Electronique > Réalisations > Fader audio 001
Dernière mise à jour : 12/02/2012Présentation
Le montage décrit ici permet de réduire automatiquement l'amplitude d'un signal audio stéréo (musique typiquement) quand un animateur prend la parole devant un microphone. Dès que l'animateur se tait, le niveau du signal audio remonte automatiquement et en douceur.
L'usage typique de ce montage est l'animation parlée avec un fond sonore, dans un lieu public, quand l'animateur ne peut se permettre de manipuler les faders d'une table de mixage - par exemple quand il doit se déplacer vers des gens en gardant le micro à la main. Avec ce montage, il est possible de régler le taux d'atténuation et la vitesse de retour de la source musicale. Cette réalisation est un mélange de plusieurs schémas qui pris séparement, fonctionnent. L'idée de les conjuguer m'est passée par la tête suite à la demande d'un internaute. Je me souvenais avoir réalisé ce genre de montage étant môme, pour ma petite radio locale, mais je ne pensais pas pouvoir remettre la main sur le schéma et ai donc décidé de reprendre tout à zéro. En fouillant dans mes archives, quelle ne fut pas ma surprise de retomber sur un schéma tout fait de "fader automatique", celui-là même que j'avais réalisé à l'époque et qui, je m'en souviens maintenant, n'avait jamais réussi à fonctionner correctement. Il faut dire que je n'avais que quatre ans d'expérience dans l'électronique et que certains principes devaient me paraître si obscurs que je n'aurais jamais pu envisager un dépannage par moi-même. Ce malheureux montage a donc du faire partie des cartons "90% des montages qui ne fonctionnent pas et attendrons un peu". Il était grand temps que je me préoccupe de réparer cette flagrante injustice... sans m'appuyer sur ce vieux schéma qui m'avait peut-être même fait pleurer.
Schéma
Le schéma présenté ci-après est complet, il ne lui manque que l'alimentation qui pourra être issue du secteur ou de piles ou batterie.Montage pas entièrement testé par mes soins - il est temps pour vous aussi de mettre la main à la pâte.
Etage d'entrée micro
Afin de faciliter les opérations, le préampli micro est inclus au système. Il ne reste donc qu'à connecter un microphone de type dynamique (sortie asymétrique) sur l'entrée jack J2/Mic_In, pas besoin d'avoir un préampli externe - à moins que votre microphone délivre un signal vraiment rikiki. Pour ce genre d'application, vous pouvez utiliser un microphone de qualité standard (entrée de gamme à quelques euros), qui s'il ne présente pas une qualité hifi, offre en revanche un niveau de sortie généralement amplement suffisant. L'étage d'entrée micro est composé d'un seul transistor et de quelques résistances et condensateur. Son gain est ici de l'ordre de 40 dB à 45 dB et dépend un peu du transistor utilisé. Le schéma est assez classique et a fait ses preuve, même si ce n'est pas le sumum de la profession. Il s'agit d'un amplificateur en mode "émetteur commun", le signal microphone à amplifier est appliqué sur la base de Q5 et ressort amplifié sur son collecteur, l'émetteur du transistor étant commun à l'entrée et la sortie de l'étage (relié à la masse via R23 et RV1 en série avec C10). Le potentiomètre RV1 permet de régler le gain de l'entrée micro et de s'adapter ainsi à la source sonore, en mettant plus ou moins en service le condensateur C10 : quand RV1 est en valeur max de résistance, le condensateur est "moins" raccordé sur l'émetteur de Q5 et à moins d'influence, le gain est plus faible. En revanche quand RV1 est en position min, le condensateur C10 est complètement mis en parallèle sur R23 et le gain est maximum. Le signal amplifié par Q5 prend deux dirrections différentes :- une voie vers le circuit de détection sonore via le condensateur de liaison C12 et
- une voie vers les circuits de sortie audio via le condensateur de liaison C11 pour futur mélange avec la source audio stéréo qui se trouve atténuée en temps utile.
