Commutateur audio 10

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).

commutateur_audio_010

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. 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 (rappelons 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'état 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 déblocage, 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 rabotées), 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.

Étage 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 méchamment 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 débarrasser 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).

 

 

 

 

Accuil