C'est quoi la boucle de masse ?

Hier, en ouvrant ma boite mail, j'ai encore eu le plaisir de découvrir le message d'un débutant qui a décidé de se lancer après avoir lu mon site, et qui m'a posé plein de questions. Parmi celles-ci, une question qui revient souvent : "J'ai du bruit sur mon circuit, est-ce que ça pourrait être une boucle de masse ?".

Parmi les vieilles légendes et serpents de mer qui hantent le monde du DIY des pédales d'effet, la boucle de masse est clairement le plus courant ! Ce serait la cause principale de tous vos problèmes : bruit, courts circuits et autres joyeuseries qu'on rencontre quand on débute.

J'ai donc décidé d'écrire cet article pour s'attaquer à tout ça, en commençant par le début :

Qu'est-ce que la masse ?

La masse est le point de référence du circuit à 0V. Sur les schémas, on le repère par les symboles suivant :

Pour que le point de référence soit le même dans tout le circuit, il faut donc connecter toutes les masses ensemble !

Pour nous faciliter la tâche quand on conçoit les circuits, généralement on place ce qu'on appelle un "plan de masse". C'est une large surface conductrice qui permet de connecter facilement toutes les masses entre elles.

Sur cette photo, vous pouvez voir le plan de masse entre les composants et les pistes. J'ai entouré une patte de R21 qui est reliée au plan de masse :

On voit bien la forme de croix qui permet de la relier au plan de masse.

Je vous entends déjà demander : mais qu'est-ce qui se passe quand on ne connecte pas les masses entre elles ?

En faisant cela, on crée une différence de potentiel entre les masses, c'est à dire une tension ! Généralement votre circuit ne fonctionnera pas, car le point de référence n'est pas le même partout.

Mais alors, la boucle de masse, c'est quoi ?

Généralement, la masse est reliée à la terre. C'est le plot qui dépasse de vos prises, qui permet de relier les appareils électriques à la terre et évite les électrocutions.

Cependant, il arrive que des prises de terre ne soient pas connectées entre elles. Bien qu'il s'agisse de 2 points de référence, il existe une différence de potentiel et on crée une petite tension entre elles, et donc entre les masses !

Cette différence est généralement très faible, mais quand on les connecte entre elles, par exemple avec des câbles, cette différence de voltage va générer un courant va circuler dans la masse et créer du bruit... Généralement, le bruit est modulé par la fréquence des prises, c'est à dire 50Hz, et on entend donc un gros buzz : c'est une boucle de masse !

Vous comprenez donc que dans ce cas, les boucles de masse vont surtout dépendre de votre installation électrique.

Cependant, la même chose peut arriver avec vos pédales d'effet ! Parfois, chaque pédale peut créer une masse légèrement différente, ce qui crée des courants de masse ! C'est pour cela qu'on recommande généralement des alimentations isolées. Le transformateur présent à chaque sortie va isoler les masses et éviter les boucles de masse !

Cependant, même avec une alimentation isolée, il peut toujours y avoir des boucles de masses créées par les jacks comme dans le cas précédent. Vous comprenez donc le casse tête auquel on s'expose quand on câble un pedalboard de temps en temps !

C'est pour ça qu'il est important d'essayer d'empêcher les pédales d'avoir des différences de potentielles entre elles.
Mais comment faire ?

Boucles de masse et câblage en étoile

Idéalement, il faut éviter les chemins multiples possibles pour la masse. Si plusieurs chemins relient la masse au même endroit, on risque de créer une différence de potentiel pouvant générer du bruit ! Lorsqu'on utilise un plan de masse, il faut donc faire attention à ne pas le diviser en plusieurs morceaux pour éviter ce genre de soucis.

Une bonne pratique que je recommande pour vos pédales DIY est le câblage "en étoile" : on relie toutes les masses en un point, généralement la borne négative de l'entrée d'alimentation.
C'est la configuration que je recommande dans mon article sur le câblage.

Masse et antenne

Et comme c'est encore trop simple, il faut savoir que la masse peut aussi jouer le rôle d'antenne ! 

C'est pour ça qu'il est important de relier le boitier à la masse pour créer une cage de faraday qui va protéger le circuit des nuisances extérieures ! Un boitier métallique conducteur est donc indispensable pour une pédale d'effet. Les boitiers en aluminium sont donc ce qui se fait de mieux, évitez les boitiers en plastique ou résine.

Lorsqu'on utilise des circuit numériques, les hautes fréquences utilisées par les chips numériques peuvent être reçus par la masse du circuit analogique et créer du bruit. Il est donc important d'isoler la masse analogique et numérique en les séparant physiquement et en les connectant en un point.

C'était un des points délicats avec le Montagne trémolo, qui m'a demandé pas mal de travail de conception pour en venir à bout !



Et voilà, j'espère que tout cela est clair pour vous maintenant ! Postez un commentaire si jamais vous avez des questions !

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Pour aller plus loin

• Article en français de chez Sonelec musique sur la boucle de masse 
• Article détaillé sur les bruits de masse et les solutions possibles
• Vidéo explicative (en anglais) qui explique très bien les boucles de masse 
• Bon article en anglais sur les différentes sources de bruits dans un setup 
• Bon article chez OvniLabs sur les alimentations.

Les schémas utilisés pour cet articles ont été réalisés à partir d'icônes provenant du site The Noun Project qui sont protégées par la license Creative Commons.