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Electronique > Réalisations > Effets > Tremolo 001

Dernière mise à jour : 16/03/2008

Présentation

Vous avez déjà sans doute entendu parler d'un effet audio appelé "trémolo", qui consiste à moduler plus ou moins un signal sonore de façon à le faire plus ou moins disparaître à intervales réguliers, comme si on actionnait rapidement un interrupteur placé dans le trajet de la source sonore. L'effet présenté ici est plus qu'un simple trémolo. Il permet de couper le son à intervales plus ou moins rapprochés, avec la possibilité de régler la vitesse et le rapport cyclique. Le déclenchement des coupures audio peut s'opérer de trois façons différentes : de façon manuelle continue, de façon manuelle ponctuelle ou de façon automatique.

Principe général

Le principe général de fonctionement de ce trémolo consiste à atténuer et à rétablir à sa valeur nominale, de façon régulière, le gain d'un étage "amplificateur". Pendant un cours instant, le son est transmis de l'entrée vers la sortie avec un gain unitaire, c'est à dire qu'il ressort avec l'amplitude qu'il a en entrant (pas d'atténuation, pas d'amplification). L'instant suivant, il est fortement atténué, et on ne l'entend presque plus ou plus du tout. Puis le son est à nouveau intégralement transmis. En répétant régulièrement cette opération, on se retrouve avec un son qui est haché : il passe, il ne passe plus, il passe, etc. Les périodes de temps pendant lesquelles le son passe ou ne passe pas peuvent être longue, de l'ordre de la seconde, ou être brêves, de l'ordre des millisecondes. En fonction de ces durées, l'effet sonore obtenu n'est pas du tout le même. On pourrait fort bien définir un rapport cyclique de 50 %, pour lequel la durée d'évanouissement du son est égal au temps pendant lequel le son passe intégralement. Mais je trouve interressant de pouvoir définir un temps de passage différent du temps de coupure, et c'est pourquoi j'ai prévu un système de commande de coupure du son dont le rapport cyclique passant / coupé est variable.
Maintenant, comment mettre en fonction un tel effet ? On peut avoir différentes envies et préférer une mise en fonction ponctuelle et temporisée, commandée par exemple par un poussoir au pied (je pense aux guitaristes qui utilisent souvent leur deux mains). On peut aussi vouloir laisser l'effet actif de façon continue, et pouvoir mettre en ou hors fonction un autre effet, en même temps. Pour cette raison, j'ai prévu trois modes différents de déclenchements, de type manuel ou automatique.
- Déclenchement manuel continu : l'effet est activé tant qu'on laisse un interrupteur fermé;
- Déclenchement manuel ponctuel : l'effet est activé à partir du moment où l'on appuie sur un poussoir, et dure un temps prédéterminé et réglable;
- Déclenchement automatique : l'effet est activé pendant un certain temps, se désactive, se réactive, etc. Les périodes d'activité et d'inactivité sont ajustables.

Schéma

Oui, ce schéma est plus complexe que celui d'un trémolo simple qui se contente d'un seul oscillateur . Mais il faut savoir ce que l'on veut, n'est-ce pas ?

Ce schéma est composé d'une section purement analogique (tiers supérieur du schéma), et d'une section logique de commande (deux tiers inférieurs du schéma). La section logique comporte les trois sous-ensembles de commande manuelles et automatique.

Section analogique

Section construite autour de U3:A, U3:B et U4:A
Cette section comporte un amplificateur dont le gain est commandé par un circuit logique de commande. On peut le considérer comme un interrupteur commandé, qui laisse passer le son ou le bloque. Il ne s'agit pas d'un VCA (ampli commandé en tension), du fait que l'on travaille uniquement en tout ou rien. Le principe de fonctionnement de cet étage est très simple : on dispose d'un amplificateur opérationnel (U3:B) monté en amplificateur dont le gain est déterminé par le rapport entre les valeurs des résistances R9 et R10 :
Gain (Av) = R10 / R9
= 47000 / 47000
= 1
Comme ces deux résistances ont la même valeur, le gain est unitaire. Si maintenant on place en parallèle de R10, une résistance R10' de plus faible valeur, le gain sera moindre. Plus la valeur de la résistance R10' mise en parallèle sur R10 est faible, et plus l'atténuation est importante. Si par exemple la valeur de la résistance en question R10' est de 100 ohms, on se retrouve avec une résistance équivalente Req dont la valeur est définie par la formule suivante :
Req = (R10 * R10') / (R10 + R10')
= (47000 * 100) / (47000 + 100)
= 4700000 / 47100
= 99,8
disons 100 ohms pour arrondir.
Dans ces conditions, le gain de l'étage "amplificateur" est maintenant de
Gain (Av) = Req / R9
= 100 / 47000
= 0,002
ce qui correspond grosso-modo à un affaiblissement de 500 (-54 dB).

