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Dernière mise à jour : 31/01/2009

Présentation

Le theremin est un instrument de musique un peu particulier, qui ne requiert aucun contact physique pour pouvoir en jouer. Il est doté de deux antennes, que l'on approche plus ou moins avec les mains. La première antenne permet de modifier la tonalité (donc de jouer les notes de musique), et la seconde antenne permet de modifier le volume (pour l'expressivité du jeu). Il n'est pas très facile de jouer de cet instrument, surtout au début, car les notes "justes" doivent être trouvées avec la bonne position de la main par rapport à l'antenne. La variation de la tonalité s'effectue en effet de façon continue, un peu comme un "glissando" sur l'ensemble de la plage de jeu. Comme cela est aussi le cas pour d'autres instruments de musique, un minimum de pratique est nécessaire pour "sentir" la bonne position nécessaire des mains. Et sans contact physique, sans référence matérielle, ça demande un peu de temps.

Un rêve d'enfant

Un rêve d'enfant, oui ! Je ne rigole pas, il s'agit d'un montage dont j'avais vu la description dans une revue d'électronique (le Haut-Parleur, maintenant disparu) quand j'avais 14 ans ! J'avais prêté à l'époque la revue qui contenait ce si précieux schéma, à un ami, que je n'ai jamais revu ! A l'époque, j'ignorais totalement qu'il s'agissait d'un "instrument" de musique. Je faisais de l'électronique depuis quelques années et j'étais fasciné par tous les montages "musiques" et "lumières" (comme tout débutant je crois). Internet me permet aujourd'hui de me lancer dans l'aventure, en mettant à disposition des dossiers et schémas de joyeux propriétaires qui ont à coeur de faire partager leur expérience de l'engin. Je les en remercie sincèrement !
Le nombre de schémas disponibles montre combien le Theremin a pû poser des difficultés de réalisation, chaque auteur ayant essayé d'apporter des modifications pour utiliser des composants plus courants... ou qu'il avait sous la main ! Ma première pensée, au moment où j'ai commencé à me réinterresser au sujet (en retrouvant tous ces schémas éparpillés de-ci de-là), a été de voir s'il était possible de concevoir un theremin modulaire, facilement réalisable par un amateur. Mais le temps me manquant cruellement, je me suis finalement attaqué à la réalisation de theremins dont les schémas m'attiraient, soient pour leur simplicité, soit pour leur résultats reconnus. Il me fallait bien me faire une approche plus pratique de la chose avant d'aller plus loin. J'ai donc réalisé deux petits theremins, qui m'ont bien déçus, puis deux Theremax (identiques, mais un en proto et l'autre en"vrai"), qui me satisfont déjà beaucoup plus.

Comment ça fonctionne ?

Même pour un électronicien averti, le fonctionnement du Theremin peut paraître un peu nébuleux. Le principe est d'une simplicité enfantine, mais nécessite pour le comprendre, quelques notions de base... Ceux qui se sont penché un peu sur le sujet ont du rapidement remarquer la présence de composants qui rebutent souvent (et souvent à tord) l'électronicien : des selfs (bobinages). Composants nécessaires de par les fréquences de fonctionnement mise en jeu (quelques centaines de KHz à un peu plus de 1 MHz). Le theremin est un instrument qui delivre des sons audibles (dans la bande de fréquences 20 à 20000Hz), mais utilise, pour générer ces sons audibles, des signaux haute fréquence inaudibles qui sont mélangés entre eux, et dont le produit du mélange crée des signaux audibles (d'autres signaux inaudibles sont également créés, mais ils sont ignorés car sans interêt dans ce cas précis). Le paragraphe qui suit essaye d'expliquer cela avec un peu plus de détails. J'espère que cette partie de page ne sera pas trop imbuvable pour vous.

