Microphones dynamiques à bobine mobile : le guide détaillé

Lorsque les musiciens et les ingénieurs du son parlent de « microphone dynamique », ils désignent généralement un microphone dynamique à bobine mobile. Ces microphones populaires sont utilisés dans les studios de diffusion, d’enregistrement et sur scène dans le monde entier.

Qu’est-ce qu’un microphone dynamique à bobine mobile? Un microphone dynamique à bobine mobile est un transducteur qui convertit les ondes sonores en signaux de microphone à l’aide de l’induction électromagnétique. Lorsque le diaphragme se déplace, une bobine conductrice attachée oscille dans un champ magnétique. Cela induit une tension alternative aux bornes de la bobine, qui est ensuite émise sous forme de signal de microphone.

C’est la réponse rapide, mais nous aborderons plus en détail les microphones à bobine mobile dans cet article. Avant d’entrer dans le vif du sujet, j’aimerais vous présenter une petite table des matières pour faciliter la navigation.

La raison du nom

Lorsque j’ai commencé à apprendre les différences entre les transducteurs de microphone, je pensais que les microphones dynamiques étaient appelés ainsi en raison de leur plus grande plage dynamique que les microphones à condensateur.

Il est vrai que, d’une manière générale, un microphone dynamique aura une plus grande plage dynamique que son homologue à condensateur. En effet, les microphones dynamiques n’ont pas de bruit propre et ont des niveaux de pression acoustique maximum extrêmement élevés.

Cependant, la plage dynamique n’est pas la raison pour laquelle les microphones dynamiques portent leur nom.

Le microphone dynamique porte le nom d’un de ses prédécesseurs importants: la dynamo!

Qu’est-ce qu’une dynamo? Une dynamo électrique est un transducteur qui, comme les microphones, convertit l’énergie mécanique en énergie électrique par induction électromagnétique.

La dynamo fonctionne en faisant tourner des bobines de fil à travers un champ magnétique. Le champ magnétique est fourni par un aimant permanent(ou des aimants) dans les petites dynamos ou par des bobines de champ dans les grandes dynamos.

Selon la loi d’induction de Faraday, le mouvement d’une bobine de fil conducteur à travers un champ magnétique crée un courant électrique dans le fil. En faisant tourner ses bobines dans une direction dans un champ magnétique, la Dynamo crée un courant continu pulsé.

En passant, «Dynamo» a été inventé pour la première fois par le célèbre Michael Faraday en 1831(il a également découvert la loi d’induction qui porte son nom)!

De la dynamo au micro dynamique

Les dynamos créent des signaux CC(courant continu), mais les signaux audio sont CA(courant alternatif).

Bien que le microphone dynamique soit basé sur le principe de la dynamo, ce n’est certainement pas une dynamo. La bobine de fil dans un microphone dynamique est translatée dans deux directions(elle oscille d’avant en arrière) à travers un champ magnétique. Ce type de mouvement induit un courant alternatif à travers la bobine de fil au lieu d’un courant continu(comme la dynamo).

Les petites «dynamos AC» que l’on trouve dans les microphones dynamiques sont techniquement appelées aimants.

Le terme «bobine mobile»

Tous les microphones à bobine mobile sont dynamiques(ce sont des transducteurs qui fonctionnent selon le principe de l’induction électromagnétique). Cependant, tous les microphones dynamiques n’ont pas de bobine mobile.

Le microphone à ruban populaire est également un type de microphone dynamique. Et donc le terme «bobine mobile» est un différenciateur entre les deux types de microphone en cas de besoin.

Les microphones dynamiques à bobine mobile sont beaucoup plus populaires que leurs homologues à ruban. Pour cette raison, le terme simple «microphone dynamique» leur est réservé(j’utiliserai les termes de manière interchangeable tout au long de cet article). Les microphones dynamiques à ruban sont généralement distingués et appelés «microphones à ruban».

Qu’est-ce que l’induction électromagnétique?

Qu’est-ce que l’induction électromagnétique? L’induction électromagnétique est la création d’une tension à travers un conducteur électrique dans un circuit fermé lorsqu’il subit un champ magnétique changeant. C’est le principe de fonctionnement des transducteurs de microphone dynamiques.

Dans un microphone dynamique à bobine mobile, la bobine(conducteur électrique) se déplace dans un champ magnétique permanent fourni par les aimants permanents du microphone. Le champ magnétique relatif à la bobine mobile change, donc une fois que nous fermons un circuit avec la bobine mobile(et que la bobine bouge), nous aurons un courant induit électromagnétiquement(et un signal de microphone)!

Il existe une loi physique qui est importante pour notre compréhension de l’induction électromagnétique. C’est la loi d’induction de Faraday.

Loi d’induction de Faraday

Qu’est-ce que la loi d’induction de Faraday? La loi d’induction de Faraday stipule que la force électromotrice(tension induite) dans un circuit fermé est proportionnelle au taux de variation du flux magnétique à travers ce circuit.

Décomposons cela en définitions plus petites pour mieux comprendre dans le contexte d’un microphone dynamique à bobine mobile:

• Force électromotrice(emf) ou «tension induite» – la tension créée à travers la bobine acoustique à la suite de l’induction électromagnétique
• Circuit fermé: Une connexion électrique complète dans laquelle le courant(dans ce cas, le courant alternatif) peut circuler.
• «Proportionnel au taux de variation dans le temps» – signifie simplement que la modification du flux magnétique entraîne une tension induite.
• Flux magnétique: Le champ magnétique total traversant une zone donnée.

Dans la conception du microphone à bobine mobile, nous avons un aimant permanent. Cet aimant est de conception complexe et possède un champ magnétique complexe concentré autour de la bobine mobile.

La force du champ magnétique peut être mesurée avec des lignes de champ. Ce sont des vecteurs qui montrent à la fois la force et la direction du champ magnétique à un point donné.