Voilà, le principe est posé : on a une résistance de contre-réaction qui reste toujours là, connectée entre la sortie et l'entrée de l'amplificateur opérationnel U3:B. C'est R10. Et on y connecte en parallèle une résistance R10' de faible valeur, de façon intermittente, grâce à l'entremise d'un interrupteur électronique analogique commandé de type CD4066. On pourrait utiliser un relais électromécanique à la place de cet interrupteur électronique, mais ce relais ferait du bruit, n'arriverait pas à suivre les cadences élevées, et s'userait rapidement. Croyez-moi, un interrupteur électronique est plus approprié ici. Il en existe de plusieurs sortes, mais dans le cas présent, le modèle choisi convient fort bien, il n'est pas cher et est facile à trouver. Vous cherchez R10' et vous ne la voyez pas ? C'est normal, R10' est matérialisée par le potentiomètre RV6. Il m'a semblé en effet judicieux de prévoir une atténuation ajustable, afin de créer un effet plus ou moins accentué. Si vous ne souhaitez pas disposer d'un réglage de profondeur d'effet, vous pouvez remplacer ce potentiomètre par un strap. Dans ce cas, c'est la résistance interne de l'interrupteur électronique (de l'ordre de quelques ohms parce qu'il ne s'agit pas d'un interrupteur parfait) qui représente R10'.

Commande atténuation progressive

Dans l'état actuel des choses, la commande est de type tout ou rien et est assurée par un signal de forme rectangulaire : on atténue ou on n'atténue pas le signal audio. Si l'on remplace l'AOP U3:B et son interrupteur analogique par un VCA (Voltage Controled Amplifier, amplificateur commandé en tension), on peut alors prévoir des commandes d'atténuation progressives et non plus tout ou rien, grâce à des signaux de commande de forme sinusoïdale ou triangulaire. Un VCA n'est pas forcement très compliqué à faire, mais tout de même, rajoute un peu à la complexité du montage. J'ai fais quelques tests avec un AD633 (voir page VCA 003), circuit permettant une solution simplifiée mais qui n'est pas très économique (quoique). Bien entendu, la section oscillateur actuelle doit elle aussi être revue pour permettre la production des différentes formes d'ondes. Je pourrais fort bien faire quelques tests avec un oscillateur intégré de type ICL8038 pour voir ce que l'on peut en tirer, je sais qu'il fonctionne bien mais côté "rapport cyclique", je ne suis pas sûr d'arriver aux mêmes résultats sonores. La solution "ultime" consiste bien sûr à conserver les deux systèmes en place et choisir celui que l'on veut. mais là encore... légère complication du montage. Quoique si on regarde les choses de façon "modulaire", on peut prévoir tout sur le circuit imprimé final et n'inplémenter que les composants correspondant aux fonctions qui nous font envie, et compléter éventuellement par la suite.

Oscillateur principal

Section construite autour de U1:C
Cette partie de circuit utilise une porte logique à trigger de Schmitt montée en oscillateur astable, avec un potentiomètre et deux diodes qui permettent la production d'un signal rectangulaire dont le rapport cyclique peut être modifié à volonté (explication du fonctionnement donnée sur ma page Générateur PWM 001). C'est cette partie que l'on peut remplacer par un oscillateur délivrant des signaux de forme autre que rectangulaire, si la section analogique actuelle est remplacée par un "vrai" VCA. Le potentiomètre RV3 permet d'ajuster le rapport cyclique, alors que le potentiomètre RV4 permet de modifier la fréquence (vitesse) de coupure (hachage) du son. Le condensateur C2 permet de définir la plage globale de variation de la vitesse, il suffit d'augmenter sa valeur pour aller moins vite, ou de la réduire pour au contraire aller plus vite. L'oscillateur est de type commandé : il faut appliquer sur l'entrée 8 de U1:C, un état logique haut pour que l'oscillation ait lieu. Comme on veut disposer de plusieurs modes de déclenchement, on prévoit de porter cette patte 8 au potentiel positif par le biais de plusieurs diodes de commutation (D6, D7, D9). Ces diodes sont obligatoires pour isoler les sections de commande entre elles et évitent que des sorties de portes logiques distinctes se retrouvent en tête à tête, ce qui n'est jamais bon à moins de se faire de façon calme avec une petite bougie pour seul éclairage. Les diodes ajoutent de plus une fonction "OU", qui permet des commandes simultanées venant de plusieurs endroits : vous pouvez fort bien activer une fonction manuelle alors qu'une fonction automatique est déjà en service, pour forcer l'effet à tout instant. On n'aime en effet pas toujours que les machines prennent intégralement le pouvoir, et avoir son mot à dire peut être rassurant. Surtout en situation live. Pour la suite du récit, nous allons analyser le fonctionnement des différentes sections de commande, en ignorant à chaque fois les autres. En d'autres termes, on part du principe qu'un seul mode à la fois est utilisé.

