Les microphones amplifient-ils le son et/ou l’audio ?
Nous avons probablement tous entendu le son d’un microphone amplifié par des haut-parleurs. Cela se produit souvent lors de toutes sortes d’événements et de spectacles. Un orateur ou un chanteur projettera sa voix dans un microphone et sa voix sera envoyée à travers les haut-parleurs à un volume beaucoup plus élevé. Comment cet audio est-il amplifié?
Un microphone amplifie-t-il le son? Un microphone est un transducteur qui convertit le son(énergie mécanique des ondes) en audio(énergie électrique). Les microphones n’amplifient pas le son en soi, bien que certains microphones amplifient le signal audio de leurs capsules avant que le signal ne soit émis. Tous les microphones nécessitent une amplification supplémentaire au-delà de la leur.
Dans cet article, nous examinerons en détail comment, le cas échéant, un microphone amplifie son signal. Nous examinerons également les étages de gain typiques pour obtenir un signal de microphone afin de produire un son à partir d’un haut-parleur.
Différence entre le son et l’audio
Avant d’entrer dans le vif du sujet de cet article, discutons de la différence entre le son et l’audio.
Quel est le son? Le son est une vibration qui oscille dans un milieu et modifie la pression le long d’une onde dans ce milieu(gaz, liquide ou solide). C’est une forme d’énergie mécanique des ondes. Les ondes sonores audibles ont des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz.
Qu’est-ce que le son? L’audio est la représentation électrique du son. L’audio analogique est un son représenté sous forme de tension alternative, tandis que l’audio numérique est un son représenté en nombres binaires(taux d’échantillonnage et profondeur de bits). Le son peut être converti en audio via des microphones et l’audio peut être converti en son via des haut-parleurs.
Les microphones convertissent le son en audio
Comme mentionné dans les paragraphes d’ouverture, les microphones sont des transducteurs qui convertissent le son en audio.
Quel que soit le type de microphone, la fonction d’un microphone est de prélever des ondes sonores au niveau de son diaphragme et de produire un signal audio correspondant.
Les microphones ont des diaphragmes, qui sont des membranes minces et mobiles dans la capsule du microphone. Ces diaphragmes sont très sensibles et se déplacent en réaction aux changements de pression sur leurs surfaces. Ce changement de pression est en grande partie causé par les ondes sonores.
Lorsque le diaphragme se déplace, une tension alternative correspondante est produite. Cette tension alternative est essentiellement le signal du microphone. Les microphones dynamiques(à bobine mobile et dynamiques) produisent ce signal par induction électromagnétique, tandis que les microphones à condensateur produisent de l’audio par des principes électrostatiques.
Selon le type et la conception du microphone, ce signal sera ensuite traité par d’autres composants avant d’être émis par le microphone.
Comment les microphones amplifient-ils le son?
Permettez-moi de commencer à répondre à cette question en déclarant que les microphones émettent des signaux de niveau micro. Les signaux de niveau microphone sont des tensions alternatives relativement faibles, allant d’environ 1 à 100 millivolts(-60 dBV à -40 dBV).
Que le microphone fournisse ou non une amplification, un signal de microphone nécessitera une amplification plus élevée. Les préamplificateurs de microphone sont utilisés pour ramener les signaux de niveau microphone au niveau ligne pour une utilisation dans les équipements audio professionnels. Des amplificateurs de puissance sont ensuite utilisés pour amplifier les signaux de niveau ligne afin de piloter correctement les haut-parleurs.
Avec ce préambule à l’écart, certains microphones fournissent une amplification.
Qu’est-ce que l’amplification? L’amplification est le processus d’augmentation de la force ou de la puissance d’un signal. Les amplificateurs peuvent être des dispositifs naturels ou artificiels. Avec les microphones, ces amplificateurs sont artificiels et se concentrent sur l’amplification du signal électrique des microphones.
Pour rester fidèle au terme «amplificateur», je mentionnerai ici que certains composants de microphone ne sont pas de véritables amplificateurs, bien qu’ils soient conçus pour améliorer l’intensité du signal. Je ferai des distinctions ci-dessous.