Détection de parole
Le circuit de détection de parole est constitué de deux parties : un amplificateur à transistor for similaire à celui utilisé pour la préamplification micro (à tel point similaire qu'il lui est identique en forme mais pas en valeur), et un redresseur à diodes chargé de produire une tension continue d'autant plus élevée que l'amplitude du signal audio venant du microphone est élevée. L'amplificateur du détecteur audio s'articule autour du transistor Q6 et le redressement est assuré par les deux diodes D1 et D2 qui au choix peuvent être des diodes au germanium (OA90 ou 1N27 par exemple) ou au silicium (classiquement des 1N914, 1N4148 ou similaires). On peut même utiliser des diodes Schottky (style BAT85), c'est pour dire... Une fois le signal amplifié par Q6, il est transmis aux diodes via le condensateur de liaison C14, qui ici est tout bonnement indispensable. Enfin pas tout à fait en réalité car on pourrait s'en passer grâce à une petite astuce, mais qui compliquerait le montage (et vous m'en auriez sans doute voulu si j'avais adopté cette approche). Bref, on le garde. Le condensateur C15 permet de garder "en mémoire temporaire" les crêtes positives du signal audio ainsi redressé et de disposer d'une tension continue dont la valeur est représentative de l'amplitude (force) de la voix parlée. Cette tension continue monte rapidement quand l'animateur parle (en quelques ms), ce qui est heureux car on ne loupe ainsi pas le début de sa phrase. La tension diminue lentement quand il s'arrête de parler (ordre de grandeur : la seconde) ce qui lui permet de respirer ou de faire de courtes pauses sans que pour autant la musique de fond n'en profite pour refaire aussitôt surface. Le temps d'attaque (réactivité) est lié à la valeur du condensateur C15, sa valeur pourra être augmentée pour une prise de parole plus douce (chacun a ses préférences). Le temps de retour à la musique de fond est déterminé d'une part par ce même condensateur C15, et d'autre part par la valeur de la résistance R28 en série avec le potentiomètre RV2. Quand RV2 est à son minimum de résistance, le condensateur C15 met moins de temps à se décharger et la musique remonte vite. Si RV2 est à son maximum, le condensateurs C15 met plus de temps pour se décharger et la musique remonte plus lentement. La tension disponible aux bornes de C15 et [R28+RV2] est transmise à des LED grâce à un nouveau transistor monté cette fois en collecteur commun, montage également appelé "suiveur de tension". Il s'agit bien de Q7, vous ne vous êtes pas trompé. Il aurait été possible de monter un transistor en commutation tout ou rien et non en suiveur de tension pour allumer les LED, mais le retour (la remontée) de la musique de fond aurait alors été plus brutale. En procédant comme on le fait et en ne compliquant pas plus le montage, il est plus facile d'ajuster le temps de retour. Les deux LED D3 et D4 sont câblées en série, de cette façon elles sont traversées par une même valeur de courant et s'allument de la même façon... à condition bien entendu qu'elles soient identiques. Chacune des deux LED est placée en regard d'une cellule photorésistante (LDR de type LDR05) il y en a une pour chacune des deux voies audio, LDR1 et LDR2. Nous verrons bientôt en quoi ce genre d'assemblage peut être utile.Etage d'entrée ligne stéréo
Les deux voies gauche et droite sont traitées de la même façon. Un étage d'entrée permet de s'adapter sans contrainte à toute source sonore venant d'une sortie de type ligne et délivrant un signal dont l'amplitude est de quelques centaines de mV. Axé sur les transistors Q1 et Q3, cet étage d'entrée stéréo apporte un modeste gain qui est voisin de 12 dB (amplification de rapport 4). Ce gain n'est là que pour compenser les légères pertes apportées par la suite. Les signaux audio de la source musicale passent dans un pont diviseur dont une moitié est constitué de la LDR mentionnée ci-avant : pont diviseur R5/LDR1 pour la voie gauche et pont diviseur R14/LDR2 pour la voie droite. Vu comment le tout est câblé, le signal audio qui passe dans ces ponts diviseurs est d'autant plus atténué que les LDR reçoivent de la lumière. Ce qui est le cas quand les LED placées en regard s'allument. Dès que l'animateur parle dans le micro les LED s'allument, éclairent les LDR qui atténuent la source musicale. Comme l'ajout de la voie microphone se fait après les ponts diviseurs grâce aux résistances de sommation R30 et R31, et parce que les résistances R6 et R15 assurent une certaine isolation entre le son de la source musicale et le son provenant du micro, le son qui provient du microphone n'est quasiment pas affecté par la réduction de volume. Quand l'animateur ne parle plus, les LED s'éteignent progressivement, et le son de la source musicale remonte