Adaptation de la mixette CS 104 à un enregistreur 4 pistes

réalisé par Matthieu Imbert
pour DC Audiovisuel

Propos 

Le propos de ce travail est d’implanter dans une mixette portable de type Cooper CS 104 (4 entrées × 2 sorties) une électronique permettant de disposer de quatre départs symétriques distincts, au niveau ligne, vers un enregistreur multipistes, tout en conservant la mixette et ses deux départs L & R inchangés.

Fig. 1 – La mixette CS 104 de Cooper Sound dispose de quatre entrées et deux sorties, entièrement sur transfos ; c’est le connecteur ‘Mix In’ (2) que nous remplaçons par un connecteur ‘Hirose’ multicontacts.

Contraintes 

Ces mixettes, destinées à la location, doivent servir aussi bien dans leur configuration originelle qu’avec un enregistreur quatre pistes, sans que l’utilisateur ou que les techniciens de la location aient à ouvrir l'appareil et à chosir une configuration ou l'autre. De plus, on évite de modifier les circuits d'origine afin de conserver les performances annoncées par le constructeur (dynamique, entre autres), de même qu'on évite les soudures sur les plaques de circuits imprimés ou le perçage de la caisse pour la connectique afin de ne pas fragiliser l'ensemble. Enfin, la mixette devant rester portable et autonome, on s'attache à minimiser la surconsommation électrique engendrée par l'adjonction de ces quatre départs : notamment, ces circuits ne doivent pas être alimentés s'ils ne sont pas utilisés.

Choix conséquents 

Après examen de la mixette, le seul endroit où insérer une plaque de circuit électronique supplémentaire s'avère être à gauche au dessus de la plaque ‘E' (monitors), à côté du circuit de crêtemètre¹, en le montant pareillement sur entretoises à l'aide des deux trous déjà prévus sur la plaque (figure 2).
Les dimensions maximales sont 39 mm × 64 mm.Cet emplacement est assez commode, car après consultation des autorités compétentes, il est décidé de prélever le signal après le fader de voie, et donc juste avant le circuit de panoramiques fixé sur la face avant ; or le connecteur d'entrée dudit circuit de panpot se trouve à proximité de l'emplacement que nous destinons à nos quatre départs !

Fig. 2 – Notre circuit s'insère sur la gauche de la plaque ‘E 'Monitors, la fixation se fait par les trous de part et d'autre de U2 et U3 (ampli casque).

Dès lors que la technologie de câblage nous le permet – câble en nappe au pas de 1, 27 mm et connecteurs auto dénudants au standard HE 10 – il est aisé de prolonger la nappe du circuit de panoramiques jusqu'à notre circuit et de la relier au même type de connecteur. On récupère ainsi les quatres sorties de fader (déjà isolées par les amplis U6 et U7 sur la plaque mère inférieure ‘D'), ainsi que l'alimentation audio ±12 V et la masse. A cause de sa compacité, on choisit le même type de connecteur 2×7 broches pour les sorties, que l'on relie par du câble en nappe à l'embase type ‘Hirose' fast-on (sans pas de vis) 12 contacts, montée sur le châssis à la place du connecteur ‘TQG' (mini XLR) permettant l'entrée ‘MIX IN' en courant sur les bus L & R.

S'il est exact que l'on supprime une fonction d'origine de la mixette, celle-ci semble cependant peu utilisée, du moins pour cascader deux appareils identiques : si la nécessité s'en faisait sentir, on installerait plutôt une console horizontale à faders rectiligne (Sonosax SX-S / Cooper CS 106)...

Pour finir, c'est sur le connecteur ‘Hirose' externe qu'un strap déclenchera l'alimentation des circuits audio lors de la connexion de la mixette à l'enregistreur quatre pistes : en l'absence de connexion à cet appareil, la surconsommation électrique est nulle.

...Et compromis 

Les dimensions du circuit nous interdisent une technologie classique éprouvée et simple d'amplis opérationnels chargés par des transformateurs de ligne, de basse impédance au secondaire (200 à 600 ohms), car si l'on recherche une qualité optimale, la fabrication est encombrante, chère et difficilement disponible... Nous nous rabattons sur une symétrie électronique, technologie également éprouvée et robuste, peu volumineuse, nécessitant très peu de composants externes et acceptant tout type de branchement à sa sortie, même le court-cicuit continu. Cette symétrie électronique est cependant beaucoup plus gourmande en énergie que la technologie à transformateur.

Le circuit retenu est le SSM2142 de Analog Devices (fig.3), de gain unitaire en tension (2 × 0 dB entre les sorties) et présentant une impédance d'entrée de 10 kohms.

