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Delay 001 - Réverbération à ressort 001
Dernière mise à jour : 03/09/2023Présentation
Cette réalisation est basée sur l'emploi d'une ligne à retard à ressort et permet d'ajouter un effet de résonnance (réverbération) à un signal audio. Le circuit travaille en niveau ligne.
Elle est composée de deux parties, à savoir un étage d'amplification délivrant un signal assez puissant pour attaquer le transducteur d'entrée de la ligne à retard, et d'un module préampli destiné à amplifier le (plus ou moins) faible signal issu du transducteur de sortie. Pour plus d'infos concernant la ligne à retard à ressorts, merci de vous reporter à la page La réverbération à ressort. Deux schémas sont proposés :
- Schéma 001 : pour alimentation symétrique +/-12 V.
- Schéma 001b : pour alimentation simple +12 V (peut à la limite fonctionner sous +9 V).
Schéma 001 (alim symétrique)
Le schéma d'origine n'est pas de moi. Je l'ai retrouvé gribouillé sur une feuille volante dans mes archives et ne me rappelle pas du tout de son origine (probablement Radio-Plan, Le Haut-Parleur ou Elektor). Une modification a toutefois été apportée pour permettre l'adaptation du circuit à plusieurs types de lignes à retard.
Ligne à retard
C'est la pièce maîtresse de ce montage, il est possible que vous ayez un peu de mal à en trouver car le numérique et ses convertisseurs AD/DA l'ont rapidement relégué au titre d'objet ringard. En cherchant un peu, on arrive cependant à en trouver, de type nus (connections directes sur les transducteurs) :
ou encadrés par un blindage métallique et avec ou sans connections (type RCA/cinch) fixées au boitier :
La ligne à retard possède deux transducteurs, un d'entrée (qui reçoit le signal sonore direct) et un de sortie (qui restitue le signal sonore retardé). Ces deux transducteurs sont de simples bobines qui créent un champs magnétique quand elles sont parcourues par un courant électrique. Leur branchement se fait grâce à deux fils, un + et un -. La bobine n'est pas spécialement polarisée, les indications + et le - servent juste à repérer la phase des signaux entre l'entrée et la sortie. Par convention, le - des deux transducteurs est relié à la masse.
Etage d'entrée
Il est simple et repose sur l'emploi de composants très courants, que vous n'aurez aucune difficulté à trouver. Il s'agit d'un petit ampli non inverseur composé d'un AOP de type NE5532 (U1:A) et de deux transistors (Q1 et Q2) destinés à renforcer la capacité en courant de ce dernier. Ceux qui sont habitués à voir des diodes de compensation de seuil dans le circuit de base des transistors peuvent se demander pourquoi il n'y en a pas ici, c'est tout simplement parce que la distorsion de croisement (censée justement être atténuée ou éliminée par les diodes) est ici compensée par le gain de l'étage incluant l'AOP. Le système n'est pas parfait, comme bien souvent dans des montages simples. Mais le défaut lié à l'absence de diodes est vraiment visible aux très faibles niveaux sonores, et dans le cas présent il faut un bon petit niveau pour pouvoir attaquer le transducteur d'entrée de la ligne à retard. Donc soyez rassuré, le son ne sera pas mauvais pour autant. La valeurs des composants (condensateurs et résistances) a été choisie de telle sorte que le montage se comporte non seulement en amplificateur, mais aussi en filtre. Les fréquences basses sont atténuées en dessous de 300 Hz et au dessus de 10 kHz. Cela permet d'améliorer le rendu final du signal réverbéré, car les fréquences basse ont la sale manie d'avoir une forte amplitude et de faire saturer rapidement le transducteur d'entrée. Comme ces fréquences ne sont quasiment pas transmises par les ressorts, pas de scrupule à s'en séparer. On gagne ainsi en rapport signal / bruit, puisqu'on peut monter le niveau un peu plus haut avant que la saturation n'apparaisse. Ainsi, le premier filtrage passe-haut (atténuation des basses en dessous de 300 Hz) est assuré par le couple C5/RV1. Si vous voulez voir ce que cela donne avec plus de basses, remplacez C5 par un condensateur de 100 nF. Le filtrage passe-bas (qui atténue les fréquences aiguës situées au dessus de 10 kHz) est assuré par le couple R2/C1 placé dans la contre-réaction de l'AOP.Etage de sortie
