MESURES SUR LES PU
L
RSQU'IL s'agit de pick-up reproduc-teurs, c'est-à-dire lecteurs de disques, la difficulté de la mesure réside dans la méthode d'excitation mécanique du style du PU, car on ne peut pas utiliser un disque quelconque enregistré en musique ou paroles.Deux méthodes peuvent être utilisées : vibra-tion mécanique directe du style et emploi de disques de fréquence spéciaux. L'objet de la mesure est d'établir la courbe de réponse du PU indiquant la tension électrique fournie en fonction du déplacement à amplitude constante du style, à diverses fréquences.
La méthode d'excitation mécanique directe est basée sur l'emploi d'un vibreur électro-mécanique qui agit sur le style selon le montage de la figure 1.
Le pick-up PU est branché électriquement à un amplificateur parfaitement linéaire dont la sortie est connectée à un indicateur de tension fidèl.e
à
toutes les BF, par exemple entre 20 et15 000 Hz.
Régl. amplitude
s
Régl. fréqul!!1ce
TR
7 / / / /
en BF
Le transducteur est évidemment très soigné, son principe étant le même que celui des trans-ducteurs électromécaniques connus comme, par exemple, les suivants : pick-up graveur microphones, HP magnétiques, dynamiques, etc.
En ce qui concerne la mesure, il faut opérer de façon que l'amplitude de la vibra-tion soit maintenue constante. Comme cette amplitude est très petite, de l'ordre de 0,005 cm, il est .difficile de l'apprécier direc-tement.
Il convient d' «amplifier» optiquement la déviation du style vibrant, à l'aide du système optique composé des parties suivantes : une source de lumière constituée par une lampe de projection devant laquelle est disposé un condenseur qui projette la lumière sur le style qui est ainsi éclairé très fortement.
- L'image du style en mouvement vibratoire est alors projetée sur un écran où elle apparaît fortement agrandie grâce à un système optique à lentilles.
mage du style
Tige vibrante _,,.-f' Ecran
/ /
/-0/
Lentille de projection/ ,,/' / /
/ Style /2
/ /
//9
c:ntille de condenseurA / .
,,Source de lumière
FIG. 1
Le style du PU repose sur un faux sillon de disque orienté comme la flèche F et creusé sur une tige T qui peut se déplacer selon la direction indiquée par les flèches V. Cette tige est solidaire des sigl}aux sinusoïdaux élec-triques en vibrâtions · sinusoïdales méca-niques.
L'amplitude de ces "vibrations est réglable
·sur la source S qui excite le_ transducteur élec-tromécanique. La fréquence est également réglàble sur la source S. '
. Cette. dernière est un générateur BF de puissance appropriée à celle nécessaire au transducteur.
Page 68
*
N• 1 201Il est ainsi possible de « voir » l'amplitude de la vibration mécanique.
Le montage de mesure étant préparé, on procède aux opérations suivantes :
1° Régler la sourc~ S sur 1 000 Hz et régler l'amplitude du signal fourni au transducteur pour que le déplacement du style ait une amplitude L -fixée d'avance. Comme indiquée plus haut, L est de l'ordre de 5/1 000 mm = 5 µ m (µm = 10-6 m anciennement micron).
2° Régler l'amplificateur, parfaitement linéaire, pour donner à -la sortie une tension E 1000 facilement lisible sur l'indicateur de sortie (oscilloscope). En pratique, on réglera
+20 +15 +10
.!/) +5
~ 0
~ -5 -10 -15 -20
1000 2000 5000 ll 000 Fréquence en hertz FIG. 2
le gain de façon que E1000 soit représentée par un nombre entier de divisions, par exemple 5 ou 10.
3° Ne plus toucher aux réglages de l'ampli-ficateur.
4° Régler S en fréquence surf= 20 Hz et régler l'amplitude du signal de S pour que l'amplitude de la vibration soit toujours L.
5° Lire sur l'indicateur la tension E20 obtenue.