Il permet de sortir :

• soit le signal en symétrique (2 × 0 dB sous une centaine d 'ohms),
• soit le signal asymétrique, en phase ou en opposition, à 0 dB , si on laisse l'autre sortie en l'air,
• soit le signal asymétrique, en phase ou en opposition, à +6 dB si on branche l'autre sortie à la masse.

Fig. 3 – L'ampli de ligne symétriseur SSM 2142 intègre trois amplis ops et des résistances calibrées à 0,005 % dans un seul boitier DIP 8 broches.

Cependant le gain unitaire en tension peut s'avérer insufisant au vu du point du circuit où nous nous branchons : environ 10 dB en dessous du niveau en sortie de mixette (sur transformateur 600 ohms). C'est ce niveau de sortie que nous prenons comme référence.
Par conséquent, nous implantons un circuit tampon éleveur de tension, le plus simple possible et en composants montés en surface (C.M.S.) étant donné le peu de place dont nous disposons. Nous optons pour un circuit inverseur, d'impédance d'entrée 10 kOhms identique à celle du SSM2142, puisque les essais avec celui-ci, branché directement, s'avèraient ne pas avoir d'influence sur l'aval de la chaîne électronique interne à la mixette. On prendra soin de câbler les sorties de l'ampli de ligne en opposition par rapport aux entrées de l'enregistreur.
En effet, comme les entrées inverseuses des amplis sommateurs des bus L & R sont des masses virtuelles, l'impédance présentée par le panoramique² varie suivant sa position :

• de 3,9 kOhms en parallèle avec 6,8 kOhms, soient environ 2,5 kOhms à fond d'un côté ou de l'autre,
• à (3,9 kOhms + 2,2 kOhms) ÷ 2 =± 3 kOhms, panpot au centre.

Les 10 kOms d'impédance d'entrée du circuit tampon restent grands devant les résistances présentées par le panpot ; les sorties des amplis U6 et U7 sur la carte ‘D' ne risquent donc pas de se trouver surchargées, et après vérification, la résistance série R11 en sortie desdits amplis s'avère être un strap (figure 4) ; il y a donc peu de risques d'atténuation en aval si l'on abaisse l'impédance de charge des amplis U6 & U7 par notre branchement, tant qu'on reste au dessus de leur impédance de sortie (quelques dizaines d'ohms). Le circuit tampon éleveur inverseur retenu (fiure 5) minimise les tensions d'offset, et les entrées J-FET permettent de ne pas équilibrer en continu l'entrée non inverseuse, le gain demandé restant faible (de 6 à 10 dB). Les résistances d'entrée doivent cependant rester faibles pour des considérations de bruit.
Signalons pour finir que bien évidemment, si les panoramiques et les limiteurs restent en service sur les bus L & R, ils n'ont aucun effet sur les départs vers le multipistes. Le mode couplé (‘Link') reste par contre opérant (faders couplés), ce qui est assez commode pour le contrôle de micros stéréo (M/S, AB, X–Y).

Fig. 4 – Nous prélevons le signal sur les points 1, 2, 3 (et 4), juste avant les panoramiques sur la nappe de connexion aller-retour. Le mod e ‘Link' reste possible, il est inactivé sur la figure : N.C. = normally close et N.O. = normally open pour les interrupteurs, qui sont des circuits Harris DG 413DJ.

Fig. 5 – Le circuit tampon éleveur retenu est inverseur ; son gain est de 9 dB.

De l'énergie nécessaire 

L'alimentation de la mixette originale, à découpage et à transformateur multibobinage au secondaire, est basé sur le LT 1172 (figure 6) qui peut délivrer un courant de 1,25 A à 100 kHz sous une tension de batterie entre 7 et 14 volts, disons 10,5 V, soient plus de 13 watts au primaire du transformateur.
Tablons sur un rendement du transformateur d'environ 75%, soient moins de 10 watts aux secondaires. Avec une puissance maximale consommée par l'alimentation Phantom 48 V inférieure à 1 watt (20 mA ), il reste 8 watts de puissance sous ±12 V, soit un courant maximal de ±330 mA disponible en sortie de l'alimentation. Nous avons besoin de ±22 mA pour les quatre SSM 2142 (drivers de ligne), et de 1 mA ou 7 mA de plus suivant que l'on monte un TL 064 ou un SSM 2475 comme quadruple tampon. Soit au maximum 30 mA, c'est à dire moins de 10% du courant maximal que peut fournir l'alimentation ; nous prenons le pari que cette dernière supporte cette surconsommation, tout en étant conscients qu'elle abrège la durée de vie des batteries...