Mode "manuel continu"

Section construite autour de... SW2 et D7
C'est à priori la partie la plus simple à comprendre, puisqu'elle se contente d'un simple interrupteur, SW2 (Manu Cont). Quand celui-ci est ouvert, l'oscillateur principal ne reçoit aucun signal positif de commande, car la résistance R3 force l'entrée 8 de U1:C à un potentiel électrique nul (celui de la masse). L'oscillateur reste donc bloqué et le signal audio n'est pas affecté, il ressort comme il est entré. Si maintenant on ferme l'interrupteur SW2, on retrouve un état logique haut à l'entrée 8 de la porte logique U1:C, grâce à la diode D7 qui se met à conduire, puisque toutes les conditions sont là pour qu'elle se plie à cette exigence. L'oscillateur principal oscille et le signal audio est haché.

Mode "manuel temporisé"

Section construite autour de SW3, U2:A à U2:C
En période de repos, c'est à dire tant qu'on ne s'excite pas sur le bouton poussoir SW3 (Manu Temp), cette partie du montage reste inactive, et on retrouve sur la sortie 10 de U2:C, un état logique bas. La diode D9 n'a donc aucune raison de conduire, et l'entrée 8 de U1:C se contente d'un état logique bas, qui assure à l'oscillateur principal, calme et sérénité. Le son sort comme il est entré. Si on appuie sur SW2, on fournit à l'entrée 2 de U2:A, un signal qui passe de l'état logique haut (maintenu au repos par la résistance R5 reliée au +V) à l'état logique bas (SW2 étant relié à la masse). Ce front descendant provoque le déclenchement du monostable constitué par les deux portes logiques U2:A et U2:B. La sortie 4 de U2:B, qui était à l'état logique haut, passe instantanément à l'état bas, et le reste pendant une durée qui dépend de la valeur du condensateur C3 et de la position du curseur du potentiomètre RV5. Comme cette impulsion est de type "logique négative", et que l'on en souhaite une de "logique positive" pour commander l'oscillateur principal, on l'inverse avec la porte logique U2:C. On retrouve donc en sortie 10 de U2:C, une impulsion temporisée positive, déclanchée à chaque fois que l'on appuie sur SW2. La diode D9, satisfaite et fière d'assurer un rôle d'importance, transmet cette impulsion temporisée à l'oscillateur principal, qui s'active pendant toute la durée de l'impulsion en question et provoque dès cet instant, le hachage du son, en bonne et due forme. Quand le soufflé retombe, c'est à dire quand le monostable revient à son état de repos, l'oscillateur principal est désactivé et le son est transmis sans coupure.

Mode "automatique"

Section construite autour de SW1, U1:A à U1:D et U2:D
Cette partie du circuit fait comme si vous appuyiez de façon régulière et de façon répétée, sur le poussoir SW2. Elle fournit une suite d'impulsions tant que l'interrupteur SW1 est fermé. Si vous y regardez de près, vous constaterez que le circuit mis en oeuvre est un oscillateur de même type que l'oscillateur principal. On ne change pas une équipe qui gagne. Le potentiomètre RV1 permet de définir le rapport entre activité et inactivité (rapport cyclique) de l'oscillateur principal, et le potentiomètre RV2 permet de jouer sur le temps qui sépare chaque période d'activité.

Prototype

En cours, pour le moment avec les portes analogiques en parallèle sur le second AOP, pas encore inséré le AD633.

Afin de me faciliter la tâche, j'ai ajouté un petit ampli BF en sortie du montage (à base de LM386 selon schéma ampli BF 003) et ai utilisé la sortie casque d'un petit lecteur MP3 portable comme source sonore.