Cet étage est un simple préamplificateur centré sur la seconde moitié d'un NE5532 (U1:B). Cet étage est là aussi de type non inverseur, ce qui permet de conserver la phase du signal à l'identique par rapport à l'entrée. C'est important pour le mélange du signal d'entrée (intact) avec le signal de sortie (réverbéré) qui s'effectue par le potentiomètre de dosage d'effet RV2. Cet étage de sortie bénéficie également d'un filtrage sommaire mais assez efficace, pour les mêmes raisons que celles évoquées ci-avant. Il apporte un gain assez conséquent de 40 dB (100 fois) et cela s'est révélé être une valeur trop élevée pour certains types de lignes à retard qui délivrent un signal d'amplitude élevée. J'ai donc ajouté le potentiomètre de réglage de niveau RV3 juste avant l'étage de sortie, pour pouvoir s'adapter à tous les cas. Pour résumer, le gain de l'étage de sortie reste inchangé mais on atténue plus ou moins fortement le signal BF qu'on applique sur son entrée.Réglage du niveau d'entrée
Le réglage du niveau d'entrée, assuré par RV1, doit permettre d'attaquer le transducteur d'entrée de la ligne à retard dans de bonnes conditions. C'est à dire avec un niveau qui ne soit ni trop faible (sinon trop de souffle en sortie), ni trop fort (sinon, saturation, accrochages ou autres effets désagréables tel que destruction du transducteur). A vous d'effectuer ce réglage à l'oreille, ici pas de méthode mathématique (voir paragraphe procédure de réglage).Dosage de l'effet
La quantité de réverbération ajoutée au signal d'origine est dosée par le potentiomètre RV2. Quand le curseur de ce potentiomètre se trouve complètement côté I (Input), on n'a quasiment aucun effet en sortie finale. Quand le curseur de ce potentiomètre se trouve complètement côté O (Output), l'effet de réverbération est maximal.Alimentation
L'alimentation doit être de type symétrique, comme celle décrite à la page Alimentation symétrique 001 ou à la page Alimentation symétrique 002.Schéma 001b (alim simple)
Le schéma est un peu modifié pour tenir compte de l'absence d'une tension négative.
Dans ce deuxième montage, le signal audio arrive sur l'entrée inverseuse des AOP. Comme il subit deux fois une inversion de polarité (de phase), le signal de sortie est restitué avec la même phase que le signal entrant. Les entrées positives qui ont été lâchement abandonnées se voient confier un nouveau rôle : celui de polariser correctement les AOP pour que le signal audio qui traverse le tout soit centré sur une tension continue dont la valeur est moitié de la tension d'alimentation. Il y a également une légère redistribution des cartes au niveau de quelques composants, mais rien de bien folichon, je ne sais pas si ça vaut le coup d'en parler. Le NE5532 peut éventuellement être remplacé par un LM358, mais contrairement aux idées reçues, il se peut que les résultats soient moins bon avec ce dernier, tant d'un point de vue bande passante que distorsion. Pensez au support de circuit intégré 8 broches pour vos essais...
Procédure de réglage
La procédure de réglage décrite ici consiste à faire travailler la ligne à retard et le circuit électronique dans de bonnes conditions. Elle est valable pour les deux schémas. On peut utiliser un générateur BF et un oscilloscope si on en possède un, sinon les réglages se font à l'oreille avec un morceau de musique que vous connaissez bien. Une fois les ajustements effectués, il ne faudra plus retoucher à RV3, seuls les potentiomètres RV1 (réglage niveau d'entrée) et RV2 (réglage de dosage d'effet) pourront être manipulés pour s'adapter aux diverses conditions d'utilisation.Avec générateur BF et oscilloscope
1 - Régler RV1 (niveau d'entrée) au minimum, curseur côté masse.2 - Mettre le curseur du potentiomètre RV2 (dosage d'effet) côté sortie réverbérée (vers C9).
3 - Régler RV3 à 10% de sa course totale (dans la zone minimum) pour que le signal BF issu du transducteur de sortie de la ligne à retard et arrivant à l'étage amplificateur de sortie n'ait pas une amplitude trop importante.
4 - Brancher un oscilloscope en sortie du circuit (entre connecteur J3 et masse).
5 - Appliquer un signal de forme triangulaire (ou sinusoïdale) d'amplitude comprise entre 100 mV et 1 V à l'entrée du montage (entre connecteur J1 et masse).