Fig. 6 – Le régulateur à découpage H.F. LT 1172 (Linear Technologies) peut délivrer 1,25 A en courant de collecteur interne.

De ce fait, il est nécessaire que notre circuit soit débranché lorsqu'on utilise la mixette en mode ‘normal', c'est à dire dans sa configuration d'origine (deux départs sur transformateur). En conséquence, seule la mise en place du connecteur extérieur qui relie la mixette à l'enregistreur quatre pistes, et qui possède un strap entre deux broches, doit permettre l'alimentation de notre circuit, en déclenchant un ‘relais' à deux contacts ; ceux-ci connectent les circuits intégrés aux alimentations ±12 V des circuits audio de la mixette.

Economie, écologie... 

Mais un relais reed alimenté sous 5 V présente une résistance de bobine d'environ 140 ohms, et laisse passer un courant de 36 mA. Le relais nécessite donc une puissance de 214 mW sur l'alimentation de service 6 V (leds, lampes), surconsommation qui s'ajoute aux 720 mW (±30 mA sous ±12 V) dissipés par l'électronique audio : par excès environ 950 mW, soit pas loin d'un watt de puissance consommée au repos, hors charge audio, et ce au secondaire de l'alimentation à découpage !
En admettant un rendement de celle-ci de 75%, et en omettant la perte de puissance dans la régulation 6 V, la puissance nécessaire au primaire est donc de

Fig. 7 – 5 mA par led au minimum sont nécessaires pour rendre les interrupteurs CMOS passants ; ceux-ci supportent chacun un courant de plus de 100 mA.

En contrepartie du gain de place et de puissance dissipée, les CMOS présentent chacun une résistance d'une trentaine d'ohms entre drain et source en mode passant. La chute de potentiel au passage du courant alimentant nos circuits est donc de

Synoptique 

La figure 8 montre le schéma d'une voie du circuit ; on remarquera que les SSM 2142 sont branchés directement sur les sorties, sans capacité de filtrage du continu ni capacité entre Vout et Vsense de compensation d'un offset éventuel sur la ligne³. De plus, comme le montre la figure 3, si Vsense est ‘strappée' sur Vout, les sorties sont chargées par les résistances de 10 kOhms internes au boitier. Il n'est donc pas nécessaire d'implanter des résistances en charge des sorties afin que celles-ci ne ‘flottent' pas en cas de non connexion à une charge.
Enfin, les deux capacités de découplage (1 µF) des alimentations de chaque driver de ligne sont montées directement sous les circuits intégrés, faute de place sur la plaque de circuit imprimé. L'implantation est montrée sur la figure 9.
Au cas où l'on désirerait opérer à gain unitaire (0 dB) pour des considérations de niveau d'attaque de l'enregistreur, il vaut mieux ne pas monter le circuit tampon inverseur plutôt que de le monter en gain unitaire (R2 = R1 = 10 kOhms) : on gagne ainsi en consommation électrique et en altération du signal... Il faudra prendre garde que dans ce cas les sorties audio sont en opposition par rapport au brochage indiqué en figure 9.

Coût de l'opération 

En conclusion, nous avons réussi à implanter quatre départs symétriques au niveau ligne à l'intérieur de la mixette, sans modifier aucunement les circuits d'origine, ni percer la caisse ou la façade ; les seuls points de soudure concernent l'alimentation de service 6 V, et la seule fonctionnalité originelle que nous avons supprimée concerne les entrées en courant sur les bus de mix L & R. La contrepartie en est une consommation électrique accrue.

Fig. 8 – Le schéma d'une voie ; les amplis tampons inverseurs sont réduits au plus simple, et le driver de ligne a ses sorties câblées en opposition.

Il faut compter 700 francs de composants électroniques et de connecteurs, auxquels s'ajoutent environ 120 francs pour la réalisation du circuit imprimé, soit un total inférieur à 130 euros par mixette ; soulignons que la ligne la plus onéreuse est celle des connecteurs ‘Hirose' 12 broches, sans compter le temps de câblage.

Fig. 9 – L'implantation et le brochage, vus du dessus, côté composants (le dessin n'est pas à l'échelle). Avec circuit tampon inverseur.

Fig. 10 – Les brochage et le câblage des connecteurs Hirose 12 points, vus côté soudure. Sans circuit tampon inverseur.

