Bien que les tubes aient été largement remplacés par des transistors dans la grande majorité des circuits électriques, ils sont encore parfois utilisés(et souvent appréciés) dans l’industrie audio et dans les microphones. En fait, bon nombre des meilleurs microphones jamais produits sont des microphones à condensateur à tube.
Qu’est-ce qu’un microphone à condensateur à tube? Un microphone à condensateur à tube est un transducteur de microphone actif qui convertit le son(énergie des ondes mécaniques) en audio(énergie électrique) via une capsule à condensateur et une électronique à tube à vide. Les microphones à lampe sont appréciés pour leur caractère chaleureux et leur prise de son précise, et sont recherchés dans les studios du monde entier.
Dans ce guide complet et détaillé des microphones à condensateur à tube, nous discuterons de tout ce que vous devez savoir sur les microphones à tube et, espérons-le, répondrons à toutes vos questions en cours de route!
Qu’est-ce qu’un microphone à condensateur à tube?
La définition d’un condensateur à tube peut être aussi simple que de démêler son nom: un microphone à condensateur à tube est simplement un microphone à condensateur avec une électronique à tube. C’est trop facile cependant, alors plongeons dans chacune de ces descriptions plus en détail.
Qu’est-ce qu’un microphone à condensateur?
Un microphone à condensateur est un microphone actif(nécessite une alimentation) qui convertit le son en audio grâce à des principes électrostatiques et une capsule qui agit comme un condensateur à plaques parallèles.
Il existe de nombreux types de microphones à condensateur(y compris les condensateurs à tube). Le composant clé qui fait d’un microphone un «condensateur» est la capsule, alors parlons des capsules à condensateur ici.
La capsule du condenseur est en fait un condenseur à plaques parallèles. Une plaque est une membrane mobile(appelée plaque avant ou diaphragme) et l’autre plaque est fixe(appelée plaque arrière).
La capsule du condensateur doit avoir une charge électrique permanente. Pour les microphones à lampes, cette charge est alimentée par une alimentation externe. Dans d’autres microphones, la charge peut être alimentée par une alimentation fantôme ou la capsule peut même être chargée en permanence avec un matériau électret.
Afin de maintenir la charge fixe nécessaire au bon fonctionnement de la capsule, le condensateur doit avoir une impédance incroyablement élevée afin que la charge ne s’épuise pas.
Lorsque le diaphragme se déplace d’avant en arrière, la capacité de la capsule change. Lorsque le condensateur a une charge fixe, ce changement de capacité provoque la production d’une tension alternative(signal micro).
Que sont les composants électroniques des tubes?
L’électronique à tube est toute électronique qui implique un tube à vide(également connu sous le nom de valve, tube thermionique ou tube électronique). Un tube à vide est un dispositif qui contrôle le flux de courant électrique dans le vide entre les électrodes lorsqu’une tension est appliquée. Le terme «tube» vient du fait que l’appareil ressemble à un tube en verre ou en céramique scellé.
Dans les microphones à tube, le tube de base est un tube triode, ce qui signifie que le tube a trois électrodes différentes. Les triodes sont célèbres pour leurs capacités d’amplification, comme nous le découvrirons bientôt.
Rappelez-vous que la capsule du microphone à condensateur a une impédance incroyablement élevée et produit un signal à haute impédance? Eh bien, le tube à vide est principalement utilisé pour réduire(convertir) cette impédance de signal afin que le signal du microphone puisse être utilisé correctement. Le tube à vide agit également pour amplifier le niveau du signal.
Le tube est chauffé par l’alimentation externe et commence à émettre un courant électrique. Ce courant électrique est efficacement modulé par le signal de sortie de faible niveau à haute impédance de la capsule. Le courant/tension modulé à faible impédance de haut niveau est finalement converti en signal de sortie du microphone.
L’électronique à tube est appréciée pour la couleur qu’elle ajoute aux signaux audio. Un tube comprimera naturellement le signal audio et ajoutera une légère distorsion d’écrêtage/harmonique agréable à l’oreille.
Résumé de la définition d’un microphone à condensateur à tube
Maintenant que nous savons ce qu’est un microphone à condensateur et ce qu’est l’électronique à tube, nous avons une bonne idée de ce qu’est un microphone à condensateur à tube.
Un microphone à condensateur à tube agit comme un transducteur, convertissant le son en audio via une capsule à condensateur électrostatique. Ce signal audio est ensuite envoyé à un tube à vide pour convertir l’impédance et augmenter le niveau du signal.
Pour réitérer, les 2 principaux points à retenir ici sont que les microphones à condensateur à tube ont:
- capsules de condensateur.
- Électronique à tubes.
Nous discuterons du fonctionnement interne des microphones à condensateur à tube dans la section Comment fonctionnent les microphones à condensateur à tube? Mais d’abord, passons en revue un peu l’histoire des condenseurs à tubes. Ce ne serait pas un guide complet sans histoire, n’est-ce pas?
Un peu d’histoire sur les microphones à condensateur à lampes
Commençons par le commencement avec l’invention du tube à vide.
Bref historique du tube à vide
En 1904, Sir John Ambrose Fleming, un ingénieur électricien et physicien anglais, a inventé le premier tube à vide. Ce tube était une diode, ce qui signifie qu’il avait deux électrodes.
En 1905, Lee De Forest, un inventeur américain, conçoit le premier tube à vide à triode(avec trois électrodes, dont la grille de commande). La conception de la triode permet au tube d’agir comme un amplificateur et est, à ce jour, le type de tube de base utilisé dans les microphones. Ce brevet a été délivré en 1906.
Dans les années 1920, les tubes à vide étaient largement utilisés dans les circuits électriques et la technologie. Les fabricants de microphones avaient commencé à expérimenter des tubes à vide dans leurs conceptions de microphones.