doucement. L'effet obtenu est bien celui désiré. L'interrupteur SW1 doit être fermé pour que le système réagisse à la voix de l'animateur. Si SW1 est ouvert, les LED ne s'allument jamais et le fond musical ne peut plus être atténué. Cette façon de faire autorise une gestion plus "propre" des opérations que celle obtenue avec l'interrupteur M/A que l'on trouve sur certains micro bas de gamme, mais en contrepartie impose d'être proche de l'appareil. Le courant circulant dans les LED est limité par la résistance R29. Si vous souhaitez une atténuation plus faible de la musique (avec les valeurs proposées l'atténuation de la source musicale est d'environ 40 dB quand l'animateur parle), il faut augmenter la valeur de cette résistance R29 pour diminuer le courant dans les LED. La valeur de R29 dépendra de l'atténuation désirée mais aussi du type de LED car elles n'éclairent pas toutes de la même façon. Vu le courant mis en jeu ici (20 mA max dans les LED), vous pouvez envisager la mise en place d'un petit potentiomètre ajustable de 2,2 kO (piste carbone et non cermet) en série avec R29 dont la valeur ne devra en aucun cas descendre en-dessous de 220 ohms. Si à la place du potentiomètre ajustable vous utilisez un potentiomètre standard de tableau, vous aurez un réglage supplémentaire à portée de main et modifiable à tout instant.Important : les deux couples [LED + LDR] doivent être tous deux enfermés dans des compartiments indépendants pour ne point recevoir la lumière du jour. Une boîte à chaussure me semble trop grosse, je préconise un petit bout de tube PVC ou le corps d'un feutre vidé de son contenu. Oui, une LDR05 et une LED 5 mm rentrent dans un corps de feutre... ou plus simple encore, dans son bouchon.
Il existe bien sûr des feutres plus petits que celui que je montre sur cette photo. La mise en "conformité obscurité" pourra être assurée avec de la pate à modeler, tant qu'on est dans les ustensiles pour enfants. Attention cependant, je ne garantis pas la bonne tenue dans le temps. A priori la mousse expansive est déconseillée ici... sauf peut-être celle de très mauvaise qualité qu'on trouve maintenant dans les magasins de bricolage et qui n'est plus si expansive que ça (sauf au niveau du prix). Je ne doute pas un instant que votre imagination saura quoi déduire et décider pour cacher ces blocs sensibles à la lumière, après tout il suffit de regarder un peu autour de soi.
Remplacement des LDR ?
Le remplacement des deux LDR par des composants "plus électroniques" tels que portes analogiques ou transistors bipolaires ou FET est aussi envisageable, mais cela demande un peu plus de travail pour un résultat sans reproche et pas trop "coupe-gorge". Les couples LED + LDR permettent une progression assez agréable et ne sont pas moins fiables dans le temps que des transistors. Il y a la possibilité de remplacer les couples LED + LDR faits maison par des optocoupleurs analogiques tout faits tels ceux utilisés dans certains compresseurs de dynamique audio, mais ces derniers ne sont pas très bien distribués en France. Quelques références toutefois que l'on peut trouver chez Farnell à l'écriture de ces lignes, pour ceux qui veulent essayer : NSL-32, VTL5Cx. Ces derniers ne sont pas très chers (2 euros pour le premier prix) et évitent de s'encombrer de la boîte à chaussures (je savais bien qu'il y en aurait qui n'écouteraient pas mon conseil).Usage avec source musicale monophonique ?
Le circuit décrit ici est conçu pour atténuer une source musicale stéréo, mais rien bien sûr n'empêche d'utiliser une source mono, souvent suffisante pour une diffusion publique qui n'a rien à voir avec un concert. Deux possibilités :- soit vous construisez le montage tel quel c'est à dire avec les deux voies de traitement audio, et dans ce cas vous en ignorez une des deux;
- soit vous supprimez complètement les composants liés à la seconde voie audio.
Perso, je pense intéressant de conserver les deux voies et de n'en utiliser qu'une seule, plus facile de changer d'avis d'un coup à l'autre...
Alimentation
Ce montage est conçu pour fonctionner sous une tension simple de 12 V, mais fonctionne entre 9 V et 15 V. Attention, avec une alimentation de 15 V, il convient d'augmenter un peu la valeur de la résistance R29, de 330 ohms passer à 470 ou 510 ohms.Prototype
Non réalisé de mon côté, mais Jean-Claude T. a tenté l'expérience et m'a fait part de ses retours, positifs.Photos à venir.
Circuit imprimé
Non réalisé, vue 3D seulement là pour idée des composants utilisés.Historique
12/02/2012
- Correction erreur dans le texte. J'indiquais que'avec
une alim 15 V il fallait modifier la valeur de R9 alors qu'il s'agit de
R29 (résistance en série avec les LED).
- Ajout indication pour usage avec une source audio mono et non stéréo.
29/01/2012
- Première mise à disposition