Pédalier multi-effet pour guitare
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Tu as inversé 4 avec 1, 5 avec 2 et, 6 avec 3
kosmix
46955
Ma vie est un thread...
Membre depuis 19 ans
Je suis impressionné par tout ce travail 
Putain Walter mais qu'est-ce que le Vietnam vient foutre là-dedans ?
Firesledge
84
Posteur·euse AFfranchi·e
Membre depuis 8 ans
Bien, je commence à réfléchir plus sérieusement à mon projet d’interface audio (ADC + DAC). Là, je me penche sur les entrées de l’ADC. Voici les caractéristiques que j’essaie d’obtenir :
2 entrées asymétriques (jack mono) niveau instrument
– Haute impédance, 1 MΩ mini
– 0 dBFS entre 20 et 2000 mV (peak) environ
2 entrées symétriques (XLR) niveau micro
– Impédance relativement standard, 2 kΩ mini
– 0 dBFS entre 1 et 100 mV (peak) environ
Les deux séries d’entées sont sur des connecteurs mixtes XLR/jack
Le codec finalement choisi est un Cirrus Logic CS4272. Voir la documentation technique « CS4272 Product Data Sheet » et la carte d’évaluation « CS4272 Evaluation Board Data Sheet ».
Je prévois l’alimentation du codec en 5 V. Les ampli op et autres composants actifs peuvent être alimentés avec un peu plus de pêche si nécessaire, par exemple ±9 ou ±15 V. J’essaie de faire tourner l’ADC dans les meilleures conditions possibles (faible bruit), en essayant de coller aux recommandations du constructeur.
Mon montage est inspiré de plusieurs schémas trouvés ici et là sur le net, en particulier ceux qu’on trouve dans la documentation technique et celle de la carte d’évaluation du codec.
Schéma
En gros, j’ai un ampli op qui fait buffer haute impédance et préamplificateur, et un second à la sortie du premier qui fait inverseur. De cette manière je peux fournir symétriquement les entrées chaude et froide de l’ADC. Le schéma ne concerne qu’une des deux entrées, il sera répliquée à peu près à l’identique sur l’autre. Je n’ai pas encore fait figurer tout l’environnement nécessaire au codec, je me suis concentré uniquement sur les entrées et rien d’autre.
U1A : buffer haute impédance et préamplificateur
– Ampli non inverseur, de gain réglable 1 + R6 / (RV1 + R5), donc entre 1,4 et 101.
– R1//R2 (5 MΩ) fixent l’impédance d’entrée. Est-ce que R1 est réellement nécessaire ou est-ce que je peux me contenter de R2 ?
– VCOM est une sortie de l’ADC qui permet de fixer le mode commun. Je m’en sers donc pour polariser l’entrée « au milieu ». C1 fait partie des recommandations constructeur. Par contre je ne sais pas si la valeur de 10 MΩ est appropriée. Les exemples utilisent plutôt des résistances de 10 kΩ.
– C2 et R1//R2 (ou juste R2 ?) forment un filtre coupe-bas à 0,32 Hz, probablement beaucoup plus bas que ce qui est nécessaire. On peut éventuellement abaisser C2 à 10 nF.
– La sortie du préamp micro vient s’ajouter là. Je n’ai pas encore conçu cette partie. Ce sera probablement un INA103, avec gain fixé à 26 dB (× 20). Peut-être un interrupteur pour choisir entre deux gains, on verra, mais j’aimerais rendre les contrôles minimalistes. J’aimerais rendre cette partie optionnelle, parce que l’INA103 est tout de même coûteux, et que tout le monde ne veut pas forcément d’entrée micro.
– J’ai mis des valeurs un peu arbitraires pour R3 et R4 vues dans des montages similaires, mais je ne saurais pas justifier pourquoi.