Bref historique du microphone à condensateur
En 1916, Edward Christopher Wente, un physicien américain, a inventé le premier microphone à condensateur alors qu’il travaillait chez Western Electric.
Ce microphone a été conçu avec deux plaques: la plaque avant/diaphragme était mince et mobile, et la plaque arrière était plus épaisse et fixe. Les deux plaques formaient un condensateur(alors appelé «condensateur», d’où son nom). Une tension constante a été appliquée à travers la plaque pour maintenir une charge fixe.
Au fur et à mesure que le diaphragme se déplaçait, la distance entre les plaques changeait, ce qui modifiait la capacité du condensateur à plaques parallèles.
En maintenant une charge fixe sur les plaques, tout changement de capacité provoquait un changement de tension inversem*nt proportionnel. Par conséquent, le diaphragme mobile a provoqué l’émission d’une tension alternative correspondante(signal micro) à partir du microphone.
Bref historique du microphone à condensateur à tube
En 1928, Georg Neumann est entré dans l’histoire du microphone(comme lui et sa société, Neuman GmbH, le font souvent) en lançant le premier microphone à condensateur disponible dans le commerce.
Ce micro était le CMV3, plus connu sous le nom de «The Bottle».
Le CMV3 comportait des capsules interchangeables pour obtenir différents diagrammes polaires. Il a été conçu avec une électronique à valve basée sur des triodes RE084.
Depuis lors, les fabricants de microphones du monde entier produisent des microphones à condensateur à tube de haute qualité pour l’industrie audio.
Une brève histoire des transistors
Les tubes à vide sont restés incroyablement populaires dans les circuits électriques jusqu’à ce qu’ils soient largement remplacés par des transistors moins chers, plus petit* et plus efficaces.
En 1947, des physiciens américains des laboratoires Bell(John Bardeen, Walter Brattain et William Shockley) ont inventé le premier transistor à contact ponctuel.
Les transistors à effet de champ n’apparaîtraient pas dans une grande partie de la technologie des microphones avant le milieu des années 1960, mais sont devenus la norme dans la conception des microphones à condensateur depuis leur introduction.
De nombreux microphones à condensateur modernes sont à semi-conducteurs. En d’autres termes, ils utilisent des circuits électroniques à base de transistors au lieu de circuits électroniques à base de tubes. Comme mentionné ci-dessus, les transistors sont moins chers, plus efficaces, plus petit* et, en prime, ont souvent un son «plus propre» que les tubes.
Comment fonctionnent les microphones à condensateur à tube?
Dans la section Qu’est-ce qu’un microphone à condensateur à tube? Nous passons en revue les bases des capsules de condensateur et de l’électronique à tube.
Dans cette section, nous examinerons plus en détail le fonctionnement interne d’un microphone à condensateur à tube.
Bien sûr, aucun modèle de microphone à deux tubes n’est identique, mais la plupart suivent un modèle général de composants. Ces composants sont représentés dans le schéma simplifié ci-dessous:
Les principaux composants d’un microphone à condensateur à tube sont les suivants:
Passons en revue chacun de ces composants plus en détail, d’accord?
capsule de condenseur
La capsule à condensateur est l’élément transducteur du microphone à condensateur à tube. Les transducteurs sont des dispositifs qui transforment une forme d’énergie en une autre. La capsule est donc la partie du microphone à condensateur à tube qui est responsable de la conversion des ondes sonores(énergie des ondes mécaniques) en signaux audio(énergie électrique).
Pour convertir le son en audio, la capsule à condensateur s’appuie sur des principes électrostatiques. En fait, les microphones à condensateur étaient, et sont parfois encore appelés, des «microphones électrostatiques».
Dans cet esprit, discutons de la structure de la capsule du condenseur. La capsule typique est composée des composants suivants:
- Diaphragme(plaque avant)
- plaque arrière
- anneau de tension
- entretoises
- fils conducteurs électriques
- Logement
Notez que certaines capsules ont deux diaphragmes et même deux plaques arrière dans leur conception. Plus d’informations sur ces conceptions dans la section Microphones à condensateur à tube multi-patterns.
Pour mieux visualiser la capsule du microphone à condensateur, regardons un schéma simple qui montre l’essentiel:
- Diaphragme: Le diaphragme agit comme la plaque frontale mobile du condenseur à plaques parallèles. Il s’agit d’une fine membrane souvent constituée de Mylar pulvérisé d’or.
- Plaque arrière – La plaque arrière est la deuxième plaque du condenseur et est fixe. Il est souvent en laiton et est normalement percé de trous traversants qui permettent au son d’atteindre l’arrière du diaphragme.
- Anneau de tension – L’anneau de tension maintient efficacement le diaphragme en place tout en appliquant une tension appropriée.
- Anneau d’ espacement isolé – L’anneau d’espacement isolé est conçu pour garder un peu d’espace entre les deux plaques tout en fournissant une isolation entre elles. Ceci est nécessaire pour maintenir la conception du condenseur.
- Anneau de montage de la plaque arrière – L’ anneau de montage de la plaque arrière maintient la plaque arrière en place.
L’ensemble de la capsule est alors logé dans une coque externe et deux fils électriques sont prélevés sur la capsule: l’un sur le diaphragme(plaque avant) et l’autre sur la plaque arrière. Ces câbles complètent un circuit avec le convertisseur d’impédance(qui est le tube à vide dans le cas des microphones à condensateur à tube).
Comment fonctionne la capsule du condenseur?
Maintenant que nous connaissons la conception de base de la capsule du condenseur, nous pouvons voir comment cela fonctionne.
Les ondes sonores provoquent des variations de pression localisées dans le milieu qu’elles traversent. Le diaphragme de la capsule réagit à la différence de pression entre son avant et son arrière causée par ces ondes sonores.
