Electronique > Réalisations > Interfaces > Interface opto audio 001
Dernière mise à jour : 22/03/2009Présentation
Les interfaces audio présentées ici permettent de raccorder entre eux deux équipements qui ne doivent partager aucune liaison électrique. L'isolation peut bien sûr être de type passive, avec un simple transformateur BF, mais il peut être interressant de voir comment faire avec un optocoupleur classique, habituellement réservé aux applications numériques. Les performances des systèmes décrits ici ne sont pas de haut de gamme, mais avec un réglage correct, on peut toutefois bénéficier d'une bande passante de quelques hertz à plus de 20 kHz (à -3 dB), avec un taux de distorsion inférieur à 1 %. Il s'agit bien de montages d'expérimentation, mais pas si mauvais que ça ! Un autre montage du même genre et (peut-être) plus performant est proposé en page Interface opto audio 002.Avertissement
Le montage présenté ici n'a pas été réalisé en pratique, il n'a été que simulé. Les performances obtenues dépendent beaucoup des réglages effectués et du type d'optocoupleur utilisé.Fonctionnement général
Pour comprendre le fonctionnement général de ce type de montage, il convient déjà de connaître le fonctionnement général d'un optocoupleur qui rappelons-le brièvement, est un composant électronique qui contient dans un même boitier, un émetteur de lumière et un récepteur de lumière, les deux étant séparés par du "vide". Dans une grande majorité des montages électroniques comportant ce type de composant (interfaces de commande, alarmes, etc), le fonctionnement se fait en tout ou rien, c'est à dire que la source de lumière de l'optocoupleur est activée ou désactivée, mais qu'elle l'est rarement "à moitié". Dans l'application qui nous interresse, on désire transmettre une tension analogique, qui peut varier dans certaines proportions. Si on se limitait à un fonctionnement de type tout ou rien, le résultat sonore obtenu serait comparable à celui obtenu avec un convertisseur analogique / numérique travaillant sur une quantification de 1 bit. Vous ne savez pas ce que cela veut dire ? Peu importe, retenez simplement que le son serait vraiment très très moche, et que personne ne l'accepterait ainsi, sauf peut-être pour un concours d'effets spéciaux. Cela est bien beau de vouloir utiliser un optocoupleur en mode analogique... mais cela est-il possible en pratique ? Disons que ça l'est en prenant quelques précautions, et qu'il faut bien choisir son optocoupleur, car dans la forêt de l'existant, il doit bien s'en trouver qui "sonnent" mieux que d'autres. En réalité, plusieurs modèles d'optocoupleurs peuvent convenir. Si on sait que la source lumineuse qu'il intègre est le plus souvent une simple led, on peut déjà penser qu'il suffit de moduler la tension présente à ses bornes pour faire varier le courant qui la traverse, et modifier ainsi en conséquence le flux lumineux émis. C'est sur cette base qu'est basé le premier schéma.Schéma
La totalité de l'interface est représentée sur le schéma qui suit. On y voit la partie émission à gauche de la ligne séparatrice en pointillé, et la partie récepteur à droite de cette même ligne.
Remarque : la numérotation des composants commence sur la partie récepteur, car le schéma proposé par la suite verra seulement son étage d'entrée modifié.
Partie émission
Elle est constituée de deux AOP inclus dans un unique CI de type TL084. Pourquoi un TL084 qui comporte quatre AOP alors que deux seulement sont nécessaires ? Application stéréo prévue... Le premier AOP est monté en suiveur de tension et n'est là que pour assurer au montage une impédance d'entrée élevée. Le second AOP est monté en amplificateur avec un gain fort modeste, défini par le rapport des résistances R10 / R9. Le potentiomètre RV1 permet de doser la quantité de courant qui circule dans la LED de l'optocoupleur, en vue de la faire travailler dans la zone la plus "linéaire" possible. L'idéal est qu'en absence de modulation à l'entrée de l'interface, la LED soit à la limite de la conduction, et que pour une amplitude de modulation élevée, le flux lumineux arrive encore à suivre les variations.Partie réception
Le transistor NPN qui fait office de récepteur dans l'optocoupleur est monté en suiveur : son collecteur est directement relié à la borne positive de l'alimentation, et son émetteur est chargé par une résistance de faible valeur, sur laquelle on retrouve la modulation du signal d'entrée. Ce signal est légèrement amplifié par un AOP monté en amplificateur inverseur, cette amplification (dont la valeur est définie par le rapport des résistances R5 / R4) pourra être rendue plus importante ou plus faible selon l'opto-coupleur utilisé, notamment en fonction de son taux de transfert.Amélioration possible
De meilleurs résultats sont prévisibles si on attaque la LED de l'optocoupleur non plus en tension mais en courant. Pour cela, il "suffit" d'adopter un convertisseur tension / courant pour la LED, par exemple un du même type que celui utilisé pour mon gradateur de lumière 006. Le schéma suivant pourrait ainsi être testé.
Avec cette adaptation, et sous réserve de quelques minutes consacrées au réglage correct des deux potentiomètres ajustables RV1 et RV2, la distorsion peut passer en dessous de la barre de 0,1 %, tout en conservant la même bande passante que celle offerte par le schéma précédent. Une autre approche permettant d'obtenir de meilleurs performances consiste à utiliser un optocoupleur disposant de deux élements photosensibles associés à la source lumineuse. Voir exemple en page Interface opto audio 002.