Le flux magnétique est la force du champ magnétique sur une zone donnée:

• Nous pouvons imaginer qu’un fort flux magnétique a de nombreuses lignes de champ fortes traversant une grande surface.
• Imaginez qu’un flux magnétique faible ait moins de lignes de champ traversant une zone donnée.
• Si aucune ligne de champ ne traverse la zone(comme si la zone était parallèle à la direction des lignes de champ), alors il n’y a pas de flux magnétique!

Le mouvement de la bobine mobile dans un champ magnétique permanent provoque une modification du flux magnétique dans la bobine mobile. Ce changement de flux magnétique dans la bobine mobile provoque la création d’une tension alternative à travers celle-ci par induction électromagnétique. Cette tension alternative est ensuite émise sous forme de signal de microphone.

Selon la direction du déplacement relatif entre le fil conducteur et le champ magnétique, une tension positive ou négative sera appliquée aux bornes du conducteur. Cela signifie que nous avons affaire à du courant alternatif, qui est également le fonctionnement des signaux audio(nous y arrivons!).

Il y a 3 facteurs qui déterminent la quantité de tension qui sera appliquée à travers la bobine mobile d’un microphone dynamique. Ils sont:

1. Le nombre de boucles dans la bobine acoustique: En augmentant le nombre de boucles dans la bobine conductrice, nous augmentons essentiellement le nombre de conducteurs traversant le champ magnétique. La quantité de tension induite à travers la bobine acoustique est la somme de toute la tension à travers chaque boucle individuelle de la bobine.
2. La vitesse de la bobine acoustique – En augmentant la vitesse de la bobine acoustique, nous nous déplaçons plus rapidement dans le champ magnétique et avons donc un taux de changement de flux magnétique plus rapide.
3. L’intensité du champ magnétique: En augmentant l’intensité du champ magnétique, nous avons un flux magnétique plus important lorsque les lignes de champ sont perpendiculaires à une zone donnée. Par conséquent, le changement potentiel du flux magnétique est plus important.

Dans un microphone, le nombre de boucles dans la bobine mobile et la force du champ magnétique sont constants. Par conséquent, c’est la vitesse de la bobine mobile qui détermine le changement de tension à travers cette bobine mobile.

Le diaphragme du microphone est fixé à la bobine acoustique. Ainsi, c’est le mouvement du diaphragme qui se traduit par un signal audio.

Anatomie d’un microphone dynamique

Les microphones dynamiques sont de toutes formes et tailles. Cependant, aussi différents soient-ils, leur principe de fonctionnement reste le même.

De nombreuses parties de l’anatomie du microphone sont communes aux microphones dynamiques: le diaphragme, la bobine mobile, les aimants, etc. Sans entrer dans chaque partie d’un microphone, parlons des éléments essentiels qui composent les microphones dynamiques à bobine mobile.

Les quatre parties déterminantes d’un microphone dynamique à bobine mobile:

Le diaphragme dynamique

Qu’est-ce qu’un diaphragme de microphone? Un diaphragme de microphone est une fine membrane suspendue à ses bords dans une capsule de microphone. Le but d’un diaphragme est de se déplacer lorsqu’il est soumis à une pression acoustique et, à son tour, de démarrer le processus microphone/transducteur de conversion des ondes sonores en signaux de microphone.

Le diaphragme du microphone dynamique est attaché à la bobine acoustique, et donc lorsque la pression sonore fait vibrer le diaphragme, la bobine acoustique vibre avec lui. Maintenant que nous comprenons l’induction électromagnétique, nous pouvons vraiment comprendre le rôle central que joue le diaphragme dans un microphone dynamique.

De quoi est composé le diaphragme?

Les membranes de microphone dynamiques professionnelles sont généralement fabriquées à partir d’un film de polyester(également connu sous le nom de «feuille plastique» ou sous le nom de marque commun «Mylar»). Le type, la qualité et l’épaisseur exacts du film polyester varient d’un microphone à l’autre et d’un fabricant à l’autre.

Comment la bobine mobile affecte-t-elle le diaphragme?

La bobine acoustique est attachée à une fente circulaire dans le diaphragme. Si nous regardons un diaphragme de microphone dynamique, nous verrons un cercle plus petit à l’intérieur du diaphragme qui indique la position de la bobine mobile.

Cette rainure signifie que le diaphragme n’est pas une pièce lisse et il est donc difficile d’exprimer exactement comment il réagit aux fréquences sonores à travers le spectre audible.

Parce que la bobine acoustique est attachée, elle ajoute une masse relativement importante au diaphragme. Ce poids supplémentaire abaisse les fréquences de résonance du diaphragme et rend plus difficile pour les fréquences plus élevées(longueurs d’onde plus courtes) de déplacer le diaphragme. Les deux affectent la réponse en fréquence globale du microphone.

Cette image montre le tissu/mousse/plastique sur le diaphragme du Shure Beta 52A(à gauche) et du Shure SM58(à droite). J’ai inclus des liens pour découvrir ces micros sur Amazon.

Les cercles intérieurs du tissu/plastique correspondent à la rainure du diaphragme requise pour la fixation de la bobine mobile.

Retirer le tissu aurait exposé le diaphragme pour une meilleure image, mais je ne voulais pas retirer le tissu amortisseur de mes microphones.

Comment le diaphragme réagit-il au son?

C’est la différence de pression acoustique entre l’avant et l’arrière du diaphragme qui fait que le diaphragme va et vient dans sa position de repos. Notez que le déplacement du diaphragme est très faible lors de la réaction à des pressions acoustiques variables. Mais il ne faut pas beaucoup de mouvement pour obtenir ce dont nous avons besoin!

La manipulation des différences de pression d’air entre l’avant et l’arrière d’un diaphragme est la façon dont les fabricants obtiennent divers diagrammes polaires.

Étant donné que la bobine mobile se déplace avec le diaphragme, le déplacement du diaphragme est crucial pour obtenir un signal fort d’un microphone dynamique à bobine mobile.

