Dernière mise à jour :
25/07/2010
Présentation
Le montage qui suit est basé sur l'utilisation de portes
logiques de type CD4066. Les performances audio sont correctes, voire
bonnes, mais ne peuvent pas vraiment être qualifiées de
HiFi. Cependant, ce montage n'a pas à rougir devant un
interrupeur de qualité standard. Si vous recherchez un
commutateur plus performant, jetez un oeil au montage de la page
Commutateur
audio 002. Deux montages sont proposés ici :
-
Schéma 001 : montage de base avec deux portes analogiques pour usage en stéréo;
-
Schéma 001b : montage plus évolué avec quatre portes analogiques pour usage en stéréo.
Le second montage permet une atténuation bien plus marquée en mode OFF. Mais est-ce vraiment utile ?
Schéma 001
En temps normal, ce genre de schéma ne fait pas trop peur.
Commutation audio
La commutation audio est assurée ici par deux des quatre
élements contenus dans un CD4066, que l'on appelle des portes
analogiques. Pourquoi le terme "Portes" ? Parce qu'il s'agit
d'élements qui font partie d'un circuit intégré,
lui même faisant partie d'une grande famille de circuits
logiques. Pourquoi le terme "Analogique" ? Parce que contrairement aux
portes logiques classiques, qui ne travaillent qu'avec des tensions
d'entrée ou de sortie en "tout ou rien" (tension d'alimentation
ou zéro volt), ce type de porte est capable de faire passer ou
de bloquer toute tension comprise dans une plage donnée, plage
légèrement inférieure à celle
imposée par la tension d'alimentation. Dans le cas
présent, avec une alimentation simple (non symétrique) de
15V, la tension des signaux audio appliqués sur les
entrées IN L et IN R, pourront atteindre une valeur crête
à crête de 10V (ça peut être 0,1V, 1V, 3,5V,
...). Il faudra veiller à ne pas dépasser cette valeur de
10V, sous peine d'endommager irrémédiablement le circuit
intégré CD4066 . 10 Vcac représente tout de
même une bonne amplitude, et il faut tout de même y aller,
ça fait plus de 12 dBu. Un signal audio aux normes -10 dBu ou +4
dBu
conviendra donc parfaitement.
Alimentation simple (non
symétrique) et signal BF ?
Comme un signal BF est généralement composé
d'alternances positives et négatives, et que le montage est
alimenté avec une tension continue positive seulement, cela pose
un problème avec les portes analogiques : les alternances
négatives sont ecrêtées, elles sont
rabottées, et ne passent pas. Et je vous assure que ce n'est pas
beau à entendre. Mais alors, ce montage est inutilisable ? Bien
entendu que non, sinon, pourquoi perdre son temps à
écrire ou à lire ce texte ? Un simple condensateur de
liaison [C]
et deux résistances de polarisation [R + R] vont permettre de
sauver la face. Nous utilisons ici le même principe que celui de
la
masse
virtuelle. Ouf ! Et ce pour deux entrées, puisque l'on
travaille en stéréo. Et bien multiplions par deux
l'ensemble [C + R + R], et nous
obtenons : [C1 + R1 + R2], [C2 + R3 + R4]. Toutes ces
résistances de polarisation (quel affreux
terme) vont porter chaque entrée des portes
analogiques à un niveau de tension égale à la
moitié de la tension d'alimentation (+7,5V pour alimentation
générale de +15V, dans le cas
présent), de telle sorte que les signaux audio sont toujours
positifs. Un simple décalage vers le haut, en somme. Ce n'est
pas si compliqué, finalement, vous êtes d'accord ? Au lieu
d'évoluer autour d'une tension de référence de 0V,
les alternances négatives et positives du signal audio se
balladent au dessus et en dessous d'une tension de +7,5V. La zone
située entre 0V et +7,5V est dévolue aux alternances
négatives, et la zone située entre +7,5V et +15V est
réservée aux alternances positives. Pourquoi ne pas
utiliser une alimentation symétrique, avec une branche
négative ? Parce que les circuits intégrés du type
utilisé ici ne peuvent travailler qu'avec une tension positive,
il ne faut pas chercher plus loin.
Commande
La commande est assurée par un inverseur, à positions
fixes (interrupteur) ou de type fugitif (bouton poussoir), choisissez
celui qui conviendra le mieux à votre application. Les deux
portes analogiques U1:A et U1:B sont passantes (fermées) quand
une tension positive est appliquée sur les broches de commande
(borne 13 pour U1:A et borne 12 pour U1:B). Et ces deux portes sont
bloquées (ouvertes) quand ces même broches de commande (12
et 13) sont reliées à la masse. On aurait pû
cabler l'interrupteur SW1 directement sur le +15V d'une part et sur la
masse d'autre part. Alors pourquoi mettre les résistances R6 et
R7 de 22K ? En fait, ces résistances fonctionnent avec R5 et C5,
le tout permettant d'envoyer une tension de commande qui ne passe pas
brutalement de +15V à 0V (ou inversement). Un adoucisseur de
position ON/OFF, si vous voulez. Je vous invite à ne pas cabler
le quadruplet R5/R6/R7/C5 dans un premier temps, afin que vous vous
rendiez compte de vous même de ce que cela donne sans ces
composants.
