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audio > Commutateur audio 010
Dernière mise à jour : 05/01/2010Présentation
Ce commutateur est avant tout un commutateur de type expérimental : il peut être employé pour commuter des sons de type bruitages ou sirènes, mais ne convient pas tout à fait pour une application hifi, à cause de la distorsion qu'il apporte, certes pas très élevée (de l'ordre de 1 %) mais qui sera toujours trop importante pour les puristes, même s'ils ne l'entendent pas (dans la majorité des cas, une distorsion de 1 % ne s'entend pas). Pour de la parole et sous condition d'ajouter des préamplis micro le cas échéant, c'est parfait ! Le but de cet article est de donner une piste à celles existantes (autres types de commutateurs), non de donner une solution toute faite et parfaite (parenthèse : mon prof de math m'aurait fait remarquer que j'aurais pu réduire l'expression précédente de la façon suivante : (toute + par) * faite). La sélection de la voie audio d'entrée se fait grâce à un unique bouton poussoir, chaque appui sur celui-ci désactivant l'entrée en cours et activant l'entrée suivante. Le nombre de voies d'entrée est fixé ici à 3, mais peut être compris entre 2 et 10, moyennant modifications mineures. Il vous en coûtera tout de même un condensateur, une diode et une résistance par voie d'entrée supplémentaire.Le schéma
On peut le décomposer en deux sections : la partie commande logique (partie haute du schéma) et la partie commutation audio (partie basse du schéma).
Commande logique
On a recours à un petit compteur décimal de type CD4017,
bien connu pour ses services rendus lors de construction de petits (ou
gros) chenillards (voir jeux de lumière).
Ce dernier est câblé de telle sorte que l'appui sur le
bouton poussoir SW1 / Select amène une impulsion positive sur
l'entrée d'horloge (CLK), impulsion qui désactive la
sortie en cours et active la sortie suivante (si la sortie en cours est
Q0, elle se désactive et c'est Q1 qui s'active). La
résistance R8 permet de "confirmer" l'état bas sur
l'entrée CLK quand le poussoir n'est pas enfoncé, et le
condensateur C6 en parallèle sur le poussoir SW1 absorbe les
rebonds mécaniques de ce derniers qui si on les laissait passer,
vous demanderait parfois plusieurs minutes pour sélectionner la
voie que vous voulez réellement sélectionner (rappellons
que le but de ce montage n'est pas d'énerver son utilisateur).
La borne 15 du compteur (MR) est la borne de remise à
zéro : quand on y applique un état haut, la sortie Q0
s'active quelle que soit la sortie en cours de sélection. Cette
entrée MR est prioritaire par rapport aux autres entrées.
On voit que deux diodes (D4 et D5) aboutissent sur cette entrée,
cela est fait exprès et a son utilité, ce qui n'est pas
toujours évident à prouver après un
réveillon de nouvel an. La diode D4 permet d'amener une
impulsion venant du réseau R7 / C5, qui n'existe qu'au moment de
la mise sous tension. C'est une remise à zéro
générale qui permet de sélectionner la sortie Q0
à chaque fois que l'on allume le système. La diode D5 de
son côté amène une impulsion provenant de la
dernière sortie du compteur utilisée, ici il s'agit de la
sortie Q3 (quatrième sortie). Ce branchement permet de revenir
à la première sortie après la dernière
sortie utilisée, de façon à boucler la boucle.Commutation audio
Le principe de la commutation audio repose ici sur un principe fort simple et bien connu de ceux qui savent. Une diode,
quand elle est passante, se comporte comme une résistance de
faible valeur, et au contraire se comporte comme une résistance
de valeur très élevée quand elle est à
l'état bloquée. Partant de ce constat, il est facile de
se dire qu'on peut l'utiliser en tant qu'interrupteur analogique. Et en
effet, cela est simple à mettre en oeuvre, sachant qu'une diode
conduit quand on applique sur son anode une tension un peu plus grande
que celle appliquée sur sa cathode (différence de l'ordre
de 0,6 V pour une diode silicium telle que celles utilisées
ici). Ici, toutes les diodes de commutation D1 à D3 voient une
tension positive de +6 V sur leur cathode, grâce au pont diviseur
constitué par R4 et R5. Pour qu'elles puissent conduire, il faut
