Electronique > Réalisations > Commutateurs audio > Commutateur audio 008

Dernière mise à jour : 15/11/2009

Présentation

Commutateur audio 8 entrées / 1 sortie avec rotacteur 8 positions pour sélection de l'entrée. Commutation (routage) des signaux audio effectuée avec des commutateurs analogiques, et affichage de l'entrée sélectionnée sur un afficheur à leds sept segments.

Avertissement

Je n'ai pas mis en pratique ce montage tel qu'il est présenté ici, mais les différentes parties qui le constituent ont déjà été réalisées avec succès par le passé. L'interêt de ce montage n'est pas vraiment dans la partie commutation audio à proprement parler, mais dans les "annexes". Le but de ce schéma est surtout de montrer qu'avec peu de composants, on peut assurer des fonctions sympas, telle que sélection d'une entrée parmis plusieurs, et affichage numérique de l'entrée sélectionnée. Si l'afficheur à leds ne vous interresse point, vous n'avez qu'à l'ignorer.

Le schéma

Le schéma montre quelques circuits intégrés, tous courants.

commutateur_audio_008

Le commutateur audio
J'ai choisi ici le CD4051, qui est ce qu'on appelle un démultiplexeur analogique. Ce circuit possède des entrées et des sorties qui peuvent être "interchangées". D'un côté on dispose de huit entrées (ou de huit sorties), et de l'autre on dispose d'une sortie (ou d'une entrée). On peut donc dire qu'avec ce circuit, on peut orienter le signal appliqué sur son entrée, vers l'une de ses huit sorties, ou au contraire, dire que l'on peut sélectionner une des huit entrées pour l'envoyer vers la sortie. En bref, les entrées / sorties sont des entrées et des sorties tout en même temps, les connexions sont dites bidirectionnelles (comme un interrupteur mécanique classique). Le montage étant alimenté sous une tension asymétrique de +5V (vous pouvez aller jusqu'à +12V sans soucis), et les signaux audio pouvant avoir des alternances négatives et positives, nous devons décaller le signal audio sélectionné vers une tension continue égale ou voisine de la moitié de la tension d'alimentation. Sinon, je ne vous dis pas la forme (et le côté auditif agréable) du signal en sortie... Solution : la fameuse masse virtuelle, réalisée ici avec les deux résistances R8 et R9, et qui fait que le signal audio n'est pas raboté (côté alternances négatives) dès son entrée dans le système. Bien sûr, vous allez crier au scandale, parce que le principe de décallage du signal audio sur cette moitié de tension d'alim est réalisé en sortie et non sur chacune des entrées. En réalité, si on y regarde de plus près, la résistance ohmique entre la sortie et l'entrée sélectionnée est faible, et la tension continue appliquée en sortie se répercute sur l'entrée en cours de sélection. Bien entendu, ce n'est pas l'idéal, car les entrées non sélectionnées ne sont pas portées à un potentiel fixe et connu, ce qui peut causer quelques petits "plops" de commutation. Mais maintenant que vous le savez, vous savez ce qui vous reste à faire si vous trouvez ce point gênant.

La sélection des entrées
Elle est assurée par un rotacteur mécanique à 12 position (type Lorlin), bridé sur la neuvième position. Il est en effet plus simple de recourir à ce type de commutateur plutôt que de chercher où se procurer un rotacteur 8 positions. Mais, allez-vous dire, tant qu'à utiliser un rotacteur mécanique, pourquoi ne pas s'en servir directement pour effectuer le routage des signaux audio ? Tel que le montage est présenté ici, on pourrait effectivement se le demander. Mais si d'aventure vous souhaitiez commuter une source audio stéréo ? Ou une source audio multivoies, type 5+1 ? Et pour l'affichage numérique, comment partager le commutateur entre signaux analogiques (sources audio) et signaux logiques ? Il est bien plus simple de commander en parallèle des CD4051, ne trouvez-vous pas ? Bref, c'est la solution retenue. Comme le commutateur analogique CD4051 demande un code binaire sur trois fils pour sélectionner l'entrée désirée, on utilise un circuit bien rigolo de type CD4532 appelé encodeur de priorité, qui fonctionne un peu à l'envers du CD4051. Ce circuit encodeur de priorité CD4532 fournit en effet un code binaire sur trois fils dont la valeur dépend de l'entrée de plus haut niveau (du poids le plus fort dit-on en logique numérique) sélectionnée. Dans notre cas, point besoin de regarder quelle entrée est la plus forte parmi celles sélectionnées, puisqu'on en sélectionne toujours qu'une seule. Pour résumer, le rotacteur mécanique SW1 active l'une des huit entrées de l'encodeur de priorité, lequel délivre un code binaire correspondant au numéro de cette entrée. Ce code binaire est utilisé en même temps à deux endroits : d'une part par le démultiplexeur analogique CD4051 pour la sélection de la source audio, et d'autre part par le décodeur BCD / sept segments CD4543 qui permet l'affichage en clair du numéro de l'entrée sélectionnée.

Affichage numérique de l'entrée sélectionnée
Affichage en clair, oui... mais avec toutefois un petit inconvénient : celui d'afficher un nombre décallé de un cran avec le numéro de l'entrée sélectionnée : affichage "0" pour entrée 1, affichage "1" pour entrée 2, affichage "7" pour entrée 8. Si cela vous gêne, vous pouvez opter pour l'une de ces solutions :
1 - numéroter les entrées de 0 à 7 et non de 1 à 8,
2 - opter pour un affichage spécialisé tel celui présenté à la page Afficheur leds 7 segments 004.

Evolution avec un microcontrolleur

Il est bien sur possible de simplifier un peu le montage, en employant un microcontrolleur pour les fonctions de sélection et d'affichage. C'est ce que j'ai fait par exemple avec le sélecteur 001c, lequel comporte des leds pour afficher la sélection en cours, qui peuvent sans aucune difficulté être remplacées par un afficheur sept segments.