Comment fonctionne l’alimentation fantôme avec les microphones ?

👉 L’alimentation fantôme est souvent nécessaire pour pouvoir faire fonctionner un micro.

 

Mais qu’est-ce qu’une alimentation fantôme, et à quoi ça sert ? 🤔 👻

 

⚡ ➡️ L’alimentation fantôme est une tension continue (généralement +48 V), qui alimente les composants actifs de certains microphones actifs.

🔌 Cette puissance électrique est transmise par les câbles audio symétriques, qui transportent le signal audio.

Le terme fantôme vient du fait qu’il n’y a pas de câble d’alimentation.

 

Histoire de l’alimentation fantôme 📖

📅 L’alimentation fantôme est apparue dans les années 60, quand les fabricants de micros ont commencé à utiliser des transistors, au lieu de tubes à vide dans leurs micros à condensateur.

Elle est venue alimenter ces micros à semi-conducteurs, via le même câble qui transporte l’audio du micro, plutôt qu’avec une alimentation externe.

 

Qui a inventé l’alimentation fantôme ?

L’alimentation fantôme trouve son origine dans la NRK (Norwegian Broadcasting Corporation).

☀️ Avec la lumière du jour limitée pendant les mois d’hiver en Norvège, leurs studios étaient équipés d’un éclairage auxiliaire, qui était alimenté par une alimentation électrique de +48 volts CC.

🎤 Dans les années 1960, les fabricants de micros ont commencé à introduire la technologie des transistors. Neumann GmbH, voulant importer ses nouveaux micros à semi-conducteurs en Norvège, a fait la visite de NRK en 1966.

Les nouveaux microphones à semi-conducteurs de Neumann, avaient besoin de moins de puissance que les microphones à tube, qui ont précédé les micros à semi-conducteurs.

Il était possible d’alimenter ces microphones sans alimentation externe, via le même câble qui transportait le signal audio.

👉 Il a donc été décidé que Neumann concevrait ses micros pour fonctionner sur l’alimentation +48 volts CC, fournie par les studios NRK.

Cette tension continue fonctionnerait sur les broches positive et négative d’un connecteur XLR à 3 broches (la dernière étant la mise à la terre).

✅ Depuis, +48 V DC est devenu la norme (selon DIN 45596) pour l’alimentation fantôme du micro.

 

 

Le 1er micro à alimentation fantôme de l’histoire

👉 Bien que Schoeps ait produit le 1er micro à semi-conducteurs avec un transistor en 1965 (le Schoeps CMT 20), c’est Neumann qui a produit le tout 1er micro à alimentation fantôme.

 

 

Ce micro,  le mythique Neumann KM 84.

 

 

➡️ Le KM 84 (qui n’est plus fabriqué depuis 1992) était un micro à condensateur crayon, à petit diaphragme, avec une capsule à polarisation externe et un diagramme polaire cardioïde.

L’alimentation fantôme polarisait efficacement la capsule du KM 84, et alimentait son circuit FET actif. Ce microphone utilisait un transformateur de sortie.

 

Qu’est-ce que l’alimentation fantôme ? 👻 ⚡

👉 L’alimentation fantôme est une méthode d’alimentation pour les microphones.

Elle est fourni par des préamplificateurs, des consoles de mixage, des interfaces audio et des alimentations fantômes autonomes.

L’alimentation fantôme se déplace de la source au microphone, via le même câble qui envoie le signal audio du microphone à l’entrée micro.

➡️ Il n’y a aucun câble d’alimentation dédié pour les micros à alimentation fantôme.

L’alimentation fantôme standard est de +48 volts CC, et correspond à ce qu’on peut obtenir avec des sources d’alimentation fantôme professionnelles.

⚡ Cependant, l’alimentation fantôme varie techniquement de 12 à 48 volts, avec différentes intensités nominales comprises entre 4 et 22 milliampères.

 

Câbles audio symétriques

👉 La tension d’alimentation fantôme passe par des câbles audio symétriques. Elle s’applique de la même manière à la broche positive, et à la broche négative par rapport à la broche terre dans les câbles XLR symétriques.

Si l’alimentation fantôme est activée, les mesures de tension entre la broche positive et la broche terre, et la broche négative et la broche terre liront des niveaux identiques.

Aucune tension n’est présente entre la broche positive et négative.

 

Autres tensions fantômes courantes

+48 V CC est la norme, mais il existe d’autres tensions fantômes :

• +12 V CC
• +15 V CC
• +18 V CC
• +24 V CC

 

 L’alimentation fantôme est utilisée pour alimenter les composants actifs, des microphones actifs.

