Comment fabriquer une pédale de mute pour micro

Une fois n’est pas coutume, nous allons parler d’autre chose que de guitare. Enfin presque, je m’explique. L’autre jour, un ami flûtiste, qui amplifie son instrument, est venu me demander pourquoi sa pédale de mute ne fonctionnait plus. C’était juste un mauvais contact. Mais en démontant la pédale, j’en ai profité pour analyser le circuit. Et oui, une pédale de mute ça peut servir à un guitariste qui amplifie sa guitare acoustique avec un micro, ou à un guitariste qui chante tout simplement. Dans mon cas, c’était juste par curiosité.

Vu que je ne connaissais pas grand chose au phantom power et tout ce qui vient avec, je me suis documenté un peu sur le sujet : comment fonctionne un câble XLR, comment muter son signal, comment fonctionne une alimentation fantôme ? Dans cet article je traite des 2 premières questions.

1 Signification des broches

Un câble symétrique (balanced en anglais) comporte 3 broches. Il est à mettre en opposition au câble asymétrique (unbalanced) à 2 broches.

Un exemple de câble asymétrique est le câble d’une guitare. Dans ce câble, il y a 2 conducteurs, un qui porte le signal audio et un qui est à la masse. Le câble conducteur du signal est au centre du câble et la masse est portée par une maille métallique qui entoure le conducteur central. Les deux sont séparés par un isolant.

En plus des problèmes de tone sucking que nous avons déjà vu, si le câble est trop long, en dépit de son blindage (le maillage à la masse qui fait cage de faraday) il finira par capter du bruit électromagnétique (dû au rayonnement qui nous entoure) .

Les câbles symétriques utilisent des connecteurs XLR, ou jack TRS. Ils sont donc composés d’une broche de plus que les câbles asymétriques.

Prenons le cas d’un câble XLR. À la sortie d’un micro, deux signaux sont envoyés dans le câble. Ce sont les mêmes signaux, mais de polarité inversée. Ceci signifie que l’un des signal est le négatif de l’autre. Regardez la figure suivante : lorsque le signal en rouge qui sort de la broche 2 est maximum, le signal en vert qui sort de la broche 3 est minimum.

La broche 1 est à la masse.

Par conséquent, la différence entre un câble symétrique et un câble asymétrique est que l’on a rajouté un conducteur dans lequel passe le même signal mais inversé.

2 Utilité du câble symétrique (balanced)

Pourquoi avoir rajouté un 3e câble ? Pour réduire considérablement le bruit généré par l’environnement, ce qui permet d’utiliser des câbles beaucoup plus longs. C’est pour cela qu’en sonorisation on retrouvera essentiellement des câbles XLR.

Comment ça fonctionne ?

Le principe est très simple, l’addition de deux signaux en opposition de phase est nulle.

Regardez par exemple la figure suivante :

J’ai obtenu la courbe rouge en sommant deux sinusoïdes. La courbe verte est la courbe rouge multipliée par -1. Donc forcément, en sommant les deux, en théorie on trouve le silence, comme 2-2=0.

Cependant, ce qu’on va faire ce n’est pas additionner les deux signaux audio. L’idée est de s’affranchir du bruit, non du signal audio !

En fin de ligne, le signal audio devient bruité. On peut le décomposer comme le signal original + un signal de bruit. Et ce que l’on cherche à supprimer, c’est ce signal dû au bruit à l’entrée de la table de mixage.

Et le bruit accumulé est le même, que ce soit dans la broche 2 que dans la broche 3. Par conséquent, ce que va faire la table de mixage c’est la différence des signaux 2 et 3. Ainsi, le signal audio devient double, et le signal dû au bruit s’annule.

Mathématiquement, si on définit par s(t) le signal qu’envoie le micro dans la broche 2, dans la broche 3 passe donc le signal -s(t). Et appelons b(t) le bruit accumulé :

En fin de câble, on a dans la broche 2 : s(t)+b(t). Et dans la broche 3 : -s(t)+b(t).

En faisant la différence : s(t)+b(t)- (-s(t)+b(t))=s(t)+b(t)+s(t)-b(t)=2s(t). Il n’y a plus de bruit. En pratique, cette technique permet d’atténuer fortement le bruit.

C’est simple et c’est très efficace, car cela permet de passer d’un câble asymétrique de 4 à 6 m à un câble symétrique de 15 à 30 m [1].

3 Réalisation d’une pédale de mute pour micro

En tapant « pédale de mute pour micro » ou « bypass pedal » sur Google, on trouve plusieurs possibilités pour le schéma électrique. La marque Shure elle même donne une solution pour fabriquer soi-même cette pédale [2]. Je trouve cela louable de leur part. Je reproduis ici mon humble version de leur schéma (pour des raisons de droit) :

Il ne faut donc pas énormément de composants : un condensateur de 2200 uF, une résistance de 10 kohms, un footswitch et deux connecteurs XLR.

Shure indique que l’on n’obtient pas une élimination complète du signal mais une atténuation supérieure à 50 dB, ce qui est largement suffisant pour ne plus rien entendre.

4 Comment cela fonctionne t’il ?

Comment se réalise le mute ? Vu ce que l’on a vu plus haut on comprends vite qu’il suffit de court-circuiter les broches 2 et 3 !

En effet, nous avons vu que dans les conducteurs 2 et 3 les deux signaux sont inversés. Par conséquent, en les mettant en contact les deux ondes vont s’annuler.

Dans le principe, il faudrait donc juste mettre un interrupteur entre les deux conducteurs des broches 2 et 3.

Cependant, cela peut faire apparaître un « pop », un bruit lorsque l’on enclenche la pédale. Pour le supprimer ou tout du moins l’adoucir, on peut utiliser un condensateur et une résistance en série.

Je pense que le condensateur est bien aussi pour bloquer le flux de courant continu qui pourrait provenir de l’alimentation fantôme (phantom power), si l’équipement audio en est pourvu.

Ce condensateur va laisser passer les hautes fréquences, donc le signal audio, mais celui-ci va être bloqué par la résistance. En activant l’interrupteur la résistance est court-circuitée et les deux signaux se mélangent et s’annulent.

J’ai testé ça à la maison et ça fonctionne, avec un micro dynamique, et un à condensateur (avec alimentation fantôme allumée donc) :

Et voici un dessin de la plaque de prototypage pour ceux qui veulent faire l’expérience :

5 Pour aller plus loin…

Puis, en parlant avec mon ami flûtiste, nous avons également commenté que ce serait bien d’y ajouter une LED pour savoir si la pédale est en position mute ou non. En live, ça peut être super pratique ! Peut-on tirer parti de l’alimentation fantôme pour alimenter une LED ?? Consultez cet article pour le découvrir !

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Références

[1] http://www.aviom.com/blog/balanced-vs-unbalanced
[2] https://www.shure.com/en-GB/support/find-an-answer/mute-switch-with-phantom-power