Les alimentations,hum et parasites...


        Difficulté: **

Bien venu dans ce petit topo sur les alimentations.

Au Menu

ici nous parlerons de :

- L’importance d’une bonne alimentation

- Des différends types de bruits générés par les alimentions

- Des solutions possibles pour éviter ces parasites.

 

Une bonne alim ? vous avez vu le prix (mode étudiant fauché ON) ? non merci, a ce prix la je préfère acheter une bonne pédale … Voila ce qu’on retrouve souvent sur les forums, et pour cause , les bonnes alims sont chères. C’est vrai ! mais je vais néanmoins vous donner quelques raisons qui justifierais un tel investissement.

 

I) Alimentation et bruit d’alimentation :

La raison prédominante de l’utilisation d’une bonne alim est sans doute le silence, en effet une mauvaise alim génère du bruit, communément appelé hum.

Qu’est ce que le hum ?

Le hum est un parasite d’une fréquence de 50 hertz ou un multiple et qui fait bzzzzzz dans notre ampli , LE truc qui nous exaspère tous .

clique ici pour écouter un exemple de hum

Il faut savoir que l’alimentation n’est pas la seul responsable du hum mais elle en reste néanmoins la principale fautive.

Je regroupe les alimentations en trois catégories et les parasites en  2 types (le hum provenant d'un flux magnétique et le hum provenant d'une mauvaise régulation).

a) L' alim bas de gamme

Le parasite le plus conséquent est sans doute ,pour les alims de basse qualité, le parasite du à un mauvais filtrage, en effet sur les alims cheap à 10 euros le filtrage est souvent constitué d’un malheureux condensateur de 470µF et puis basta.

On voit que pour une tel alim, une tension parasite de 300mV apparait lorsque l'on alimente une pédale avec, 300mV d'oscillation c'est une oscillation acceptable, mais que se passe t il si notre pédale est plus gourmande en courant ou tout simplement si on alimente plusieurs pédales avec ? hé bien l'oscillation grandit, jusqu'a atteindre 2V sur la photo suivante:

 

 on voit qu’il apparait une oscillation de plusieurs volts à la fréquence de 100hertz (100 hertz et non 50 hertz car il y a redressement double alternance donc la fréquence parasite est double.)

ce problème pourais être amoindri si on prennait un condensateur plus grand, en effet avec un 2200µF l'oscillation redevient d'environt 300mV,

Alors pourquois ne le fait on pas ? hé bien simplement parce que un condensateur de 470µF c'est 36 cents et un condensateur de 2200µF c'est 70cents (ben oui ya pas de petit profit ^^)

b) L'alim moyen de gamme


Ce genre d’alim est filtrée et régulée, cela veut dire que la fréquence de coupure est choisie bien endessous du 50 hertz, c’est le role de la résistance de 22ohm associée au condensateur de 470µf. Ensuite il vient un régulateur de tension type lm317 ou 7809 qui permet de garder une tension fixe même lors d’un appel de courant. Le 7809 est un régulateur à tension fixe et le lm317 offre l’avantage d’être à tension ajustable à l’aide d’un potentiomètre monté en résistance variable.

Outre le cout du régulateur et de la résistance , il faut aussi penser que si le courant consomé est grand il y aura une chute de tension dans la résistance qui joue le role de filtre. Et donc le transfo doit sortir une tension un peu plus grande d’autant plus que le régulateur à besoin d’une tension suppérieur de quelques volts à la tension de sortie pour bien réguler celle-ci.

c) L'alim haut de gamme


On vient de montrer que l’alim précédente paliait les défaut de la première, alors que peut on ajouter de plus ? Il s'agit ici, de palier à une deuxième source de hum, le hum produit par une boucle de masse.

Aie aie aie, je suis nul en électronique une masse j'en ai une dans mon garage pour détruire les murs et c'est tout... pas de soucis pas besoin d'être un crack en électronique pour comprendre ce qu'est une boucle de masse (je précise pour ceux qui ne l'auront pas compris, que la boucle de masse n'est pas une chaine de gros marteau :D)

Exemple classique d'une boucle de masse :

Prennons l'exemple d'une pédale de disto suivie d'une pédale de réverb, toute deux sont alimentées par la même alim au moyen d'un cordon comme on en voit souvent

Le problème est le suivant : sur un jack audio normal, on à 2 fils, le signal et la référence, cette référence sera connectée à l'intérieur de la pédale à la masse. Vient alors l'alimentation, composée à nouveau de 2 fils, le + 9Volts et la masse .

Alors elle est ou cette boucle de masse dans mon système?

un petit dessin :

Partons de l'alim, le 0V=masse ,on suit le fil blanc jusqu'à la distorsion,ensuite viens le jack audio reliant la disto à la reverb (en vert),finalement on retourne via le fil blanc de la reverb vers l'alim (fil – de l'alimentation de la pédale.), en bleu on voit que le chemin parcouru forme une boucle de masse.

Avant de parler d'autres cas ou on peut avoir une boucle de masse, nous allons comprendre en quoi la boucle de masse est un calvaire pour notre chaine d'instrumentation.