– C6 et R5+RV1 permettent d’obtenir gain unitaire à 0 Hz et de préserver à la sortie la tension VCOM appliquée à l’entrée. La fréquence de coupure est < 16 Hz, valeur atteinte pour le gain le plus élevé.
– C7 et R6 forment un passe-bas à 60 kHz, premier étage du filtre anti-repliement pour le sigma-delta (6,1 MHz). Je l’ai fixé à cette fréquence parce que ça permet de laisser 20 kHz de bande passante à peu près intacte, et d’atténuer les 6 MHz de déjà 40 dB.
– C4 et C5 sur les alim font partie des préconisations du constructeur.
– D1 est une zener de 5,1 V censée protéger les entrées de l’ADC, sur lesquelles il faut rester à peu près entre 0 et la tension d’alim. En effet je ne maîtrise pas du tout ce qui rentre dans le circuit et qui risque de coller aux rails de l’ampli op. Mais j’ai une crainte : il paraît que les zener génèrent du bruit. Est-ce que ça ne risque pas d’être gênant dans cette configuration ? Sinon, par quel moyen protéger l’ADC ?
– La boucle de rétroaction inclut en fait R7 en plus de R6. J’ai calqué ce schéma sur la doc constructeur. Si je comprends bien, il y a deux filtres passe-bas imbriqués, le premier dans la boucle qui travaille sur le signal chaud, et le second entre les entrées chaude et froide de l’ADC. Ici, R7 sert autant à générer une impédance d’entrée que pour l’ADC qu’à filtrer en compagnie de C9 et R10, à une fréquence de 80 kHz. Cela donne une bonne trentaine de dB d’atténuation à 6 MHz. Dans ses montages type, le constructeur propose aussi deux filtres passe-bas de premier ordre, mais de fréquences un peu plus élevée, donc je suppose que ma combinaison fait aussi bien l’affaire.
U1B : inverseur
– Inverseur unitaire. Le but est d’obtenir l’exact opposé (par rapport à VCOM) du signal entrant dans AINA+.
– L’ampli op prend son entrée directement à la sortie de U1A. Je ne suis pas absolument sûr de ce montage. Ça me paraît cohérent, mais le pont diviseur R7+R6 dans la rétroaction d’U1A me laisse à penser que c’est un peu plus complexe que ça.
– C10 fait le découplage DC pour retirer VCOM avant inversion. Ce dernier est directement réinjecté par l’entrée positive. Je ne suis pas non plus absolument sûr de ce montage qui est un peu un hybride entre un inverseur simple et un ampli différentiel.
– C8 et R9 forment un filtre passe-bas à 160 kHz. Le but est ici essentiellement d’atténuer les parasites hautes fréquences qui pourraient être introduits par cet ampli op. J’essaie de laisser la bande passante (20 Hz–20 kHz) aussi plate et peu déphasée que possible de façon à préserver la réponse de la différence chaud – froid.
Voilà un peu où j’en suis. Si je fais ou écris des bêtises parce que je n’y connais pas grand-chose, ou s’il y en a qui ont des idées pour améliorer la bête (en particulier la sensibilité au bruit), je suis preneur de toute remarque.
2 entrées asymétriques (jack mono) niveau instrument
– Haute impédance, 1 MΩ mini
– 0 dBFS entre 20 et 2000 mV (peak) environ
2 entrées symétriques (XLR) niveau micro
– Impédance relativement standard, 2 kΩ mini
– 0 dBFS entre 1 et 100 mV (peak) environ
Les deux séries d’entées sont sur des connecteurs mixtes XLR/jack
Le codec finalement choisi est un Cirrus Logic CS4272. Voir la documentation technique « CS4272 Product Data Sheet » et la carte d’évaluation « CS4272 Evaluation Board Data Sheet ».
Je prévois l’alimentation du codec en 5 V. Les ampli op et autres composants actifs peuvent être alimentés avec un peu plus de pêche si nécessaire, par exemple ±9 ou ±15 V. J’essaie de faire tourner l’ADC dans les meilleures conditions possibles (faible bruit), en essayant de coller aux recommandations du constructeur.