De plus, les capsules de condenseur directionnel fonctionnent sur le principe du gradient de pression qui expose les deux côtés du diaphragme aux variations de pression acoustique. Les capsules de condensateur omnidirectionnelles, en revanche, fonctionnent selon le principe de la pression et n’ont que leurs faces avant exposées aux variations de pression acoustique.
Alors, comment ce mouvement du diaphragme est-il traduit en un signal de microphone? Pour répondre à cette question, examinons deux équations électrostatiques critiques:
- V = Q • C
- C = ε 0(A/d)
V = Q • C
La tension aux bornes d’un condensateur à plaques parallèles est égale au produit de la charge électrique aux bornes des plaques et de la capacité du condensateur lui-même.
- V = tension aux bornes des plaques.
- Q = charge électrique entre les plaques.
- C = capacité du condensateur à plaques parallèles.
Notez que cette équation est idéale et que certaines inefficacités provoquent des pertes de tension, de charge et de capacité. Cependant, cette équation, en théorie, est vraie.
Par conséquent, la capsule du condensateur(condensateur à plaques parallèles) doit être chargée électriquement pour fonctionner correctement.
Pour maintenir la charge, les plaques du condensateur doivent être électriquement conductrices. Comme mentionné, le diaphragme est souvent en Mylar pulvérisé d’or. Le mylar est très réactif à la pression acoustique tandis que l’or est conducteur. La plaque arrière est généralement en laiton, qui est conducteur. Ces plaques doivent être isolées les unes des autres.
Pour être plus précis, la capsule du condensateur doit contenir une charge électrique fixe pour fonctionner correctement. Par conséquent, la capsule est conçue avec une impédance incroyablement élevée pour atténuer toute fuite de charge électrique.
Malheureusem*nt, cela signifie également que le signal du microphone(tension alternative) aux bornes des plaques aura également une impédance particulièrement élevée. Le tube à vide est placé là, en grande partie, pour réduire l’impédance du signal afin que le signal puisse être envoyé hors du microphone sans dégradation grave.
Une impédance de signal élevée altérera de manière critique un signal audio sur toute longueur de câble importante. C’est pourquoi le convertisseur d’impédance à tube à vide est conçu pour s’adapter immédiatement après la capsule dans la conception du microphone à condensateur à tube.
Cette charge(également connue sous le nom de «polarisation»), dans les microphones à condensateur à tube, est fournie via l’unité d’alimentation externe(PSU). Une partie de l’énergie envoyée au microphone est utilisée pour charger la capsule afin qu’elle fonctionne correctement.
Comme nous pouvons le voir à partir de l’équation V = Q • C, une charge fixe(Q) signifie que tout changement de capacité entraînera un changement inversem*nt proportionnel de tension aux bornes des plaques. Cette tension changeante sera effectivement le signal du microphone. Cela nous amène à notre deuxième principe/équation électrostatique.
C = ε 0(A/d)
La capacité d’une capsule de condensateur est égale au produit de la constante diélectrique et du rapport de la surface des plaques et de la distance entre les plaques.
- C = capacité du condensateur à plaques parallèles.
- ε 0 = constante diélectrique.
- A = aire des plaques.
- d = distance entre les plaques.
Cette équation est également une idéalité, de sorte que les inefficacités entraînent des pertes dans certains des facteurs.
La constante diélectrique et l’aire des plaques sont constantes. Par conséquent, nous pouvons simplifier l’équation pour indiquer que la capacité de la capsule du microphone est inversem*nt proportionnelle à la distance entre les plaques.
En combinant ce que nous savons des deux équations électrostatiques, nous en déduisons que la tension aux bornes de la capsule dépend de la distance entre les plaques de la capsule. Une autre inférence nous dit qu’un diaphragme en mouvement provoquera un changement proportionnel de tension à travers les plaques.
Comme discuté, le diaphragme se déplace en fonction des ondes sonores. Par conséquent, le microphone représente les ondes sonores sous la forme d’une tension alternative(également appelée signal audio). C’est ainsi que la capsule fonctionne comme un transducteur.
le tube à vide
Ce ne serait pas un microphone à condensateur à tube avec un tube à vide. Discutons du fonctionnement des tubes à vide dans le contexte des microphones.
Nous allons commencer par un schéma simple d’un tube triode. Les tubes triodes ont 3 électrodes et sont la forme la plus simple d’un tube à vide de microphone:
Notez que de nombreux tubes avec un nombre d’électrodes plus élevé ne sont configurés que comme des triodes lorsqu’ils sont utilisés dans des condensateurs à tube.
- A: anode(plaque)
- K: cathode
- H: chauffa*ge
- G: grille
L’unité d’alimentation du microphone à condensateur à tube fait chauffer le tube chauffant. C’est pourquoi les condenseurs à tubes deviennent si chauds lorsqu’ils sont utilisés.
Notez que le tube doit contenir un vide(pas d’air), sinon la chaleur, combinée à l’oxygène, brûlerait les éléments. Tout air dans un tube à vide interférerait également avec le mouvement des électrons et rendrait le tube beaucoup moins efficace.
L’alimentation applique également une tension positive à l’anode(plaque).
Au fur et à mesure que le tube chauffe, la cathode(donneur d’électrons) commence à émettre des électrons par émission thermionique. Ces électrons chargés négativement sont repoussés par la cathode chargée négativement et attirés par l’anode(plaque) chargée positivement.
Comme le tube contient un vide, les électrons circulent sans entrave entre la cathode et l’anode. Ce flux d’électrons est mieux connu sous le nom de courant électrique.
Une fois chauffé et allumé, le tube à vide «émettra» efficacement une tension.
L’électrode de grille est l’endroit où les choses deviennent vraiment intéressantes pour la conception de microphones.