6 - Monter progressivement le potentiomètre RV1 et observer le signal de sortie à l'oscilloscope. L'amplitude du signal de sortie doit augmenter en même temps qu'on monte le niveau d'entrée avec RV1. Continuer de monter le niveau (toujours avec RV1) jusqu'à ce que le signal de sortie commence à se distordre de façon visible. A ce moment la distorsion est créée au niveau de la ligne à retard, le transducteur d'entrée étant saturé. Revenir un peu en arrière (baisser RV1) pour retrouver en sortie un signal non distordu.
7 - Monter progressivement le potentiomètre RV3 jusqu'à ce que le signal de sortie soit distordu. A ce moment la distorsion est créée au niveau de l'amplificateur de sortie, dont le gain est assez élevé. Revenir un peu en arrière (baisser RV3) pour retrouver en sortie un signal non distordu.
Remarque : pour l'étape de réglage 6, on peut aussi observer le signal sur le transducteur de sortie de la ligne à retard au lieu de l'observer en sortie finale. Dans ce cas le réglage du potentiomètre RV3 importe peu.
Avec CD et oreille
1 - Régler RV1 (niveau d'entrée) au minimum, curseur côté masse.2 - Mettre le curseur du potentiomètre RV2 (dosage d'effet) côté sortie réverbérée (vers C9).
3 - Régler RV3 à 10% de sa course totale (dans la zone minimum) pour que le signal BF issu du transducteur de sortie de la ligne à retard et arrivant à l'étage amplificateur de sortie n'ait pas une amplitude trop importante.
4 - Brancher un amplificateur hifi en sortie du circuit (entre connecteur J3 et masse).
5 - Appliquer un signal audio parlé ou musical dont le niveau sonore est à peu près constant et dont l'amplitude est comprise entre 100 mV et 1 V à l'entrée du montage (entre connecteur J1 et masse). La sortie d'un lecteur CD ou d'un préampli micro convient très bien.
6 - Monter progressivement le potentiomètre RV1 et écouter le signal audio dans les HP reliés à l'amplificateur. Le niveau sonore doit augmenter en même temps qu'on monte le niveau d'entrée avec RV1. Continuer de monter le niveau (toujours avec RV1) jusqu'à ce que le signal audio commence à se distordre de façon audible. A ce moment la distorsion est créée au niveau de la ligne à retard, le transducteur d'entrée étant saturé. Revenir un peu en arrière (baisser RV1) pour retrouver en sortie un signal audio non distordu.
7 - Monter progressivement le potentiomètre RV3 jusqu'à ce que le signal de sortie soit à nouveau distordu. A ce moment la distorsion est créée au niveau de l'amplificateur de sortie. Revenir un peu en arrière (baisser RV3) pour retrouver en sortie un signal non distordu.
Et pour la stéréo ?
Deux solutions :1 - Réaliser deux exemplaires totalement indépendants de ce montage, un pour chacune des deux voies Gauche et Droite.
2 - Adapter un poil l'entrée et la sortie afin de gérer un signal audio stéréo, tout en ne conservant qu'un seul module de réverbération pour créer l'effet.
Voyons voir comment faire pour cette deuxième solution, qui suffit dans la grande majorité des cas.
Pour commencer, il faut remplacer les deux potentiomètres de réglage de niveau d'entrée (RV1) et de balance (RV2) par des modèles double. Les deux signaux audio issus du curseur des potentiomètres RV1 et RV1' sont additionnés pour en faire un signal mono, grâce aux deux résistances R4 et R4'. Ainsi, ce qui vient de la voie gauche et ce qui vient de la voie droite est appliqué à l'entrée du module de réverbération. Pour la sortie, le signal traité mono (avec effet) est simultanément orienté sur les deux potentiomètres de balance RV2 et RV2'. On retrouve donc sur la sortie stéréo, un signal composé d'une partie directe (non traitée) et/ou d'une partie traitée (avec réverb) selon la position du curseur de [RV2+RV2'].
