Condensateurs et pédales d'effet DIY : tout savoir

On continue la série d'articles sur les différents composants utilisés dans les pédales d'effet et comment ils fonctionnent. La dernière fois, on avait parlé des résistances et du rôle des potentiomètres, deux composants très fréquents dans les effets.

Attaquons le deuxième composant le plus courant : les condensateurs ! 👍

Qu'est-ce qu'un condensateur ?

Un condensateur est un composant passif constitué de deux plaques (appelées électrodes) séparées par un isolant (appelé "diélectrique"). D'où le symbole qui le représente dans les schémas électriques :

Ah et bien entendu, les symboles américains et européens sont différents, pour rendre les choses plus simples 🤦‍♂️. Il existe aussi des condensateurs polarisés qui ont un côté positif et négatif. Le côté positif est généralement indiqué sur le schéma :

La nature du diélectrique peut être très variable. Certains isolants dans les condensateurs sont composés de plastique ou polymères, certains d'un liquide appelé "électrolyte" (d'où le nom "condensateurs électrolytiques"). Certains condensateurs anciens utilisent même du papier ! (vous avez peut être entendu parler des condensateurs "paper and oil", recherché par les amateurs de mojo vintage....)

Les condensateurs peuvent stocker une charge entre leur deux électrodes, comme un genre de mini batterie ! Ils laissent aussi passer le courant alternatif, mais bloquent le courant continu.

Les condensateurs ont deux caractéristiques principales :

• ⚡️Capacitance : la quantité de charge qu'ils peuvent stocker.
• ⚠️ Tension de service : la tension maximale qu'ils peuvent supporter.

Ce sont les deux principales caractéristiques que l'on regarde quand on choisit un condensateur (avec la taille de celui-ci, on verra cela après...).

La capacitance est exprimée en Farads (F). Cependant, la plupart des condensateurs que l'on utilise dans les pédales d'effet ont une capacitance bien en dessous du Farad! La plupart auront une capacitance exprimée en microFarad (µF), nanoFarad (nF) or picoFarad (pF).

1 µF = 1,000 nF = 1,000,000 pF

Généralement, quand on fabrique des pédales d'effet, on utilise toute sorte de valeurs. Cependant, concernant la tension de service, c'est généralement beaucoup plus simple. Une tension de service de 25V ou plus est largement suffisante. En effet, la tension dans les pédales d'effet dépasse rarement les 20V (et encore, ce sera lorsqu'on les alimente en 18V !). Il faut juste faire attention à la taille des condensateurs qui grossissent pas mal avec la tension de seuil.

Ces caractéristiques sont indiquées sur le condensateur la plupart du temps. Par exemple, sur ce condensateur Wima, on peut lire la capacitance de 0.33 µF ainsi que sa tension de service de 250V :

Quand on applique une tension à un condensateur, il va stocker une charge entre ses électrode et peut la restituer en se déchargeant. Comme une petite batterie ! Ils bloquent aussi le courant continu, mais laissent passer le courant alternatif.

On peut bien entendu combiner plusieurs condensateurs. L'effet sur la capacitance et la tension de service sera différent selon si on les met en parallèle ou en série. En parallèle, les capacitances s'additionnent mais la tension de service reste la même. En série, la capacitance diminue, mais les tensions de service s'additionnent.

Voici les formules pour calculer tout cela :

A quoi ressemble un condensateur ?

Les condensateurs peuvent avoir beaucoup, beaucoup d'aspects différents ! La plupart du temps, ils ont deux pattes et une forme qui peut être cubique, tubulaire ou en goutte d'eau. Cela dépend du diélectrique utilisé.

Les condensateurs les plus communs que l'on trouve dans des pédales d'effet sont des condensateurs électrolytiques, film et céramique. On les repère facilement sur un circuit : 🔎

 Attention à la taille des condensateurs ! Certains peuvent vraiment être gigantesques ! Il faut toujours considérer ce paramètre avant d'acheter des condensateurs.

Généralement, plus la tension de service et la capacitance sont élevés, plus le condensateur est gros. C'est surtout vrai pour les condensateurs électrolytiques, qui peuvent être énooormes !

Voici par exemple deux condensateurs avec la même tension de service (25V), mais avec deux capacitances différentes (100 µF vs 1000 µF) :

Maintenant imaginez un condensateurs de 1000 µF avec une tension de service de 250V ! Avant de commander un condensateur, toujours regarder sa taille pour éviter les mauvaises surprises.

Rôle des condensateurs dans les pédales d'effet

Les condensateurs sont principalement utilisés pour trois fonctions dans les pédales d'effet. Dans 99% des cas, ce seront (au choix) : des condensateurs de filtrage de l'alimentation, des condensateurs de couplage ou des condensateurs.

Filtrage de l'alimentation

Un rôle classique pour les condensateurs et de lisser le courant continu de l'alimentions de vos effets. En effet, à la prise le courant est alternatif et il faut le transformer en courant continu.