Elle est utilisée pour alimenter les convertisseurs d’impédance, et les préamplis internes des microphones actifs, ainsi que d’autres circuits actifs.

Elle est également utilisée pour polariser les capsules des microphones à condensateur, qui ont besoin d’une polarisation externe.

Tous les microphones actifs ne fonctionnent pas sur alimentation fantôme.

Les microphones modernes qui n’ont pas besoin d’alimentation fantôme, sont conçus pour l’ignorer si elle est appliquée.

 

Qu’est-ce que l’alimentation fantôme numérique ?

 

👉 L’Audio Engineering Society (AES) a publié plusieurs normes appelé AES 42, qui spécifie 10 volts CC d’alimentation fantôme pour les micros numériques.

Les micros numériques, conformes à la norme AES 42, fonctionneront sur cette alimentation fantôme 10 V CC. Le courant de l’alimentation fantôme numérique peut atteindre 250 mA.

➡️ L’alimentation fantôme numérique est fournie pratiquement de la même manière, que l’alimentation fantôme ordinaire. Bien que la grande majorité des sources P48 analogiques ne fournissent pas de P10 numérique.

Au lieu de ça, les alimentations fantômes numériques envoient leur alimentation via des connecteurs XLR ou XLD.

XLD est une variante à clé du câble XLR avec le même câblage, mais avec une rainure de connexion différente, qui aide à empêcher l’échange d’appareils analogiques et numériques.

 

Comment fonctionne l’alimentation fantôme ?

Sources d’alimentation fantôme

👉 L’alimentation fantôme est produite à partir de l’électricité du secteur, ou des batteries qui alimentent la source d’alimentation fantôme.

Les sources d’alimentation fantôme incluent :

• Alimentations fantômes autonomes
• Préamplis micro
• Interfaces audio
• Consoles de mixage audio

 

Ces sources d’alimentation contiennent des unités actives, qui convertissent l’alimentation secteur ou l’alimentation par batterie, en alimentation fantôme pour les microphones.

➡️ Les microphones reçoivent généralement une alimentation fantôme, via leur câble XLR connecté. Néanmoins, dans certaines situations de routage, l’alimentation fantôme peut être envoyée via une baie de raccordement (via des câbles TRS) avant d’atteindre le micro.

 

 

Alimentation fantôme & câble audio équilibré

👉 L’audio de la capsule du microphone est envoyé sur les broches 1 et 2 (par rapport à la broche 3) du câble XLR.

Les signaux audio sont en courant alternatif, et la broche 1 porte un signal de micro de polarité positive (+). La broche 2 porte une version à polarité négative (-) inversée du même signal.

Ainsi, les signaux audio sur les broches 1 et 2 sont complètement déphasés, l’un par rapport à l’autre.

➡️ À l’entrée micro symétrique (préampli, interface, mélangeur, etc.), un amplificateur différentiel additionne la différence entre les broches 1 et 2. Le signal audio résultant est la somme de 2 signaux audio en phase.

Cette configuration de câblage permet le rejet en mode commun (CMR). CMR est l’annulation de signaux similaires sur les broches 1 et 2.

Tout bruit, ou interférence électromagnétique, dans le câble affectera également les broches 1 et 2. De même, l’alimentation fantôme applique le même 48 volts CC sur les broches 1 et 2.

 

Utilisation de l’alimentation fantôme pour alimenter les microphones

L’alimentation fantôme est utilisée pour les fonctions suivantes :

• Alimentation du convertisseur d’impédance
• Alimentation des composants actifs du circuit imprimé
• Polarisation des capsules à polarisation externe

 

👉 L’alimentation fantôme est une tension continue, sur les fils audio d’un câble symétrique (broches 1 et 2 d’une XLR).

⚡ 🎤 Cette tension est fournie par un circuit d’entrée de micro, et se déplace à travers le câble jusqu’au connecteur de sortie du micro.

Pour les microphones passifs, la tension CC sera arrêtée juste à l’intérieur du corps du micro.

➡️ Ce blocage peut être réalisé avec un transformateur de sortie, comme sur les micros passifs à ruban. Cela peut également être fait avec des condensateurs de blocage, dans les circuits de sortie du micro.

Les micros dynamiques à bobine mobile n’ont parfois pas de transformateurs de sortie. Leurs capsules, cependant, ne seront généralement pas affectées négativement par l’alimentation fantôme.