Le conducteur(bobine mobile)

Qu’est-ce qu’un conducteur électrique? Un conducteur électrique est un objet ou un matériau qui permet à l’électricité de circuler dans une ou plusieurs directions.

La bobine acoustique d’un microphone dynamique est une bobine étroitement enroulée de fil conducteur de petit diamètre. Il ressemble presque à un petit anneau.

La bobine se déplace avec le diaphragme à travers un champ magnétique fourni par l’aimant permanent du microphone. Il fait partie d’un circuit fermé. L’induction électromagnétique indique que lorsque le fil conducteur se déplace à travers les lignes de champ du champ magnétique, une tension est induite à travers celui-ci.

La bobine acoustique est l’un des deux composants clés du transducteur d’un microphone dynamique à bobine mobile. La bobine mobile, avec l’aimant, transforme l’énergie des ondes mécaniques(son) en énergie électrique(signaux de microphone).

De quoi est faite la bobine mobile?

La bobine acoustique est faite d’un matériau conducteur mais flexible. Cela signifie généralement du cuivre. Plus précisément, une bobine acoustique typique est constituée d’un fil de cuivre isolé de très petit diamètre qui est enroulé plusieurs fois.

Le cuivre est plus courant non seulement en raison de son prix, mais aussi parce qu’il aide à maximiser l’induction électromagnétique et à produire un signal audio puissant.

• Le cuivre est très conducteur(5,96 × 10 ⁷ Siemens par mètre).
• Le cuivre est léger(8,96 g/cm ³) et permet au combo diaphragme/bobine d’être plus réactif que les matériaux plus lourds.

Comment la bobine mobile est-elle placée dans le microphone dynamique?

La bobine acoustique, comme nous l’avons mentionné, est physiquement attachée à une fente dans le diaphragme.

A part le diaphragme, la bobine mobile ne touche à rien. La bobine est suspendue à l’intérieur de la capsule du microphone dans ce que l’on appelle «l’espace» magnétique spécialement conçu.

L’espace est essentiellement un anneau d’espace vide dans la structure de l’aimant qui est suffisamment large pour que la bobine acoustique puisse résider sans toucher l’aimant. La pièce polaire nord magnétique se trouve généralement à l’intérieur de la bobine, tandis que la pièce polaire sud magnétique se trouve à l’extérieur de la bobine.

Veuillez noter que le fil a un très petit diamètre, mais il est enroulé plusieurs fois dans la bobine générale. Cela produit trois avantages principaux:

• L’entrefer de l’aimant peut être réduit, concentrant(renforçant) le champ magnétique autour de la bobine.
• Une plus grande longueur de câble est possible sur la même quantité de bobine. Cela augmente la conductivité.
• Plus de boucles dans la bobine signifie essentiellement une augmentation du nombre de conducteurs traversant le champ magnétique.

L’aimant et ses pièces polaires

Qu’est-ce qu’un aimant et quelles pièces polaires? Un aimant est un matériau ou un objet qui produit un champ magnétique. Les pièces polaires sont des masses de fer ou d’un autre matériau magnétique qui forment l’extrémité d’un électroaimant et travaillent pour concentrer/diriger les lignes de force magnétique.

L’aimant, avec ses pièces polaires, a généralement une forme complexe(quelque peu étrange) à l’intérieur du microphone dynamique.

La «mise en page typique» dont je vais parler ici utilise ce qui suit:

• Anneau magnétique principal.
• Plaque de poteau supérieure en forme d’anneau.
• Plaque de poteau inférieure en forme de disque.
• Poteau cylindrique.

L’aimant permanent à l’intérieur d’un microphone dynamique fournit le champ magnétique nécessaire à la conversion de l’énergie mécanique des ondes en énergie électrique. Sans l’aimant, aucune induction électromagnétique ne se produirait et aucune quantité de déplacement de diaphragme ou de mouvement de bobine n’entraînerait de signal audio.

De quoi sont faits les aimants et les pôles?

L’aimant annulaire principal doit être solide pour sa petite taille et est généralement constitué de ferrite ou de néodyme solide.

Les pièces polaires nécessaires pour «étendre» correctement les pôles magnétiques de l’aimant et sont généralement en fer doux.

Comment sont assemblés les aimants et les pièces polaires?

L’aimant doit créer un champ magnétique puissant et concentré autour de notre petite bobine mobile de fil conducteur.

Nous avons besoin d’une conception spécifique et magnétiquement complexe avec un espace circulaire pour la bobine mobile. En plus de cela, nous avons normalement besoin que l’intérieur de l’espace soit le pôle nord de l’aimant et que l’extérieur soit le pôle sud.

Ce n’est pas pratique avec un seul aimant. Par conséquent, les pièces polaires sont incorporées dans la conception.

L’anneau magnétique principal en néodyme fournit la majeure partie de l’intensité du champ magnétique. L’anneau est placé parallèlement au diaphragme avec son pôle sud le plus proche du diaphragme.

Un anneau de pôle supérieur est placé au-dessus de l’aimant(côté diaphragme) pour prolonger le pôle sud.

La plaque polaire inférieure se trouve au bas du diaphragme et prolonge le pôle nord.

Une pièce polaire cylindrique est ensuite étendue du centre de la plaque polaire inférieure vers le diaphragme, prolongeant davantage le pôle nord de l’aimant.

En résumé, la conception de la capsule/cartouche du microphone à bobine mobile dynamique implique ce qui suit:

• Un aimant annulaire(pôle sud le plus proche du diaphragme): Il s’agit d’un aimant cylindrique avec un trou circulaire en son centre.
• Anneau du pôle supérieur(étend le pôle sud de l’aimant vers le diaphragme) – L’anneau supérieur a un trou intérieur légèrement plus grand que le diaphragme de la bobine acoustique.
• Plaque polaire inférieure(étend le pôle nord loin du diaphragme): La plaque polaire inférieure est en fait une plaque et n’a pas de trous dans sa conception. Au centre de la plaque inférieure, il y a une pièce polaire qui s’étend dans le diaphragme.
• Pièce polaire(étend le pôle nord de la plaque inférieure au diaphragme à l’intérieur de la bobine acoustique) – La pièce polaire a un diamètre légèrement plus petit que l’intérieur de la bobine acoustique et étend le pôle sud de l’aimant pour qu’il soit au ras du poteau supérieur assiette.

