L'électronique pour le musicien partie 19

Parce qu’en effet, pour l’ins­tant, toutes nos belles simu­la­tions restent malheu­reu­se­ment théo­riques. Le choix des compo­sants, de leurs valeurs et de leurs types, la bonne concep­tion du circuit imprimé, les régla­ges… Tout cela va comp­ter dans la réali­sa­tion de l’objet final. Alors, pour défi­nir ce qui mérite vrai­ment d’être mis en place, nous établis­sons un cahier des charges, en 4 points prin­ci­paux :

La bonne qualité de fonc­tion­ne­ment - c’est idiot à dire mais, même si une pédale ne fait pas un trai­te­ment de signal qui néces­site une préci­sion extrême, certaines normes sont à respec­ter quand au place­ment des compo­sants, à la connexion des masses ou de l’ali­men­ta­tion… Bref, il faut faire cela propre­ment.

La faci­lité de prise en main – en effet, on a ajouté pas mal de commu­ta­teurs, il va donc être néces­saire de réflé­chir à un ensemble qui ne sera pas trop « usine à gaz », qui permet­tra une prise en main rapide, et où l’on ne risque pas trop de chan­ger invo­lon­tai­re­ment un réglage avec le pied.

La sono­rité - c’est bien de simu­ler des compor­te­ments, mais il n’y a rien de mieux que les oreilles pour juger du résul­tat final. Car, si l’on crée une pédale de disto, c’est pour faire de la musique pour soi, pour son plai­sir, son expres­sion person­nelle. Il va donc falloir peau­fi­ner, à partir du proto­type, un résul­tat final qui justi­fie nos efforts, et sache séduire nos oreilles.

L’es­thé­tique – une pédale facile à mani­pu­ler, c’est bien. Une pédale agréable à regar­der, c’est impor­tant aussi.

Pas ça donc.

Tous ces points seront déve­lop­pés, peau­fi­nés, trans­for­més dans les semaines qui viennent puisque, comme je l’ai déjà noté, cette série d’ar­ticles sert de jour­nal de bord à une créa­tion nouvelle, donc il est possible qu’elle passe par des révi­sions.

Commençons donc par iden­ti­fier ce qui devra se trou­ver acces­sible sur cette pédale, et à hiérar­chi­ser les prio­ri­tés d’uti­li­sa­tion.

Keski­vaou ?

Revoici le schéma de la semaine dernière, à un compo­sant près : 

En effet, j’ai changé la protec­tion contre les inver­sions de pola­rité au niveau de l’ali­men­ta­tion pour un système avec un MOSFET Type P (pour posi­tive chan­nel – je précise car nous avons vu les FET trop rapi­de­ment. Peut-être dans un futur arti­cle…). On avait parlé de cette solu­tion sur le forum : la connexion Drain-Source du tran­sis­tor forme une diode : lorsqu’elle reçoit +9V, et que la Grille est à 0V, ellle devient conduc­trice. Si la Grille reçoit +9V (pile instal­lée dans le mauvais sens, alimen­ta­tion externe à la pola­ri­sa­tion inverse), elle bloque la passage du courant dans le tran­sis­tor à effet de champ. L’in­té­rêt d’uti­li­ser un MOSFET, c’est sa résis­tance très faible (quelques dizaines de mΩ) qui occa­sionne une chute de tension négli­geable à ses bornes.

Vous remarque­rez que j’ai annoté notre schéma, en entou­rant en couleur chaque élément qui devra être acti­vable par l’uti­li­sa­teur. En voici la liste avec la réfé­rence des types de commu­ta­teur.

Les commu­ta­teurs sont cerclés :

En rouge le sélec­teur de l’am­pli tampon (2PDT, à levier), en vert le sélec­teur marche/arrêt (3PDT, foots­witch), en bleu le sélec­teur Bass Boost/ Bass+­Treble Boost (DP3T, rota­tif), en rose le sélec­teur des diodes d’écré­tage (DP3T, rota­tif).