Il y a un processus classique en trois étapes qui va transformer le 220V alternatif en 9V continu. que vous retrouverez dans la plupart des alimentations (que ce soit pour vos pédales ou votre ampli). D'abord, on passe de 220V à 9V (ou autre pour les amplis) avec un transformateur. Ensuite, un pont de diodes (ou une lampe rectifieuse dans certains amplis à lampe) va rendre la tension positive. Enfin, des condensateurs vont lisser le tout avec des cycles de charge / décharge.

Voici un schéma pour que ce soit plus clair :

C'est lors de la troisième étape que de gros condensateurs, en se chargeant et se déchargeant, compensent l'alimentation cyclique et génèrent une tension continue ! C'est ce qu'on appelle le filtrage de l'alimentation.

Cependant, la plupart du temps, le filtrage n'est pas parfait et il reste des petites "vagues" dans le courant continu qui peuvent causer du bruit :

Pour éviter cela, on ajoute aussi des condensateurs de filtrage dans les pédales d'effet pour rendre le courant continu encore plus lisse et éviter l'apparition de bruit. On peut l'utiliser aussi lorsqu'on a différentes tensions dans un même circuit (5V par exemple)

Voici un exemple tiré de la pédale Vemuram Jan Ray :

Vous en trouverez souvent dans les pédales d'effet et je recommande d'en mettre aussi. Ce sont généralement des condensateurs électrolytiques avec une valeur importante comme 47 µF. Je recommande d'ajouter aussi un condensateur film de 0.1 µF (pour des raisons un peu plus complexes liées à la résistance série équivalente).

Condensateurs de couplage

Une caractéristique très importante des condensateurs, c'est qu'ils laissent passer une tension alternative mais pas une tension continue. Or, votre signal de guitare est un signal alternatif!

Grâce à cette propriété, les condensateurs sont souvent utilisés pour éviter qu'un courant continu se mélange avec votre signal de guitare (ce qui génèrerait du bruit).

Vous verrez très souvent des condensateurs placés après un étage comprenant du courant continu. Voici un exemple dans le circuit de la Big Muff:

Comme vous pouvez le voir, il y en a beaucoup !

La plupart du temps, ce sont des condensateurs film de valeur intermédiaire (entre 1 nF et 0.1 µF)

Ils peuvent aussi jouer sur la quantité de basse qui peut traverser le circuit. De manière générale, plus le condensateur de couplage a une valeur élevée, plus les basses passeront. C'est pour ça que sur des circuits avec pas mal de basses comme l'Univox Super Fuzz, on retrouve des condensateurs de couplage de 10 µF ou plus ! 😱

Filtres RC : ajustons les basses et aigus !

En combinaison avec une résistance, un condensateur peut former ce qu'on appelle un "filtre RC". Ces filtres peuvent enlever les fréquences au dessus ou en dessous d'une fréquence donnée, appelée "fréquence de coupure".

Un filtre passe-haut laissera les aigus passer (en coupant des basses), tandis qu'un filtre passe-bas laissera passer les basses en filtrant les aigus. Comme vous pouvez le voir au dessus, le son n'est pas "coupé" d'un seul coup, mais diminue progressivement.

On peut calculer la fréquence de coupure comme cela :
A high pass filter lets trebles go through, and a low pass filter let the bass frequencies go through. As you can see, the sound is not "cut" directly, but is reduced progressively. The cutoff frequency is calculated that way:

 (R en Ohms et C en Farads)

So depending on the value of the resistor and capacitor, you will filter more or less trebles / bass. Use a potentiometer instead of a resistor and you've got a tone control! A famous example using two RC filters is the Big Muff tonestack. Read more about it here.

Voyons un exemple 

Voici un circuit tout simple (le buffer de la Klon Centaur) qui utilise des condensateurs:

Comme vous pouvez le voir, il y a quatre condensateurs: un film de 0.1 µF et trois condensateurs électrolytiques polarisés (2x 47 µF et 1x 4,7 µF).

Le signal passe au travers des condensateurs de 0.1 µF et 4,7 µF. Ce sont des condensateurs de couplage, qui vont empêcher un éventuel courant continu de parasiter le signal.

Les deux condensateurs de 47 µF sont utilisés pour filtrer l'alimentation. Un filtre le 9V qui entre directement dans la pédale, et l'autre la tension de 4.5V générée par les résistances R5 et R6. Ainsi, ils assurent un courant continu de qualité et sans bruit 😊

Voici le schéma :

Et voilà ! Ce sont les principaux rôles des condensateurs dans les pédales d'effet. En lisant les schémas, vous aurez plus de facilité à comprendre pourquoi il y a un condensateur ici ou là 😀

J'espère que cet article vous a été utile. Vous pouvez suivre Coda Effects sur Facebook ou suivre sur Instagram.

Pour aller plus loin

• Page de Sonelec Musique sur les condensateurs(top, et en français !)