sommaire - PolytechGii

SOMMAIRE :
Sommaire………………………………………………………………………1
INTRODUCTION…………………………………………………………….…2
I- Principe et fonctionnement ................................................................3
1) Principe………………………………………………………………………………..….3
2) Fonctionnement ………………………………………………………………….…….3
a- Alimentation……………………………………………………………………..…….3
b- L’entrée du montage ………………………………………………………….……..3
c- Truquage ……………………………………………………………………………….3
II - Régulation et stabilisation de l’alimentation ……………….………4
1) Le transformateur ……………………………………………………………….……..4
a- Présentation ………………………………………………………..…………………4
b- Le rôle du transformateur……………………………………………………….….5
c- Conclusion……………………………………………………………………………..5
2) Etude du pont de diodes……………………………………………………………….5
a- Montage ……………………………………………………………………….……….5
b- Observation…………………………………………………………………….……..6
c- Interprétation ………………………………………………………………….……..6
3) Rôle d du condensateur…………………………………………………..…………..6
a- Montage………………………………………………………………………………..6
b- Observation …………………………………………………………………………….6
c- Conclusion ………………………………………………………………………………7
4) Régulateur de tension …………………………………………………………………7
III- Etude du bloc contenant le circuit LM741..................................8
1) Propriétés d’un amplificateur opérationnel …………………………………………..8
2) Représentation du LM741…………………………………………………8
3) Etude du schéma……………………………………………………………8
a- Application du LM741 au truqueur de voix ………………………………………11
b- Conclusion …………………………………………………………………………..11
IV- Etude du bloc contenant le circuit XR 2206 ………………….12
1) Le VCO ………………………………………………………………………………..12
2) Brochage……………………………………………………………………………….12
3) Modulation à partir de la norme IRIG………………………………………………13
a- Figure 1 ………………………………………………………………………………14
b- Figure 2 ………………………………………………………………………………14
CONCLUSION……………………………………………………...15
ANNEXE 1,ANNEXE2 ,ANNEXE3 ,ANNEXE4,ANNEXE5………..17,18,19,20,21
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Introduction :
Dans le cadre du module de « Montage électronique », nous nous sommes
intéressés à l’étude du « Truqueur de voix ». Pour réaliser ce projet, un kit CH 31 a
été mis à notre disposition.
Ce kit est un circuit imprimé de dimension 105*80mm qui permet à l’aide d’un micro
de déformer le timbre vocal, réalisant ainsi de nombreux effets sonores très
spectaculaires. Il possède une entrée micro dynamique ou magnétique et une entrée
auxiliaire. Les réglages sont assurés par des potentiomètres. L’alimentation s’effectue
sur le secteur 220V avec une consommation de 3W environ.
Dans ce qui suit nous allons étudier en détails ce truqueur de voix .Tout d’abord on
commence par étudier le fonctionnement global pour attaquer après l’agencement des
différents blocs reparties comme suit : l’alimentation stabilisée et les blocs
correspondants aux circuits intégrés LM741 et XR2206.
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I-Principe et fonctionnement :
1) Principe
Le principe du truqueur de voix est de modifier le timbre vocal. En effet, les signaux en
provenance de l’entrée micro sont d’abord amplifiés avant d’être acheminés vers une
transconductance active. Celle-ci reçoit des signaux sinusoïdaux de fréquence fixe.
On obtient à la sortie un signal dont l’amplitude initiale est elle-même modulée par la
fréquence évoquée ci-dessus. On peut récupérer le signal modifié (truqué) par
l’intermédiaire d’un haut parleur qui sera placé de préférence assez loin du micro.
2) Fonctionnement :
a) Alimentation :
Afin d’avoir une puissance suffisante, l’énergie sera prélevée sur le secteur 220V par
le biais d’un transformateur 220V / 12V. Un pont de diodes redresse les deux
alternances délivrées par le secondaire. La capacité C1 réalise un premier filtrage de
la tension redressée. Le transistor BD 135 (T1) stabilise cette même tension qui est
filtrée une seconde fois par les condensateurs C2 et C3. On obtient donc une tension
continue d’environ 12 V.
b) L’entrée du montage :
Notre entrée se situe au niveau du microphone. C’est par elle que nous allons
recueillir le son que nous désirons truquer. Il sera amplifié par l’amplificateur
opérationnel LM741 dont le gain est réglable grâce à l’inverseur I1 qui agit sur
l’entrée inverseuse en y injectons la contre-réaction souhaitée.
C) Truquage :
Le signal amplifié attaque à travers le condensateur C6 l’entrée du générateur assuré
par le circuit XR2206. Le XR2206 est un oscillateur commandé en tension (VCO) qui
nous sert de porteuse, est relié intérieurement à un modulateur, nous permettant
d’obtenir sur la broche 2 du circuit un signal de sortie déformé. La fréquence de la
porteuse est déterminée par le condensateur C7, C8, le potentiomètre P2 et
l’inverseur I2. Les niveaux de polarisation sont fixés par le diviseur de tension R12,
R13 et RA1. La tension aux bornes du condensateur C9 indique la tension de
différence interne, la résistance ajustable RA2 règle le point de fonctionnement. La
broche 11 permet d’injecter la fréquence hachurée sur la sortie par l’intermédiaire de
l’inverseur I3 qui est réglé par le potentiomètre P2.
L’inverseur I5 permet de commuter le signal audio, avant ou après le modulateur en
anneau. Le potentiomètre P1 règle le niveau de la modulation. Un tel circuit peut donc