La grille de contrôle agit comme une sorte de maille entre la cathode et l’anode. Ses trous laissent passer les électrons. En ajustant la tension appliquée à la grille, nous contrôlons le nombre d’électrons circulant de la cathode à l’anode et modulons la tension aux bornes du tube à vide.
La grille de contrôle accepte efficacement le signal à haute impédance de la capsule du condenseur. Ce signal AC sur le réseau module le signal le plus fort sur la carte.
Cela rend le tube triode inestimable non seulement comme amplificateur mais aussi comme convertisseur d’impédance. Avec une triode, nous utilisons le signal de la capsule à haute impédance(à «l’entrée» ou grille du tube) pour moduler un signal à basse impédance plus fort(à la «sortie» ou plaque du tube).
circuit imprimé
La carte de circuit imprimé du microphone à tube à condensateur est conçue pour envoyer efficacement l’électricité là où elle doit aller. Il existe des chemins spécifiques pour le signal du microphone à prendre et d’autres chemins pour la tension de polarisation et la tension d’anode positive de l’alimentation. Une carte de circuit imprimé fournit également un chemin de terre et un potentiel de terre appropriés.
En outre, le PCB peut également inclure des commutateurs dans ses circuits. Ces commutateurs peuvent inclure des pads, des filtres, des changements de modèle polaire, etc. Ces commutateurs peuvent également faire partie du bloc d’alimentation en fonction du microphone, ce qui nous amène à la section suivante.
Bloc d’alimentation
Chaque microphone à lampe a sa propre alimentation. Ces alimentations se branchent sur le mur et fournissent à votre condensateur à tube les tensions appropriées pour un bon fonctionnement.
Comme mentionné ci-dessus, les blocs d’alimentation sont essentiels pour polariser la capsule du condenseur ; chargez positivement l’anode(plaque) et chauffez le réchauffeur du tube à vide.
Notez que le +48 Vdc de l’alimentation fantôme ne peut pas piloter l’électronique à tube des microphones à condensateur à tube. Ne fournit pas assez de tension.
Comme nous le verrons bientôt dans la section Le connecteur de sortie, les alimentations sont souvent connectées au microphone via le connecteur de sortie du microphone. Cela signifie que l’alimentation recevra souvent(mais pas toujours) le signal du microphone. Dans ce cas, l’alimentation aura une sortie micro symétrique pour connecter efficacement le micro à un préampli micro.
Sur le bloc d’alimentation AKG C 12 illustré ci-dessus, on voit l’interrupteur d’alimentation, ainsi que deux cadrans qui servent à changer à distance le filtre passe-haut et les diagrammes polaires du microphone.
transformateur de sortie
De nombreux microphones à lampes(mais pas tous) utilisent un transformateur de sortie dans leur conception.
Les transformateurs sont des dispositifs électromagnétiques passifs qui transfèrent la puissance d’un circuit à un autre par couplage inductif.
Fondamentalement, chaque circuit a son propre enroulement conducteur(fil) qui s’enroule autour d’un noyau magnétique commun. Cela couple efficacement les deux circuits.
Des circuits à couplage inductif, tels que des transformateurs, sont configurés de sorte qu’un changement de courant à travers le conducteur/enroulement d’un circuit induit une tension à travers le conducteur/enroulement de l’autre circuit.
La plupart des transformateurs utilisés dans les condenseurs à tubes sont des transformateurs abaisseurs. Ces transformateurs remplissent les rôles suivants:
- Diminuer/convertir l’impédance de sortie.
- Empêchez la tension continue d’entrer dans les composants sensibles du microphone.
- Équilibrez les signaux audio émis par le tube.
- Colore le signal de sortie du microphone.
- Diminuez la tension de sortie.
Voici un schéma simple d’un transformateur abaisseur. Nous utiliserons ce schéma pour expliquer plus en détail les transformateurs de sortie des condensateurs à tube:
- P = enroulement primaire: l’enroulement primaire crée un circuit avec le tube à vide et la carte de circuit imprimé. Cela signifie que le signal converti de la capsule affecte l’enroulement primaire.
- S = enroulement secondaire: l’enroulement secondaire crée un circuit ouvert avec la sortie du microphone. Ce circuit est complet lorsque le microphone à condensateur à tube est branché.
- MC = Common Magnetic Core: Pour que le couplage inductif fonctionne, nous avons besoin d’une induction électromagnétique. La tension aux bornes de l’enroulement primaire provoque un champ magnétique changeant dans le noyau magnétique qui induit alors une tension aux bornes de l’enroulement secondaire.
Dans le transformateur abaisseur, nous avons plus de tours dans l’enroulement primaire que dans le secondaire. Cela fait plusieurs choses:
- Baisser la tension: V s =(N s /N p) ⋅ V p
- Courant d’augmentation: I s =(N p /N s) ⋅ I p
- Baisser l’impédance: Z s =(N s /N p) 2 ⋅ Z p
Donc, fondamentalement, une tension sur l’enroulement primaire(due en fin de compte à la capsule du microphone) provoque une modification du champ magnétique du noyau magnétique. Ce changement de champ magnétique induit alors une tension aux bornes de l’enroulement secondaire. Tout cela est dû à l’induction électromagnétique.
Les transformateurs sont principalement utilisés pour équilibrer le signal intrinsèquement déséquilibré du tube et du PCB. L’enroulement secondaire du transformateur «produit» efficacement un signal alternatif de polarité positive sur une broche et ce même signal de polarité négative sur une autre broche lorsqu’il est connecté à la sortie du microphone.
Il en résulte un signal audio équilibré résistant aux interférences électromagnétiques et capable de parcourir de longues distances sur un câble équilibré sans dégradation significative.