Mon montage est inspiré de plusieurs schémas trouvés ici et là sur le net, en particulier ceux qu’on trouve dans la documentation technique et celle de la carte d’évaluation du codec.
Schéma
En gros, j’ai un ampli op qui fait buffer haute impédance et préamplificateur, et un second à la sortie du premier qui fait inverseur. De cette manière je peux fournir symétriquement les entrées chaude et froide de l’ADC. Le schéma ne concerne qu’une des deux entrées, il sera répliquée à peu près à l’identique sur l’autre. Je n’ai pas encore fait figurer tout l’environnement nécessaire au codec, je me suis concentré uniquement sur les entrées et rien d’autre.
U1A : buffer haute impédance et préamplificateur
– Ampli non inverseur, de gain réglable 1 + R6 / (RV1 + R5), donc entre 1,4 et 101.
– R1//R2 (5 MΩ) fixent l’impédance d’entrée. Est-ce que R1 est réellement nécessaire ou est-ce que je peux me contenter de R2 ?
– VCOM est une sortie de l’ADC qui permet de fixer le mode commun. Je m’en sers donc pour polariser l’entrée « au milieu ». C1 fait partie des recommandations constructeur. Par contre je ne sais pas si la valeur de 10 MΩ est appropriée. Les exemples utilisent plutôt des résistances de 10 kΩ.
– C2 et R1//R2 (ou juste R2 ?) forment un filtre coupe-bas à 0,32 Hz, probablement beaucoup plus bas que ce qui est nécessaire. On peut éventuellement abaisser C2 à 10 nF.
– La sortie du préamp micro vient s’ajouter là. Je n’ai pas encore conçu cette partie. Ce sera probablement un INA103, avec gain fixé à 26 dB (× 20). Peut-être un interrupteur pour choisir entre deux gains, on verra, mais j’aimerais rendre les contrôles minimalistes. J’aimerais rendre cette partie optionnelle, parce que l’INA103 est tout de même coûteux, et que tout le monde ne veut pas forcément d’entrée micro.
– J’ai mis des valeurs un peu arbitraires pour R3 et R4 vues dans des montages similaires, mais je ne saurais pas justifier pourquoi.
– C6 et R5+RV1 permettent d’obtenir gain unitaire à 0 Hz et de préserver à la sortie la tension VCOM appliquée à l’entrée. La fréquence de coupure est < 16 Hz, valeur atteinte pour le gain le plus élevé.
– C7 et R6 forment un passe-bas à 60 kHz, premier étage du filtre anti-repliement pour le sigma-delta (6,1 MHz). Je l’ai fixé à cette fréquence parce que ça permet de laisser 20 kHz de bande passante à peu près intacte, et d’atténuer les 6 MHz de déjà 40 dB.
– C4 et C5 sur les alim font partie des préconisations du constructeur.
– D1 est une zener de 5,1 V censée protéger les entrées de l’ADC, sur lesquelles il faut rester à peu près entre 0 et la tension d’alim. En effet je ne maîtrise pas du tout ce qui rentre dans le circuit et qui risque de coller aux rails de l’ampli op. Mais j’ai une crainte : il paraît que les zener génèrent du bruit. Est-ce que ça ne risque pas d’être gênant dans cette configuration ? Sinon, par quel moyen protéger l’ADC ?
– La boucle de rétroaction inclut en fait R7 en plus de R6. J’ai calqué ce schéma sur la doc constructeur. Si je comprends bien, il y a deux filtres passe-bas imbriqués, le premier dans la boucle qui travaille sur le signal chaud, et le second entre les entrées chaude et froide de l’ADC. Ici, R7 sert autant à générer une impédance d’entrée que pour l’ADC qu’à filtrer en compagnie de C9 et R10, à une fréquence de 80 kHz. Cela donne une bonne trentaine de dB d’atténuation à 6 MHz. Dans ses montages type, le constructeur propose aussi deux filtres passe-bas de premier ordre, mais de fréquences un peu plus élevée, donc je suppose que ma combinaison fait aussi bien l’affaire.