Voici un diagramme en coupe que j’ai réalisé pour mieux représenter visuellement la capsule du microphone dynamique.

• Le diaphragme est dessiné en orange.
• La bobine mobile est dessinée en violet.
• L’aimant principal est dessiné en rouge.
• Les pièces polaires sont dessinées en vert.
• Les ondes sonores sont représentées en noir.
• Les pôles de la structure magnétique générale sont étiquetés N(pôle nord) et S(pôle sud).
• Les fils de signal aux extrémités de la bobine acoustique sont dessinés en bleu, complétant un circuit électrique avec le transformateur.

Le circuit passif/transformateur élévateur

J’ai regroupé ici le circuit passif et le transformateur. Ensemble, ils sont constitués de:

• 2 fils de signal(1 pris à une extrémité de la bobine mobile).
• Le transformateur élévateur.
• Câbles de signal audio symétriques.
• Les broches de sortie du microphone.

Pourquoi 2 fils de signal sont-ils prélevés sur la bobine mobile?

Pour que l’induction électromagnétique fonctionne correctement, nous avons besoin de plus qu’un simple champ magnétique et une bobine de fil conducteur. Nous avons besoin d’un circuit fermé qui inclut la bobine de fil!

Dans un microphone à bobine mobile dynamique, deux fils de signal sont connectés à la bobine mobile: un à chaque extrémité du fil de cuivre étroitement enroulé. Ces deux fils de signal se connectent à un transformateur, fermant ainsi un circuit électrique et permettant à l’induction électromagnétique de se produire.

Qu’est-ce qu’un transformateur élévateur?

Qu’est-ce qu’un transformateur élévateur? Un transformateur élévateur est un appareil électrique passif qui transfère l’énergie électrique d’un circuit électrique à un autre circuit(ou plusieurs circuits). Il a un enroulement primaire avec moins de tours que le secondaire pour augmenter la tension du primaire au secondaire(tout en réduisant le courant et l’impédance).

Un transformateur élévateur «augmente» ou augmente la tension du signal reçu du circuit de bobine mobile. Il s’agit d’un appareil électrique qui reçoit un signal audio d’entrée CA(de la bobine mobile) et produit un signal audio de sortie CA associé(à la sortie du microphone) sans aucune connexion physique entre l’entrée et la sortie.

Le transformateur élévateur est conçu avec deux bobines séparées de fil isolé, toutes deux enroulées autour du même noyau magnétique. Ces deux bobines n’établissent jamais de connexion physique entre elles et sont donc isolées l’une de l’autre. Ces bobines sont appelées «enroulements».

Voici un dessin simple que j’ai réalisé pour représenter le transformateur élévateur d’un microphone dynamique à bobine mobile:

• Les câbles de signal sont dessinés en bleu.
• L’enroulement primaire(dans un circuit avec le pod/cartouche) est dessiné en orange.
• Le noyau magnétique est dessiné en rouge.
• L’enroulement secondaire(dans un circuit avec la connexion de sortie du microphone) est dessiné en vert.
• Le griffon central est dessiné en violet.

Analysons chacun des enroulements et leurs circuits:

• L’enroulement primaire complète un circuit alternatif avec la bobine acoustique de la capsule dynamique(il s’agit de «l’entrée» du transformateur du microphone).
• L’enroulement secondaire complète un circuit AC(un signal audio équilibré) avec la sortie microphone.

Les enroulements sont généralement constitués de fil de cuivre conducteur et le noyau magnétique est constitué de matériaux tels que le fer et la ferrite.

Le courant alternatif de l’enroulement primaire induit un champ magnétique changeant dans le noyau magnétique du transformateur, qui, à son tour, induit un courant alternatif de l’enroulement secondaire.

Cela est dû à un phénomène appelé couplage inductif, qui stipule que chaque fois qu’un signal alternatif traverse l’enroulement primaire, un signal alternatif associé apparaît dans l’enroulement secondaire. Le couplage inductif, comme l’induction électromagnétique qui se produit dans la capsule du microphone dynamique, est basé sur le principe de l’électromagnétisme.

Rappelons les 3 facteurs qui déterminent la quantité de tension qui peut être induite électromagnétiquement dans une bobine conductrice:

1. Le nombre de boucles dans la bobine.
2. La vitesse de la bobine à travers un champ magnétique.
3. La force du champ magnétique.

Il n’y a pas de mouvement relatif ni de changement relatif de l’intensité du champ magnétique entre les enroulements primaire(entrée) et secondaire(sortie) du transformateur. Par conséquent, le nombre de boucles dans l’enroulement secondaire doit être supérieur au nombre de boucles dans le primaire pour que le signal soit effectivement «boosté».

Le rapport de spires entre les enroulements primaire et secondaire est théoriquement égal à:

• Le rapport de tension entre les enroulements primaire et secondaire.
• Le rapport de courant entre les enroulements secondaire et primaire.

Ainsi, un transformateur élévateur augmente la tension du signal audio tout en diminuant le courant du signal audio.

À quoi sert un transformateur dans un microphone dynamique à bobine mobile?

Les microphones dynamiques sont conçus avec des transformateurs élévateurs pour:

• Augmentez ou «montez» la tension du signal induit.
• Augmentez l’impédance de la tension de signal induite.
• Changez le signal induit en un signal audio équilibré.
• Protégez le microphone de la tension continue comme l’alimentation fantôme.
• Aide à isoler le microphone des autres appareils électroniques et RFI.

