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Dernière mise à jour : 05/08/2008Présentation
Le commutateur décrit ici, de type 2 entrées / 1 sortie, est un montage qui incorpore une section de commutation réalisée avec des transistors bipolaires classiques. Cette section est un "remake" d'un circuit adopté par un fabricant d'égaliseurs dont je tais volontairement le nom, pour effectuer la commutation de la sortie générale, vers la sortie de l'électronique de l'égaliseur ou vers son entrée (bypass). L'avantage par rapport à un simple inverseur mécanique est une commutation silencieuse et légèrement progressive. Pour faire suite à la demande de Hyacinthe, j'ai également modifié le circuit pour en faire un commutateur 1 entrées / 2 sorties.Le schéma - 2 entrées / 1 sortie
Le schéma ci-dessous est donc une révision d'un
schéma existant, qui ne pouvait pas fonctionner tel qu'il
était présenté sur le schéma partiel de son
fabricant (schéma
mis à disposition du public mais bourré d'erreurs), et
auquel j'ai apporté les
modifications qui s'imposaient pour le rendre fonctionnel. J'ai de plus
modifié le mode d'alimentation pour que l'on puisse se contenter
d'une alimentation simple, l'original demandant une alimentation
symétrique. Il est
présenté en deux parties : la partie routage BF et la
partie commande.Partie routage
Cette partie correspond à la section où les signaux audio des deux entrées (In_A et In_B) sont soit conduits vers l'unique sortie, soit bloqués.
Chaque entrée se fait sur un amplificateur opérationel (AOP) monté en suiveur de tension, qui permet une adaptation d'impédance simple et efficace. L'impédance d'entrée est fixée ici par les résistances R1 et R2, soit environ 100 Kohms. L'entrée non-inverseuse (entrée +) des AOP reçoit le signal BF de son entrée, qui est superposé à une tension continue égale à la moitié de la tension d'alimentation (+6V si tension d'alim de +12V). Cette tension continue, qui est obtenue grâce au pont diviseur R12/R13 et qui constitue une masse virtuelle, permet de s'affranchir d'une alimentation double (symétrique) et de se contenter d'une alimentation simple. En contrepartie, l'ajout de condensateurs de liaison est obligatoire pour empêcher tout ecrêtage des alternances négatives du signal audio. Si on laisse de côté les AOP d'entrée, on se rend finalement compte qu'il ne reste plus beaucoup de composants pour assurer la commutation des sources audio. En fait, il ne reste que les composants situés sur la partie droite du schéma, juste après les AOP : quatre transistors branchés bizarrement (Q1 à Q4), trois résistances (R3, R4, R11) et un condensateur (C5). Pour ce qui est des transistors, vous aurez peut-être remarqué leur branchement par paire. Q1 et Q2 sont branchés en parallèle tête-bêche, bases ensemble et collecteur de l'un sur émetteur de l'autre. Même chose pour Q3 et Q4. Sans être expert en la matière, ce qui est mon cas, on se doute un peu que ces transistors sont montés en interrupteurs et commandés en tout ou rien (par opposition au montage linéaire - ou amplificateur, comme cela est discuté sur la page Utilisations du transistor). Si vous avez pensé cela, et bien bravo, c'est le cas ! Les deux paires de transistor fonctionnent en "opposition", un côté est conducteur pendant que l'autre est bloqué (Q1/Q2 conducteurs et Q3/Q4 bloqués, ou Q1/Q2 bloqués et Q3/Q4 conducteurs). La sortie se fait sur le point commun Collecteur de Q1 / Emetteur de Q2 / Collecteur de Q3 / Emetteur de Q4. La résistance R3 assure la "polarisation" des transistors, il faut en effet bien une référence pour que les transistors puissent passer du mode bloqué au mode passant. La résistance R4 évite la déstruction des AOP en cas de court-circuit franc sur la sortie générale, en limitant le courant de court-circuit. Le condensateur de liaison C5 permet de "recentrer" le signal BF sur une référence de 0V, en s'opposant au passage de la tension continue de 6V qui lui est toujours superposée. Pour que le principe adopté ici pour la commutation fonctionne, les signaux de commandes appliqués sur A et sur B doivent impérativement être en opposition de phase. Si ce n'était pas le cas, on aurait les deux signaux d'entrée mélangés (et fortement distordus ceci dit au passage), ou rien du tout en sortie. Pour un commutateur audio, ce serait un mode de fonctionnement vexant. Bien, cela est donc dit : signal logique haut sur commande A et signal logique bas sur commande B. Ou l'inverse, selon l'entrée que l'on veut sélectionner. Et bien il n'y a qu'à mettre cette théorie en oeuvre avec une simple résistance de rappel au pôle positif de l'alimentation sur les deux commandes A et B, et amener l'une de ces deux commandes à la mase, avec un inverseur ! Très juste, cela fonctionnerait ! Mais pourquoi ne pas compliquer un peu le montage, histoire de faire râler un peu plus celui qui a déjà eu tant de mal à lire jusqu'ici...