II) la Théorie des Boucle de masse = génération de hum !

Pour ceux qui ne sont pas intéréssé par l'explication technique, et à qui l'explication « boucle de masse = hum » suffit ,je sugère que vous passiez directement au paragraphe suivant.

Pour faire simple on dira qu'un courant élevé traversant un conducteur génère une induction magnétique B (je vais simplifier mais le principe est la)

De la, on peut trouver la variation de flux magnétique(on notera dPhi qui est égale à la variation de B (on notera dB) *la surface qui intercepte ce flux si celle ci est constante (en effet on peut supposer que les cables ne vont pas bouger tout le temps pendant quon joue.)

on a : dPhi=dB*S

Pourquois dB varierait il ? Ca dépend du courant I traversant le conducteur, si I est l'amenée de courant de l'alim,alors celui ci est sinusoidale et donc le champ B sera sinusoidale. On en déduit qu'il y a une variation de B dans le temps (en général 50 hertz.)

Bon et quoi ? Quand est ce qu'il arrive ce parasite en tension ou courant ? Ben maintenant justement :D, en effet on à la loi de lenz (oui je sais, on s'en fout, alors renomons la, "la lois de Hendrix" c'est plus motivant :D, non? ok j'aurais essayé) et donc cette loi de Hendrix(j'insiste), nous dis que la force electromotrice e=-dphi/ dt c'est a dire la variation du flux d'induction magnétique dans le temps (dt).

On voit donc qu'une tension sinusoidale de fréquence 50 hertz (généralement) apparait dans notre boucle de masse, provoquant ce hum, et si le matériaux est conducteur, il 'apparait un courant induit dans la boucle (génant pour une connection préamp/ampli).

ET voila, tout est dit, si vous n'avez rien compris retenez simplement qu'une boucle de masse génère d'autant plus de parasite que la surface de la boucle est grande.

D'autres cas de boucle de masse, moins facile à déceler

Dans la plupart des appareils, l'entrée n'est pas symétrique et le moins du signal est relié à la masse qui est reliée à la terre (chassis) pour des raisons de sécurité. Si on à deux appareils comme ca, il existe une boucle entre la masse signal et les différentes terres. Dans le cadre de cet article nous nous limiterons cependant aux parasites du au boucle formée par une multi alim.

Nous comprenons donc maintenant la différence de prix entre :

- 1 alim et un cordon 5 fiches

- 1 alim à 5 sorties régulées.

- 1 alim à 5 sorties régulées et isolées. Dans ce dernier cas il s'agit enfait de 5 alims différentes réunie dans le même boitié.

C'est très beau tout ca, mais nous on sait que en théorie ca marche en pratique, mais en pratique ca ne marche qu'en théorie. Bref quitons notre lit douillet de sainte formule et passons au test audio visuel. :D

 

III) Les tests audios et visuel :

a) le Visuel (mesure de l'oscillation à l'oscilloscope) :

J'ai eu l'occasion de monter ces différends types d'alim et je vous proppose d'écouter et de visualiser le bruit de chaque alim.

Au programme, 3 alims :

- 1 alim du commerce non régulé et dont le filtrage est donné par un malheureux 470µF. => prix ~10 euros

- 1 alim avec un block d'alim régulé en tension (prix la T-rex fuel tank 155 euros)

- 1 alim avec 5 sorties isolées et régulée (genre voodo labs 185 euros)

rem : le prix monte évidemment avec la complexité, mais il faut aussi prendre en compte les spécifications de l'alim que l'on veut, on peut avoir besoin de sortie réglable, de différentes tensions de sorties, des sorties en alternatif et différentes intensité (en général les pédales numériques ou à lampes consomme beaucoup plus.)

Tout dabord visualisons le parasites sur les différentes alims

bloc secteur non régulé :

bloc secteur régulé :

on voit bien que sur le bloc secteur non régulé l'oscillation parasite est beaucoup plus grande.

Quel sont les options qui s'offrent à nous en cas de hum ?

Comme je l'ai déja dis, il faut bien se remettre en mémoire que l'alim n'est pas la seul source de hum, votre problème de parasites ne viens pas forcément de la, mais il y à 95% de chance qu'il vienne de la.

Cas 1 : je possède une alim pas cher et quand je l'envois dans ma disto le hum est sévère.

Solution simple : acheter un transfo convenable et régulé de préférence.

Solution bidouilleur :

- ouvrir l'alim et ajouté un gros condensateur en // de l'électrolytique genre,ajouté un petit condensateur style 100nF en parallèle de type tantale ou mkp mkt...

- si il y a place rajouter un régulateur style 7809 + un condensateur genre 100µF en sortie et un 100nF en entrée.

- Ajouter un filtre passe bas directement en entrée de la pédale (juste après la fiche DC) c'est une solution efficace,mais qui nécéssite une intervention sur la pédale. Un couple 10 ou 22 ohm associé à un condensateur de 470µF fait l'affaire.