Les poten­tio­mètres sont rectan­glés :

En bleu clair le gain (500 kΩ, log.), en violet le volume (10 kΩ, log.), en marron le Warp (valeur à défi­nir, lin.)

On se retrouve donc avec quatre commu­ta­teurs et trois poten­tio­mètres, plus une résis­tance variable dans la pédale. Il me semble que, logique­ment, ces commu­ta­teurs/potards tombent dans trois caté­go­ries d’uti­li­sa­tion :

Ultra-régu­lière – le foots­witch, je n’ai pas besoin d’ex­pliquer pourquoi.

Régu­lière -  les sélec­teurs de diodes et de conden­sa­teurs, le Warp, et les sélec­teurs Gain et Volume qui vont être utili­sés pour régler la sono­rité de la pédale mais qui, égale­ment, reste­rons intacts pendant de longues périodes aussi (selon l’uti­li­sa­teur et ses préfé­rences, bien entendu)

Occa­sion­nelle - le commu­ta­teur du buffer d’en­trée, qui sera activé (ou pas) à chaque nouvelle situa­tion d’uti­li­sa­tion, selon le pedal board, le câble… Mais qui risque aussi d’être laissé dans la posi­tion choisi par l’uti­li­sa­teur pendant long­temps.

Dans ta face !

À partir de ce constat, un premier design de la pédale me semble devoir trai­ter les sélec­teurs de diodes/conden­sa­teurs au même rang que les poten­tio­mètres de gain/volume. L’ordre des commandes suit le schéma : le Gain situé à l’en­trée, suivi du Boost, puis du Clip (sélec­tion des diodes), puis le Volume juste avant la sortie.

Il est impor­tant de sécu­ri­ser les contrôle contre les coups de semelles invo­lon­taires. Pour s’as­su­rer d’au­tant mieux de cela, on choi­sira des boutons ronds (et non pas, par exemple, des chicken­heads) et pour rester dans l’es­prit du circuit dont nous sommes partis au départ, j’ai pris des boutons typés « MXR », mais rien ne nous oblige à rester sur ce style là.

Le Warp est situé au centre, avec un plus petit bouton, de façon à ne pas trop l’ap­pro­cher du footsw­witch. Le sélec­teur du buffer, quant à lui, est relégé sur le côté de la pédale, et on utili­sera un petit commu­ta­teur à levier.

On emploiera une boîte de taille 1590XX (145 mm x 121 mm x 39 mm). Pour le design géné­ral, force est de consta­ter que l’on obtien­dra quelque chose qui ressem­blera plutôt à la Distor­tion II du même construc­teur, mais c’est un hasard, surtout dû à la couleur utili­sée.

Proto­ty­pons un typon

Repre­nons l’iden­ti­fi­ca­tion que nous avions faite des parties du circuit. Avec nos modi­fi­ca­tions cela donne : 

Il va donc nous falloir créer un circuit sur lequel ces parties soient, si ce n’est complè­te­ment sépa­rées (cela n’au­rait aucun sens), au moins distinctes les unes des autres. Cela aura deux effets posi­tifs : simpli­fier la compré­hen­sion du circuit lors du montage, ou de répa­ra­tion/modi­fi­ca­tions subsé­quentes ; sépa­rer autant que possible adéqua­te­ment les rails d’ali­men­ta­tion du trajet du signal, et permettre une bonne mise en place de la masse. Voici un premier design : 

Il s’agit d’un circuit imprimé double-face (les traces de la face infé­rieure sont en orange, de la face supé­rieure en jaune), ce qui permet un meilleur rende­ment compo­sants/place. Pour les plus novices : remarquez que certaines traces jaunes croisent des traces oranges (puisqu’elles sont respec­ti­ve­ment sur le recto et le verso du circuit imprimé), ce qui permet de multi­plier les liai­sons entre les compo­sants plus libre­ment. J’ai prin­ci­pa­le­ment utili­sée la face infé­rieure pour le signal et la masse, et la supé­rieure pour l’alim (à quelques excep­tions près, qui m’ont été dictées par les néces­si­tés du design).