Un autre grand effet du transformateur abaisseur est qu’il agit comme un deuxième étage du convertisseur d’impédance. Avec un transformateur, nous pouvons alléger une partie de la charge de l’électronique à tube tout en obtenant une impédance de sortie utilisable sur nos microphones à condensateur à tube.
Notez que les transformateurs ne font passer que le courant alternatif et bloquent le courant continu. Ceci est connu sous le nom d’isolation CC et aide à protéger l’électronique du tube contre les tensions CC parasites sur les lignes de signal audio.
Une autre caractéristique des transformateurs est leur coloration. Le couplage inductif n’est pas parfait et ajoute en fait de la couleur et de la distorsion au signal du microphone. Sur les transformateurs bon marché, cette coloration peut sembler absolument horrible. Cependant, dans les transformateurs coûteux couramment utilisés dans les condensateurs à tubes, l’effet est assez agréable à l’oreille.
Une note sur les microphones à condensateur à tube sans transformateur
Il y a eu de nombreux progrès dans la théorie des circuits électriques depuis l’invention du transistor. Depuis lors, il a été possible de concevoir des microphones qui nécessiteraient normalement un transformateur de sortie avec un circuit de sortie sans transformateur. Ces sorties sans transformateur agissent pour équilibrer le signal et ajuster l’impédance de sortie.
Il existe de nombreux microphones à condensateur à semi-conducteurs avec des sorties sans transformateur, mais cela est moins courant dans les microphones à condensateur à tube.
Un exemple moderne de microphone à condensateur à tube sans transformateur est le Neumann M 150 Tube.
Le tube Neumann M 150 utilise un circuit de sortie basé sur un ampli op(avec des transistors) pour équilibrer et convertir l’impédance de son signal de sortie.
Le connecteur de sortie
La plupart des microphones professionnels ont des connecteurs de sortie XLR. Ce n’est pas le cas des condenseurs à tubes.
Les microphones à condensateur à tube ont toutes sortes de connecteurs de sortie différents. Les connecteurs connectent généralement le microphone à son bloc d’alimentation dédié, et la plupart des fabricants de microphones à tube conçoivent des connexions spécifiques au microphone à cette fin.
Le XLR 7 broches est une option de connecteur de sortie commune pour les microphones à tube. Les connecteurs Tuchel ont également été utilisés régulièrement tout au long de l’histoire des condenseurs à tubes.
Avec 7 pins, on pourrait avoir la configuration suivante:
- Audio(polarité positive)
- Audio(polarité négative)
- Expédition de chauffa*ge
- retour de chauffa*ge
- Anode(plaque) polarisation CC
- retour de plaque
- d’habitude je
Ce n’est qu’une des façons possibles de connecter un câble. Toutes les connexions de sortie du condenseur à tubes ne sont pas câblées de la même manière. En fait, il y a fort à parier que deux microphones à condensateur à tube auront des schémas de câblage de sortie différents.
Microphones à condensateur à tube multi-patterns
En 1948, Georg Neumann a apporté une autre première sur le marché des microphones. Le légendaire Neumann U 47(avec diagrammes polaires omnidirectionnels et cardioïdes sélectionnables) a été le premier microphone multi-directivité de l’histoire. Ce microphone, comme on pouvait s’y attendre d’après le titre de cette section, était un microphone à condensateur à tube.
Le U 47 a utilisé la capsule à double diaphragme M7 pour obtenir ses diagrammes polaires cardioïdes et omnidirectionnels.
Depuis 1948, les fabricants produisent des microphones à condensateur à tube multi-patterns. Bon nombre des condensateurs à tube les plus populaires et les plus appréciés sont des microphones à plusieurs directivités.
Alors, comment fonctionnent les microphones à condensateur à tube multi-directives?
Commençons par dire que cela n’a rien à voir avec le tube à vide du microphone. Au contraire, la fonctionnalité multi-motifs provient de la capsule du microphone.
La capsule d’un microphone multi-directives doit avoir deux diaphragmes. Ceci est relativement facile à réaliser avec une capsule de condenseur. Les deux diaphragmes sont placés à l’extérieur de la capsule en forme de disque. Ils peuvent même partager une plaque arrière, bien que certains modèles aient également deux plaques arrière individuelles.
Cette conception produit efficacement deux capsules consécutives dans une seule conception de capsule.
Ces deux transducteurs sont presque toujours conçus pour avoir des diagrammes polaires cardioïdes. Pour ce faire, il doit y avoir des labyrinthes acoustiques soigneusem*nt conçus qui permettent au son d’atteindre l’arrière des deux diaphragmes.
En polarisant les deux condensateurs à plaques parallèles dans différentes configurations, nous pouvons obtenir différents diagrammes polaires.
Jetons un coup d’œil aux 3 options les plus courantes que nous trouverons dans un microphone multi-pattern:
- Omnidirectionnel: ce modèle est obtenu en polarisant les deux transducteurs avec la même tension et la même polarité. Les deux diagrammes cardioïdes se rejoignent pour capturer le son de manière égale dans toutes les directions.
- Bidirectionnel – Ce modèle est obtenu en polarisant les deux transducteurs avec la même tension mais une polarité opposée l’un par rapport à l’autre. Cela amène le diaphragme avant à capter le son avec une polarité positive et le diaphragme arrière à capter le son avec une polarité négative. Le micro des côtés s’annule efficacement et nous nous retrouvons avec un diagramme polaire bidirectionnel.
- Cardioïde: Ce motif est obtenu en ne polarisant que le conducteur avant de la capsule. Notez que la tension de polarisation est généralement plus élevée, dans ce cas, pour garantir que le motif cardioïde est aussi sensible que les autres motifs qui utilisent les deux diaphragmes.
La cartouche multi-motifs la plus célèbre au monde a été développée en réponse au U 47. Cette cartouche a été conçue par AKG et est connue sous le nom de CK12.