Augmenter ou «augmenter» la tension du signal induit

Un transformateur avec plus de tours dans son enroulement secondaire que dans son enroulement primaire augmentera la tension du signal.

Augmenter l’impédance de la tension de signal induite

Tous les autres facteurs étant égaux, un plus grand nombre de spires dans une bobine équivaut à une plus grande impédance. Étant donné que l’enroulement secondaire a plus de tours dans la bobine que l’enroulement primaire, nous augmentons efficacement l’impédance et la force du signal audio.

Ceci est important car le signal induit dans la bobine mobile est faible et a une très faible impédance.

Le rapport de l’impédance primaire à l’impédance secondaire est le carré du rapport de tours, il y a donc une augmentation considérable de l’impédance entre l’entrée et la sortie du transformateur élévateur.

Changer le signal induit en un signal audio équilibré

Le transducteur transforme notre signal asymétrique de la capsule du microphone en un signal équilibré à la sortie du microphone. Cela se fait par une prise centrale sur l’enroulement secondaire.

Une prise centrale est un point de contact réalisé au milieu d’un conducteur(dans ce cas, l’enroulement secondaire). La prise centrale divise efficacement la tension totale aux bornes de l’enroulement secondaire en deux moitiés et la sépare en deux signaux.

Ces deux signaux sont de polarité opposée l’un par rapport à l’autre, ce qui est exactement ce dont nous avons besoin pour un signal audio équilibré.

• Le fil de la broche 2 prend la moitié «polarité positive» de l’enroulement.
• Le fil de la broche 3 prend la moitié «polarité négative» de l’enroulement.

La broche 1 ou masse complète la sortie symétrique d’un microphone à bobine mobile dynamique professionnel.

Une remarque très intéressante ici est qu’en raison de la nature bidirectionnelle du transformateur, sa sortie(enroulement secondaire) peut devenir son entrée(enroulement primaire). Cela signifie que si nous envoyons un signal audio au microphone(à sa sortie), nous pouvons effectivement le «réduire» et l’envoyer à la bobine mobile. La bobine mobile commencera à bouger en raison de son propre champ magnétique, transformant efficacement notre microphone dynamique en un très petit haut-parleur. La conception de la capsule dynamique est très similaire à celle d’un haut-parleur, et le microphone dynamique est souvent appelé «haut-parleur inversé».

Protégez le microphone de la tension continue telle que l’alimentation fantôme

La tension continue ne crée pas de champ magnétique alternatif. Par conséquent, les transformateurs ne permettent à aucune tension continue de les traverser, « protégeant » efficacement tout microphone dynamique de l’alimentation fantôme CC de 48 volts ou de toute autre quantité de tension continue.

Aide à isoler le microphone des autres appareils électroniques et RFI

Les transformateurs isolent également vos microphones des autres appareils électroniques et bloquent les RFI(interférences de radiofréquence). C’est parce que le primaire et le secondaire ne se touchent pas physiquement. Nous pouvons résoudre les problèmes de bourdonnement en isolant(«soulevant») la masse de différents appareils.

Notez que certains microphones dynamiques à bobine mobile n’ont pas de transformateur et s’appuient sur un circuit de préampli intégré pour amplifier et équilibrer le signal tout en rejetant les RFI et le bourdonnement CA. Certains microphones incluent également un type de bobine humbucker(comme dans les micros de guitare) pour aider à réduire le bourdonnement dans le signal audio.

De plus, gardez à l’esprit que tous les transformateurs ne sont pas construits de la même manière et que la qualité du transformateur affectera la réponse en fréquence et la tension d’entrée maximale avant distorsion. Les transformateurs bon marché dégradent souvent le signal. Plus d’informations à ce sujet dans la section Optimisation du microphone dynamique à bobine mobile.

La chaîne énergétique: de la source sonore à la sortie micro

J’ai pensé que ce serait cool de décrire le chemin énergétique de la voix à travers un microphone dynamique. Je ferai référence au son/audio en tant qu’énergie afin d’approfondir notre compréhension du microphone en tant que transducteur(un dispositif qui convertit une forme d’énergie en une autre forme d’énergie).

Voici une liste des formes d’énergie qui seront impliquées dans cette section:

• Énergie Ondulatoire Mécanique: L’énergie associée au mouvement et à la position d’un objet physique.
• Énergie acoustique: énergie associée à la vibration de la matière dans un fluide(air) le long d’une onde mécanique(onde sonore).
• Énergie électrique: L’énergie associée à la tension et au courant dans un circuit.

Veuillez noter que ce ne sont pas des descriptions parfaites, juste de brèves explications pour éviter toute confusion.

Commençons par la première interaction du microphone avec les ondes sonores vocales.

• Le son vibre autour du diaphragme. L’énergie acoustique.

• La différence de pression sonore entre l’avant et l’arrière du diaphragme le fait vibrer d’avant en arrière autour de sa position de repos. Transduction d’énergie acoustique à mécanique des ondes.

• La bobine mobile est attachée à la bobine mobile et se déplace avec elle. énergie mécanique .

• Le mouvement de la bobine dans le champ magnétique provoque l’induction d’une tension alternative à ses bornes. Transduction d’onde mécanique en énergie électrique .

• Un fil de signal de chaque extrémité de la bobine acoustique fait un circuit avec l’enroulement primaire du transformateur élévateur. Puissance électrique .

• La tension alternative aux bornes de l’enroulement primaire induit un champ magnétique changeant dans le noyau magnétique du transformateur. Puissance électrique .

• Le champ magnétique changeant dans le transformateur élévateur induit une tension alternative plus élevée dans l’enroulement secondaire. Énergie électrique.

• La bobine secondaire est au centre, créant une polarité inversée sur les broches 2 et 3(audio équilibré). Énergie électrique.

• La broche 1 est connectée à la masse sur le microphone et, avec les broches 2 et 3, le signal audio est envoyé via la sortie du microphone. Puissance électrique .