6° Refaire les opérations 3°, 4° et 5° avec d'autres fréquences pour obtenir des tensions correspondantes : Eso, E100, E200• .. Esooo, E,ooo E10000, etc.
7° Construire la courbe de réponse, avec la fréquence en abscisses et la tension EF en ordonnées.
MESURE AVEC DISQUE SPECIAL La même mesure est réalisable si l'on possède un disque de fréquences enregistré à amplitude constante. L'appareil!age de la figure 1 est remplacé par le tourne-disque, le disque, le PU et l'amplificateur linéaire avec son indicateur dont il suffira de lire la tension indiquée pour chacune des fréquences de l'enre-gistrement.
Remarquons que s'il s'agit d'un disque à 33 tours par minute, si / est une fréquence enregistrée, par exemple 50 Hz, si l'on fait tourner ce disque à 45 tours par minute, la fréquence f' dll signal est alors donnée par la relation :
I '= ~
f 33
d'oùf'
=
45j/33=
1,37 f, donc, si/= 50 Hz, f'=
68,5 Hz. De même, si la vitesse derota-tion est de 78 tours par minute, on a /"
=
78 j/33-
=
2,35 f, ce qui donne, avec 50 Hz, f"=
107,5 Hz. Avec c_e mode opératoire, l'amplitude de la vibration latérale du disque reste constante.Si le disque est enregistré à amplitude varia-ble avec la fréquence, il est encore pos·sible d'effectuer la mesure si l'on connaît la courbe exacte de réponse du disque.
Soit un disque enregistré selon la courbe D de la figure 2. A l'aide du PU considéré et de
l'amplificateur linéaire (donc non corrigé) oh obtient la courbe D + PU. Il est donc facile, par soustraction des décibels, de déterminer les points de la courbe PU seul.
Soit le point P100. Son ordonnée est la PU déterminé, dont on ne connaît pas la courbe de réponse exacte et un disque de fréquences enregistré en · amplitude variable conformé-ment aux normes actuelles adoptées par les disques, on peut construire aisément la courbe D + PU. En prenant la courbe inverse obtenue avec des ordonnées de signes opposés (par exemple -· 15 dB au Lieu de + 15 dB, etc.), cette courbe sera exactement celle que devra avoir le préamplificateur correcteur à utiliser avec le PU que l'on possède.
COURBES DE MAGNETOPHONE Dans le cas d'un magnétophone enregis-treur-reproducteur, la réponse acoustique à la reproduction dépend des éléments suivants : courbe du ruban, courbe de la tête enregis-trement-lecture, courbes de èorrection des amplificateurs d'enregistrement et de lecture.
Toutes ces courbes sont établies, dans un
On effectuera l'enregistrement à diverses fréquences, en nombre suffisant pour pouvoir construire une courbe, par exemple à 20, 50, 100, 200, 500, 800, 1 000, 2 000, 4 000, 6 000, 8 000, 10 000, 12 000 et 15 000 Hz.
Chaque enregistrement aura une durée suf-fisante, par exemple une minute. Pour chaque
Ce montage comprend le magnétophone en position lecture dont la sortie BF, par exemple celle à connecter au HP, ou celle du préamplificateur de lecture, est connectée à un indicateur de tension, voltmètre électronique ou, de préférence, l'entrée « verticale" d'un cor-respondant aux fréquences des signaux enre-gistrés, devront être à peu près égales, du qu'il utilise la bande magnétique préconisée par le constructeur du magnétophone. deux montages, celui d'enregistrement et celui de reproduction. géné-rateur, de façon que l'indicateur cathodique ou l'indicateur à galvanomètre (vu-mètre) du effectuées sur les différentes vitesses du magné-tophone.
L'emploi de l'oscilloscope permettra de vérifier la distorsion produite par le magnéto-phone. Si la distorsion est importante, on recommencera les opérations avec une tension e1 plus faible que l'on notera en repérant la position de l'indicateur du magnétophone qui pourrait dans ce cas, être différente de celle rapportant aux caractéristiques de réponse de ces transducteurs, car ces mesures nécessitent des installations, des appareillages et des éta-lons spéciaux qui ne sont pas à la portée des non-spécialistes.