Synoptique général

On dénombre un certain nombre de technologies dans les divers schémas que l'on peut trouver sur le net. Après analyse rapide des différents schémas, j'en reproduit le synoptique général suivant, qui peut s'appliquer à la majorité d'entre eux.

theremin syno 01

Section Generateur Tonalité
Le principe de base repose sur deux oscillateurs HF (Haute Fréquence), un générant une fréquence fixe, et l'autre générant une fréquence variable. Les deux signaux générés (le fixe et le variable) dont la fréquence est de l'ordre de quelques centaines de KHz (et donc totalement inaudibles), sont mélangés de telle sorte que l'on obtienne leurs somme et leur différence. Le filtrage qui fait suite au mélangeur permet de ne conserver que la différence, qui se situe dans le domaine des basses fréquences (sons audibles). Un exemple concret : le premier oscillateur (fixe) délivre un signal de fréquence 800,000 KHz, et le second oscillateur (dont la fréquence peut varier en fonction de la position de la main par rapport à l'antenne) délivre un signal de fréquence 800,440 KHz. Leur mélange donnera un signal "somme" de fréquence 1600,440 KHz (inaudible), et un signal "différence" de fréquence 440 Hz (audible, c'est le célèbre La du diapason).

Section Generateur Volume
Cette section est basée sur le même principe que la section Tonalité. Là, le signal basse fréquence obtenu par soustraction des fréquences des deux oscillateurs fixe et variable, est filtré de façon "plus énergique", afin d'obtenir une tension de commande qui permettra, au travers d'un VCA (Voltage Controlled Amplifier), de commander le volume de sortie.
Remarque : pour ces deux sections, il est quasiment toujours fait usage de selfs. Il existe des schémas n'en utilisant absolument aucune, mais les réglages et jouabilité en sont fortement affectés.

Section Traitement Volume (VCA)
Le réglage de volume peut être confié à différents type de montage : montage utilisant un circuit intégré spécialisé (tel le SSM2018 ou LM13600) ou se basant sur l'utilisation de transistor FET (TIS58, 2N5484, 2N3819) monté dans le circuit de contre-réaction d'un étage amplificateur, ou monté en atténuateur variable (commandé par la tension continue issue de l'étage Générateur Volume).

Section Amplification
Là, on peut trouver toutes sortes de choses : amplis à transistors, à AOP, à amplis intégrés (LM386 par exemple). Il s'agit de l'étage qui est finalement le moins critique à réaliser (sans vouloir vous faire peur, les montages HF ont parfois quelques réticences à démarrer si on n'apporte pas à un soin minimal à leur réalisation).
Remarque : certains auteurs ont produit des Theremins extrêmement simplifiés, en remplaçant les ensembles OSC REF + OSC VAR + MEL + FILTRE par un unique oscillateur auquel est raccordé une antenne.

Les schémas

Au vu de la multitude de schémas disponibles, j'ai décidé d'en essayer plusieurs, et essayerai (si j'ai assez de temps pour ça) de les adapter afin de rendre le Theremin le plus "modulaire" possible. Ainsi, il devrait être possible de prendre la partie Générateur tonalité d'un tel, et de garder la partie Amplificateur d'un autre. J'ai bien dit j'essayerai !
J'ai lu un article interressant (daté de 1987) faisant part d'une analyse effectuée sur les différences de "jouabilité" des diverses versions de Theremins qui ont pû voir le jour, et expliquant de "façon électronique" ces différences, notemment l'importance du choix des condensateurs et selfs (bien entendu pour les montages basés sur les oscillateurs LC), limites des montages simplifiés basés sur des circuits intégrés, etc. L'auteur de l'article mentionnait son intention de remplacer les selfs (presque une bête noire pour l'electronicien) par des AOP cablés en gyrateur, et d'utiliser des diodes varicaps pour remplacer les condensateurs variables. Cet article ayant réveillé en moi de vieux souvenirs (gyrateurs utilisés dans un égaliseur fait maison, et diodes varicaps dans mes émetteurs FM eux aussi fait maison), je commence à savoir par quel bout commencer...

Versions réalisées ou en cours de réalisation

C'est un début, n'est-ce pas ? Je commence donc par me baser sur les réalisations listées sur le site Theremin World.
Theremin 001 - Theremin basique... et pas vraiment utilisable. Gadget !
Theremin 002 - Theremax de PAIA - Terminé et fonctionne très bien, mais assez complexe à régler.
Theremin 003 - Theremin de EPE - Terminé mais fonctionnement assez "vague"
Theremin 004 - Version avec deux CD4069 - Terminé et fonctionne assez bien (bien pour débuter)

Equivalence des composants

Certains schémas anciens utilisent des composants qui sont peut-être moins facilement disponibles aujourd'hui. Aussi, j'ai décidé de réaliser une page dédiée au remplacement de composants, proposant des références de substitution qui devraient ne pas poser de problèmes majeurs d'adaptation dans la majorité des cas.