U1B : inverseur
– Inverseur unitaire. Le but est d’obtenir l’exact opposé (par rapport à VCOM) du signal entrant dans AINA+.
– L’ampli op prend son entrée directement à la sortie de U1A. Je ne suis pas absolument sûr de ce montage. Ça me paraît cohérent, mais le pont diviseur R7+R6 dans la rétroaction d’U1A me laisse à penser que c’est un peu plus complexe que ça.
– C10 fait le découplage DC pour retirer VCOM avant inversion. Ce dernier est directement réinjecté par l’entrée positive. Je ne suis pas non plus absolument sûr de ce montage qui est un peu un hybride entre un inverseur simple et un ampli différentiel.
– C8 et R9 forment un filtre passe-bas à 160 kHz. Le but est ici essentiellement d’atténuer les parasites hautes fréquences qui pourraient être introduits par cet ampli op. J’essaie de laisser la bande passante (20 Hz–20 kHz) aussi plate et peu déphasée que possible de façon à préserver la réponse de la différence chaud – froid.
Voilà un peu où j’en suis. Si je fais ou écris des bêtises parce que je n’y connais pas grand-chose, ou s’il y en a qui ont des idées pour améliorer la bête (en particulier la sensibilité au bruit), je suis preneur de toute remarque.
Firesledge
84
Posteur·euse AFfranchi·e
Membre depuis 8 ans
Suite de mes élucubrations sur la conception d’une interface audio ADC+DAC pour le Pi.
Quelques modifications :
– Je crains d’avoir trop de bruit thermique lié aux résistances 10 MΩ sur l’entrée guitare. Du coup j’ai intercalé un ampli op (U2A) selon un montage suggéré par Craig Anderton dans Device 1:12:79, p. 11. La guitare arrive directement sur l’entrée positive de l’AO (ici avec un gain proche de 1), sans aucun condensateur de découplage. Ça m’embête un peu d’avoir à rajouter encore un AO, mais bon…
– Pour les mêmes raisons et le fait que le NE5532 a un courant de bias important, j’ai baissé plusieurs valeurs de résistance, en remontant les condensateurs associés.
– J’ai changé le filtrage de l’alim des op amp (plus de passage par la masse) selon les indications de Douglas Self dans cet article.
– J’ai retiré la zener de protection à la sortie de U1A pour la remplacer par 4 schottky directement placées sur les entrées du convertisseur. À mon avis c’est plus logique et plus efficace comme ça.
Maintenant, et à moins d’avoir des retours sur ce schéma, je voudrais passer à l’alimentation pour pouvoir faire quelques essais. Et là j’ai plein de questions :
– Est-ce que les régulateurs de tension linéaires classiques (LM317/LM337 et cie) sont suffisants comme base pour une alimentation à (très) faible bruit ? Je vois souvent des articles qui promeuvent de couples régulateurs à découpage + linéaire, mais avec des modèles qui n’existent qu’en CMS. À quoi peut-on arriver avec des composants compatibles DIY ? Je pense partir sur la base de ce montage en le symétrisant.
– Je ne sais pas trop quelle configuration adopter. J’ai plusieurs besoins DC : ±15 V pour les CI analogiques, 2 × +5 V pour le codec (VA 53 mA d’un côté et VL+VD 49 mA de l’autre), et +5 V en 2,5 A pour le Pi. Les alimentations numériques doivent être bien séparées des analogiques pour ne pas les polluer. Ça fait beaucoup d’alimentations ! Je peux éventuellement passer les 5 V numériques du codec sur l’alim existante du Pi, que je garderai telle quelle. Est-il envisageable de réguler une partie du +15 V pour obtenir les +5 V destinés à la broche VA du codec à partir d’un LM7805 par exemple ? Ça fait tout de même 10 V de différence, donc mauvais rendement et échauffement bien que la consommation du codec ne dépasse pas le demi watt. Et dans ce cas, est-il mieux de se brancher avant ou après le régulateur 15 V ? Et si je veux alimenter la partie numérique, ce serait possible toujours avec le même transfo ou ce n’est même pas la peine d’y penser ?