fournir toutes sortes de signaux : carrés, triangulaires, dents de scie, sinusoïdaux.
C’est ce dernier type de signal qu’il délivre sur sa sortie dans le présent montage.
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II- Régulation et stabilisation de l’alimentation :
Voici le schéma de l’alimentation stabilisée du CH 31 :
1) Le transformateur :
a) Présentation :
Schéma :
Le transformateur est un appareil utilisé pour transformer une tension en une autre pour un
transformateur parfait tout le flux crée par l’enroulement primaire traverse l’enroulement
secondaire. L’enroulement du primaire, formé de N1 spires, est le siège d’une f.é.m. :
e1 N ddt
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et u1 e1
b) Le rôle du transformateur :
On utilise souvent le transformateur pour coupler la tension c.a d’entrée de la source vers le
redresseur. Le couplage par transformateur fournit deux avantages. Il permet d’abord un effet
dévolteur sur la tension d’entrée selon les besoins. Egalement, la source c.a devient isolée
électriquement du redresseur pour empêcher tout risque de choc électrique dans le circuit
secondaire. Pour un transformateur parfait, la tension secondaire est égale au rapport de
transformation (Nsec/Npri) multiplié par la tension au primaire, tel qu’exprimé par l’équation :
Vsec= (Nsec/Npri)Vpri
Avec Nsec le nombre de spire de la bobine secondiare et Npri le nombre de spire de la bobine
primaire.
c) conclusion :
Le transformateur convertit la tension alternative sinusoïdale du secteur en une tension
continue d’environ 12V.
2) Etude du pont de diodes :
a) Montage :
5
b) observation :
l.
Lorsque le cycle à l’entrée est positif , les diodes D1et D3sont sous polarisation directe et
conduise le courant. Les diodes D2 et D4 sont bloquées, d’où Vs égale à Ve. Lorsque le cycle
est négatif, les diodes D2 et D4 sont sous polarisations directes et conduisent le courant, les
diodes D1 et D3 sont polarisées en inverse. Vs égale à –Ve.
c) Interpretation :
A la sortie du pont de diodes on a une tension de sortie redressée en double alternance qui
est égale à la valeur absolue de la tension d’entrée.
3) Rôle d du condensateur :
a) Montage :
On place le condensateur en paralléle entre le pont de diodes et la lampe comme
l’indique le dessin ci-dessous :
b) Observation :
Durant le premier quart de cycle, le condensateur se charge, jusqu’à la valeur crête de l’entrée.
Après avoir atteint la crête, lorsque le signal d’entrer décroît le condensateur retient sa charge
et la diode devient sous polarisation inverse, puis sa cathode est plus positive que son anode.
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c) conclusion :
Le condensateur permet de lisser la tension redressée. A la sortie du pont de la diode la
tension est doublement redressée puis à la sortie du condensateur, elle est quasiment
continue :
4) Régulateur de tension :
Ce montage permet d’obtenir une tension de sortie fixe avec une tension d’entrée
variable :
Principe de fonctionnement :
On crée une référence de tension à l’aide de R1 et de DZ . La tension sur la base de T1 vaut
alors 5.1V (tension de la diode Zéner).
Le transistor joue le role de suiveur de tension et « amplifi » en courant. C'est-à-dire que
Vs=5.1V-Vbe= 4.5V environ.
Pour un bon fonctionnement, il faut que Vcc soit au moins 6V.
La résistance R2 sert de résistance de charge. A vide(Is=0) Vs =4.5Le courant qui circule dans la base de T1 est négligeable devant le courant circulant dans la
diode zener (Ib<<Iz)pour la tension de sortie soit stable
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III- Etude du bloc contenant le circuit LM741 :
Le circuit intégré LM741 est un amplificateur opérationnel, pièce fondamentale d’un très grand
nombre de système électroniques. Il est utilisé dans de petits montages ainsi que dans des
appareils de haute technologie.
1) Propriétés d’un amplificateur opérationnel :
Parmi les propriétés du modèle de l’amplificateur opérationnel, deux idées essentielles qui
sont :
 L’amplificateur opérationnel a une impédance d’entrée infinie
 L’amplificateur opérationnel a une amplification infinie
Mais ce n’est que le modèle et le modèle n’est qu’une représentation de la réalité. La seconde
propriété exprime le faite que la tension maximale de sortie (Us) est inférieure à la tension
d’alimentation ainsi que la tension de sortie de l’AO est comprise entre deux valeurs qui sont
+Vsat et –Vsat.
Un amplificateur opérationnel donnera alors une courbe réponse semblable à celle représentée
ci-dessous.
2) Représentation du LM741 :
Revenons au LM741 : chacune des huit pattes est un petit fil électronique :
Voici comment il est représenté dans les schémas électroniques :
8
Et voici comment il est représenté dans les manuels des constructeurs :
La patte marquée NC ne sert à rien : NC veut dire "Non Connecté". Les pattes marquées
"OFFSET NULL" sont parfois utiles pour des réglages précis.
Voici maintenant une "image" de comment fonctionne l'ampli op. Nous allons considérer que
l'ampli OP contient quatre choses : deux voltmètres, une alimentation électrique réglable, et un
bonhomme.
Quatre remarques accessoires au sujet de ces quatre objets :

