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Electronique > Réalisations > Affichage et mesures > Vumètre - Redresseur 001

Dernière mise à jour : 07/05/2023

Présentation

Ce redresseur, dit "parfait", peut servir de base à la réalisation d'un vumètre ou d'un crêtemètre à LED ou à aiguille, et est destiné à être raccordé sur une sortie de type "ligne".

Il permet de fournir en sortie une tension continue dont la valeur est proportionnelle à l'amplitude du signal audio appliqué à l'entrée. Trois versions ont vu le jour :

- schéma 001 (2011) : version mono
- schéma 001b (2021) : version stéréo adapté/optimisé crêtemètre
- schéma 001bb (2023) : version stéréo adapté/optimisé vumètre - Pro

Pour un redressement sur une sortie HP amplifiée, préférez le montage décrit à la page Vumètre - Redresseur 002.

Schéma 001 - version mono

Le schéma repose sur un double redresseur à diodes dont les seuils de conduction sont annulés, ce qui permet de détecter et redresser des signaux audio très faibles.

Redressement

U1:A associé aux diodes D3 et D4 est utilisé pour le redressement des alternances négatives du signal BF, alors que U1:B associé aux diodes D1 et D2 est utilisé pour le redressement des alternances positives. Le condensateur de liaison C2 placé à l'entrée du montage n'est là que pour bloquer toute composante continue éventuelle. Vous pouvez le supprimer si l'étage précédent possède déjà un condensateur de liaison.

Sensibilité / gain

RV1 permet d'ajuster le gain et donc la sensibilité du montage à différentes plages de niveaux audio. Quand ce potentiomètre est placé en positiuon centrale, la tension continue de sortie est de l'ordre de 1,6 V pour un signal BF fixe de fréquence 1 kHz et d'amplitude 2 Vcac (cac = crête à crête). Quand le curseur de RV1 est positionné côté R1, la tension continue de sortie monte à 3,2 V pour un signal d'entrée identique. Et toujours pour un même signal d'entrée, la tension continue de sortie n'est plus que de quelques mV quand le curseur de RV1 est positionné côté R5.

Ballistique et réponse en fonction de la fréquence

Le filtre passe-bas constitué de R5, R6 et C3 permet de déterminer la constante de temps (temps de montée et de descente) de la tension continue, au fil des fluctuations de niveau du signal d'entrée. Comme pour tout système de redressement, il faut trouver un compromis pour que les valeurs données aux composants servant à l'intégration du signal alternatif, conviennent à la plage de fréquence des signaux à traiter. Ici, nous voulons redresser un signal BF, qui pourra aussi bien contenir des fréquences basses (100 Hz par exemple) et des fréquences aigues (10 kHz par exemple). Les valeurs données ici aux composants chargés de ce rôle (R5, R6 et C3) permettent d'avoir une tension de sortie "fiable", c'est à dire bien représentative de l'amplitude du signal BF appliqué à l'entrée, avec un temps de réaction assez rapide (pour une constante de temps plus longue de 200 ms ou 300 ms, adopter R5 = 220 ohms, R6 = 10 kO et C3 = 100 uF).

Les copies d'écran suivantes montre la valeur de la tension de sortie (courbe du haut) pour un signal d'entrée d'amplitude 2 Vcac (courbe du bas). Comme vous pouvez le voir, ce n'est pas si mauvais que ça ;-).

	A une fréquence de 100 Hz, la tension continue de sortie fluctue entre 1,5 V et 1,9 V, au rythme de la sinus d'entrée, cela est normal car le condensateur C3 à le temps de se décharger un peu au moment où la tension d'entrée diminue, et commence à se recharger au moment où la tension d'entrée augmente à nouveau (augmente en valeur absolue, puisque l'on a un redressement double alternance).
	A une fréquence de 1 KHz, la tension continue de sortie fluctue toujours un peu, mais nettement moins. Cette tension s'établie autour de 1,7 V. Notez que c'est entre les 1,5 V et 1,9 V que l'on observait avec du 100 Hz. Ca vous surprend ?
	A une fréquence de 10 kHz, la tension continue de sortie ne fluctue quasiment pas, car le condensateur C3 commence à peine à se décharger, que déjà l'alternance suivante de la sinus d'entrée le recharge illico. Si je vous dis que cette tension continue s'établie là aussi autour de 1,7 V, vous en pensez quoi ?

Bien évidement, on peut dire ce que l'on veut avec des signaux test dont l'amplitude et la fréquence ne varient pas dans le temps. Il est sans doute plus judicieux (et plus parlant) d'effectuer des tests avec un passage musical présentant un minimum de dynamique.

vumetre_redressement_001b_graph_001a
Temps de réaction bref (5-15 ms), les crêtes sont visualisée (crête-mètre)

Temps de réaction plus lent (150-300 ms), les crêtes passent à la trappe (vumètre)

La courbe rouge des graphiques ci-devant met bien en évidence le temps de montée et le temps de descente du circuit intégrateur.

Utilisation possible pour une fréquence égale ou inférieure à 50 Hz ?

Quelle drôle d'idée... et pourtant. Ne serait-il pas possible d'utiliser ce type de détecteur comme interface entre un système de mesure de tension ou de courant (genre pince ampèremétrique) qui délivre un signal alternatif et un système de mesure qui réclame une tension continue (genre PIC) ? Cela n'est pas impossible, car la bande passante est au rendez-vous et le 50 Hz passe bien. Mais la tension continue est tout de même chahutée à 50 Hz, "moins bonne" que ce qu'on peut voir sur la courbe donnée pour un signal d'entrée de 100 Hz.

Si l'usage de ce redresseur devient une interface dédiée au 50 Hz, on peut se contenter d'augmenter la valeur du condensateur C3, à une valeur de 470 uF par exemple. On peut monter à 1000 uF pour un lissage encore plus efficace mais attention dans ce cas, car plus la valeur de ce condensateur augmente et plus le temps qu'il met à se charger est long. Autrement dit, la réactivité du système en prend un coup. Si le but du jeu est de déceler des pointes brêves de tension ou de courant, ça va poser un problème. Mais si le but est d'enregistrer des variations lentes (durée min comprise entre 0,5 et 1 seconde), ça va.

En résumé : attention si vous voulez exploiter ce genre de montage avec un signal de fréquence encore plus basse que le 50 Hz. Plus la fréquence est basse et plus il est compliqué d'avoir des mesures rapides et fiables. Une solution plus efficace consisterait à utiliser un redresseur suivi d'un échantillonneur-bloqueur dont le condensateur de mémorisation serait remis à zéro après chaque mesure, on aurait là un enregistreur de crêtes presque parfait.

Schéma 001b - version stéréo adapté/optimisé crêtemètre

Il n'est pas très difficile d'adapter le schéma 001 (mono), puisqu'il suffit de le dupliquer.

Notez que je me suis permis le luxe de placer une cellule de découplage d'alimentation pour chacune des deux voie G et D.

Schéma 001bb - version stéréo adapté/optimisé vumètre - Pro

Le schéma qui suit a été adapté pour une réponse optimale en mode vumètre, que le circuit d'affichage soit à aiguille ou à LED.

Valeur des composants non communiquée (demande pro)

Alimentation

L'alimentation doit être de type symétrique, comme celle présentée aux pages Alimentation symétrique 001 ou Alimentation symétrique 002. La consommation de ce redresseur, directement liée au circuit intégré, est de l'ordre de quelques mA. Cela vous autorise éventuellement à prélever les +/-12V ou +/-15 V sur un système audio déjà doté de sa propre alimentation symétrique.