Les microphones utilisant l’AKG CK12(ou une capsule similaire) comportent souvent 9 diagrammes polaires sélectionnables.
Caractéristiques générales d’un microphone à condensateur à tube
Chaque modèle de microphone a son propre design, son caractère, ses avantages et ses inconvénients. Cependant, il existe des points communs notables entre les microphones à condensateur à tube dont nous devrions discuter ici.
Les caractéristiques générales des microphones à condensateur à tube incluent:
Réponse en fréquence étendue
Les microphones à condensateur à tube sont appréciés pour leurs réponses en fréquence étendues. Ceci est en fait commun à tous les microphones à condensateur de studio et pas seulement aux condensateurs à lampes.
La faible masse et l’inertie du diaphragme de la capsule permettent aux fréquences sonores sur tout le spectre audible de déplacer facilement le diaphragme. La tension relativement forte du diaphragme améliore également la réactivité sur une large plage de fréquences.
La tension du diaphragme produit également une réponse transitoire précise dans la capsule.
Bien que l’électronique du tube agisse pour comprimer naturellement ces pics dans le signal du microphone, les condensateurs à tube ont certainement des réponses transitoires précises ainsi que leurs larges réponses en fréquence.
La réponse en fréquence d’un microphone à condensateur est davantage déterminée par sa capsule que par son circuit. Les condenseurs à petit diaphragme ont tendance à avoir des réponses en fréquence haut de gamme plus plates que leurs hom*ologues à grand diaphragme, car les ondes sonores à haute fréquence(avec des longueurs d’onde courtes) sont plus efficaces pour déplacer des diaphragmes plus petit*.
Ton «chaud» saturé
Les tubes à vide sont appréciés dans le monde audio en raison de leur son «chaud».
Cette chaleur est causée par 2 facteurs inhérents à l’électronique du tube à vide:
- Bruit thermique.
- Distorsion/saturation.
Le bruit thermique fait référence aux phénomènes dans lesquels la chaleur ambiante fait vibrer les électrons dans les conducteurs et provoque un bruit électrique. Ce bruit se produit naturellement dans les tubes à vide chauffés(en fonctionnement) et est transporté dans le signal à travers le reste des étages de gain.
Le bruit thermique a une densité de puissance uniforme, ce qui signifie qu’il est également présent à toutes les fréquences. Sous cette forme, cela ressemble à du bruit blanc.
Bien que le bruit soit généralement considéré comme l’ennemi des signaux audio, le bruit thermique à large bande des microphones à condensateur à tube, s’il n’est pas trop présent, peut ajouter de la chaleur et de la douceur au son du microphone.
La distorsion d’écrêtage fait référence à une forme subtile de distorsion du signal analogique. Les tubes à vide, lorsqu’ils transmettent des niveaux de signal plus élevés des capsules, ont tendance à saturer.
La saturation audio ajoute de belles harmoniques sonores au signal audio. La saturation à lampe aide à réchauffer le son et a l’avantage supplémentaire de comprimer naturellement le son, le rendant plus plein et plus présent.
naturellement compressé
En parlant de compression, je réaffirme ici que l’électronique du tube va agir pour compresser le signal lors de l’écrêtage.
La compression réduit efficacement la plage dynamique d’un signal(la différence entre son point le plus fort ou le plus fort et son point le plus faible ou le plus silencieux). La compression réduit en fait les niveaux les plus forts(ceux qui provoquent l’écrêtage), mais l’effet sonore consiste à augmenter les parties les plus silencieuses.
Le résultat, comme mentionné, est un son plein, lisse et présent. Les passionnés d’audio adorent les tubes pour cette raison.
Cotes de haute sensibilité
L’amplification interne des microphones à condensateur à tube leur confère des cotes de sensibilité élevées.
L’indice/spécification de sensibilité d’un microphone fait référence à son niveau de sortie lorsqu’il est soumis à un niveau de pression acoustique donné. Ayant une amplification interne, les condensateurs à tubes sont capables de produire des signaux très forts à une pression sonore donnée.
Bruit propre relativement élevé
Le bruit thermique de l’amplificateur à tube provoque des rapports de bruit propre relativement élevés dans les microphones à condensateur à tube.
Comme mentionné, ce n’est pas toujours une mauvaise chose, mais cela vaut la peine d’être noté comme une caractéristique générale des microphones à condensateur à tube.
prix élevé
Les capsules de condenseur, les tubes à vide et les transformateurs de haute qualité sont très chers. Lorsque les composants sont si chers, les fabricants de microphones ont tendance à ne pas déprécier les autres boîtiers et composants électriques de leurs microphones.
C’est avant même la recherche et le développement et les coûts associés à la fabrication, qui font encore augmenter le coût.
Ainsi, pour faire du profit, les microphones à condensateur à lampes sont également vendus à des prix élevés.
En plus de cela, bon nombre des meilleurs microphones au monde sont de vieux condensateurs à lampes qui ne sont plus en production. Ces micros sont plus chers en raison de leur collection.
Applications des microphones à condensateur à tube
Au début des microphones à condensateur à tube, les pratiques d’enregistrement étaient très différentes. L’enregistrement musical consistait généralement en un seul microphone placé devant tout un groupe de musiciens. La radio était un peu différente, où un microphone était placé devant le seul annonceur.
Depuis, de nombreuses pratiques différentes ont émergé. La plus notable de ces pratiques est l’idée d’utiliser des microphones proches ou d’isoler des sources sonores individuelles.
La technologie des microphones à tube a continué de s’améliorer avec l’industrie du disque. Cependant, il n’est pas nécessaire de réfléchir beaucoup à la reconception des condenseurs à tubes pour des applications spécifiques. Cependant, ce n’est pas un oubli. C’est juste que les microphones à condensateur à tube ont un son naturellement incroyable sur pratiquement toutes les sources sonores.