L’endroit où nous envoyons ce signal audio de sortie dépasse le cadre de cet article, mais il peut s’agir d’un préampli micro, d’une interface audio, directement dans une table de mixage ou un haut-parleur, etc. Il existe de nombreuses options!

Optimisation dynamique du microphone à bobine mobile

Nous avons donc maintenant une idée précise de la façon dont le microphone dynamique à bobine mobile convertit le son en signaux électriques. Cependant, cela ne signifie pas nécessairement que le signal audio sonne bien.

Il existe certains problèmes inhérents aux microphones dynamiques qui doivent être «réparés» afin que leurs signaux de sortie puissent être utilisés dans le monde réel.

Parlons de la façon dont les fabricants résolvent les problèmes suivants inhérents aux microphones dynamiques à bobine mobile:

• Réponse en fréquence non linéaire.
• Bruit de manipulation dû aux vibrations mécaniques.

Réponse en fréquence induite non linéaire

Le gros problème, simplifié à l’extrême, est la réponse en fréquence. Le signal audio «de base» que nous obtenons d’un diaphragme, d’une bobine acoustique, d’un aimant et d’un transformateur a une réponse en fréquence non linéaire.

Pourquoi les réponses en fréquence des microphones dynamiques à bobine mobile sont-elles intrinsèquement colorées?

• La fréquence de résonance du diaphragme(dépend de la forme, de la taille, de la rigidité, de la masse du diaphragme et de la masse de la bobine mobile).
• Boîtier, grille, tissu et autres matériaux(qui atténuent les hautes fréquences/ont leurs propres fréquences de résonance).
• La masse du diaphragme et de la bobine mobile crée une inertie et rend le microphone moins sensible aux courtes longueurs d’onde/hautes fréquences.
• Les transformateurs produisent souvent des fréquences basses et hautes.

fréquences de résonance acoustique

Parce que le diaphragme d’un microphone dynamique est attaché à une bobine acoustique(et a donc plus de masse), il a tendance à avoir une fréquence de résonance basse qui se situe dans la plage de notre audition.

Le diaphragme est soumis au plus grand déplacement à sa fréquence de résonance. Ce décalage plus important signifie que le microphone générera le plus de gain à cette fréquence, ce qui rend la réponse en fréquence du microphone non linéaire.

Pour minimiser ou « atténuer » cette fréquence de résonance, les fabricants utilisent des cavités d’air accordées derrière et autour du diaphragme ainsi qu’un tissu d’amortissement avec une impédance acoustique spécifique.

Les cavités d’air sont dimensionnées de manière à ce que les ondes stationnaires qu’elles contiennent annulent les effets de la fréquence de résonance de la combinaison diaphragme/bobine acoustique. Le tissu d’amortissement est placé à l’intérieur des cavités du microphone et a une impédance acoustique spécifique qui est la plus forte à la fréquence de résonance.

De minuscules fentes sont souvent disposées dans des diaphragmes de microphone dynamiques pour «lisser» les pics aux fréquences de résonance, aidant à lisser la réponse en fréquence.

Le boîtier du microphone et le boîtier de la capsule ont également leurs propres fréquences de résonance qui pourraient provoquer des vibrations dans le diaphragme.

Diminution de la sensibilité aux hautes fréquences

Le diaphragme d’un microphone à bobine mobile est lourd. C’est parce que la bobine acoustique est attachée au diaphragme.

Les hautes fréquences ont des formes d’onde courtes, qui ont du mal à déplacer des diaphragmes lourds. Pour cette raison, les microphones dynamiques à bobine mobile présentent souvent une forte baisse de la réponse en haute fréquence.

Pour élargir la plage de réponse en fréquence, un type de capuchon de résonateur est souvent inclus dans la conception du microphone dynamique.

Ce capuchon de résonateur est un volume d’air au sommet de l’avant du diaphragme qui est accordé à une fréquence de résonance élevée. Plus la cavité est petite, plus ses fréquences de résonance sont élevées.

En réalité, le capot du résonateur n’est pas très capable d’étendre la réponse en fréquence d’un microphone dynamique. Cependant, il peut être réglé(et plus souvent) au point où la réponse en fréquence du diaphragme commence à s’affaiblir, créant une sorte de pic de résonance avant l’atténuation des aigus.

Transformateur ou sans transformateur?

Les transformateurs élévateurs dans les microphones dynamiques ont des limites. Des rapports de virage plus élevés produisent un signal de sortie plus grand par rapport à l’entrée, mais ont tendance à avoir plus de limitations. Il y a un exercice d’équilibre dans la conception d’un transformateur adapté à un microphone.

Lors de la conception ou de l’achat d’un transformateur de microphone, les fabricants doivent tenir compte des points suivants:

• Plus de tours dans l’enroulement secondaire signifie plus de résistance entre les enroulements et provoque une chute de haute fréquence plus faible.
• Moins de tours dans l’enroulement primaire signifie moins d’inductance primaire et donc plus d’atténuation des basses fréquences.

Il existe de nombreux transformateurs de haute qualité conçus pour l’audio qui fonctionnent bien avec les microphones dynamiques à bobine mobile.

Cela dit, pour éviter le coût élevé des transformateurs de haute qualité, certains microphones dynamiques sont conçus avec des circuits plus complexes qui présentent pratiquement tous les avantages des transformateurs de haute qualité.

Bruit dû aux vibrations mécaniques

Toute vibration de la bobine mobile provoquera un signal correspondant à la sortie du microphone.

Pour réduire les vibrations mécaniques, des matériaux isolants tels que le caoutchouc sont souvent utilisés entre les parties adjacentes du microphone.

Tous les microphones dynamiques ont une forme de suspension antichoc interne qui isole leur capsule/cartouche(diaphragme, bobine acoustique, aimant et boîtier) de leur poignée.