– Compte tenu de ces considérations, est-il possible de garder l’alimentation dans le même boîtier que le reste des circuits (en essayant de les éloigner au maximum) ? Ou devrai-je me résoudre à la placer à l’extérieur ? Et dans ce cas, n’ai-je pas plutôt intérêt à considérer quelque chose à base d’alim 19 V pour ordinateur portable, quitte à baisser l’alim des ampli op à ±7 V ? (du coup, exit l’INA103 qui a besoin de ±9 V mini, il me faudra une autre solution).
Quelques modifications :
– Je crains d’avoir trop de bruit thermique lié aux résistances 10 MΩ sur l’entrée guitare. Du coup j’ai intercalé un ampli op (U2A) selon un montage suggéré par Craig Anderton dans Device 1:12:79, p. 11. La guitare arrive directement sur l’entrée positive de l’AO (ici avec un gain proche de 1), sans aucun condensateur de découplage. Ça m’embête un peu d’avoir à rajouter encore un AO, mais bon…
– Pour les mêmes raisons et le fait que le NE5532 a un courant de bias important, j’ai baissé plusieurs valeurs de résistance, en remontant les condensateurs associés.
– J’ai changé le filtrage de l’alim des op amp (plus de passage par la masse) selon les indications de Douglas Self dans cet article.
– J’ai retiré la zener de protection à la sortie de U1A pour la remplacer par 4 schottky directement placées sur les entrées du convertisseur. À mon avis c’est plus logique et plus efficace comme ça.
Maintenant, et à moins d’avoir des retours sur ce schéma, je voudrais passer à l’alimentation pour pouvoir faire quelques essais. Et là j’ai plein de questions :
– Est-ce que les régulateurs de tension linéaires classiques (LM317/LM337 et cie) sont suffisants comme base pour une alimentation à (très) faible bruit ? Je vois souvent des articles qui promeuvent de couples régulateurs à découpage + linéaire, mais avec des modèles qui n’existent qu’en CMS. À quoi peut-on arriver avec des composants compatibles DIY ? Je pense partir sur la base de ce montage en le symétrisant.
– Je ne sais pas trop quelle configuration adopter. J’ai plusieurs besoins DC : ±15 V pour les CI analogiques, 2 × +5 V pour le codec (VA 53 mA d’un côté et VL+VD 49 mA de l’autre), et +5 V en 2,5 A pour le Pi. Les alimentations numériques doivent être bien séparées des analogiques pour ne pas les polluer. Ça fait beaucoup d’alimentations ! Je peux éventuellement passer les 5 V numériques du codec sur l’alim existante du Pi, que je garderai telle quelle. Est-il envisageable de réguler une partie du +15 V pour obtenir les +5 V destinés à la broche VA du codec à partir d’un LM7805 par exemple ? Ça fait tout de même 10 V de différence, donc mauvais rendement et échauffement bien que la consommation du codec ne dépasse pas le demi watt. Et dans ce cas, est-il mieux de se brancher avant ou après le régulateur 15 V ? Et si je veux alimenter la partie numérique, ce serait possible toujours avec le même transfo ou ce n’est même pas la peine d’y penser ?
– Compte tenu de ces considérations, est-il possible de garder l’alimentation dans le même boîtier que le reste des circuits (en essayant de les éloigner au maximum) ? Ou devrai-je me résoudre à la placer à l’extérieur ? Et dans ce cas, n’ai-je pas plutôt intérêt à considérer quelque chose à base d’alim 19 V pour ordinateur portable, quitte à baisser l’alim des ampli op à ±7 V ? (du coup, exit l’INA103 qui a besoin de ±9 V mini, il me faudra une autre solution).