 

+48 V CC

👉 Bien que +48 V CC soit la tension standard pour l’alimentation fantôme, tous les micros à alimentation fantôme n’ont pas besoin de la totalité des 48 volts.

Certains peuvent n’avoir besoin que de 9 V CC.

🎤 Quelle que soit la tension requise, le micro sera conçu avec des circuits appropriés pour augmenter, ou réduire l’alimentation fantôme.

Certaines interfaces, ou consoles bas de gamme ne fourniront pas forcément les 48 volts. Une tension d’alimentation fantôme plus faible risque d’affecter négativement, les performances du micro.

 

Activation/désactivation de l’alimentation fantôme

👉 Presque toutes les sources d’alimentation fantôme ont des commutateurs, pour pouvoir activer et désactiver l’alimentation fantôme.

 

Sources d’alimentation fantôme

🔌 ⚡ L’alimentation fantôme provient du secteur.

Il y a plusieurs sources qui produisent une alimentation fantôme.

Les 2 principales sources d’alimentation fantôme sont :

1. Préamplis micro
2. Blocs autonomes

 

Préamplis micro

👉 Les préamplificateurs de microphone ont généralement un circuit d’alimentation fantôme inclus, avec un interrupteur ON/OFF.

Comme presque tous les micros sont branchés sur des préamplificateurs micro, l’ajout d’un circuit d’alimentation fantôme dans l’entrée micro est logique.

Les entrées micro XLR des préamplificateurs de micro ont généralement des circuits d’alimentation fantôme.

Ces préamplis micro peuvent être trouvés dans toutes sortes d’appareils audio comme :

• Préamplis micro autonomes
• Consoles de mixage audio
• Interfaces audio

 

Blocs d’alimentation fantôme autonomes

👉 Vous pouvez également utiliser des blocs d’alimentation fantôme autonomes.

Ces blocs ne sont pas si populaires, car la plupart des entrées micro sont fabriquées avec un circuit d’alimentation fantôme.

Cependant, des blocs autonomes sont nécessaires si vous voulez brancher un micro à alimentation fantôme, dans une entrée qui ne fournit pas la bonne alimentation fantôme.

 

Quels types de micros ont besoin d’une alimentation fantôme ?

👉 Les microphones actifs ont besoin d’une alimentation pour pouvoir fonctionner.

Beaucoup de ces micros utilisent une alimentation fantôme, mais pas tous.

 

Quels types de microphones ont besoin d’une alimentation fantôme ? 🤔

 

Les microphones nécessitant une alimentation fantôme sont :

• Microphones à condensateur électret FET
• À condensateur (polarisation externe)
• Micros dynamiques à ruban actif

 

Microphones à condensateur FET à électret

👉 Les microphones FET à électret incluent les microphones à polarisation CC.

Cependant, de nombreux micros à électret ont besoin d’une alimentation fantôme, pour pouvoir fonctionner correctement.

🎙️ Ces micros à électret sont généralement des microphones de type studio.

Les capsules de microphone à condensateur électret sont fabriquées, avec un matériau électret dans leur conception, et sont chargées de manière quasi permanente.

Le matériau électret maintient une charge permanente à travers la capsule du condenseur.

➡️ Par conséquent, une alimentation externe (comme l’alimentation fantôme) n’est pas nécessaire pour polariser la capsule des microphones à électret.

À la place, l’alimentation fantôme est utilisée pour alimenter correctement les convertisseurs d’impédance (FET) et, parfois, les autres composants électriques actifs dans les circuits du microphone à électret.

 

Microphones à condensateur

🎤 Les microphones à condensateur FET ont presque tous besoin d’une alimentation fantôme.

👉 La plupart des micros à condensateur sont des micros de qualité studio.

Comme le microphone à électret, les condensateurs nécessitent une alimentation fantôme pour alimenter leurs convertisseurs d’impédance (FET), et d’autres composants électriques actifs.

Contrairement aux capsules à électret, les capsules de microphone à condensateur ont besoin d’une tension de polarisation externe.

⚡ Cette tension est également fournie par l’alimentation fantôme.

 

Microphones dynamiques à ruban actif

👉 Les micros à ruban actifs sont des transducteurs passifs, car ils convertissent le son en audio via l’induction électromagnétique.

Cependant, le signal de micro de bas niveau de l’élément à ruban, est traité et amplifié par des composants actifs, avant que le signal audio ne soit émis par le micro.

➡️ Ces composants actifs nécessitent généralement une alimentation fantôme pour pouvoir fonctionner.

