Les microphones complet

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Les microphones
L’air est un milieu élastique et les variations de pression s’y propagent de proche en proche.
Sous l’action d’une perturbation (détonation, claquement de doigts, etc…) les molécules
s’entrechoquent et créent une onde de pression qui va mettre en mouvement un élément
sensible du microphone, sa membrane . Celui-ci est capable aussitôt de générer un signal
électrique à partir des vibrations de la membrane.
Les microphones sont des transducteurs : ils transforment l’énergie mécanique
véhiculée par une onde sonore, en énergie électrique.
I - Les différents types de microphones
I -1 Les microphones électrodynamiques (ou dynamiques)
I -1. 1 Principe de fonctionnement
Au même titre que les enceintes du même nom, les microphones (ou micros par apocope)
électrodynamiques exploitent le phénomène décrit et quantifié par Lenz et qui stipule qu’un
conducteur en mouvement dans un champ magnétique se voit traversé par un courant dit
induit.
Voici une vue en coupe du dispositif :

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Un bobinage solidaire de la membrane se déplace dans l’entrefer d’un aimant
permanent. Le courant électrique ainsi généré est à l’origine de la différence de potentiel à
ses bornes. Puisque les mouvements de l’air à proximité de la membrane sont une succession
de pression et de dépression, celle-ci effectue un déplacement de va-et-vient autour d’une
position d’équilibre. Le courant induit change donc de sens, par conséquent le signal de
tension généré est alternatif.
Le microphone dynamique est un capteur de pression , la pression derrière la membrane,
c’est-à-dire du côté intérieur du micro est maintenue constante grâce à un petit trou appelé
évent.
I -1. 2 Caractéristiques
En raison des dimensions de la membrane (typiquement 20 à 30mm) et du poids de
l’ensemble bobine et membrane, un phénomène de résonance ainsi qu’une décroissance de
niveau apparaît sur la courbe de réponse en fréquence . En étudiant la courbe ci-dessous, on
observe un pic de résonance autour de 5 kHz et une atténuation rapide à partir de 10 kHz.
- sensibilité : typiquement entre – 60 à -50 dBV/ Pa (voir § II- La sensibilité des
microphones).
- pression acoustique maximale : 180 dB SPL environ.
utilisation : la qualité sonore de ce type de microphone est donc restreinte,
cependant il est très répandu et apprécié pour certaines de ses caractéristiques techniques
et sa robustesse.
Sa capacité à supporter de fortes pressions sonores et à favoriser les fréquences
correspondant à la voix, lui offre une place de choix en spectacle vivant. On l’utilise pour
sonoriser les batteries et percussions (avec d’importantes transitoires) et pour le chant
(micro main ou sur pied pour un chanteur mais pas pour un chœur par exemple).

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I -2 Les microphones électrostatiques (ou statique ou à condensateur)
I -2. 1 Principe de fonctionnement
A la différence du micro dynamique, le microphone électrostatique ne met pas en jeu un
dispositif mobile solidaire d’une bobine. La membrane est un disque extrêmement léger fait
de métal (Titanium) ou bien de mylar ou de polyester rendu conducteur par un saupoudrage
de métal ou une diffusion de vapeur de métal sur sa surface. Cette membrane est flottante
et constitue l’une des armatures d’un condensateur. Les variations de pression provoquée
par l’onde sonore font varier la distance entre les deux armatures et donc la capacité. Cet
effet est exploité dans un circuit électrique de manière à récupérer un signal dont les
variations sont à l’image de celles de la pression acoustique.
Voici un schéma du dispositif:
Ce type de microphone a besoin d’une alimentation externe pour polariser les deux
plaques du condensateur. C’est une tension continue de 48 V qui tient ce rôle et le courant
généré qui est porté par le câble audio, ne perturbe en rien la transmission et l’exploitation
du signal audio. C’est pour cette raison que l’on parle d’alimentation « fantôme » à propos de
cette tension de 48 V. Le corps du micro renferme un préamplificateur et un
transformateur de sortie pour d’une part élever le niveau de signal et d’autre part abaisser
l’impédance de sortie du microphone. La qualité de ce dernier composant est pour beaucoup
dans les performances du microphone à condensateur.