Au lieu d’énumérer les amplificateurs potentiels que l’on peut trouver dans un microphone, examinons tout composant qui provoque une augmentation de la puissance du signal:
Examinons chacun de ces éléments plus en détail:
convertisseur d’impédance
Les convertisseurs d’impédance ne sont pas de vrais amplificateurs. Au lieu de cela, ils prennent un signal d’entrée de niveau inférieur et l’utilisent pour moduler un signal de sortie de niveau supérieur.
Les convertisseurs d’impédance sont des composants nécessaires trouvés immédiatement après les capsules des capsules de microphone à condensateur. Les capsules de condensateur produisent des signaux avec des valeurs d’impédance incroyablement élevées. Pour que ces signaux voyagent sans dégradation significative, il est crucial qu’ils passent par un convertisseur d’impédance.
Le convertisseur d’impédance d’un microphone est essentiellement un transistor à effet de champ(FET). Le type de FET le plus courant dans les microphones est peut-être le transistor à effet de champ à grille de jonction(JFET).
- G: porte.
- S: origine.
- D: vidange.
Les convertisseurs d’impédance de microphone reçoivent le signal de bas niveau et à haute impédance de la capsule de microphone à sa porte.
Ce signal de porte CA est utilisé pour moduler le courant(et la tension) entre la source et le drain.
Nous pouvons considérer le convertisseur d’impédance FET comme ayant une entrée(porte) et une sortie(source-drain). Le signal d’entrée est de faible niveau et d’impédance élevée et entraîne un signal de sortie plus fort avec une impédance plus faible.
De cette manière, le convertisseur d’impédance agit comme un «amplificateur» du signal du microphone(bien qu’il ne s’agisse pas d’un véritable amplificateur).
tube vide
Les tubes à vide ne sont pas de vrais amplificateurs. Au lieu de cela, ils prennent un signal d’entrée de niveau inférieur et l’utilisent pour moduler un signal de sortie de niveau supérieur.
Avant l’arrivée de la technologie des transistors dans les microphones(dans les années 1960), des tubes à vide étaient nécessaires pour convertir l’impédance du signal du microphone et fournir une augmentation de la force du signal.
Les tubes à vide étaient, et sont toujours, utilisés dans les microphones et en particulier les microphones à condensateur. Ils sont placés immédiatement après les capsules de ces microphones pour réduire l’impédance du signal et augmenter le signal.
Un avantage supplémentaire des tubes à vide est le fameux «son du tube» apprécié par de nombreux audiophiles, musiciens et ingénieurs du son.
- H: chauffage.
- K: cathode.
- R: anode.
- G: grille
Fondamentalement, un tube à vide fonctionne comme ceci: une cathode est chauffée(directement ou indirectement par un élément chauffant). Lorsque la cathode chauffe, elle émet des électrons, qui sont attirés par la plaque d’anode chargée positivement.
Par conséquent, en chauffant le tube à vide, un courant électrique est produit à l’intérieur du tube et s’écoule hors du tube.
Le signal de la capsule du microphone est envoyé à la grille du tube triode et contrôle le flux d’électrons de la cathode à l’anode.
La grille acceptera le signal à haute impédance de bas niveau de la capsule et l’utilisera pour moduler le courant d’impédance plus fort et plus faible entre l’anode et la cathode.
Si l’on pense à un microphone à tube triode en termes d’entrées/sorties, on développe ce qui suit:
La grille est l’entrée qui reçoit le signal de la capsule.
La cathode-anode est la sortie, qui émet un signal plus fort qui correspond au signal d’entrée dans le réseau.
Ainsi, le tube à vide triode agit comme un «amplificateur» du signal du microphone(bien que ce ne soit pas un véritable amplificateur).
transformateur élévateur
Les transformateurs élévateurs ne sont pas de vrais amplificateurs. Ce sont plutôt des dispositifs passifs qui prennent un signal d’entrée de niveau inférieur et l’utilisent pour moduler un signal de sortie de niveau supérieur.
Les transformateurs élévateurs se trouvent généralement aux sorties des microphones dynamiques.
Grâce aux principes de l’induction électromagnétique, le transformateur élévateur prend la tension alternative dans un circuit et provoque une tension alternative «boostée» ou augmentée dans un circuit secondaire. Les deux circuits sont indépendants et ne partagent que le transformateur commun.
Les transformateurs ont l’avantage supplémentaire de bloquer la tension continue.
- MC: noyau magnétique.
- P: enroulement primaire.
