On sait que si l'on déplace une bobine de fil électrique dans le champ magnétique d'un aimant, un courant naîtra dans la bobine (voir fig. 1). Il s'agit donc d'un système électrodynamique, exploité couramment par les fabricants de micros. En pratique, on colle une bobine de fil de cuivre émaillé à la membrane du micro. Cette bobine doit être très légère, et pourtant comporter un nombre de spires suffisant pour engendrer un courant capable d'être envoyé au magnétophone ou à la console. On crée le champ magnétique nécessaire au fonctionnement du système, en montant un aimant permanent à proximité de cette bobine. Restera à relier les deux extrémités de la bobine à la prise de sortie du micro. Ici donc, la bobine vibre au même rythme que la membrane dont elle est mécaniquement solidaire, d'où son nom de bobine mobile. Les fils de liaison à la prise devront être assez souples pour ne pas exercer de contrainte mécanique au mouvement de la bobine ; en pratique, une des extrémités de la bobine est connectée au diaphragme, qui, s'il est métallique, fera office de fil de liaison. L'autre extrémité restant à «câbler», mais ainsi les contraintes mécaniques sont divisées par deux. Technologiquement, le montage requiert des techniques assez élaborées et si le principe est simple à énoncer, la réalisation pratique nécessite tout l'art du maître. On pourrait imaginer de rendre l'aimant mobile, soit solidaire de la membrane, et ainsi conserver la bobine fixe, sa liaison électrique ne poserait plus de problème... malheureusement, le champ magnétique indispensable devant être relativement élevé, la masse de l'aimant correspondant rendrait la membrane trop inerte, du moins avec les techniques actuelles. Plus astucieuse est la solution adoptée avec les micros à rubans.

Si le montage d'une bobine mobile sur la membrane pose quelques problèmes comme nous l'avons imaginé, on cherchera à l'éliminer. Dans un micro à ruban (voir fig. 2), le fil de la bobine est remplacé par un ruban métallique qui remplira un double office : celui de membrane et de conducteur électrique mobile. En effet, la pression acoustique va mettre notre ruban métallique en vibration, celui-ci étant plongé dans le champ magnétique d'un aimant permanent. Il s'agit donc toujours d'un système électrodynamique, mais pourquoi un ruban, et non pas une mem brane conventionnelle, circulaire par exemple ? La réponse est simple : la tension aux bornes de la bobine mobile, qui représente le signal microphonique est proportionnelle à pas mal de choses et en particulier à la longueur du fil (bobiné) baigné dans le champ magnétique. Dans le cas du ruban, on peut en déduire que le signal microphonique sera d'autant plus important que celui-ce sera long. Or, ce ruban faisant également office de membrane ne pourra pas être démesuré. Un compromis acceptable consiste donc à plier en accordéon un ruban métallique de façon à ce qu'après pliage, il soit compatible, avec la taille d'une membrane microphonique et que d'autre part, la souplesse acquise par le pliage accordéon, lui permette de vibrer convenablement avec la pression acoustique. Ce pliage en accordéon augmente également sa longueur soumise au champ de l'aimant. On recueille donc le courant induit aux extrémités les plus éloignées du ruban. Quoi qu'on fasse, le ruban même plié, représente un conducteur considérablement moins long que celui, très fin, d'une bobine. Pour que le signal microphonique ne soit pas trop faible, on augmentera le champ magnétique de l'aimant, dans la limite du possible ; mais de toutes façons, on le constate dans la pratique, un micro à ruban est moins sensible qu'un micro à bobine mobile. Cet inconvénient, parfois majeur, se trouve compensé par la grande fidélité du micro à ruban, dont le niveau de distorsion et la réponse en base fréquence est particulièrement attractive.

On peut faire appel à d'autres processus de fabrication du signal électrique à partir d'une vibration mécanique de la membrane. Couramment utilisés sont ceux exploitant une méthode électrostatique, connus également sous le nom de micros à condensateurs (voir fig. 3). Corollairement les «électrets» font partie de la même famille. Dans un micro électrostatique, on utilise la membrane comme une des armatures d'un condensateur classique. La seconde armature (ou plaque) est fixe. Or, comme la capacité d'un condensateur est entre autres, fonction de la distance entre armatures, les vibrations de la membrane, bien que de faible amplitude, feront varier la capacité ainsi formée. C'est cette variation de capacité que l'on va exploiter pour engendrer le courant microphonique. Toutefois, les deux armatures devront être polarisées par une tension continue d'assez haut voltage afin de charger électrostatiquement une plaque positivement par rapport à l'autre. Ainsi à l'établissement de ce courant dit de «polarisation» le courant continu «charge» les plaques l'une par rapport à l'autre, un équilibre s'instaure et le courant est interrompu. Ceci se fait à la vitesse de déplacement des élections, autant dire très rapidement ! Si une des armatures (ou plaque) subit un mouvement, l'écart entre plaques est modifié et un léger courant circulera entre les deux plaques-jusqu'à retrouver un nouvel équilibre. Si, comme nous l'avons dit, l'une des plaques du condensateur est la membrane (métallique) ellemême, le courant de déséquilibre aura la même fréquence que la vibration mécanique de la plaquemembrane. Le micro à condensateur fonctionne ! Pas tout à fait : ce courant est excessivement faible et l'envoyer sur un câble de quelques mètres serait le perdre, d'autre part son impédance de source est très élevée (c'est en gros la résistance de l'air qui sépare les deux plaques).

