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Générateur audio 015
Dernière mise à jour : 22/03/2015Présentation
Ce petit générateur BF délivre un signal audio (presque) triangulaire, à une fréquence fixe comprise entre 200 Hz et 2 kHz (à vous de choisir). Il fait appel à un double AOP de type LM358 et fonctionne avec une pile de 9 V.Schéma
Le schéma qui suit fonctionne bien, rien à dire. Mais il nécessite une tension d'alimentation symétrique, pas terrible avec une seule pile de 9 V.
Je voulais la même chose mais qui puisse se contenter d'une alimentation simple, d'où le schéma dérivé (adapté) qui suit.
Oui, il y a plus de composants. Car pour que le montage oscille de la même façon avec une alimentation simple, il faut décaler divers points de polarisation. Pour faire simple, les références 0 V (masse) du circuit d'origine doivent être placée à une tension de valeur moitié de celle de la ligne d'alimentation principale (+9 V dans notre cas) et divers autres points du montage doivent eux aussi travailler autour de Valim/2. C'est pourquoi plusieurs ponts diviseurs de tension ont été ajoutés, chacun d'eux est constitué de deux résistances d'égale valeur. Histoire de dire qu'on n'est pas tordus.
Principe de fonctionnement (schéma 015b)
A la mise sous tension, le circuit se trouve dans un état indéterminé et "instable". Mais soyez rassurés, il trouve rapidement sa stabilité. Au démarrage, le condensateur C1 est déchargé et se comporte comme un court-circuit. La tension en sortie de U1:A est égale à la moitié de la tension d'alim (soit +4,5 V) car il fonctionne en régime linéaire et avec un gain unitaire (0 dB), et que ses entrées sont soumises à une tension de cette valeur. Pour tout dire mais on n'est pas obligé de faire le fier, l'AOP avec CI câblé entre entrée et sortie fonctionne en intégrateur. La tension de sortie de U1:A est réinjectée dans l'AOP U1:B qui lui est monté en comparateur de tension. La tension sur l'entrée non-inverseuse est plus élevée que celle présente sur l'entrée inverseuse, la sortie de ce comparateur bascule donc vers le +9 V (en fait moins car il n'est pas parfait, il présente une tension dite de déchet). La tension en sortie de U1:A diminue au fur et à mesure que le condensateur C1 se charge. Au bout d'un certain temps (comme le dirait un célèbre humoriste au sujet du fût d'un canon) la tension en sortie de U1:A a assez chutée pour que le comparateur U1:B bascule dans l'autre sens : sa sortie passe à 0 V (ou presque, car il n'est pas non plus parfait dans le bas). Le condensateur C1 entame alors un cycle de décharge et la tension en sortie de U1:A remonte. La résistance R11, de son côté, insuffle une partie de la tension de sortie de U1:B vers son entrée non-inverseuse, pour décaler le seuil de basculement. Cela à pour conséquence de créer un hystérésis, l'AOP U1:B monté en comparateur de tension bascule périodiquement entre deux valeurs de tension différentes, appliquées sur son entrée inverseuse.
On a bien affaire à un oscillateur astable. La forme d'onde obtenue avec un circuit de ce type n'est pas des plus "professionnelle", mais cela suffit pour se faire la main. On remarque notamment un manque de symétrie entre temps de montée et de descente du signal triangulaire, le condensateur C1 met moins de temps pour se charger qu'il n'en met pour se décharger. Pour une meilleure qualité, il faudrait utiliser un circuit plus élaboré, avec pourquoi pas un petit réglage pour parfaire la forme du signal. Mais tel quel, ce signal suffit déjà pour mettre en évidence un défaut d'écrétage (même léger) dans un montage audio.
Réglage de la fréquence ?
La fréquence de ce générateur est fixe mais on peut la modifier en changeant la valeur du condensateur C1. Plus sa valeur est faible et plus la fréquence est élevée. Ordre de grandeur :C1 = 100 nF -> Fréquence = 100 Hz
C1 = 22 nF -> Fréquence = 500 Hz
C1 = 10 nF -> Fréquence = 1000 Hz
Version plus simple ?
On peut peut-être - je dis bien peut-être - simplifier un peu le montage en gardant une alimentation simple. Le schéma qui suit est peut-être plus simple.
L'idée avec ce nouveau montage, est d'utiliser un couple de diodes zener pour disposer du point milieu d'alimentation qui faisait défaut. En gros, la masse virtuelle du montage se trouve désormais au point commun des deux diodes, au lieu d'être "répartie" en plusieurs ponts diviseurs. C'est une autre façon de voir, qui fonctionne aussi. Mais je l'aime moins si on alimente le tout avec une pile, car la consommation est un peu plus élevée. En outre sur l'un de mes protos, j'ai trouvé que les pointes des triangles étaient un peu arrondies (manque de temps pour en chercher la raison et peaufiner).
Prototype
Réalisé avec plaque sans soudure. Soyez très attentif, car la maquette que j'ai réalisée ne correspond à aucun des trois schémas présentés dans l'article. Vous n'aurez en effet aucune difficulté pour discerner sur les photos, un potentiomètre ajustable et un transistor dont on se demande bien à quoi ils peuvent servir. C'est le côté mystérieux du 22 mars 2015.
Le transistor a été ajouté pour modifier le rapport charge/décharge du condensateur, afin de disposer d'un signal triangulaire asymétrique (temps de montée et de descente non égaux). J'ai vu cela dans une revue et ai voulu l'essayer, et cela fonctionne. Pour conclure, ce circuit n'est pas parfait (comme tous les autres), mais il coûte moins cher à réaliser qu'un circuit à base de XR2206, ICL8038 ou autre spécificité du coin ;-)
Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
22/03/2015- Première mise à disposition.