Instructions pour le montage en kit 

Le kit regroupe l'électronique, la visserie et la connectique. Pour le montage, procéder comme suit :

1. Enlever les piles du compartiment.
2. Dévisser les six vis du capot supérieur ;
3. Dévisser les quatre vis ‘allen', standard américain (!), du côté droit de la mixette (sorties).
4. Dévisser le minijack de retour monitor sur la plaque du côté droit.
5. Couper le strap de masse rigide le reliant au connecteur ‘TQG' Mix In.
6. Sur ce même connecteur ‘Mix In', dessouder le fil de masse vert et le ressouder sur le minijack à la place du strap coupé (masse), ne pas remonter l'embase minijack, ni la face.
7. Débrancher le connecteur marron type ‘Panduit' au bout du fil gris (2 conducteurs plus masse) sur la plaque mère ‘D' du fond : ce sont les entrées en courant sur les bus L & R ; il suffit de tirer dessus.
8. Dévisser alors le connecteur ‘Mix In', l'extraire à travers la plaque avec son fil et le connecteur marron à l'autre bout ; avecune lime demi-ronde, arrondir le trou sur la plaque de côté en limant le méplat, puis dessiner l'encoche carrée à l'aide d'une lime carrée miniature (encoche de 2,5 mm × 1,5 mm) afin d'adapter à la forme de l'embase ‘Hirose'.
9. Introduire la nappe et visser solidement l'embase ‘Hirose' dans le trou laissé vacant par le connecteur ‘Mix In'.
10. Débrancher tous les connecteurs arrivant sur la plaque supérieure ‘E' - MONITORS, après avoir bien repéré leur emplacement, puis dévisser la plaque ‘E' (quatre vis aux coins).
11. Souder les fils vert/violet fournis aux départs 6 V sur la plaque de monitor, près du régulateur LM 317 (Q1), aux bornes de la capacité tantale goutte C22 pour la version V2 ; pour la version V3, le branchement se fait sur la plaque d'alimentation directement, au départ du fil violet reliant la plaque G (sous les Vu mètres). Pour accéder à la plaque d'alimentation, débrancher tous les connecteurs et dévisser les deux vis ‘allen' sous la face inférieure de la mixette.
12. Après soudure, revisser la plaque d'alimentation et rebrancher tous les connecteurs y arrivant.
13. Débrancher le peigne 14 conducteurs sur le connecteur J6 de la plaque mère ‘D' du fond de la mixette, et débrancher à l'autre bout de la nappe le connecteur J1 sur la plaque de PANPOT -‘H' ; remplacer cette nappe 2 connecteurs par la même nappe 3 connecteurs fournie dans le kit.
14. Visser le circuit du kit par le biais des entretoises et des vis sur le côté gauche de la plaque de MONITORS - ‘E' ; ne pas oublier les rondelles Grover de serrage entre la vis et la plaque !
15. Revisser la plaque de MONITORS - ‘E', rebrancher tous les connecteurs afférents.
16. A l'aide d'un petit étau, sertir le connecteur HE 10 sur la nappe terminée par l'embase ‘Hirose', le fil rouge repérant la broche 1 est à gauche vu de dessus.
17. Brancher sur notre circuit (cf. fig. 9) le connecteur 14 broches venant du PANPOT - ‘H', le connecteur 14 broches serti précédemment allant à l'embase ‘Hirose' de sortie, et le connecteur 2 broches créé pour le 6 V venant de la plaque de Monitors (ou d'alimentation, suivant la version).
18. Remonter le minijack, revisser la face latérale.
19. Réinsérer les piles dans le compartiment idoine, alimenter la mixette et vérifier que le connecteur exterieur ‘hirose' commande bien l'alimentation des circuits audio SSM 2142 (cf fig. 11).

Fig. 11 – Le brochage du SSM 2142. La sortie Vout– est en phase avec l'entrée de la mixette, la sortie Vout+ est en opposition à cause de l'ampli tampon éleveur/inverseur (TL 064). Nous en avons tenu compte dans le cablâge des différents connecteurs.

Tester alors les départs en injectant un signal à 0,775 V RMS en entrée ligne sur chacune des entrées respectivement, tout en vérifiant qu'il n'y a pas d'altération du signal aux sorties L & R de la mixette ; celles-ci doivent à priori restituer le signal d'entrée, aux +6 dB près induits par la symétrisation ; l'observation, en asymétrique, sur un oscilloscope doit repliquer le signal d'entrée, indicateur de niveau à ‘0 dB'. On se méfiera de l'indication du VU-mètre, celui-ci étant branché avant les masters de sortie, et pouvant par ailleurs avoir une réponse de crêtemètre.

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¹ pour les modèles de mixette qui en sont pourvus
² pour le mode non couplé
³ du 48 V phantom, par exemple...

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Copyright Matthieu Imbert © Avril 2001 - typo JC