Par contre, des mesures de comparaison entre deux microphones ou deux haut-parleurs sont à la portée de tous ceux qui possèdent les identiques ou deux microphones différents, par exemple, l'un dynamique et l'autre réponse qui sera comparée à celle obtenue avec M1. ampli-ficateur, permettant d'obtenir une puissance suffisante, mais modérée, pour actionner un haut-parleur du type haute fidélité, donc à reproduction aussi linéaire que possible, mais le principe de la mesure n'implique nullement la linéarité du HP.
Ce HP est placé devant le microphone à une distance de l'ordre de quelques décimétres, comme celle existant normalement entre la personne qui parle et le microphone. Les sons à fréquence unique captés par M sont trans-formés en tensions, appliquées à un ampli-ficateur de bonne linéarité (celle-ci n'intervient pas dans le principe de la mesure) dont la sortie est connectée à un indicateur. La pre-mière opération effectuée à 1 000 Hz sera une opération de mise au point permettant de déter-miner la distance D et la puissance à appliquer
Les opérations suivantes seront identiques aux précédentes, mais effectuées aux autres fréquences de la gamme BF. Finalement, on obtiendra une courbe comme M1 de la figure
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Page 69+10 +8 +6 +4
~ +2
.Q 0
:2
0 .. 2 -4 -6 -8 -10
20 50 100 200 500 1000 2000 4000 10000 15 000 20 000 f en H, FIG. 5
5 par exemple. Ce sera une courbe particu-lièrement irrègulière si l'on e!Tectue la mesure à un grand nombre de fréquences. En rempla-çant le microphone MI par le microphone
M 2, on obtiendra une courbe M
2-Ce sont des courbes globales indiquant la réponse des ensembles de la chaîne donc très différentes de celles de chacun des éléments de la chaîne.
La comparaison des courbes M1 et M 2 per-mettra toutefois de voir quel est le microphone supérieur à l'autre. Ainsi, si les courbes obte-nues sont celles de la figure 5, il est certain que le microphone M1 est supérieur aux fréquences basses et aux fréquences élevées, au micro-phone M
i-La différence de niveau, en décibels, est à peu près exacte, ainsi, à 20 Hz, M1 donne dans les mêmes conditions un gain de 2,5 dB en-viron supérieur à celui de M 2, mais à 1 000 Hz, le gain de M 2 est supérieur de 2 dB environ à celui de M1•
DIRECTIVITÉ D'UN MICROPHONE La même installation de mesure (Fig. 4) permet de mesurer la directivité d'un micro-phone M.
L'opération s'effectue généralement à la fréquence de 1 000 Hz, ·mais rien ne s'oppose à ce que l'on choisisse une autre fréquence.
La première opération est réalisée avec le microphone disposé exactement en face du HP, donc en position de zéro degré d'o rien-tation. On obtient une lecture A0 , on oriente ensuite le microphone dans différentes direc-tions, à 10°, 20°, 30° ... 90° ... jusqu'à 360°, c'est-à-dire le retour à sa position initiale, ce qui permettra d'obtenir les valeurs A10, A20 ...
A210 et AJ6o
=
Ao.La courbe, en coordonnées polaires peut avoir une allure comme celle de la figure 6 par exemple. Ces courbes sont analogues à celles de directivité des antennes.
COMPARAISON DE DEUX HAUT-PARLEURS Egalement avec l'installation de mesure de la figure 4, on pourra comparer deux haut-parleurs.
100°
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*
N• 1 201go•
270°
FIG. 6
o•
Dans cette mesure, le microphone M sera toujours le même, mais c est le haut-parleur qui sera remplacé par l'autre. Des courbes ana-logues à celles de la figure 5 seront obtenues
où M1 sera, dans ce cas, celle de HP1 et M2 celle de HP,
Les mêmes renseignements seront tires de leur comparaison au sujet des qualités compa-rées des HP ou point de vue puissance et réponse à diverses fréquences.
