Electronique > Réalisations > Amplificateur commandé en tension (VCA) 003
Dernière mise à jour : 31/05/2010Présentation
L'amplificateur dont il est question ici permet de réaliser une commande de volume à partir d'une tension continue, et est basé sur l'utilisation d'un multiplicateur analogique de type AD633. Ce type de montage est aussi connu sous l'appellation de VCA (Voltage Controlled Amplifier). Avec une tension de commande continue fixe, il est possible de déporter la commande sur une grande distance, sans risque de ronflette ou d'augmentation de la distorsion. Avec une tension de commande variant de façon automatique et régulière, il est possible d'obtenir une modulation d'amplitude (utilisé comme tel dans la partie codeur stéréo de mon émetteur FM 002, pour la sous-porteuse 38 KHz). Dans le domaine musical et effets sonores, on peut obtenir un effet tel que celui de trémolo. Je dois avouer que j'ai d'ailleurs travaillé sur ce VCA en vue de l'intégrer dans mon trémolo 001. Le présent article décrit deux exemples d'utilisation du AD633 : un avec une alimentation symétrique, et un avec une tension d'alimentation simple (je préfère la version avec alim symétrique, plus souple à l'usage). L'atténuation peut aller de 0 dB (volume à fond) à environ -60 dB (volume au min) ce qui correspond à une atténuation de rapport 1000 (un signal d'entrée de 1 V ressort avec un niveau de 1 mV).Le schéma avec alimentation symétrique
Il est vrai que le AD633 est un composant spécifique, mais on le trouve actuellement sans difficulté. Ce premier schéma est celui que propose le constructeur dans son document technique (datasheet). Il est simple et fonctionne très bien, mais nécessite une alimentation symétrique.
Le circuit AD633 possède deux entrées X et Y, et une sortie W. La sortie W délivre un signal dont le contenu est le résultat d'une opération mathématique effectuée entre les signaux appliqués sur les deux entrées X et Y. Si l'on applique un signal de 4 KHz sur l'entrée X et un signal de 5 KHz sur l'entrée Y, la sortie W délivre deux signaux de valeurs égales à 1 KHz et 9 KHz. La différence et la somme des deux signaux d'entrée (5 KHz - 4 KHz, et 5 KHz + 4 KHz). Si maintenant on applique un signal BF sur l'entrée Y et que l'on applique une tension continue sur l'entrée X (c'est ce qui est fait sur le schéma précédent, avec la tension continue nommée Vcde), on obtient sur la sortie W, un signal identique à celui présent à l'entrée Y, mais avec un niveau électrique qui dépend du niveau de la tension continue présente à l'entrée X. Dans cette deuxième configuration, le montage se comporte comme un réglage de volume commandé par une tension électrique. Autrement dit, comme un VCA.
Remarques :
- les deux entrées X et Y sont permutables;
- les deux entrées sont de type différentielle. Ici, une seule "borne" des deux entrées est utilisée (X1 et Y1), les autres (X2 et Y2) sont reliées à la masse, car on utilise des signaux de type asymétriques (un seul fil en plus de la masse).
Tension de commande négative par rapport à la masse
Dans le montage proposé ci-avant, la tension de commande Vcde peut évoluer entre 0 V et +12 V, puisque les deux extrêmités du potentiomètre RV1 sont cablés entre la masse et le +V. Si l'on applique une tension de commande négative, évoluant par exemple entre 0 V et -12 V, on observe le même phénomène de variation de niveau du signal de sortie en fonction de la valeur de la tension continue, le signal de sortie étant d'autant plus fort que la tension de commande est élevée. Mais cette fois, le signal de sortie W est en opposition de phase par rapport au signal entrant Y.Restriction de la plage de réglage
Moyennant l'ajout de deux potentiomètres ajustables, il est possible de limiter la plage de réglage du côté Volume min comme du côté Volume max. C'est ce que montre le schéma suivant.
Notez que la position du curseur du potentiomètre RV3 qui définie la limite basse devrait être toujours inférieure à celle du potentiomètre RV2 qui définie la limite haute. Dans le cas contraire, vous aurez une atténuation du volume en tournant le potentiomètre vers la droite et une augmentation de volume en le tournant à gauche. On pourrait câbler autrement les potentiomètres, de telle sorte que la consigne max ne puisse aller en-dessous de la consigne min. La façon de faire montrée ici a le mérite je pense d'être plus "claire".
Application en stéréo
Est-il possible de piloter simultanément deux AD633 avec un seul potentiomètre de volume ? La réponse est oui. Le schéma qui suit montre une façon de procéder.
Attention cependant, je ne l'ai pas réalisé tel quel. Peut-être serait-il tout de même préférable de découpler les broches d'alimentation de façon individuelle pour les deux circuits intégrés. C'est à dire avec une cellule RC sur chaque branche +Alim et -Alim, soit quatre couples RC en tout (chaque couple pouvant être constitué d'une 100 ohms avec un 22 uF, par exemple).
Le schéma avec alimentation simple
Le montage précédent fonctionne très bien mais la présence d'une alimentation symétrique rend son usage moins aisé dans un montage existant alimenté sous une tension simple (unique). Voulant essayer ce VCA sur mon trémolo 001, qui est alimenté sous une tension simple de 9 V, j'ai cherché à obtenir un résultat similaire au précédent avec une seule source d'alim 9 V. Le schéma résultant est donné ci-après.
Il est un poil plus compliqué que le précédent, c'est vrai. Le simple fait d'utiliser une alim simple impose déjà l'usage de condensateurs de liaison et de résistances de polarisation supplémentaires, pour faire travailler le circuit AD633 dans des conditions potables. L'AOP que j'ai rajouté à la fin est destiné à rattraper une perte de gain que je n'avais pas dans le circuit précédent. Je ne serais pas surpris d'avoir fait une erreur dans mon raisonnement, il est probable que l'on puisse faire plus simple. Promis, je plancherai un peu plus sur ce circuit pour essayer de le simplifier. Mais dans l'état il fonctionne, ce qui est déjà une première étape. Notez que la tension continue de commande appliquée à l'entrée X est volontairement réduite. Sa valeur min est de 4,5 V, et sa tension max est de 6,5 V. Min à 4,5 V car en dessous de cette valeur, on inverse la phase du signal de sortie. Et max à 6,5 V car au delà ça ne change plus rien, le gain reste le même. Inutile donc de perdre pour rien une plage de la tension de commande.