Dernière mise à jour :
15/11/2009
Présentation
Commutateur audio 8 entrées / 1 sortie avec rotacteur 8
positions pour sélection de l'entrée. Commutation
(routage) des signaux
audio
effectuée avec des
commutateurs
analogiques, et affichage de l'entrée
sélectionnée sur un
afficheur
à
leds sept segments.
Avertissement
Je n'ai pas mis en pratique ce montage tel qu'il est
présenté ici, mais les différentes parties qui le
constituent ont déjà été
réalisées avec succès par le passé.
L'interêt de ce montage n'est pas vraiment dans la partie
commutation audio à proprement parler, mais dans les "annexes".
Le but de ce schéma est surtout de montrer qu'avec peu de
composants, on peut assurer des fonctions sympas, telle que
sélection d'une entrée parmis plusieurs, et affichage
numérique de l'entrée sélectionnée. Si
l'afficheur à leds ne vous interresse point, vous n'avez
qu'à l'ignorer.
Le schéma
Le schéma montre quelques circuits intégrés, tous
courants.
Le commutateur audio
J'ai choisi ici le CD4051, qui est ce qu'on appelle un
démultiplexeur analogique. Ce circuit possède des
entrées et des sorties qui peuvent être
"interchangées". D'un côté on dispose de huit
entrées (ou de huit sorties), et de l'autre on dispose d'une
sortie (ou d'une entrée). On peut donc dire qu'avec ce circuit,
on peut orienter le signal appliqué sur son entrée, vers
l'une de ses huit sorties, ou au contraire, dire que l'on peut
sélectionner une des huit entrées pour l'envoyer vers la
sortie. En bref, les entrées / sorties sont des entrées
et des sorties tout en même temps, les connexions sont dites
bidirectionnelles (comme un interrupteur mécanique classique).
Le montage étant alimenté sous une tension
asymétrique de +5V (vous pouvez aller jusqu'à +12V sans
soucis), et les signaux audio pouvant avoir des alternances
négatives et positives, nous devons décaller le signal
audio sélectionné vers une tension continue égale
ou voisine de la moitié de la tension d'alimentation. Sinon, je
ne vous dis pas la forme (et le côté auditif
agréable) du signal en sortie... Solution : la fameuse
masse
virtuelle,
réalisée ici avec les deux résistances R8 et R9,
et qui fait que le signal audio n'est pas raboté
(côté alternances négatives) dès son
entrée dans le système. Bien sûr, vous allez crier
au scandale, parce que le principe de décallage du signal audio
sur cette moitié de tension d'alim est réalisé en
sortie et non sur chacune des entrées. En réalité,
si on y regarde de plus près, la résistance ohmique entre
la sortie et l'entrée sélectionnée est faible, et
la tension continue appliquée en sortie se répercute sur
l'entrée en cours de sélection. Bien entendu, ce n'est
pas l'idéal, car les entrées non
sélectionnées ne sont pas portées à un
potentiel fixe et connu, ce qui peut causer quelques petits "plops" de
commutation. Mais maintenant que vous le savez, vous savez ce qui vous
reste à faire si vous trouvez ce point gênant.
La sélection des entrées
Elle est assurée par un rotacteur mécanique à 12
position (type Lorlin), bridé sur la neuvième position.
Il est en effet plus simple de recourir à ce type de commutateur
plutôt que de chercher où se procurer un rotacteur 8
positions. Mais, allez-vous dire, tant qu'à utiliser un
rotacteur mécanique, pourquoi ne pas s'en servir directement
pour effectuer le routage des signaux audio ? Tel que le montage est
présenté ici, on pourrait effectivement se le demander.
Mais si d'aventure vous souhaitiez commuter une source audio
stéréo ? Ou une source audio multivoies, type 5+1 ? Et
pour l'affichage numérique, comment partager le commutateur
entre signaux analogiques (sources audio) et signaux logiques ? Il est
bien plus simple de commander en parallèle des CD4051, ne
trouvez-vous pas ? Bref, c'est la solution retenue. Comme le
commutateur analogique CD4051 demande un code binaire sur trois fils
pour sélectionner l'entrée désirée, on
utilise un circuit bien rigolo de type CD4532 appelé encodeur de
priorité, qui fonctionne un peu à l'envers du CD4051. Ce
circuit encodeur de priorité CD4532 fournit en effet un code
binaire sur trois fils dont la valeur dépend de l'entrée
de plus haut niveau (du poids le plus fort dit-on en logique
numérique) sélectionnée. Dans notre cas, point
besoin de regarder quelle entrée est la plus forte parmi celles
sélectionnées, puisqu'on en sélectionne toujours
qu'une seule. Pour résumer, le rotacteur mécanique SW1
active l'une des huit entrées de l'encodeur de priorité,
lequel délivre un code binaire correspondant au numéro de
cette entrée. Ce code binaire est utilisé en même
temps à deux endroits : d'une part par le démultiplexeur
analogique CD4051 pour la sélection de la source audio, et
d'autre part par le décodeur BCD / sept segments CD4543 qui
permet l'affichage en clair du numéro de l'entrée
sélectionnée.
Affichage numérique de l'entrée sélectionnée
Affichage en clair, oui... mais avec toutefois un petit
inconvénient : celui d'afficher un nombre décallé
de un cran avec le numéro de l'entrée
sélectionnée : affichage "0" pour entrée 1,
affichage "1" pour entrée 2, affichage "7" pour entrée 8.
Si cela vous gêne, vous pouvez opter pour l'une de ces solutions :
1 - numéroter les entrées
de 0 à 7 et non de 1 à 8,
2 - opter pour un affichage spécialisé tel celui présenté à la page
Afficheur leds 7 segments 004.
Evolution avec un microcontrolleur
Il est bien sur possible de simplifier un peu le montage, en employant
un microcontrolleur pour les fonctions de sélection et
d'affichage. C'est ce que j'ai fait par exemple avec le
sélecteur 001c,
lequel comporte des leds pour afficher la sélection en cours,
qui peuvent sans aucune difficulté être remplacées
par un afficheur sept segments.