Si des compo­sants ont l’air de se chevau­cher, cela n’est pas impor­tant ! Par exemple, en ce qui concerne le LM741 et le termi­nal nommé GAIN (relié au poten­tio­mètre du même nom), nous ne monte­rons tout simple­ment pas de termi­nal de connexion, et utili­se­rons direc­te­ment les pastilles, sur lesquelles nous vien­drons souder les câbles.

Toutes les réfé­rences de compo­sant corres­pondent à celles du schéma pour une bonne lisi­bi­lité : manquent seule­ment les commu­ta­teurs et les poten­tio­mètres (dont les points de connexion sont toute­fois indiqués) ainsi que les conden­sa­teurs C7 et C9, la LED D5 et sa résis­tance, qui seront tous montés hors du circuit imprimé.

En étudiant la topo­lo­gie du circuit, on observe bien comment les compo­sants sont instal­lés en respec­tant au moins partiel­le­ment la forme géné­rale du schéma (l’ap­pa­ri­tion des compo­sants de droite à gauche). Ci-dessous, on voit, enca­dré en rouge, l’am­pli tampon ; en violet, l’ali­men­ta­tion ; en bleu, l’étage d’am­pli­fi­ca­tion et en jaune clair l’étage de sortie (filtrage, écré­tage et atté­nua­tion du signal).

Quels sont le savan­tages d’une telle mise en place ? Si vous obser­vez le dessin de l’in­té­rieur de la pédale (ci-dessous), vous remarque­rez que l’en­trée du signal (à gauche) arrive ensuite sur le côté gauche du circuit imprimé, que le commu­ta­teur de l’am­pli tampon se trouve face à sa connexion sur le circuit, tout comme la sortie… Certains points de connexions ne sont pas parfai­te­ment alignés avec leurs poten­tio­mètres, ou leurs commu­ta­teurs mais, dans l’en­semble, ce montage permet­tra de conser­ver des câblages courts. Cela rendra le montage (et de poten­tielles modi­fi­ca­tions) plus facile à réali­ser. On veut éviter ce qu’on nomme « le plat de spaghetti » : 

Pas ça non plus (désolé pour la personne qui a fait ça)

Pour finir, quelques indi­ca­tions tech­niques : ce proto­type de typon a été réalisé avec la logi­ciel Frit­zing. Certes, en écri­vant ceci, je lui fais de la pub…  Ce n’est pas la seule solu­tion, de nombreuses autres solu­tions existent, certaines bien plus avan­cées dans leurs options. Toute­fois, ce logi­ciel et le projet sur lequel il se fonde, initié par l’Uni­ver­sité de Pots­dam, a le mérite de s’adresse direc­te­ment aux non-profes­sion­nels. En cela, il se place exac­te­ment dans la lignée de cette série d’ar­ticles.

Dessine-moi une disto

Le circuit faisant 69 × 35 mm, il s’in­tè­grera parfai­te­ment dans notre boîte, en nous lais­sant assez de place pour réali­ser un câblage propre et pour loger la pile.

Et main­te­nant, où allons-nous ?

En atten­dant de réali­ser ce proto­type, notre série d’ar­ticle plus « théo­rique » va reprendre son train. Lorsqu’un premier proto­type satis­fai­sant aura pris forme sur mon plan de travail, nous conclu­rons cette série, avec un article donnant une liste de pièce complète, le fichier du typon, et un jour­nal de montage de la pédale, avec des indi­ca­tions précises sur les étapes de sa réali­sa­tion.

Et en atten­dant, le prochain article sera consa­cré aux alimen­ta­tions et à leur régu­la­tion.