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Dernière mise à jour : 11/09/2011Présentation
Cet article décrit comment réaliser une interface téléphonique qui permet de récupérer un signal audio véhiculé sur une ligne téléphonique analogique "standard France Telecom", et comment en sens inverse, injecter un signal audio sur ladite ligne. Voir aussi Ligne tel et audio et Interface Ligne téléphonique. Il s'agit d'une interface qui se raccorde directement sur la ligne téléphonique, et qui est dotée d'une entrée audio pour injecter un signal sur la ligne téléphonique (en provenance par exemple d'une console de mixage), et d'une sortie audio pour récupérer le signal audio véhiculé sur la ligne tel et l'envoyer par exemple sur une entrée ligne d'une console de mélange. Cette interface est de type active, mais possède toutefois un transformateur pour un couplage sécurisé avec la ligne téléphonique. Un filtrage actif passe-bande est prévu aussi bien sur l'entrée audio que sur la sortie audio de l'interface, afin d'obtenir la meilleur qualité sonore possible avec la bande passante allouée à la ligne téléphonique (300 Hz - 3400 Hz). Dans le présent article, la détection de sonnerie et la prise de ligne ne sont pas abordées. Cela suppose donc que le montage décrit ici soit cablé en parallèle d'un poste téléphonique existant qui assure lui-même les fonctions de décroché et de racroché.Avertissement
- Il est normalement interdit de brancher un appareil de son cru non homologué sur une ligne FT, mais je partage l'avis d'autres auteurs qui estiment qu'il vaut mieux divulguer l'info qui va bien, plutôt que de laisser bidouiller d'abominables et dangeureux montages et branchements. Le montage qui suit ne présente pas de risque si vous utilisez les valeurs de composants indiquées.
- Circuit non testé intégralement par moi même, mais réalisé avec un certain succès par Jean-Paul (voir paragraphe prototype).
Synoptique
Le synoptique qui suit montre les différentes sections utilisées pour cette réalisation.
Le module "Hybride" permet la séparation des voies audio "Aller" et "Retour" qui sont mélangées sur la ligne téléphonique, par le principe d'annulation par opposition de phase.
Schéma de base d'un module hybride
C'est le circuit le plus délicat (voir le plus compliqué) à réaliser quand on veut un système qui fonctionne parfaitement bien, surtout en restant dans le domaine purement analogique. Les circuits professionnels utilisent d'ailleur un DSP (Digital Signal Processor), ce qui donne une idée de la complexité à réaliser un système fiable entièrement analogique. Les filtres passe-bande d'entrée et de sortie ne sont pas absolument indispensables, et vous pouvez faire vos premiers tests sans. Cependant, les résultats auditifs peuvent être nettement meilleurs si ces filtres sont implémentés.
Schéma
Le schéma qui suit est complet, mais peut être décomposé en trois parties : l'adaptation à la ligne téléphonique (moitié supérieure gauche), la fonction "Hybride" (moitié supérieure droite) et la fonction filtrage en entrée et en sortie (moitiée inférieure).
Adaptation à la ligne téléphonique
L'adaptation à la ligne téléphonique regroupe deux fonctions : l'adaptation en impédance, et la protection contre les surtensions. Côté adaptation impédance, il est fait ici usage d'un transformateur 600 / 600, ce qui fait que l'interface est vue comme un poste téléphonique classique. Aucun circuit de détection de sonnerie ou de gestion de décrochage / racrochage n'est prévu, ces fonctions doivent être assurée manuellement par l'opérateur (animateur radio par exemple), via un poste téléphonique classique. La protection est assurée par des diodes qui ecrêtent simplement tout signal dont l'amplitude pourrait être dangeureuse pour l'interface.Fonction Hybride
Cette fonction est le coeur du montage, c'est elle qui assure la séparation entre voie audio aller et voie audio retour. Elle est bâtie sur des composants électroniques classiques, pas de DSP (composant que je ne connais que par le nom). Les deux AOP U1:A et U1:B assurent l'adaptation d'impédance entre l'entrée audio de l'interface In (ou la sortie du filtre passe-bande si ce dernier est utilisé) et le transformateur de ligne TR1. Ces deux AOP attaquent le transformateur en mode différentiel, le circuit U1:B délivre le même signal que celui disponible en sortie de U1:A, mais en opposition de phase. Un troisième AOP U1:C assure l'adaptation d'impédance entre le transformateur de ligne TR1 et la sortie audio de l'interface Out (ou