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I -2. 2 Caractéristiques
La membrane est très légère et ses dimensions sont de l’ordre de 12 à 25 mm, le
phénomène de résonance se situe alors plutôt dans l’intervalle 12 – 20 kHz.
Ces micros sont très sensibles, ç’est-à-dire susceptibles de délivrer une tension de
sortie plus importante que d’autres micros pour une pression acoustique égale.
- sensibilité: -45 à -30 dBV/ Pa (voir § II - La sensibilité des microphones).
- pression acoustique maximale: de l’ordre de 130 dB SPL
- utilisation : ces micros sont utilisés pour les prises de son demandant une grande
fidélité, en studio notamment. La captation de la voix, des instruments acoustiques, cordes,
cuivres et vent y gagne tant la finesse de certains modèles parvient à rendre toutes les
nuances de leur timbre. C’est dû à la grande sensibilité et la réponse en fréquence plate et
étendue dont bénéficient ces micros.
Il est en revanche fortement déconseillé de les utiliser pour la captation de
percussions (à l’exception des cymbales, captées en hauteur pour une prise dite « over-
head » par exemple), ainsi que de les employer à l’extérieur sans protéger la membrane par
un dispositif anti-vent (« wind jammer » en anglais).
A noter qu’il existe également des microphones électrostatiques HF, qui abritent un
dispositif de modulation-démodulation. HF désigne la haute fréquence de la tension qui
polarise le condensateur (au lieu du 48 V dans les modèles statiques classiques) et non pas
l’émission HF des micros dits « sans fil ». Le signal délivré par la membrane va moduler la
fréquence de la porteuse. Les fabricants mettent en avant le faible bruit propre généré par
ces micros et la possibilité d’égaliser le signal une fois démodulé, ceci permettant de
compenser la réponse faible en basse fréquence de ces modèles à petite membrane. En
outre, la technologie employée (faible tension de polarisation, faible impédance et
transistors bipolaires et non plus FET comme pour les statiques classiques) leur permet de
rester opérationnels dans des conditions climatiques difficiles.

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I -3 Les microphones à électret
I -3. 1 Principe de fonctionnement
Les microphones à électret sont apparus bien après les microphones électrodynamiques et
électrostatiques. Le principe reprend celui du microphone statique à ceci près que la tension
de polarisation disparaît car la membrane porte une charge électrostatique permanente,
c’est cet élément que l’on appelle électret. Le préamplificateur dans le corps du micro
fonctionne avec une pile ou bien utilise l’alimentation fantôme. Il est constitué d’un
transistor FET (Field Effect Transistor) qui assure également l’adaptation d’impédance pour
l’acheminement du signal en limitant les pertes.
I -3. 2 Caractéristiques
Ses avantages sont d’une part la possibilité de miniaturisation et un coût relativement
modique. De fait, on les rencontre par exemple sous la forme de micro-cravates ou bien
intégrés dans des appareils hi-fi mais également comme micro conventionnel.
Ses performances ne valent pas celles du microphone électrostatique et les meilleurs
modèles parviennent tout juste à égaler celles des micros à condensateur. De plus, certains
électrets perdent leur charge dans le temps et deviennent de moins en moins sensibles. Ceci
est pricipalement dû à la volonté des fabricants de produire en masse et à moindre coût et
tous les efforts ne sont pas orientés vers une amélioration des performances.
ATTENTION ! La présence de l’alimentation fantôme pour les micros à électret ne
doit pas amener à les confondre avec les micros à condensateur.
micro électret « pastille » le Shure PG81, un micro statique à électret