Cas 2 : je possède une alimentation régulée mais dont les sorties sont non isolées

Comment savoir si c'est le cas ? Simplement en déconnectant toutes vos pédales sauf une, si en rebranchant vos pédales une à une vous remarquez une augmentation du hum, c'est que les sorties ne sont pas isolées et que vous êtes victime d'une boucle de masse.

Solution simple :

- Evitez que vos cables d'alims soit éloignés les uns des autres,en effet le parasiste engendré dépend de l'aire de la boucle, coller vos cables l'un à l'autre en utilisant 2 trois colçons vous minimiserez le parasite ainsi créé.

- Vous pouvez aussi torsader vos fils d'alims, le flux embrassé par la boucle générera un courant de sens opposé à la boucle d'a coté, annulant ainsi les parasites.

- Passer à une alim de type isolée

Solution bidouilleur:

-si vous avez encore du hum, une solution est de prendre du cable stéréo et de faire passer l'alimentation par le cable, les avantages sont multiples, en effet on bénéficie gratuitement d'un blindage de type cage de faraday pour le signal audio, il n'y à plus de boucle de masse, une alim bien régulée est suffisante pour tout le set de pédale. Désavantage : il faut remplacer les jack par des stéréos et changer l'alim dans chaques pédales, les alims sont misent en série et donc ca ne machera que pour un nombre de pédale limité, la longueur du chainage doit aussi être limité au maximum, bref c'est une solution pour les gens qui n'ont que 3 , 4 pédales pas trop gourmande.

Les solutions extrèmes :

je les appelles solutions extrème vu qu'elle n'agissent pas sur la source du problème mais elles permettent de faire commme s'il n'y avait pas de problème.

- Le hum debugger, il s'agit d'ajouter un parasite à 50 hertz mais déphasé de 180° par rapport à notre source parasite, les signaux en opposition de phase vont ainsi s'annuler .

- Le noise gate : il s'agit la de couper completement le son quand le signal d'entrée de la guitare devient petit, en effet le parasite est constant imaginons qu'il fait 10mV, le signal guitare lui fait 300mV la rapport du signal guitare/ le parasite est de 30, on peut dire que le parasite est inaudible (seuil de masquage) par contre quand la guitare nous donnera 20mV (son plus faible) la le rapport est de 20/10=2 le hum devient clairement audible, alors le noise gate décide de couper completement le son (guitare+ parasite.),

remarque: le noise supressor lui ne sera pas efficace dans ce cas,puisqu'il ne coupera que les hautes fréquences et que le hum est une basse fréquence.

b) Audio, enregistrement des différends bruit d'alimentations.

Je vais maintenant vous faire écouter différends bruits d'alimentations.Attention,le sample 1 va beaucoup plus fort que les autres, j'ai laissé les niveaux sonnores tel que je les ai enregistré, ca permet une meilleur comparaison ;)

1) le bloc transfo, de basse qualité=> problème de mauvais filtrage.

clique ici, pour écouter le hum d'une alim bas de gamme

2) l'alim régulée mais avec boucle de masse

clique ici pour écouter le hum d'une alim bien régulée mais à sorties non isolées

3) l'alim régulée et isolée

clique ici pour écouter le hum d'une alim à sorties isolées et régulées

4) l'alim bloc transfo, + filtre sur la pédale.

clique ici pour écouter le hum d'une alim bas de gamme branchée dans une pédale à laquelle j'ai rajouté un filtre RC

remarque sur les samples:

a) écoutez bien les 2 types de hum présent sur le sample 2, au début grave (problème de masse) puis aigu problème de redressement.

b) sur le sample 2 on entends bien quand j'enclenche une pédale que le problème de "mauvais" (il reste assez bon) redressement couvre le problème de boucle de masse.

c) sur le sample 4 on sent que la solution du filtre est pas si mauvaise, même si on entends encore la différence avec une alim à sortie régulée.

d) Tous les samples on été enregistré dans la foulée avec le même micro, le même chainage ,les mêmes positions.

Voici qui cloture notre article sur les alimentations (ouf il c'était un gros morceau celui la), en résumé il faut retenir que le choix de votre alim dépendra du lieu ou vous jouerez, des spécifications tension courant dont vous aurez besoins, noubliez pas les solutions simple comme le regroupement de vos cables d'alimentations.

Vous avez une super alim à sortie isolée et vous avez encore du hum ? Pas de chance je dirais, les sources de bruit et leur influences sur le matériel font partie d'un aspect de l'électronique souvent négligé par des constructeurs peu scrupuleux ou peu à l'aise dans ce domaine electromagnétique. Citons quelques sources courantes.

- Blindage cavité micro

- cable en masse flotante, ou triaxial selon les cas.

- bonne conception electronique, minimiser l'impédance de boucle, faire attention au partie de puissance et de commutation qui sont des parties générateur de bruit.

Vous pouvez réagir à cet articles sur le forum section à propos des articles, je voudrais également savoir si vous avez trouvé cet article trop ou trop peu détaillé. Vos remarques sont les bien venues!

 liens utiles:

- pedalsnake.com en anglais

- comparaison d'un bon nombre d'alim sur guitariste.com

- comment faire son alim de qualité soit même, sur techniguitare

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