 

Micros qui n’ont pas besoin d’alimentation fantôme

• Microphones dynamiques à bobine mobile
• Microphones dynamiques passifs à ruban
• Microphones miniatures à électret polarisés en courant continu
• Micros à lampes

 

Microphones dynamiques à bobine mobile

👉 Les microphones dynamiques à bobine mobile sont des transducteurs, qui fonctionnent sur le principe de l’induction électromagnétique.

Il n’y a pas non plus de composants électriques actifs dans les microphones dynamiques à bobine mobile, qui nécessitent une alimentation fantôme pour pouvoir fonctionner.

 

Microphones dynamiques passifs à ruban

 

Microphones à électret polarisés en courant continu

 

L’alimentation fantôme ne fonctionne-t-elle qu’avec un câble XLR ?

👉 Les câbles XLR sont conçus avec 3 broches.

Les broches audio sont de longueurs égales, et la broche de masse est légèrement plus longue. Cela signifie que lorsqu’un connecteur XLR est connecté, il est mis à la terre avant que le circuit audio (et l’alimentation fantôme) ne soit terminé.

➡️ Les connexions XLR ne court-circuitent pas et sont donc beaucoup plus sûres, que les câbles TRS quand il s’agit de transporter une alimentation fantôme.

Tant que le câble est équilibré, il pourra passer l’alimentation fantôme.

Les câbles TRS 1/4 sont beaucoup plus petits que les câbles XLR, et plus faciles à patcher.

Ils se connectent et se déconnectent facilement, et leur taille permet davantage de voies de raccordement, dans une baie de raccordement plus petite.

❌ Ces câbles de raccordement TRS ne se branchent généralement pas directement, sur une source d’alimentation fantôme, ou directement sur un micro.

À la place, les câbles de raccordement sont utilisés dans les configurations de routage, et transmettront l’audio et l’alimentation fantôme d’un point à un autre.

Comme les broches positive et négative sont de longueurs égales, elles sont connectées simultanément, et aucun court-circuit ne se produit.

 

Connexions TRS

Les connexions TRS, en revanche, sont conçues de manière séquentielle.

👉 Lors de la connexion d’une fiche TRS à une prise TRS, la pointe de la fiche touche d’abord le manchon, puis l’anneau, puis la pointe de la prise.

L’anneau de la fiche suit, frappant le manchon avant de se connecter à l’anneau du jack.

Une fois le TRS complètement branché, le TRS de la prise se connecte complètement au TRS de la fiche.

⚠️ Cependant, lors de la connexion ou de la déconnexion physique de ces prises TRS, des courts-circuits électriques sont provoqués (par exemple, lorsque la pointe se connecte à l’anneau).

Ces courts-circuits risquent de provoquer une mauvaise circulation de l’alimentation fantôme, ce qui pourrait endommager le micro.

❌ Pour cette raison, le hot patching (branchement et débranchement des câbles de raccordement) n’est pas conseillé lorsque l’alimentation fantôme est activée.

 

L’alimentation fantôme est-elle dangereuse ? ⚡ ☠️

👉 De manière générale, l’alimentation fantôme n’est pas dangereuse.

⚠️ Cependant, il est possible que l’alimentation fantôme endommage les micros…

Par exemple, certains préamplis micro multicanaux ne peuvent appliquer une alimentation fantôme que sur plusieurs canaux, plutôt que sur une base par canal.

Savoir si un microphone peut gérer ou non l’alimentation fantôme, est essentiel.

 

Dommages causés par l’alimentation fantôme par court-circuit électrique

➡️ Le court-circuit électrique enverra momentanément la tension d’alimentation fantôme, sur 1 conducteur audio plutôt que sur les 2.

Même un court-circuit électrique rapide peut faire entrer la tension continue, dans les mauvaises parties du microphone et endommager le micro.

 

Dégâts de puissance par surtension

👉 Les surtensions risquent de surcharger le circuit d’alimentation fantôme.

⚠️ Le pic de courant électrique peut faire brûler certains fils ou composants du circuit.

Les conditionneurs de puissance sont toujours conseillés en studio, ou dans toute autre situation où des micros, et des équipements audio coûteux, sont utilisés.

 

Dommages causés par l’alimentation fantôme aux microphones asymétriques

👉 L’alimentation fantôme a besoin d’une connexion équilibrée, pour pouvoir fonctionner correctement.

⚠️ Si l’alimentation fantôme est forcée via un câble asymétrique, vers un microphone asymétrique, les 48 volts du câble audio risquent de surcharger le microphone, et de causer de graves dommages.