donc appliquer sur leur anode une tension d'au moins +6,6 V, ce qui est
fait le plus simplement du monde quand la sortie du CD4017 qui lui
correspond passe à l'atat logique haut. Par exemple, quand c'est
la sortie Q0 du CD4017 qui est activée (ce qui est le cas
à la mise sous tension générale), une tension de
presque 12 V est acheminée sur l'anode de la diode D1, au
travers de la résistance R1. Cette diode D1 se met donc
à conduire alors que les autres diodes, qui reçoivent
toujours une tension nulle sur leur anode, restent bloquées :
seul le signal audio appliqué sur l'entrée In1 parvient
donc à la sortie Out. Si on appuie une fois sur le poussoir SW1
/ Select, la sortie Q0 du 4017 se désactive et la sortie Q1
s'active. La tension qui parvenait à la diode D1 disparait, et
la diode se bloque. Et maintenant, c'est la diode D2 qui au travers de
R2 reçoit sa tension de débloquage, elle se met donc
à conduire pendant que les autres sont bloquées seul le
signal audio appliqué sur l'entrée In2 parvient donc
à la sortie Out. Remarque : la tension qui parvient sur l'anode des diodes n'est pas de 12 V, car une fois que la diode conduit, la chute de tension à ses bornes (entre anode et cathode) n'est que de 0,6 V environ. Le surplus de tension (entre +12 V et +6,6 V) se retrouve sur la résistance qui précède la diode (R1 pour D1, R2 pour D2, etc). Et c'est heureux qu'il en soit ainsi, car si on trouvait une tension de 12 V sur l'anode des diodes, le signal audio entrant ressortirait avec ses seules alternances négatives (les alternances positives seraient complètement rabottées), et je peux dire que ça s'entendrait !
Ajout de voies d'entrée supplémentaires
Il est facile d'ajouter des entrées audio à ce
commutateur / sélecteur. Il suffit de copier en autant
d'exemplaires que désirés, l'ensemble des composants
dédiés à chaque entrée. Pour la voie
d'entrée In1, seuls les composants C1, R1 et D1 sont
utilisés. Pour la voie d'entrée In2, seuls les composants
C2, R2 et D2 sont utilisés. Pour ajouter une quatrième
entrée, il faut donc ajouter trois composants, et relier la
résistance de "commande" de la diode sur la sortie Q3 du CD4017.
Bien sûr, le fil qui partait de la sortie Q3 et qui allait vers
la broche de remise à zéro du compteur au travers de la
diode D5 doit être débranché, et il faut effectuer
une nouvelle liaison entre anode de D5 et sortie Q4. Et si on veut
disposer de 5 entrées audio, il faut alors exploiter la sortie
Q4 du compteur pour la commande de la cinquième diode de
commutation, la sortie Q5 étant alors utilisée pour la
RAZ (remise à zéro) via D5. Si vous désirez
exploiter les dix sorties Q0 à Q9 du compteur pour une
sélection de type 1 parmi 10, point besoin de relier une autre
sortie vers l'entrée de RAZ, et la diode D5 peut être
définitivement omise et oubliée. Le bouclage sortie Q9
vers sortie Q0 se fait automatiquement.Etage de sortie
Utiliser le point commun des cathodes des diodes pour en faire une sortie directe est envisageable, mais n'est possible que si l'étage audio qui fait suite présente une impédance d'entrée élevée et dispose d'un condensateur de liaison. Il est en effet hors de question de déstabiliser le point de fonctionnement en continu à cet endroit, au risque de constater un disfonctionnement du système ou une distorsion plus importante du signal audio. Bon, il est vrai que le risque que tout se dégrade méchament est vraiment faible, mais il existe. C'est pourquoi j'ai préféré ajouter un transistor monté en collecteur commun, qui joue le rôle de "suiveur" de tension. On applique le signal audio sélectionné sur la base du transistor, qui restitue sous basse impédance ce même signal (à peu de chose près) sur son émetteur. Le condensateur de liaison placé en sortie finale (C4) permet de se débarraser de la composante continue de quelques 6 V sur laquelle "flottait" le signal audio.Remarque : lors des premiers tests, j'ai observé une très forte distorsion sur le signal de sortie, alors que le signal était propre sur la base du transistor. Cela était lié à la valeur trop élevée de la résistance d'émetteur de Q1 (R6), qui valait auparavant 47 KO (une erreur comme j'aime en faire car elle me demande des heures de recherches).