PR.M.G.
M.D.
PU.ST.
MONT AGES STÉRÉOPHONIQUES Dans le cas des montages stéréo, la source est une des suivantes :
1
°
Microphone double lorsqu'il s agit d'en-registrement ou de retransmission.2° Pick-up stéréo pour les reproductions de disques à piste stéréophonique.
3° Magnétophone· avec deux pistes utili-sées en même temps.
4° Radio FM composée du tuner suivi du décodeur. Ce dernier fournit à ses deux sor-ties G et D, les signaux des deux canaux. La
figure 7 donne le détail des parties de l'instal-lation stéréo dans ces 4 cas de reproduction.
A gauche, on a représenté les 4 sources ui-vies chacune des deux préamplificateurs-compensateurs-correcteurs G et D.
Dans le cas de la radio FM, le décodeur est intercalé entre la source du tuner et les deux préamplificateurs.
A droite, on a représenté ·1es deux canaux d'amplification composés chacun de trois parties. Chaque canal comprend :
A) Un préamplificateur qui est souvent la combinaison en un seul montage des 4 pré-amplificateurs indiqués à gauche de la figure.
Un commutateur à 4 positions e!Tectue les modifications de montage nécessaires.
B) Un amplificateur de puissance.
C) Un HP ou un ensemble de HP, par exemple deux : HP basses + médium et HP aiguës ou trois : HP basses, HP médium et HP aiguës.
Ces deux canaux doivent avoir, dans une véritable installation stéréo à haute fidélité et de bonne reproduction de l'effet stéréo pho-nique, des caractéristiques identiques.
Les mesures et les vérifications a effectuer
M PU MAG
PR.G.
: ,,,.-0 B / /4 ~ A Radi& .,_. _,,ove
A. G.
( / . / /
1 ,,,,-/ ,,,,-Y " -.---''---' (1 A' / /
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1 1 1Il : 1 1 1 MAg_
1 1 Radia 1 l,,/
PU
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EquiliLibr.
• ,..,OB
•✓
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/ ,,,ove/
PR. D.
FIG. 7
HP G.
HP D.
sur chaque canal sont les mêmes que pour une chaîne monophonique. Leur détail a été indiqué dans un autre article « Les mesures en BF » publié dans ce même numéro spécial.
Micro stéréo
Indic.ou oscill.
FIG. 8
Lorsque ces mesures ont prouvé que les deux canaux fonctionnent dans de bonnes conditions, il est nécessaire de vérifier l'iden-tité de leurs caractéristiques, principalement celles de la réponse de tous les éléments : transducteurs d'entrée (micro, pick-up, magné-tophone, sortie détectrice radio et décodeur), préamplificateurs dans toutes les positions, amplificateurs et haut-parleurs. mais pas forcément parfaites.
Les deux éléments du microphone stéréo sont commutables sur l'entrée ~'un
préampli-FIG. 9
ficateur linéaire dont la sortie sera reliée à un indicateur, de préférence un oscillosco.pe.
On effectuera les opérations suivantes : l'orientation, refaire les deux opérations jus-qu'à obtention de LG
=
Lo.Si l'orientation ainsi obtenue s'écarte de plus de 5° de celle correcte. géométriquement, un des microphones donne une tension inférieure à l'autre, ce cas est assez rare avec un micro -phone de qualité.
3° Le microphone étant calé dans la posi-tion correcte, effectuer ·1a. comparaison à quelques fréquences, par exemple 50 et 100 Hz, 1 000 et 2 000 Hz, 5 000 et 10 000 Hz. Les qu'elles sont symétriques. Chaque· micro-phone doit accuser une directivité bien recher-cher leur orientation donnant la meilleure séparation des signaux de droite et de gauche.
VÉRIFICATION DES PICK-UP STÉRÉO Le montage de mesures est indiqué par la figure 9.