Tout ici est lié

L’optimisation d’un microphone dynamique à bobine mobile est un grand jeu d’équilibre. Tout est lié.

Aucun volume d’air, morceau de tissu amortissant, embout buccal, isolateur ou support antichoc ne résoudra un problème sans modifier d’autres aspects du microphone.

Un soin particulier est apporté à chaque mesure lors de la conception de tout microphone professionnel. Apparemment, de petites pièces de conception de microphone dynamique auront de grands effets sur le son global du microphone.

Caractéristiques générales des microphones dynamiques à bobine mobile

Certaines généralisations peuvent être faites à partir des microphones dynamiques.

Bien que ce ne soit pas toujours le cas, les microphones dynamiques à bobine mobile sont généralement supposés avoir les caractéristiques suivantes:

Couleur de la réponse en fréquence

Une réponse en fréquence colorée signifie essentiellement qu’un microphone n’est pas également sensible à toutes les fréquences audibles. Les microphones colorés présentent des pics, des vallées et/ou des creux dans leurs réponses en fréquence.

Comme nous l’avons vu, la réponse en fréquence d’un microphone dynamique à bobine mobile est loin d’être linéaire:

• Les fréquences élevées sont généralement éliminées, car les longueurs d’onde courtes ne sont pas efficaces pour faire vibrer le diaphragme lourd.
• Il existe généralement des fréquences de résonance audibles dans la partie diaphragme/bobine mobile du microphone.
• Le «jeu d’équilibrage» consistant à résoudre les fréquences de résonance inhérentes peut ou non provoquer d’autres pics et vallées dans la réponse en fréquence audible du microphone dynamique.
• Le transformateur aura souvent un certain effet en atténuant les hautes et basses fréquences.

Bien que ces non-linéarités soient souvent perçues de manière négative, la coloration des microphones dynamiques est devenue l’un de leurs principaux arguments de vente. Par exemple:

• Les microphones dynamiques ont souvent des amplifications naturelles entre 2 et 10 kHz, qui sont commercialisées sous le nom d’« amplifications de présence ».
• Ses atténuations haut de gamme sont souvent préférées pour les voix et les instruments riches en basses.

Circuit passif simple

Le microphone à bobine mobile dynamique typique est complètement passif. Le principe du transducteur à induction électromagnétique ne nécessite pas d’alimentation.

Le circuit des microphones dynamiques à bobine mobile(en particulier ceux avec transformateurs) est très simple.

Le circuit typique est formé par un circuit fermé entre la bobine mobile et l’enroulement primaire ; le transformateur ; et le circuit ouvert équilibré de l’enroulement secondaire à la prise de sortie du microphone.

Les choses se compliquent un peu en remplaçant le transformateur par un circuit de mise en forme de réponse passive, mais par rapport aux microphones dynamiques à condensateur et à ruban actif, il s’agit toujours d’une conception très simple.

Faible sensibilité et niveau de pression acoustique maximal élevé

Parce qu’il n’y a pas d’amplificateur ou d’autre circuit actif dans les microphones passifs à bobine mobile, ces microphones dynamiques présentent les caractéristiques suivantes:

• Faible sensibilité – Les sorties de niveau de micro typiques des microphones dynamiques à bobine mobile sont bien inférieures à celles des microphones actifs.
• Niveaux de pression sonore maximum élevés: Il est pratiquement impossible de surcharger le diaphragme d’un microphone à bobine mobile. De même, il est pratiquement impossible de surcharger des circuits passifs simples.

De plus, comme la bobine mobile ajoute une masse relativement importante au diaphragme, les microphones dynamiques ne sont pas très sensibles aux sons subtils.

Si nous pensons à la sensibilité en termes de réactivité du diaphragme à la pression acoustique, nous verrions les microphones à bobine mobile, encore une fois, comme assez insensibles. Leur poids fait qu’il est relativement difficile pour les ondes sonores de les déplacer. Cela produit une réponse transitoire relativement lente et une insensibilité aux ondes sonores plus faibles.

grande durabilité

Mes mentors plaisantaient en disant que les microphones dynamiques peuvent survivre aux explosions nucléaires ou à enfoncer des clous avec eux. Le fait est que les microphones dynamiques à bobine mobile sont robustes et durables.

Mis à part le boîtier extérieur(tous les microphones professionnels ont un boîtier), les microphones dynamiques sont très robustes.

• Son circuit passif et sa capsule/cartouche sont résistants à l’humidité.
• Le diaphragme, la bobine acoustique et l’aimant sont protégés par le boîtier de la capsule dans une monture antichoc et sont très résistants aux traumatismes physiques.
• La partie la plus sensible du microphone est le diaphragme lui-même, qui est généralement très bien protégé à l’intérieur d’une grille.

5 microphones dynamiques à bobine mobile communs

Vous pourriez penser que je suis obsédé par le fabricant américain de microphones Shure en regardant la liste ci-dessous. Je vous assure que je ne suis pas seul. Les SM58, SM57 et SM7B sont probablement les 3 meilleurs microphones à bobine mobile du marché. J’ai utilisé professionnellement les 5 microphones suivants, je partagerai donc mon expérience avec chacun d’eux.

Au lieu de créer des «mini-critiques» de chacun des 5 microphones courants, je partagerai les spécifications qui les rendent typiquement dynamiques. Je vais également créer un lien vers les fiches techniques auxquelles je fais référence afin que vous puissiez mieux voir les spécifications du micro(en particulier les tableaux de réponse en fréquence).

Voici donc 5 microphones dynamiques à bobine mobile courants(sinon les plus courants) sur le marché:

• Shure-SM58
• Shure-SM57
• Shure SM7B
• Electro-Voice RE20
• Sennheiser MD 421 II

Il convient de noter qu’aucun de ces microphones n’a explicitement indiqué un niveau de pression acoustique maximal sur leurs fiches techniques.

Il convient également de noter que les 5 micros ont un diagramme polaire cardioïde. Cela n’a rien à voir avec les microphones dynamiques mais plutôt avec la popularité de la directivité cardioïde.

