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Electronique > Réalisations > Mute audio 001

Dernière mise à jour : 20/05/2012

Présentation

Le système présenté ici permet de couper (ou pour être plus exact d'atténuer fortement) un signal audio via une commande électrique en basse tension. Contrairement au commutateur audio 012 qui fait appel à des transistors à effet de champ (FET) montés en série avec le signal audio (commande pour mettre en service), le montage présenté ici fait appel à un transistor bipolaire monté en parallèle sur le trajet du signal audio (commande pour mettre hors service). Ce montage peut sans problème être intégré à une réalisation audio existante, en sortie d'un AOP par exemple. Le schéma est très simple et peut être réalisé par n'importe qui du moment qu'on ne le force pas.

Avertissement

Quelques restrictions à connaître :

• Ce montage est prévu pour être raccordé sur une liaison audio de type "ligne" et ne convient pas pour un signal "microphone". Ne surtout pas le relier sur une sortie HP issue d'un amplificateur de puissance BF.
• Il ne s'agit pas d'un montage "haut de gamme", on sait faire mieux mais avec plus de composants.

Allez, au boulot !

Schéma 001

Oui, seulement cinq composant, comme pour un certain préampli micro 001 du même site.



A priori pas de piège. Le fonctionnement du montage ne devrait pas être long à expliquer, alors essayons de faire ça bien.

Principe général

Il est simple puisqu'il consiste à court-circuiter la ligne qui véhicule le signal audio, à l'aide d'un transistor monté en interrupteur et commandé en tension, qui fonctionne en tout ou rien. Quand le transistor reçoit une tension de commande nulle (0 V) il ne conduit pas et passe quasi-inaperçu, c'est comme s'il n'était pas là (nous on sait bien qu'il est là puisqu'on l'a mis, mais le montage qui suit ne le saura pas si vous savez rester discret). Dès que le transistor reçoit une tension de commande suffisante, il se met à conduire et dérive vers la masse le signal audio, ce qui fait que le circuit qui suit n'a (presque) plus rien pour lui. La tension de commande est de type continue (par exemple +5 V), on peut donc la déporter facilement de quelques mètres au besoin.

Dans les faits...

Si on se contentait du transistor pour faire le boulot, ça fonctionnerait. Mais sans précaution particulière, on pourrait endomager le circuit électronique situé en amont et qui délivre le signal audio. En effet, tout circuit de sortie audio n'est pas forcement capable de supporter un court-circuit (presque) franc vers la masse. C'est pourquoi on met en place la résistance de protection R2 juste avant le transistor qui fait court-circuit quand l'envie lui en prend. Ainsi, même avec une source à très faible impédance de sortie, le courant de court-circuit est modéré et non destructeur quand le transistor est mis en conduction. Le condensateur de liaison C1 n'est pas indispensable et peut être supprimé s'il y en a déjà un en sortie du montage qui précède. Associé à la résistance R1, il recentre la modulation audio autour de la masse, et en même temps constitue un filtre coupe-bas dont la fréquence de transition est d'autant plus basse que la valeur de C1 est élevée (désolé, c'est jour de repos, pas de formule). La résistance R3 montée en série avec la base du transistor Q1 sert simplement à limiter son courant de base. La valeur de R3 doit être déterminée en fonction de la tension de commande appliquée en J2, qui pourra avoir une valeur comprise entre +1 V et +12 V par rapport à la masse. Disons que pour bien faire et avoir une bonne conduction de Q1, son courant de base doit être d'au moins 1 mA (on a affaire à un transistor BF basse puissance, pas un mastodonte comme le 2N3055). Dans ce cas, on peut écrire que R3 aura une valeur équivalente à :
R3 = (Ucde - 0,6) / 0,001
Pour une tension de commande Ucde de 5 V, cela donne :
R3 = (5 - 0,6) / 0,001 = 4400 ohms
Si j'ai mis une 2,2 kO, c'est parce que j'ai toujours cet esprit de contradiction qui fait mon style, et aussi parce que 2200 est la moitié de 4400.
Pour une tension de commande Ucde de 12 V, cela donnerait :
R3 = (12 - 0,6) / 0,001 = 11400 ohms
Dans ce cas prendre une 10 kO, plus facile à trouver qu'une 5700 ohms (mon esprit de contradiction ne conduit pas toujours à des choses faciles à gérer)

Usage en stéréo ?