Schéma 001b
Schéma pour atténuation plus importante en position OFF.

On
fait appel à deux portes supplémentaires (U1:C et U1:D), une pour
chaque voie audio gauche et droite. Ces portes sont en position inverse
des deux premières (U1:A et U1:B), grâce au transistor Q1 qui inverse
l'état logique du signal de commande issus de l'inverseur SW1.
-
Quand SW1 est en position ON, les portes U1:A et U1:B sont fermées
(passantes) et les portes U1:C et U1:D sont ouvertes (non passantes).
-
Quand SW1 est en position OFF, les portes U1:A et U1:B sont
ouvertes (non passantes) et les portes U1:C et U1:D sont fermées
(passantes).
Le fait de rendre passantes les portes U1:C et
U1:D conduit à quasiment court-circuiter à la masse le résidu de signal
BF qui arrive à passer les deux premières portes. C'est ainsi que l'on
arrive à un taux d'atténuation nettement plus élevé, sans grand effort
supplémentaire.
Comparaison entre schéma 001 (deux portes) et schéma 001b (quatre portes)
L'atténuation
apportée par le système quand l'inverseur SW1 est en position ON est
négligeable pour les deux schémas et est très proche de 0 dB. Si on
entre un signal de 1 Vcac, il ressort à 1 Vcac (Vcac = Volt crête à
crête). Quand l'interrupteur est en position OFF dans le premier schéma
(001), un signal entrant de 1 Vcac ressort avec un niveau d'environ 100
uV, c'est à dire 10000 fois moins, ce qui correspond à une atténuation
de 80 dB. C'est déjà très bien ! Quand l'interrupteur est en position
OFF dans le second schéma (001b),
un signal entrant de 1 Vcac ressort avec un niveau d'environ 500 nV,
c'est à dire environ 2000000 fois moins, ce qui correspond à une
atténuation supérieure à 120 dB ! Je vous rassure tout de suite, il
n'est pas aisé de mesurer une telle performance car on se situe déjà
plus que probablement dans le plancher de bruit (bruit de fond si vous
préférez). Déjà qu'avec 80 dB d'atténuation vous y êtes déjà sûrement
- tout dépend de votre équipement audio. Bref, voir ce que ça
donne avec deux portes (schéma 001) et adopter les deux portes
supplémentaires (schéma 001b) si vous avez de quoi entendre la
différence. Après tout, peut-être faites-vous partie des chanceux
qui possèdent un ampli dont la dynamique atteind allègrement 140 dB
comme on peut le voir dans certaines pubs...
Autres portes analogiques ?
Les portes CD4066 ne sont pas ce qui se fait de mieux pour les
applications audio. Il existe des circuits intégrés
réellement spécialisés pour cet usage, offrant
des caractéristiques bien meilleures (meilleure diaphonie, bande
passante plus large, résistance ON plus faible, bruit de
commutation plus faible, etc). Voici quelques produits
dédiés pris au hasard chez quelques fabricants :
Ce qu'il faut retenir
Deux petits points, juste comme ça...
Résistance à l'état passant
Les portes analogiques doivent présenter une faible
résistance à l'état passant. Il faut savoir que la
résistance à l'état passant n'est pas une
constante, sa valeur dépend un peu de la tension d'alimentation
et de l'amplitude même du signal audio qui transite dans la
porte. La variation de cette résistance en fonction de ces deux
critères doit être la plus faible possible, car elle joue
sur le taux de distorsion harmonique (THD). On imagine en effet
aisement que si la résistance ON varie avec l'amplitude du
signal, on se trouvera sans doute avec un signal en sortie
légèrement modifié, et ce en fonction de son
amplitude (non linéarité de transfert). Par exemple,
le circuit
ADG884
de
Analog Device présente une résistance ON de seulement
0,5 ohms, et cette valeur de résistance varie très peu en
fonction de l'amplitude du signal qui la traverse.
Amplitude maximale du signal audio entrant
Elle ne doit pas
dépasser les bornes de la tension d'alimentation des portes
analogiques. Si l'alimentation du montage est de +15 V par rapport à la
masse, on ne devrait en théorie pas dépasser une amplitude de 15 Vcac
(+/-7,5 V par rapport au point centrale de +7,5 V). Dans la pratique,
il convient de s'accorder une petite marge de sécurité et de ne pas
dépasser une amplitude de 10 Vcac toujours pour une alimentation de +15
V. En allant trop loin, on commence à entendre de la distorsion, puis
si on insiste un peu les portes finissent par rendre l'âme.