Aussi l'amplifie-t-on immédiatement grâce à un préampli à très haute impédance d'entrée et grand gain que l'on situe dans le corps du micro à proximité de la capsule. La tension de polarisation chargeant les deux plaques du condensateur doit être élevée (plus de 100 V en général), car l'air séparant les deux plaques est très isolant et si l'on désire un courant minimum pour attaquer le préampli, il faut une tension sur les plaques assez conséquente ! L'intérêt de ce genre de dispositif est son temps de réaction très rapide. Ici, la membrane n'est surchargée d'aucunes fonctions type bobine mobile, ou masse métallique assez grande du ruban (qui déplié est assez long). La membrane pourra même être assez petite, ce qui nous rapproche des conditions acoustiques de travail optimal. Le principal inconvénient de ce système réside dans la nécessité d'une alimentation continue afin d'alimenter le préampli et de polariser les plaques. Mais, la fidélité d'un tel micro est un régal pour les oreilles, bien qu'un cauchemar pour porte-monnaie. Nous venons ainsi de décrire quelque peu le fonctionnement des micros statiques classiques, appelés «basse fréquence» par une firme allemande qui, elle, propose d'excellents micros également, dits «haute fréquence». L'idée est particulièrement astucieuse et part du principe que le montage BF du condensateur implique la très haute impédance du circuit de plaque dont nous avons parlé, alors qu'en HF, cette impédance diminue. Cette baisse d'impédance permet de polariser les plaques à tension considérablement plus faibles (quelques volts). Le principal avantage de ceci étant de rendre notre micro à condensateur beaucoup moins sensible à l'air humide. En effet, en atmosphère humide, l'air qui sépare les plaques de notre montage BF est humide, la résistance interplaque diminue pour aller jusqu'à des claquages, très audibles sous forme de crachements intempestifs. Ce claquage se traduisant par un arc peut aller jusqu'à perforer la membrane au point d'impact et l'endommager irrémédiablement. Dans le système HF, un oscillateur (à quartz) génère un signal à 8 MHz environ qui polarise les deux plaques du micro condensateur. Cette fréquence, très haute en regard du signal microphonique est aisément filtrée ensuite. Une formule récente sur le plan industriel, supprime la nécessité de polariser les plaques par un courant électrique : les deux plaques sont chargées à la fabrication du micro pour très longtemps. Ce sont les micros à électrets.

Alors que dans le micro à condensateur classique, l'espace interplaque est occupé par de l'air ambiant, le micro à électrets utilise un diélectrique solide. D'une manière générale, il s'agit de polymères à haute résistivité du type polyester. Toute l'astuce de l'opération de fabrication consiste à charger cette pellicule plastique de telle manière que l'on puisse mesurer une tension continue de plus de 100 V généralement entre les 2 faces de cette mince feuille. En pratique, on porte la feuille plastique à une température assez haute, et simultanément un champ électrique interne (plusieurs milliers de volts) est appliqué de part et d'autre de la feuille. On fait mijoter le tout sur temps déterminé suivant le matériau utilisé, la tension de polarisation disponible etc... En dernier lieu, on abaisse la température de l'ensemble jusqu'à la valeur ambiante : un électret est né. Dès lors, la polarisation électrostatique des deux faces est «enregistrée» par la feuille polyester. On résout ainsi le problème de la polarisation HT du micro, sans alimentation ni convertisseur. Les limites d'utilisation du dispositif sont surtout liées à la température d'utilisation : en effet, si celle-ci est importante, on risque de détruire l'électret en chutant sa polarisation. Le micro perdrait alors sa sensibilité nominale de façon irrémédiable. Un micro à électrets, comme un micro à condensateur classique nécessite un préamplificateur à haute im pédance d'entrée pour permettre au signal microphonique de voyager jusqu'au magnétophone. Une simple pile de petite taille est alors suffisante pour faire fonctionner ce préampli plusieurs milliers d'heures. Ce type de micro, de part l'utilisation d'un diélectrique solide est considérablement moins sensible au taux hygrométrique de l'air environnant qu'un condensateur classique. En revanche, si l'on sait fabriquer d'excellents micros de classe professionnelle en électrets aujourd'hui, ces appareils présentent souvent une atténuation de l'extrême grave en champ libre, contrairement au condensateur classique. Cette particularité n'est pas forcément gênante, surtout lorsque l'appareil utilisé en champ proche (remontée acoustique des basses). Encore une fois, l'Ingénieur du Son, connaissant ses micros, pourra en tirer le meilleur parti, en fonction de la situation présentée.

Les micros piézo-électriques, les micros au charbon, ne sont plus réellement utilisés aujourd'hui, même dans le domaine amateur où l'électret prend le relais très favorablement. Nous ne les citons ici que pour mémoire. Certains capteurs piézoélectriques sont utilisés comme «micro contact» sur les instruments de musique de variété, mais là encore de minuscules micros à électrets tendent à s'imposer de par leurs prix plus que compétitifs pour une qualité souvent remarquable.

(à suivre)