La liste suivante comprend certaines des applications courantes des microphones à condensateur à tube:
- Voix
- Narration
- microphones de salle
- Laiton
- bois
- Guitare acoustique
- Piano
- Orchestre
- Amplificateurs/enceintes pour guitare et basse
Exemples de microphones à condensateur à tube
Pour vraiment comprendre les microphones à condensateur à tube, il est essentiel que nous examinions quelques exemples concrets. Dans cette section, nous examinerons les microphones à condensateur à 5 tubes, en nous concentrant sur leurs composants et leur conception, ainsi que sur la manière dont ils décrivent les caractéristiques générales et les applications des condensateurs à tube.
Les 5 microphones dont nous parlerons sont actuellement sur le marché et se présentent comme suit:
Téléfunken Ela M 251E
Le Telefunken Ela M 251E est un excellent exemple de microphone à condensateur à tube classique. Il a été initialement lancé en 1959 et n’a été remis en production que récemment.
Ce microphone à condensateur à tube multi-patterns haut de gamme était basé sur une autre légende du condensateur à tube: l’AKG C 12.
- Première année: 1959
- Gélule: AKG CK-12
- Tube à vide: 6072a(General Electric ou Electro Harmonix)
- Transformateur: Haufe T14: 1
- Alimentation: M950E
- Motifs polaires: omnidirectionnel/cardioïde/bidirectionnel
- Réponse en fréquence: 20Hz – 20 000Hz
- Indice de sensibilité: 17 mV/Pa
- Impédance de sortie: 200 Ω(50 Ω commutable)
- Bruit propre: 9 dBA
- Niveau de pression acoustique maximal: 130 dB SPL
Le Telefunken Ela M 251, comme la plupart des microphones vintage, capture le son avec caractère. Bien que le 251 soit précis dans son micro, il donne une «chaleur» et un «poids» incroyables au signal audio grâce en grande partie à son tube à vide 6072a et à son transformateur de sortie Haufe T14:1.
AKG C 12VR
L’AKG C 12 VR est un autre microphone basé sur le légendaire AKG C 12(de 1953). Ce condenseur à tubes multi-patterns offre les options suivantes:
- 9 diagrammes polaires sélectionnables
- Atténuateurs -10dB et -20dB
- Filtres passe-haut 100Hz(-6dB/octave) et 130Hz(-12dB/octave)
Le C 12 VR d’AKG utilise la conception originale du tube à vide 6072A et de la capsule à double diaphragme du modèle 1953. Cependant, il intègre une capsule CK12 mise à jour et une carte de circuit imprimé à la pointe de la technologie pour réduire le bruit et la distorsion, ainsi comme pour augmenter la fiabilité.
- Première année: 1994
- Gélule: AKG CK-12
- Tube à vide: 6072A
- Transformateur: Ü66(T5743)
- Alimentation: N12VR
- Motifs polaires: 9 sélectionnables
- Réponse en fréquence: 30Hz – 20 000Hz
- Indice de sensibilité: 10 mV/Pa
- Impédance de sortie: 200 Ω
- Bruit propre: 22 dBA
- Niveau de pression sonore maximal: 128 dB SPL
L’AKG C 12 VR capture l’audio avec une précision irréprochable tout en ajoutant un caractère agréable(«chaleur» et «profondeur») au signal audio. Cela est principalement dû au tube à vide 6072A et aux composants du transformateur de sortie Ü66.
Caméra Neumann M150
Le tube Neumann M 150 est un peu différent des autres condenseurs à tubes de cette liste.
Pour commencer, il s’agit d’un condenseur à petite membrane, contrairement aux autres condenseurs à grande membrane. Une autre différence clé est que le tube M 150 a un circuit de sortie sans transformateur.
Ce microphone est basé sur le condensateur à tube vintage M 50 de Neumann, qui était basé sur le légendaire microphone M 49. Les tubes M 50 et M 150 sont connus pour leurs directivités lumineuses haut de gamme et omnidirectionnelles.
Le M 50 est devenu légendaire pour son utilisation dans les enregistrements d’orchestre(en particulier lorsqu’il est utilisé dans des techniques de prise de son stéréo telles que le Decca Tree) et le tube M 150 suit directement ses traces.
- Première année: 2001
- Gélule: K 33 TI
- Tube à vide: 6111
- Transformateur: N/A
- Alimentation: alimentations externes N 149 A ou N 149 V
- Diagramme polaire: omnidirectionnel
- Réponse en fréquence: 20 – 20 000 Hz
- Indice de sensibilité: 20 mV/Pa
- Impédance de sortie: 50 Ω
- Bruit propre: 15,0 dBA(28 dB)
- Niveau de pression acoustique maximal: 114 dB
Ce micro est très précis et est considéré comme brillant(sensible aux hautes fréquences) par rapport à la plupart des condensateurs à lampes.
Sony C-800G
Le Sony C-800G est une bête moderne en matière de microphones à condensateur à tube.
Ce micro possède une grande capsule à condensateur à double diaphragme basée sur le Neumann K67 et peut être commuté entre les modes cardioïde et omnidirectionnel.
Le tube 6AU6 donne au C-800G une partie de son poids et de son son caractéristiques. Le microphone se distingue facilement par son grand dissipateur thermique externe qui maintient le tube à une température optimale pour des performances parfaites.
- Première année: 1993
- Capsule: Sony C800G(basé sur Neumann K67)
- Tube à vide: 6AU6
- Transformateur: T101 personnalisé 9:1
- Alimentation: AC-MC800G
- Diagrammes polaires: omnidirectionnels et cardioïdes
- Réponse en fréquence: 20Hz – 18 000Hz
- Indice de sensibilité: 17,8 mV/Pa(omnidirectionnel) 25,1 mV/Pa(cardioïde)
- Impédance de sortie: 100 Ω
- Bruit propre: 18,0 dBA
- Niveau de pression acoustique maximal: 131 dB SPL
Le Sony C-800G est surtout connu pour son utilisation comme microphone vocal hip-hop et R&B. Il capture le son avec une clarté naturelle et un corps et une présence remarquables. Il améliore presque tous les types de voix qu’il capture.
