 4 broches:

• La broche 1 fournit +5 Vcc. Ceci est utilisé pour alimenter l’ADC et tous les convertisseurs d’impédance qui peuvent être utilisés dans la capsule du microphone.
• La broche 2 transporte les données -.
• La broche 3 transporte Data +.
• La broche 4 sert de masse.

des questions connexes

Comment fonctionnent les microphones sans fil? Les microphones sans fil fonctionnent pour convertir le son en audio de la même manière que les microphones filaires. Ce qui rend un microphone sans fil, c’est l’émetteur sans fil, qui prend le signal du microphone diffusé, l’intègre dans un signal radio à fréquence unique et l’envoie sans fil à un récepteur compatible.

Un microphone a-t-il besoin d’électricité? Bien que tous les microphones émettent des signaux électriques CA(signaux de micro), tous les microphones n’ont pas besoin d’électricité pour fonctionner. Les microphones passifs(tels que la dynamique à bobine mobile) ne nécessitent pas d’alimentation externe pour fonctionner correctement. En revanche, les microphones actifs(comme les condensateurs) ont besoin d’électricité pour fonctionner.