l'entrée du second filtre passe-bande si utilisé). Ce troisième AOP reçoit simultanement deux signaux : celui du signal audio aller (celui injecté sur la ligne tel) sur son entrée non-inverseuse, et celui du signal audio retour (celui qui vient de la ligne tel) sur son entrée inverseuse, afin de limiter la réinjection du signal que l'on entre sur l'interface, vers sa sortie. D'un point de vue théorique, tout cela devrait se dérouler sans problème. Mais c'est sans compter sur les composantes complexes du circuit électronique avec lequel on travaille (ligne tel et transformateur d'isolement en particulier), qui sont loin d'être uniquement résistives et occasionnent quelque petits déphasages empêchant toute annulation franche des signaux audio indésirés. Afin d'assurer une annulation maximale du signal indésirable, il faut que le signal qui arrive sur l'entrée non-inverseuse de U1:C soit le plus possible en phase avec le signal qui arrive sur son entrée inverseuse, et de plus doit posséder une amplitude quasiment identique. L'amplitude du signal arrivant sur l'entrée inverseuse de U1:C correspond au signal sortant de U1:A et U1:B, atténué par le rapport de division occasionné par la présence du pont diviseur R9 / Impédance de TR1. D'un point de vue statique, la résistance du primaire du transformateur TR1 est de l'ordre de 50 ohms, le rapport de division est donc de l'ordre de 10. En réalité, le problème est pris à l'envers, car la résistance R9 a été calculée en fonction de l'impédance de la ligne (supposée être de 600 ohms) et de la résistance des bobinages primaire et secondaire de TR1 (d'environ 50 ohms chacun), l'important étant que les AOP U1:A et U1:B soient correctement chargés. L'amplitude du signal arrivant sur l'entrée non-inverseuse de U1:C doit donc correspondre approximativement au même niveau, c'est la raison d'être des résistances R7 et R8. Les condensateurs C3 et C4 sont censés créer un déphasage à peu près identique à celui créé par le transfo TR1 et la ligne tel. La valeur à donner aux composants R7, R8, C3 et C4 est assez "critique" si on veut de bon résultats, et j'avoue que n'étant pas expert dans le domaine, je ne sais pas, même de façon mathématique, donner les valeurs qui conviendraient à peu près. Les valeurs spécifiées sur le schéma sont donc une base de départ, qu'il me faudra ajuster au moment où je ferai des tests un peu plus sérieux. Si comme Jean-Paul (voir plus loin) vous aussi êtes ouverts aux expérimentations, sachez que je suis ouvert à vos remarques ;-).Filtrage audio
Le filtrage audio passe-bande consiste à ne travailler que dans la bande de fréquence qui est réellement exploitée au niveau de la ligne téléphonique (dans "ligne téléphonique" j'inclue les cables mais aussi les systèmes de numérisation de l'opérateur). Inutile de transmettre des données "hors-bande" (graves ou aigus), cela n'apporte absolument rien à la qualité du signal audio reçu et envoyé. Bien au contraire. Les deux filtres utilisés ici (un pour l'entrée avec U2:A et U2:B, l'autre pour la sortie avec U2:C et U2:D) sont identiques et travaillent tous deux sur la même plage de fréquence 300 Hz - 3000 Hz. Ils présentent une atténuation d'environ 1,5 dB dans la bande utile et offrent une réjection de 40 dB environ hors-bande.Transformateur d'isolement
J'ai acheté des petits transfos 600/600 à monter sur circuit imprimé (Selectronic, 3 euros la pièce), mais n'ai pas encore eu le temps de les tester avec cette réalisation. Il s'agit de celui visible sur la seconde photo. Je dispose aussi d'un transfo 600 / 600 ohms plus gros extrait d'un vrai téléphone, résistance ohmique (en continu) 120 ohms et inductance 1 Henry pour chaque enroulement. C'est celui visible sur la première photo.
Prototype de Jean-Paul
Jean-Paul n'a pas attendu 107 ans que j'en termine avec mes tests (commencés en 2007 et pas avancés d'un poil depuis) et a réalisé cette interface téléphonique selon le schéma indiqué ici mais sans la partie filtrage. Après quelques défauts majeurs qu'il a réussi à corriger avec beaucoup de patience, son interface est fonctionnelle.
La séparation Réception / Emission pourrait il est vrai mieux fonctionner, ce n'est pas parfait. Mais il faut préciser que son montage est connecté sur une "sortie ligne tel type RTC" d'une "BOX internet" et ce sans le transfo d'isolement 600 ohms / 600 ohms qui fait partie intégrante du circuit de séparation... En tout cas, félicitation pour ce joli travail et merci à lui de m'avoir autorisé à publier les photos du proto !