[ Dernière édition du message le 28/02/2017 à 11:35:13 ]
benjy B
458
Posteur·euse AFfamé·e
Membre depuis 19 ans
Firesledge
84
Posteur·euse AFfranchi·e
Membre depuis 8 ans
Rémy M. (chimimic)
14205
Modérateur·trice thématique
Membre depuis 22 ans
Firesledge
84
Posteur·euse AFfranchi·e
Membre depuis 8 ans
benjy B
458
Posteur·euse AFfamé·e
Membre depuis 19 ans
Firesledge
84
Posteur·euse AFfranchi·e
Membre depuis 8 ans
Pas de souci (j’ai quand même une formation en électronique, bien qu’elle soit loin derrière moi maintenant), et comme tu me l’as conseillé j’ai séparé les deux.
Pendant ce temps j’ai tout repris de zéro et suis parti dans une direction un peu différente. En cherchant des informations sur certains aspects de l’INA103 abordés très superficiellement dans la doc constructeur, je suis tombé sur la page de l’AD24QS. Il se trouve que cette carte, ainsi que l’AD-IOA, répondent à un cahier des charges très proche du mien, au moins pour la partie analogique — hors buffer guitare.
J’ai donc repris le gros du schéma pour les parties préamp micro, gain et préparation ADC. J’ai intercalé mes buffers haute impédance. J’ai rajouté quelques trucs, comme les diodes de protection aux entrées des composants fragiles ou coûteux, ou la paire de filtres LR de stabilisation préconisés dans la doc de l’INA103. J’ai également un interrupteur qui me permet de sauter le préamp micro pour pouvoir utiliser les XLR en niveau ligne. Pour tout ce qui est gain et cie, je verrai en détail lors des essais si les valeurs sont adéquates (en particulier RV1 et R19–R22).
Voici le schéma de la version 3 :
Edit : j’ai un petit doute sur le branchement du jack à interrupteurs, j’ai peut-être inversé les paires de fils. Faudrait que je voie comment sont câblées les connexions sur un modèle concret.
Pendant ce temps j’ai tout repris de zéro et suis parti dans une direction un peu différente. En cherchant des informations sur certains aspects de l’INA103 abordés très superficiellement dans la doc constructeur, je suis tombé sur la page de l’AD24QS. Il se trouve que cette carte, ainsi que l’AD-IOA, répondent à un cahier des charges très proche du mien, au moins pour la partie analogique — hors buffer guitare.
J’ai donc repris le gros du schéma pour les parties préamp micro, gain et préparation ADC. J’ai intercalé mes buffers haute impédance. J’ai rajouté quelques trucs, comme les diodes de protection aux entrées des composants fragiles ou coûteux, ou la paire de filtres LR de stabilisation préconisés dans la doc de l’INA103. J’ai également un interrupteur qui me permet de sauter le préamp micro pour pouvoir utiliser les XLR en niveau ligne. Pour tout ce qui est gain et cie, je verrai en détail lors des essais si les valeurs sont adéquates (en particulier RV1 et R19–R22).
Voici le schéma de la version 3 :
Edit : j’ai un petit doute sur le branchement du jack à interrupteurs, j’ai peut-être inversé les paires de fils. Faudrait que je voie comment sont câblées les connexions sur un modèle concret.
[ Dernière édition du message le 02/03/2017 à 10:11:46 ]
Anonyme
986
Citation :
Edit : j’ai un petit doute sur le branchement du jack à interrupteurs, j’ai peut-être inversé les paires de fils. Faudrait que je voie comment sont câblées les connexions sur un modèle concret.
Tu as inversé 4 avec 1, 5 avec 2 et, 6 avec 3
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