Partie commande
Oui, pourquoi se contenter d'un simple inverseur ? Parce qu'un inverseur mécanique simple présente un inconvénient de taille : il provoque des rebonds mécaniques quand on l'actionne. Oh, rien de méchant, allez-vous dire. Ces rebonds sont de quelques millisecondes, on peut bien les ignorer ! Et bien non, on ne peut pas. Les transistors qui sont montés en commutation (Q1 à Q4) ont la détente rapide, et si on leur demande de commuter 5 fois en 10 ms, ils vont le faire. Imaginez ce que cela peut donner auditivement parlant... Signal d'entrée de la voie A, puis commutation vers la voie B, puis retour sur la voie A, ceci quelques fois d'affilé en une fraction de temps. Non, vraiment, ce n'est pas raisonnable, on n'a pas le droit de faire ça à nos oreilles. Voilà le pourquoi de ce petit montage additionnel : assurer une commutation sans heurt et sans bruit, et avec, s'il vous plait, une (très) légère transition d'une voie vers l'autre, un peu comme si l'on avait actionné un "cross-fading".
Les condensateurs C3 et C4 permettent le passage d'une voie vers l'autre avec une certaine souplesse, vous pourrez modifier leur valeur si le résultat auditif ne vous plait pas (en pratique, une valeur comprise entre 1 uF et 100 uF convient).
Erreurs sur schéma d'origine corrigées, et modifications apportées
Je l'ai dit tout à l'heure, je ne suis pas l'auteur de cette idée de montage. Mais comme j'ai passé pas mal de temps à comprendre pourquoi le schéma d'origine ne fonctionnait pas, je tenais à vous présenter le montage en état de marche. Voici donc les remarques que j'ai à formuler.Erreurs sur le schéma d'origine
- Tous les transistors NPN et PNP étaient marqués BC550 (quand on débute, ça peut faire mal).
- Le point commun de l'inverseur SW1 était relié au +12V au lieu d'être relié au -12V.
- Les émetteurs des transistors Q5 et Q6 n'étaient reliés à rien au lieu d'être reliés au +12V.
Modifications apportées
- Alimentation symétrique (double) +/-15V remplacée par une alimentation simple +12V .
- Suite à passage en alim simple, mise à la masse du point commun de l'inverseur SW1.
- Suite à passage en alim simple, ajout de condensateurs de liaison sur les entrées (C1, C2) et en sortie (C5).
Utilisation en stéréo
Pour un usage avec des signaux stéréo, la partie commutation audio doit être réalisée en double exemplaire, la partie commande quant à elle peut rester unique. Afin de conserver une bonne séparation des voies, il est toutefois préférable de doubler les résistances R5 et R6 sur la section commande du schéma d'origine. Finalement, on aboutit au schéma suivant pour la partie commutation (tous les points Vb doivent être reliés entre eux) :
et au schéma suivant pour la partie commande :
Bien entendu, l'utilisation de jacks (mono ou stéréo) n'a rien d'obligatoire, vous pouvez parfaitement utiliser des prises cinch / RCA.
Le schéma - 1 entrée / 2 sorties
En regardant le schéma d'origine, j'ai pensé que cette demande ne serait pas trop longue à honorer. Il est vrai que "l'étude" de ce nouveau schéma et les tests qui y ont fait suite ne m'ont demandé qu'une journée...
Les performances de ce circuit sont un petit peu moins bonnes que celles du circuit d'origine :
- la distorsion, qui était de l'ordre de 0,1 % pour le schéma d'origine (2 entrées / 1 sortie), monte à 0,2 % pour ce schéma. Notez cependant qu'un tel taux de distorsion ne s'entend pas spécialement ;-)
- l'isolation entre les sorties est un poil inférieure avec ce dernier circuit. Un tout petit résidu de signal arrive à passer sur la sortie normalement coupée. Mais là aussi, pas de quoi en faire un drame, l'isolation est tout de même de l'ordre de 55 dB à 60 dB selon la fréquence (isolation plus faible à partir de 10 KHz). Pour un signal dont l'amplitude est de 1 volts sur la sortie active, il n'est que de 1 mV sur la sortie inactive.
Alimentation
Une alimentation simple de +12V à +18V de ce type convient parfaitement.Commentaires d'internautes
10/03/2008 - Message de SanjinJe viens de réaliser le montage avec des transistors BC548 (à la place des BC550) et des BC557 (à la place des BC560) est tous fonctionne parfaitement. Il est donc fort probable que celui ci fonctionne avec tous les transistors petits signaux. De plus j'utilise un NE5532 pour un gain de place non négligeable et des capa de 47µ pour une transition plus lente. Encore merci pour le schéma.