Entrée phono (correcteur RIAA) (2024)

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Schéma

Entrée phono (correcteur RIAA) (1)

Cet étage est bâti autour d'un ampli op faible bruit(TL072, qui est un ampli double: n'oublions pas que le montageest stéréo, donc qu'il y a deux étagesidentiques) et quelques composants en contre-réaction.

D'après l'auteur, les composants choisis donnent toutesatisfaction ; d'autres combinaisons ont étéexpérimentées mais ont fourni un son moins bon. Il estdonc conseillé d'utiliser les composants indiqués surle schémaprincipal.
Le TL072 peut être remplacé par des amplis-op plusrécents, plus performants mais aussi plus chers: un desbuts principaux lors de la création de cette table de mixageétait la simplicité associée à un faiblecôut.

Les curieux qui tenteraient d'autres combinaisons avecsuccès peuvent donner leur avis et le résultat de leursexpériences!

RIAA : qu'est-ce que c'est ?

Ces correcteurs spécifiques s'appliquent aux lecteurs dedisques vinyles. Afin que la gravure de ces disques reste correcte,les ingénieurs de l'époque ont étéamenés à atténuer les basses et amplifier lesaigus avant de graver les disques pour obtenir un son correct et unmeilleur rapportsignal sur bruit.

Par contre, quand on lit le disque, il faut fairel'opération inverse : globalement, il faut amplifier fortementle signal issu des cellules magnétiques qui nedélivrent que quelques mV, mais on va amplifier plus fortementles basses et moins les aigus.

Ces opérations d'amplification/atténuation ontété normalisées par le RIAA (Radio IndustryAssociation of America) selon une courbe biendéterminée: elle correspond à laréponse en fréquence de deuxréseauxà retard de phase mis en cascade, le tout étantamplifié d'un facteur 10(20dB).
Les fréquences de cassure sont 50 et 500Hz pour le premierréseau et 2100 et 20000Hz pour le second. Cette configurationgarantit un gain de 0dB à 1kHz, fréquence pivot de lacourbe.
Le graphique ci-dessous (voirfichier MathPad associé) donne la réponse enfréquence réelle et asymptotique de la correctionthéorique (gains en dB en ordonnée):

Entrée phono (correcteur RIAA) (2)

La correction est effectuée dans notre montage en faisantune contre-réaction sélective à l'aide duréseauR1/C1/R2/C2.

Description du montage

* Architechture

Le schéma général est simple : la structureest celle d'un ampli non inverseur àcontre-réaction sélective. Par rapport à l'ampliinverseur simple, on remplace les résistances par desimpédances, c'est tout!

* Etage d'entrée

Le signal (Ve) rentre sur le condensateur C3chargé de bloquer une éventuelle tension continue, etformant avec R4 un filtre passe haut du premier ordre. Ens'aidant de l'annexe relative aux tracés de Bode, lesplus courageux pourront déterminer la fonction de transfert dece filtre. Ceux que l'exercice n'amuse pas se contenteront de voir lerésultat donné par MathPad :

Entrée phono (correcteur RIAA) (3)

La fréquence de cassure est très basse(1/2/pi/R4/C3), soit 7.2Hz. Ce filtre sertà éliminer les fréquences extra-basses issues dela platine disque (ronflements, chocs...).

La résistance d'entrée est de 47kEntrée phono (correcteur RIAA) (4) (soitR4), qui est l'impédance normalisée requisepar les cellules de lecture des phonos.

* Contre réaction

Nous allons l'étudier sur un montagesimplifié: on va retirer les composants del'entrée, et le condensateur C5 dans un premiertemps. Le schéma simplifié est le suivant:

Entrée phono (correcteur RIAA) (5)

Le schéma de gauche montre la similitude avec le montage debase: ampli non inverseur équipé de deuximpédances Z1 et Z2 en contreréaction.

Le gain d'un tel étage est égal à1+Z2/Z1.

L'impédance Z2 est aisémentsimulée dans MathPad (voirfichier associé):

Entrée phono (correcteur RIAA) (6)

On notera que l'axe des y (module des impédances complexes)est logarithmique. On a deux réseau R/C enparallèle: aux basses fréquences, chaqueréseau a une impédance égale à larésistance, et aux hautes fréquences, c'estl'impédance du condensateur qui prédomine. Enchoisissant astucieusem*nt les réseaux, on arrive à lacourbe globale (en rouge) qui est la somme des deux impédancesdes réseaux R1/C1 etR2/C2 en série.

Au final, la courbe de réponse en fréquence aura laforme de la courbe globale d'impédance, soit àtrès peu de choses près la même chose que lacourbe RIAA normalisée précédente.

La seule différence viendra du gain: à 1kHz,on aura un gain de 35dB, de manière à amplifier lesignal phono pour qu'il ait une amplitude suffisante pour attaquerl'amplificateur

* Utilité du condensateur C5

Nous avons vu que le gain à 1kHz sera de 35dB;à 50Hz, il sera donc de 35+20=55dB, soit environ 500. Ce gainsera le même pour les fréquences nulles, soit lacomposante continue. En pratique, comme on l'a éliminéeà l'entrée, elle ne pourra venir que d'une seulesource: l'offset de l'ampli. Or, pour un TL072, il estcouramment de +/-5mV, et peut atteindre +/-10mV en pire cas. Ca nousferait une tension continue en sortie comprise entre 2,5 et 5V!

Pour éviter ce problème, on met le condensateurC5 en série avec R3, de tellemanière que l'impédance Z1 deviennetrès grande aux basses fréquences (l'impédanced'un condensateur est théoriquement infinie pour lecontinu): pour le continu, le gain sera ainsi égalà 1, et l'offset de l'ampli ne sera pas amplifié.

* Réponse en fréquence del'étage global

Un calcul avec MathPad (voirfichier de calcul) donne la réponse en fréquencesuivante:

Entrée phono (correcteur RIAA) (7)

On note la coupure aux basses fréquences: elle estdue au filtre d'entrée (voir ci-dessus) et aussi àl'effet du condensateur C5 qui diminue le gain del'étage aux basses fréquences.

On note que la courbe est très proche de la courbe RIAAnormalisée, sauf après 10kHz, où on a plusd'atténuation qu'avec la courbe théorique.L'écart reste minime et sera pratiquement peu audible!

* Sortie

La sortie Vs1 se fait sur un potentiomètre deréglage de volume (en fait un potentiomètre double quirègle aussi l'autre étage RIAA, n'oublions pas lastéréo!) via un condensateur sensé bloquerune éventuelle tension continue. Cette sortie principale va aumélangeur. L'autre sortie (Vs2) va sur lesélecteur de voie (sortie casque).

* Aspect technologique

On notera que les condensateurs C4 et C5sont des chimiques polarisés; en pratique, ils devrontbloquer des tensions continues égales à l'offset del'ampli, soit +/-10mV maxi. Ces condensateurs verront ainsi destensions soit positives, soit négatives en fonction de l'amplimonté.

Ce n'est pas grave, car les tensions supportées sonttrès faibles, donc n'abimeront pas les condensateurs. Onpourra remplacer ces condensateurs par des chimiques nonpolarisés (ce qui est fait dans le matérielprofessionnel), composants plus rares et plus chers.

Dernier point: si l'ampli-op grille, on peut retrouver destensions continues importantes sur les condensateurs, lapolarité pouvant être positive ou négative. Dansce cas, le condensateur risque de claquer, et il ne jouera plus sonrôle de protection vis à vis des étagessitués en aval. Il faut juste le savoir... (mais les amplis-opsont solides!!!)

Entrée phono (correcteur RIAA) (2024)

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