Les deux éléments du PU stéréo sont com-mutables sur l'entrée d'un même préamplifica-teur, approximativement linéaire'. On utilisera
un disque de fréquences et on vérifiera que disques monophoniques. Les mesures s'effec-tueront par conséquent sur un disque de fréquences, monophonique. Les signaux four-nis par les deux éléments devront être d'égale bande magnétique comportera un enregis-trement identique sur les deux pistes en ser-vice.
L'identité des deux enregistrements sera vérifiée comme on l'a indiqué au sujet des enregistremt,:nts sont ceux de signaux sinu-soïdaux, la lecture à l'envers donnera les bande magnétique sur laquelle on enregistrera à 1 000 Hz par exemple, une seule piste, par diaphonie correspondant au rapport LG/Lo où LG sera faible devant Lo. Le même préamplificateurs seront branchés sur les entrées radio ou micro. On remplacera les HP par des résistances R dont on vérifiera à l'aide de mesures très précises (à-.moins de 1 % d'er-reur) l'identité des valeurs."
La première opération consiste dans le dé-branchement du dispositif d'équilibrage.
Un montage de réglage de gain est indiqué
En débranchant le dispositif d'équilibrage R 1 - EQ - R 1 , on rend indépendants les
Pendant ces opérations, les deux potentio-mètres conjugués PG 2 et PD 2 seront en po-sition « maximum de gain ».
6° Vérifier que l'égalité de LG et Lo subsiste lorsque l'ensemble PG 2 - PD 2 est en position de moindre gain (différences de 5 % maximum tolérables). Si des différences importantes se manifestent, il conviendra de remplacer le double potentiomètre PG 2 - PD 2 par un composant de m~illeure qualité, à ce point de vue.
Pratiquement, si les deux éléments de ce potentiomètre sont différents, l'utilisateur est obligé, chaque fois qu'il s'en sert, de corriger l'équilibre à l'aide du potentiomètre EQ. Pas-sons maintenant à l'opération s'effectuant sur ce dernier. Après avoir effectué les opérations 1 ° à 5°, on rebranchera le circuit R1 --EQ-· R1 •
On effectuera des mesures de LG et Lo et on règlera le potentiomètre EQ, à la position d'équilibrage pour laquelle LG
=
Lo. On notera soigneusement cette position sur le cadran deCette position indiquera l'équilibre des deux canaux. Il servira quand même pour compenser les différences de niveau des signaux G et D
En réalité de nombreuses différences exis-tent entre les sons -réels et ceux reproduits. n'introduit pas de distorsions.
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Page 71 ·Celles-ci sont de différentes natures. La dis-torsion caractérisée par la non-conformité d'une courbe de réponse ne donne pas lieu à
MESURES EN SIGNAUX SINUSOIDAUX Lorsqu'un signal sinusoïdal est transformé aprés passage dans la chaîne en signal non sinusoïdal, la cause est généralement due à des défauts -de non-linéarité des circuits qui créent des 'signaux supplémentaires n'existant pas dans le programme sonore d'entrée.
L'étude des distorsions dues à des signaux produits pendant le parcours du signal dans l'amplificateur, peut être ramenée aux mesures en signaux sinusoïdaux.
Lorsqu'un amplificateur possède une courbe de réponse linéaire on peut affirmer qu'il différences ne sont pas importantes.
DISTORSION HARMONIQUE résultats, à l'oreille seraient satisfaisants.
Par contre, si en plus de F' et H' 2 il y a
Les distorsiomètres comportent souvent des oscilloscopes qui permettent de voir sur l'écran les différentes composantes du signal de sortie. Ce sont des appareils relativement chers pour un non-professionnel.
Pour l'amateur, l'emploi d'un simple oscillos-cope permet de voir sur l'écran la forme d'un signal de sortie ayant comme origine un signal sinusoïdal pur appliqué à l'entrée si la dis-torsion est faible, le signal de sortie a-une forme qui se rapproche de celle de la sinusoïde.
D'après la déformation constatée, on pourra apprécier approximativement les distorsions, notamment le comportement de l'amplificateur aux diverses fréquences.