Mise en boîtier
Le boîtier devra de préférence être en métal (l'alu convient parfaitement et est facile à usiner). L'entrée et la sortie se feront sur les connecteurs de votre choix, mais je préconise tout de même l'emploi du connecteur le plus répandu pour cette application, à savoir le jacks 6,35 mm. Je conseille l'utilisation de connecteurs dont la masse est isolée du châssis. Vous pourrez ainsi raccorder toutes les masses en interne, en un seul et unique point.Prototypes
Deux prototypes, un de moi et un de Alex M. que je remercie pour ses retours.Mon prototype
Réalisé selon l'implantation d'un circuit établi en août 2021 et qui était très proche du dessin PCB du 02/09/2023.
La petite ligne à retard visible en haut de la dernière photo ci-devant est ma bonne vieille RE21, encore fonctionnelle malgré une oxydation sévère des contacts électriques. La grande ligne à retard en bas de la photo a été récupérée sur un ampli guitare mis au rebus, elle est montrée démontée car d'origine elle est incluse dans un coffret métal fermé et suspendu par de la mousse et des caoutchoucs.
Remarque : j'ai ajouté une résistance de 300R sur chacun des deux rails d'alimentation, car les condensateurs de découplage que j'ai soudés sur le PCB sont des modèles 16 V et l'alimentation utilisée délivre 2 x 17 V.
Le circuit fonctionne comme attendu. J'ai utilisé la sortie casque d'un lecteur multimédia miniature pour disposer d'une source sonore d'amplitude suffisante et ai relié la sortie du circuit de réverbération sur l'entrée ligne d'une petite table de mixage. Les réglages bien sûr n'étaient pas très pratiques - des potentiomètres de tableau auraient été préférables aux potentiomètres ajustables multi-tours, mais il agissent comme il faut et pour une maquette de test cela me suffisait. Je n'ai eu qu'une seule petite angoisse à la mise sous tension, car une très forte ronflette étant apparue en sortie du circuit. En fait, la bobine réceptrice de la ligne à retard était placée à 3 cm du transformateur d'alimentation... ça ne pardonne pas ! Après éloignement du coupable, plus aucun soucis de ronflette.
Prototype Alex M.
Photos de Alex M. qui a réalisé avec succès la version "alim symétrique" (schéma 001) et en est content.
Merci Alex pour ce retour positif.
Circuit imprimé (PCB)
Réalisé en simple face pour le circuit 001 (alim symétrique). Non
réalisé pour le montage 001b (alim simple). |
|
| PCB du 23/01/2011 | PCB du 02/09/2023 |
Typon (PCB) au format PDF - (02/09/2023)
Les potentiomètres RV1 (réglage niveau d'entrée) et RV2 (réglage de dosage d'effet) peuvent bien sûr être déportés en face avant de votre boîtier (les laisser sous forme de potentiomètres ajustables comme montré sur le typon pour "ajustage usine" serait bien dommage). Pour cela, je vous suggère l'emploi de connecteurs 3 points au pas de 2,54 mm, mâle sur le PCB et femelle sur le câble de liaison (blindé).
Historique
03/09/2023
- Ajout photos de mon prototype réalisé en août 2021 (un peu de
retard dans la ligne éditoriale...).
- Nouveau dessin de circuit imprimé
(PCB) : ajout de deux trous de fixation (4 au lieu de 2),
déplacement
léger des points de connexion d'entrée et de sortie (pour
compatibilité avec connecteurs au pas de 2,54 mm) et ajout d'un
plan de
masse.
07/08/2016
- Correction erreur dans
schéma/synoptique version stéréo. Le point commun des deux
potentiomètres de sortie (RV2+RV2') était relié à la masse.
Merci à xxx
de m'avoir signalé cette coquille.
26/08/2012
- Ajout photos proto de Alex M., que je remercie.
03/06/2012
- Ajout schéma 001b adapté pour alim simple.
23/01/2011
-
Modification étage de sortie permettant de s'adapter plus
facilement à
différents types de lignes à retard. La résistance R6
initialement de
100 kO a été abaissée à 10 kO et un potentiomètre de réglage RV3
de 100
kO a été ajouté. Le circuit imprimé proposé tient compte de
cette
modification.
10/08/2007
- Remise en bonne place du transistor Q2, dont les broches E et
C
étaient inversées. Cela n'empêchait pas le
fonctionnement de l'amplificateur, mais apportait un poil de
distorsion
supplémentaire (quasiment inaudible avec dosage réverb
important, c'est sans doute pourquoi je ne l'avais pas
remarqué).
- Nouveau dessin du circuit imprimé, pour prise en compte
correction erreur cablage Q2, et augmentation largeur pistes.