Shure-SM58

J’ai utilisé le SM58 sur; baffles de guitare(et), et.

Le Shure SM58 est ce que j’appellerais un microphone par excellence. Je ne peux pas penser pour les autres, mais si je devais deviner ce à quoi la plupart des gens pensent lorsqu’ils entendent le mot «microphone», je suppose que ce serait un microphone qui ressemble au Shure SM58. C’est probablement le microphone le plus courant dans les environnements live et d’innombrables «contrefaçons» ont été faites à son image.

Lien pour voir le prix du Shure SM58 sur Amazon.

Caractéristiques dynamiques de la bobine mobile Shure SM58:

• Une réponse en fréquence de «50 Hz – 15 000 Hz» avec une atténuation des graves à 100 Hz et une atténuation abrupte des hautes fréquences à partir d’environ 10 000 Hz.
• Sensibilité de –54,5 dBV/Pa(1,85 mV) 1 Pa = 94 dB SPL.
• Il a un transformateur élévateur.
• Une impédance de sortie de 300 ohms.
• Système d’amortissement pneumatique.
• «Qualité, robustesse et fiabilité légendaires de Shure.»

Cliquez ici pour la fiche technique Shure SM58 référencée.

Shure-SM57

J’ai utilisé le SM57 au chant(live); baffles de guitare(live et studio), batterie(live et studio) et cuivres(live).

Le Shure SM57 est un excellent microphone dynamique et est extrêmement courant à la fois en direct et en studio.

Caractéristiques dynamiques de la bobine mobile Shure SM57:

• Une réponse en fréquence de «40 Hz – 15 000 Hz» avec une atténuation des graves à 200 Hz et une atténuation abrupte des hautes fréquences à partir d’environ 12 000 Hz.
• Sensibilité de -56,0 dBV/Pa(1,6 mV)(1 Pa = 94 dB SPL).
• Il a un transformateur élévateur.
• Une impédance de sortie de 310 ohms.
• Système d’amortissement pneumatique.
• «Qualité, robustesse et fiabilité légendaires de Shure.»

Cliquez ici pour afficher la fiche technique Shure SM57 référencée.

Shure SM7B

C’est le microphone montré dans l’image en vedette de cet article!

J’ai utilisé le SM7B exclusivement en studio sur des voix(,,) et des baffles de guitare.

Le Shure SM7B est un favori personnel pour l’enregistrement de voix off et les performances vocales fortes de type «cri».

Caractéristiques dynamiques de la bobine mobile Shure SM7B:

• Une réponse en fréquence de « 50 Hz – 20 000 Hz » avec une réponse des graves assez plate mais une atténuation prononcée des hautes fréquences à partir de 12 000 Hz environ.
• Sensibilité de – 59,0 dB(1,12 mV) 0 dB = 1 volt par pascal.
• Il a un transformateur élévateur.
• Une impédance de sortie de 150 ohms.
• Isolation interne des chocs à «suspension pneumatique».
• «Construction robuste et excellente protection de la cartouche pour une fiabilité exceptionnelle.»

Remarque intéressante: le Shure SM7B a en fait la même capsule que le SM57 mais un transformateur différent et évidemment un design de boîtier et de grille différent.

Cliquez ici pour afficher la fiche technique Shure SM7B référencée.

Electro-Voice RE20

J’ai utilisé le RE20 exclusivement dans le studio, les enceintes basses, les voix off et les podcasts.

Le RE20 est un autre favori personnel pour les voix off. Surtout si les enceintes bougent beaucoup.

Caractéristiques dynamiques de la bobine mobile Electro-Voice RE20:

• Une réponse en fréquence de «45 Hz – 18 000 Hz» avec une atténuation des graves à 75 Hz et une atténuation abrupte des hautes fréquences à partir d’environ 12 500 Hz.
• Sensibilité 1,5 mV/Pascal.
• Il a un transformateur élévateur.
• Une impédance de sortie de 150 ohms.
• Le boîtier en acier et la bobine de bourdonnement offrent un blindage magnétique exceptionnel.
• «Exceptionnellement robuste avec un rejet de bruit de manipulation supérieur.»

Cliquez ici pour la fiche technique référencée Electro-Voice RE20.

Sennheiser MD 421 II

J’ai utilisé le MD421 exclusivement en studio sur des tom drums, des caisses claires, des baffles de basse et des baffles de guitare.

J’aime beaucoup le MD421 pour l’enregistrement de toms et pour la prise de son rapprochée de guitares et de basses.

Caractéristiques dynamiques de la bobine mobile Sennheiser MD421 II:

• Une réponse en fréquence de «30 Hz – 17 000 Hz» avec une atténuation des graves à 80 Hz et une atténuation abrupte des hautes fréquences à partir d’environ 15 000 Hz.
• Sensibilité de 2 mV/Pa +/- 3 dB.
• Il a un transformateur élévateur.
• Une impédance de sortie de 200 ohms.
• «Microphone robuste professionnel.»

Cliquez ici pour la fiche technique Sennheiser MD421 II référencée.

des questions connexes

Les microphones dynamiques ont-ils besoin de préamplis? Oui, tous les microphones émettent des signaux de niveau micro, qui nécessitent un gain de préampli pour atteindre le niveau ligne et fonctionner correctement avec un équipement audio professionnel. Les microphones dynamiques ont des cotes de sensibilité/niveaux de sortie inférieurs à ceux des microphones à condensateur et nécessitent plus de gain de préampli.

Quelles sont les applications des microphones dynamiques à bobine mobile? Les microphones dynamiques à bobine mobile ont une large gamme d’applications. Ils sont souvent utilisés sur des instruments bruyants en studio et sur scène ; au chant(en particulier dans les situations de diffusion et en direct); dans des environnements humides, bruyants ou moins qu’idéaux ; et bien d’autres situations.