 

L’alimentation fantôme endommagera-t-elle un micro qui n’en a pas besoin ?

👉 La plupart des microphones ont des sorties symétriques, avec des circuits de sortie appropriés, pour accepter l’alimentation fantôme. Si le micro n’a pas besoin d’alimentation fantôme, il peut empêcher l’alimentation d’entrer dans ses circuits.

Avoir un transformateur à la sortie du microphone le protégera, d’une alimentation fantôme appropriée.

Concernant les microphones à ruban, il y a la possibilité que l’alimentation fantôme détruise le diaphragme à ruban.

✅ C’est pour cette raison que les microphones à ruban passifs sont conçus, avec des transformateurs de sortie, afin de les protéger de la tension continue.

 

Alimentation fantôme & microphones alimentés par batterie

👉 Certains microphones sur le marché offrent la possibilité d’alimenter le micro, avec des piles ou une alimentation fantôme.

➡️ Avec ces micros, il est conseillé de retirer les piles lorsque l’alimentation fantôme est utilisée, afin d’éviter la corrosion et les fuites potentielles des piles.

 

Autres moyen d’alimentation d’un micro ⚡

Il faut savoir que l’alimentation fantôme, n’est pas le seul moyen d’alimenter les microphones actifs.

Il y a d’autres méthodes pour envoyer de la puissance aux microphones :

• Polarisation CC
• Puissance T (puissance AB)
• Alimentation enfichable
• Blocs d’alimentation externes

 

Polarisation CC

👉 La polarisation est une tension continue, généralement comprise entre 1,5 et 9 volts, qui se déplace sur un seul conducteur audio.

C’est une méthode d’alimentation pour les micros-cravates asymétriques. Elle est souvent fournie par des émetteurs-cravates sans fil.

➡️ Avec ces microphones, seul le convertisseur d’impédance nécessite de l’énergie, et une petite tension de polarisation continue suffit à les alimenter.

 

T-Power (alimentation AB)

👉 T-Power (T12) est l’une des premières méthodes pour alimenter les micros à condensateur, via leurs câbles audio.

Cependant, l’alimentation fantôme a remplacé l’alimentation T, comme technique d’alimentation standard du microphone.

Avec T-power, 12 volts CC sont appliqués à travers des résistances de 180 Ω, entre le fil audio positif et le fil audio négatif.

⚡ Ces 12 volts de différence de potentiel entre les broches, pourraient entraîner un courant élevé entre ces broches, ce qui pourrait causer des dommages permanents aux micros dynamiques et à ruban.

Il n’est pas étonnant de constater pourquoi la méthode d’alimentation fantôme est plus sûre, et pourquoi elle a remplacé l’alimentation T.

 

Alimentation enfichable

👉 L’alimentation enfichable (PiP) est utilisée pour alimenter des micros à électret, qui se connectent à des équipements audio grand public, comme des enregistreurs portables et des cartes son d’ordinateur.

⚡ C’est une source à faible courant qui fournit +5 volts DC.

Cette alimentation envoie de l’énergie via un câble asymétrique, en utilisant le manchon/blindage comme retour.

La PiP fonctionne de la même manière que la polarisation CC. Elle fonctionne sur une ligne asymétrique, et n’est généralement utilisée que pour alimenter les convertisseurs d’impédance, des micros à faible consommation d’énergie.

 

Blocs d’alimentation externes

👉 Un bloc d’alimentation externe est probablement nécessaire, pour les micros qui ont besoin de plus de puissance que l’alimentation fantôme ne peut en fournir.

C’est le cas de pratiquement tous les micros à lampe.

Les tubes à vide remplissent la même fonction que les FET. Ils agissent comme des convertisseurs d’impédance, et des pseudo-amplificateurs pour le signal du micro.

Une différence, cependant, est la quantité d’énergie dont chacun a besoin. Alors que les transistors peuvent fonctionner avec une alimentation fantôme, les tubes ont besoin de beaucoup plus de puissance.

➡️ Par conséquent, il faut un bloc d’alimentation externe capable de fournir cette puissance.

 

Puis-je utiliser un micro à condensateur sans alimentation fantôme ?

Oui vous pouvez.

👉 Même si tous les micros à condensateurs sont actifs, de nombreux micros à condensateur sont conçus pour fonctionner avec des méthodes d’alimentation, autres que l’alimentation fantôme.

Ces méthodes d’alimentation comprennent la polarisation CC, les alimentations externes, l’alimentation T et les batteries.