- S: enroulement secondaire.
Un transformateur élévateur est composé d’un noyau magnétique central et de deux enroulements conducteurs appelés enroulements primaire et secondaire.
L’enroulement primaire fait partie du circuit électrique qui transporte le signal audio converti du diaphragme. Étant donné que l’enroulement est enroulé autour du noyau magnétique, toute tension alternative(signal micro) le traversant provoquera un changement de flux magnétique dans le noyau. Ceci est dû à l’induction électromagnétique.
Lorsque le flux magnétique dans le noyau magnétique varie, l’induction électromagnétique provoque la création d’une tension alternative dans l’enroulement secondaire, qui s’enroule également autour du noyau.
Ainsi, l’enroulement primaire fait partie du circuit qui transporte le signal du microphone depuis la capsule du microphone. Cette tension alternative provoque un flux magnétique variable dans le noyau magnétique, qui, à son tour, induit une tension aux bornes de l’enroulement secondaire. L’enroulement secondaire complète un circuit avec la sortie du microphone.
Le rapport de spires dans les bobines est égal au rapport de tension dans les bobines. Un transformateur élévateur a moins de tours dans la bobine primaire que dans la bobine secondaire.
À titre d’exemple simple, si la bobine primaire a la moitié du nombre de spires de la bobine secondaire, la tension aux bornes du secondaire sera le double de celle du primaire.
Si nous regardons un transformateur élévateur, nous pouvons considérer l’enroulement primaire comme l’entrée et l’enroulement secondaire comme la sortie. Cela dit, le transformateur n’agit que comme un «amplificateur», même s’il ne s’agit pas d’un véritable amplificateur.
Circuit imprimé
Les cartes de circuits imprimés(PCB) peuvent contenir de véritables amplificateurs qui augmentent réellement le gain d’un signal d’entrée et produisent un signal de sortie plus fort.
Étages de gain typiques des microphones aux haut-parleurs
Qu’il s’agisse d’une pseudo amplification ou d’une amplification réelle, les microphones n’amplifient que très peu leur signal. À la sortie de n’importe quel microphone, le signal est toujours au niveau du microphone.
Pour que ce signal relativement faible déplace les cônes des haut-parleurs et soit entendu, nous avons besoin de plus d’amplification au-delà du microphone lui-même.
Pour simplifier ces niveaux avec des valeurs, j’ai fourni le tableau suivant:
| Intensité du signal bas de gamme | Puissance du signal haut de gamme | |
|---|---|---|
| niveau du micro | -60 dBV(1 millivolt) | -20 dBV(100 millivolts) |
| niveau ligne | -10 dBV(316 millivolts) Nominal(consommateur) | +4 dBu = 1,78 dBV(1,23 millivolts) Nominal(Professionnel) |
Le niveau du haut-parleur a beaucoup plus de tension que le niveau de la ligne, mais cela dépend fortement de l’impédance et de la taille du haut-parleur que vous pilotez.
Examinons maintenant quelques étages de gain typiques pour amener le signal du microphone au niveau du haut-parleur:
Dans les exemples suivants, je mettrai en gras les dispositifs qui fournissent une amplification au signal.
- Microphone
- Haut- parleur actif(entrée micro)
- Microphone
- Préamplificateur micro(entrée micro)
- Table de mixage ou interface
- Amplificateur de puissance(entrée ligne)
- enceinte passive
- Microphone
- Préamplificateur micro(entrée micro)
- Table de mixage ou interface
- Haut- parleur actif(entrée ligne)
des questions connexes
Que se passe-t-il lorsque vous placez un microphone à côté d’un haut-parleur? Si un microphone envoie un signal à un haut-parleur et que ce haut-parleur projette du son, placer le microphone à côté du haut-parleur peut provoquer un retour. Le signal du microphone est envoyé au haut-parleur, qui renvoie le son au microphone et le surcharge, provoquant un terrible bourdonnement/crissement appelé rétroaction.
Un haut-parleur peut-il être utilisé comme microphone? Oui, un haut-parleur peut être transformé en microphone simplement en inversant le flux du signal. Ce faisant, le cône du haut-parleur agira essentiellement comme un énorme diaphragme dynamique à bobine mobile. Lorsque le cône se déplace, un signal audio correspondant est émis par le haut-parleur.