Ca ne doit pas être impossible, et à mon avis il suffit de dupliquer le schéma en deux exemplaires. Je suis d'accord avec vous, cette extension porte le nombre de composants (si on excepte les connecteurs) à dix. Consolation maigre mais consolation tout de même, le connecteur de commande J2 sera commun aux deux voies gauche et droite. 

Ca n'atténue pas assez ! Schéma 001b

Ah, problème... avec un BC109, on constate une atténuation de l'ordre de 30 dB avec une tension de commande de +5 V, pour une atténuation de moins d'un dB quand le circuit est au repos. Ce n'est pas énorme. Pourquoi ? Parce que la jonction émetteur-collecteur du transistor n'est pas un court-circuit parfait, et que la valeur de la résistance dynamique (interne) de cette jonction ne descend pas assez bas pour former avec R2 un pont diviseur de tension assez efficace. La solution ? Augmenter R2. Hum... ça a tout de même ses limites car dans ce cas on augmente un peu trop l'impédance de sortie de la source originale, ce qui n'est que rarement l'effet recherché. Et si on va trop loin, l'atténuation apportée par R2 avec l'impédance d'entrée du montage qui fait suite, risque d'être trop élevée quand le montage n'est pas commandé. Ce n'est pas la solution. Une bonne solution consiste à choisi un autre type de transistor, qui présente à l'état de conduction (saturation) une résistance émetteur-collecteur plus faible. Il existe tellement de modèles de transistors que la tâche est longue, il faut décortiquer de nombreux documents techniques. Mais ce n'est pas infaisable, d'autres l'ont fait. Et si on laissait tomber les transistors bipolaires et qu'on regardait un peu du côté des FET ? Oui, je sais, au début je disais que... mais on peut changer d'avis en cours de route, non ? Voici donc ce qu'on pourrait faire. C'est une proposition entre autre.



Le transistor interrupteur Q1 est maintenant un FET de type 2N7000, assez commun. Une résistance R4 a été ajouté entre sa grille (broche de commande) et la masse, pour être sûr que le transistor ne conduise pas quand aucune tension de commande n'est appliquée sur J2. En appliquant une tension de commande de +5 V, on obtient désormais une atténuation du signal audio de 50 dB, ce qui est nettement mieux ! On n'en est certes pas aux 100 dB d'atténuation du commutateur audio 012, mais rappelez-vous qu'ici on a un seul transistor.

Quel circuit choisir ?

Il est à priori tentant de proposer le second schéma (001b) qui met en oeuvre un transistor FET. Cependant, il est aussi tentant de se faire la main sur le premier schéma qui met en oeuvre un transistor bipolaire "BF basse puissance" quelconque, qu'on peut trouver un peu partout y compris dans un appareil de récupération. Le BC109 peut être remplacé par un 2SC1636, un BC238 ou par plein d'autres références de type NPN basse puissance (vous pouvez me croire, il y en a). D'ailleurs, en parlant de BC238, j'insisterais presque pour que vous fassiez l'essai avec. Vous serez sans doute surpris et vous demanderez pourquoi je n'en ai pas parlé dès le début.

Schéma 001c - Retour au bipolaire

Roger G. m'a écrit pour dire que l'on trouvait ce type de montage dans d'anciens équipements audio Sony et Studer des années 70/80, mais avec les broches émetteur et collecteur inversées (même type de commande et pôle négatif alim à la masse). Ainsi, on retrouve le circuit suivant (à peu de chose près) dans le Revox B77 (utilisation d'un transistor BC108B).



Je ne saurais dire en quoi ce câblage est préférable. Mais comme Roger le dit si bien, si Sony et Studer ont adopté cette topologie, c'est qu'il doit y avoir une bonne raison. Je ne l'ai pas testé pratiquement avec le transistor dans ce sens, mais j'ai procédé à une simulation avec un signal test de 1 kHz et un signal de commutation à 10 Hz, histoire de voir si quelque différence flagrante sautait à l'oeil. On observe quelques différences en effet, sur le temps de commutation qui est légèrement plus long et plus progressif avec le transistor "à l'envers". Je pense qu'il faut écouter (comparer) en condition réelle et avec une vraie source sonore (musicale) pour en savoir plus.

Circuit imprimé

Non réalisé.

Historique

20/05/2012
- Ajout schéma avec transistor bipolaire inversé. Merci à Roger G. pour son message concernant cet exemple.
11/03/2012
- Première mise à disposition.