Avantone Pro CV-12
L’Avantone Pro CV-12 est un exemple de microphone à condensateur à tube «économique» dont le prix est d’environ 500 USD.
Ce micro rappelle également l’AKG C 12(d’après son nom) et d’autres condensateurs à lampes vintage de cette époque. Il est doté d’un grand diaphragme Mylar de 32 mm dans une capsule à polarisation externe et d’un tube 6072A pour un son chaud et vintage et une qualité audio.
- Première année: 2006
- Capsule: capsule de style K67
- Tube à vide: double triode 6072A
- Transformateur: personnalisé
- Alimentation: PS-12
- Motifs polaires: 9 sélectionnables
- Réponse en fréquence: 25 Hz – 20 000 Hz
- Indice de sensibilité: 17,8 mV/Pa
- Impédance de sortie: 250 Ω
- Bruit propre: 17 dBA
- Niveau de pression sonore maximal: 146 dB SPL
Ce micro, comme tous les condensateurs à lampes de cette liste, excelle dans pratiquement toutes les applications, mais est particulièrement efficace sur les voix.
Différences entre les microphones à condensateur à tube et à semi-conducteurs
La différence évidente entre les microphones à condensateur à tube et à semi-conducteurs est que les microphones à tube utilisent des tubes à vide comme convertisseurs d’impédance, tandis que les microphones à semi-conducteurs utilisent des transistors comme convertisseurs d’impédance.
Il s’agit d’une assez grande différence et entraîne en fait d’autres différences notables. Voyons ici les principales différences:
| micros à lampes | Micros FET | |
|---|---|---|
| convertisseur d’impédance | Tube à vide(au moins une triode) | Transistor à effet de champ(souvent JFET) |
| Source de courant | Blocs d’alimentation externes | Alimentation fantôme ou tension de polarisation CC |
| bruit de soi | Plus | Moins |
| qualité audio | Généralement plus chaud(saturation du tube et atténuation des aigus) | Généralement plus froid(capture sonore précise) |
| Sortie couplée au transformateur | Oui | Des fois |
| Durabilité | Composants de tube fragiles | Composants à semi-conducteurs plus durables |
| Prix | Très cher | Moins cher |
Différences entre les microphones dynamiques et à condensateur
Il est bon de connaître les différences entre les condensateurs à tube et à semi-conducteurs. Il est également préférable de comprendre le contraste entre les microphones à condensateur et les microphones dynamiques. Dans le tableau ci-dessous, considérez les microphones à condensateur à tube dans la colonne «Microphones à condensateur».
| micros dynamiques | microphones à condensateur | |
|---|---|---|
| Principe du transducteur | induction électromagnétique | principes électrostatiques |
| Actif Passif | Passif | Actif |
| Réponse fréquente | De couleurs | plat/étendu |
| réponse transitoire | Lent | Vite |
| motifs polaires | Tout sauf bidirectionnel | Tous(surtout avec capsule à double diaphragme) |
| Sensibilité | bas | Haut |
| bruit de soi | Non | Oui |
| Niveau de pression acoustique maximal | Souvent trop grand pour mesurer | Souvent dans les limites pratiques |
| Durabilité | très résistant | quelque chose de durable |
| Prix | Bon marché à modéré | bon marché à très cher |
des questions connexes
De quoi est composé un microphone? Différents microphones sont fabriqués avec différents composants. Chaque microphone, cependant, a un diaphragme mobile qui réagit aux ondes sonores et un élément transducteur qui convertit ce mouvement du diaphragme en un signal audio électrique. Les autres composants clés comprennent les grilles, les corps, les transistors, les transformateurs et les tubes à vide.
Puis-je connecter un microphone à mon téléphone? Oui, il existe une grande variété de smartphones sur le marché avec une vaste sélection de microphones conçus pour s’y connecter. Ces micros se connectent généralement via micro-USB, Lightning ou TRRS 1/8″(3,5 mm) et font souvent partie d’une configuration de casque.
Sources
- https://edisontechcenter.org/VacuumTubes.html
- https://asa.scitation.org/doi/abs/10.1121/1.4899681
- https://fr-de.neumann.com/cmv-3
- https://www.sjsu.edu/faculty/watkins/transist.htm
- http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=12692
- https://www.jensen-transformers.com/wp-content/uploads/2014/08/Audio-Transformers-Chapter.pdf
- https://asa.scitation.org/doi/abs/10.1121/1.4920357
- http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=1073
- https://www.shure.com/en-US/support/find-an-answer/transformers-when-to-use-and-how-does-it-work
- https://www.neumann.com/homestudio/en/transformer-balanced-or-transformerless-which-is-better
- https://aapt.scitation.org/doi/full/10.1119/1.4818369
- https://www.telefunken-elektroakustik.com/microphones/ela-m-251e
- http://recordinghacks.com/microphones/Telefunken-USA/ElaM-250E
- https://www.akg.com/Microphones/Tube%20Microphones/C12VR.html
- http://recordinghacks.com/microphones/AKG-Acoustics/C-12-VR
- https://fr-de.neumann.com/m-150-tube
- http://recordinghacks.com/microphones/Neumann/M-150
- https://pro.sony/ue_US/products/lavalier-and-headset-microphones/c-800g
- http://recordinghacks.com/microphones/Sony/C800G
- http://www.avantonepro.com/cv-12.php
- http://recordinghacks.com/microphones/Avant/CV-12
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