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Electronique > Réalisations > Effets > Distorsion 001

Dernière mise à jour : 16/04/2023

Présentation

Système d'expérimentation de distorsions pour guitare (plusieurs sélections de type de distorsion), à base d'AOP.

 

   

Schéma

Le schéma laisse apparaître les deux méthodes courament utilisées pour provoquer une distorsion : élements non linéaires (diodes) dans la boucle de contre-réaction d'un amplificateur opérationnel ou en sortie finale (après amplification linéaire).


   
Chaque "élément de distorsion" (1 diode, 2 diodes en série, 3 diodes en série ou une LED) peut être sélectionné de façon individuelle par des cavaliers (jumpers) ou interrupteurs simple (spst). La plupart du temps, les différentes sélections ne peuvent pas être "cumulées", car c'est l'élement qui agit/conduit en premier qui gagne (fait le travail principal).
   

Etage d'entrée

Il n'y en a qu'un, conçu autour de U1:B. Vous démasquerez sans doute rapidement une de mes nouvelles curiosités, prenant la forme d'un double inverseur (SW1) directement situé à l'entrée du montage. Ce double inverseur permet d'utiliser l'AOP "ecrêteur" dans deux "modes" de fonctionnement :

SW1 en position basse - Entrée signal BF sur R3
Dans ce mode, on travaille avec un amplificateur non inverseur puisque le signal BF arrive sur l'entrée + de l'AOP U1:B (broche 5). L'impédance d'entrée est élevée et apte à recueillir directement le signal issus d'un capteur / micro guitare passive. Le gain de l'étage est déterminé par la valeur de R6 et de tous les composants situés dans la boucle de contre-réaction (entre les broches 6 et 7 de U1:B).

SW1 en position haute - Entrée signal BF sur R5
Dans ce mode, on travaille avec un amplificateur inverseur puisque le signal BF arrive sur l'entrée - de l'AOP U1:B (broche 6). L'impédance d'entrée est légèrement plus basse, apte à recueillir un signal issus d'un capteur / micro guitare active ou issu d'un effet situé en amont. Le gain de l'étage est déterminé par la valeur de R5 et de tous les composants situés dans la boucle de contre-réaction (entre les broches 6 et 7 de U1:B). Au besoin, il est possible de donner à R5 une valeur plus élevée que celle de R6, pour un gain moindre dans cette position.

Remarque : on entend une petite différence sonore en passant d'un mode à l'autre, mais c'est uniquement parce qu'on a un point de comparaison (le mode qui était séléctionné avant) et que les signaux audio ne sont pas rigoureusement symétriques par rapport au niveau "absence de signal". En d'autres termes, les différences ne sont pas flagrantes, en aveugle il est impossible de dire dans quel mode on se trouve.Ceux qui jugent superflu la présence de cet inverseur peuvent le supprimer et adopter en dur le mode inverseur ou non-inverseur.

   

Alimentation

Une masse virtuelle est mise en oeuvre par le biais de U1:A associé à R1 et R2 (pont diviseur) pour produire une tension moitié de celle de l'alimentation totale. L'AOP de l'étage d'entrée U1:B travaille en effet avec une alimentation asymétrique et on doit donc centrer le signal de modulation BF au centre de l'alimentation unique. La demi-tension est accessible en basse impédance sur la sortie de U1:A, au point Vb . Selon la configuration de l'interrupteur SW1 d'entrée, ce point Vb polarise l'entrée non-inverseuse ou l'entrée inverseuse de l'AOP U1:B.
   

Choix de la distorsion

Il existe plusieurs types de diodes : diode de commutation au silicium (par exemple 1N4148), diode signal au germanium (par exemple OA90 ou 1N270), diode electroluminescente (LED), diode Schottky (rapide), diodes varicaps... Chaque type de diode possède des caractéristiques électriques différentes : tension de seuil, forme du coude aux abords de la conduction, pente (résistance dynamique)... Pour cette raison, la nature de la distorsion (saturation) apportée au son par ces diodes peut être fort différente d'un modèle à l'autre. C'est pourquoi il est interressant de tester différents types de diodes et de conserver celles qui donnent les résultats auditifs qui plaisent le mieux. 

Pour ce faire, j'ai prévu plusieurs boucles de contre-réaction qui peuvent être mise en service en partie ou en totalité grâce à la présence ou l'absence de cavaliers. Des effets intéressants peuvent être obtenus quand on choisi un type de diode pour les alternances négatives et un autre type de diode pour les alternances positives. Et pourquoi pas même une distorsion totalement unilatérale, avec une seule boucle en service, pour les alternances positives seules ou pour les alternances négatives seules. Selon le choix opéré, le contenu harmonique peut différer totalement, on peut retrouver des harmoniques paires et impaires (par exemple avec D1 seule en service) ou uniquement des harmoniques impaires (par exemple avec D1 et D2 en service).

Quand tous les switches de sélection de boucles de contre-réaction sont ouverts, l'amplificateur travaille en régime linéaire, à condition toutefois que le niveau du signal d'entrée ne soit pas de 4 volts et que le potentiomètre de gain RV1 ne soit pas à son maximum ! Quand RV1 est à son minimum, seule la résistance de contre-réaction R7 intervient avec R5 ou R6 (selon position de SW1), et dans ce cas le gain est faible, de 2 (avec R5) ou de 10 (avec R6) environ. Si le potentiomètre est placé en position de résistivité maximale, une distorsion peut être observée même si aucune diode n'est mise en service dans la contre-réaction. Dans ce cas de figure, l'écrêtage du signal est lié aux limites d'excursion de l'AOP et est plus brutal (plus agressif).

   

Bypass (contournement de l'effet)

L'interrupteur SW14 permet de contourner totalement l'étage électronique, pour un mode true bypass (bypass total). Rappelons qu'un true bypass permet de "sortir" complètement l'effet de la chaîne audiofréquence allant de la guitare à l'amplificateur. Dans ces conditions et en position bypass, aucune alimentation (pile ou bloc secteur) n'est requise.

   

Prototype

Prototype réalisé conformément au dessin de circuit imprimé visible plus loin.
   
   
   
Gros plan sur les diodes au germanium (1N270 et OA95) :
   

   
Et quelques relevés d'oscilloscope montrant les différentes distorsions obtenues en fonction des éléments de contre-réaction mis dans la boucle de l'AOP principal.

                                   
  

Bien entendu, ces copies d'écran ne disent pas grand chose sur les sonorités obtenues avec une guitare, il faut écouter pour juger.

   

Circuit imprimé (PCB)

Réalisé en double face.
   
 

   

Remarque : le présent circuit imprimé n'a pas été dessiné en vue d'être utilisé en tant que pédale de guitare (avec un format compact), mais plutôt avec l'objectif d'expérimenter différents types de distorsions. J'ai tout de même prévu un interrupteur de true bypass pour rappeler à la mémoire du musicien la sonorité de la guitare en absence de distorsion. 

   

Historique

16/04/2023
- Ajout photos prototype et quelques courbes d'oscilloscope montrant diverses distorsions asymétriques et symétriques.

26/03/2023
- Ajout de plusieurs éléments de contre-réaction pour augmenter le nombre de possibilités.
- Ajout dessin du circuit imprimé (PCB).

18/06/2009
- Première mise à disposition.