Pour que l'alimentation réglable puisse débiter du courant, il faut bien entendu que
l'ampli OP ait été raccordé à une source de courant. Vous pouvez par exemple raccorder
V+ au pôle positif d'une pile de 9 V, et V- au pôle négatif (0 V).

L'alimentation est peu puissante. Elle ne fournira pas de grandes puissances électriques.
Tout au plus quelques dizaines de milliampères. A moins que vous n'utilisiez un ampli
OP de puissance, bien entendu.

Quand "le réglage" de l'alimentation est au maximum, elle va sortir presque V+ (9 V).
Au minimum, presque V- (0 V). Entre les deux, n'importe quelle tension (1.3 V, 2 V,
4.73 V, 6.89 V...). Le réglage de l'alimentation peut aller du minimum au maximum en
un millionième de seconde.

Les deux voltmètres portent les noms "+" et "-". Ils ne sont pas rigoureusement tout à
fait identiques, et on ne doit pas essayer leur faire mesurer des tensions supérieures à
V+, ou inférieures à V- : ils fonctionneraient mal, ou pourraient même brûler.
Que fait le bonhomme ? Il regarde en permanence les deux voltmètres, et fait ceci :
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
Si le voltmètre "-" mesure une tension plus grande que le voltmètre "+", alors le
bonhomme diminue la tension que fournit l'alimentation.

Si le voltmètre "-" mesure une tension plus petite que le voltmètre "+", alors le
bonhomme augmente la tension que fournit l'alimentation.

Si les voltmètres marquent la même chose, le bonhomme ne touche plus au réglage.
Voici le schéma interne du LM741 :
3) Etude du schéma :
Voici le schéma du bloc utilisant le LM741 :
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a) Application du LM741 au truqueur de voix :
Cet amplificateur opérationnel permet une première amplification du signal venant de l’entrée
Micro (E. micro).
Pour mesurer le gain de cet amplificateur opérationnel dans le cadre du truqueur de voix, nous
avions mis sur l’entrée E. micro un signal sinusoïdal et nous avions observé le signal obtenu
sur la broche 6 une sinusoïde dont les caractéristiques sont données ci-dessous.
Par contre, pour tester ce circuit intégré, le LM741, et pour ne pas savoir à brancher
directement le circuit imprimé le CH31 sur le secteur 220V (pour des raisons de sécurité !),
Nous avons enlevé le transformateur. Ensuite, nous avons soudé un fil au niveau de la masse du
circuit imprimé le CH31. Enfin nous avons appliqué une tension continue avant la résistance
R1 (environ 23.9V) de telle manière à récupérer du 12V au niveau de l’émetteur du transistor
T1 (donc du 12V sur la broche du LM741).
Deux situations sont à envisager, selon que l’on bascule l’interrupteur I1 en A ou B :
 On bascule l’interrupteur en A et on relève les résultats expérimentaux :
amplitude fréquence
Entrée E.micro (signal sinusoïdal)
319mVpp 1Khz
Sinusoïde sur la broche 6 (entrée du LM741) 656mVpp 1Khz
Sinusoïde sur la broche 6 (sortie du LM741) 8.4mVpp 1Khz
On remarque que les deux signaux sont déphasés de -60° et qu’ils ont même fréquence.
On obtient donc un Gain de 12 (8.4/0.656).
 On bascule l’interrupteur en B et on relève les résultats expérimentaux :
amplitude
Entrée E.micro (signal sinusoïdal)
50mVpp
Sinusoïde sur la broche 6 (entrée du LM741) 109mVpp
Sinusoïde sur la broche 6 (sortie du LM741) 8.75mVpp
fréquence
1Khz
1Khz
1Khz
On remarque que les deux signaux sont en phase et qu’ils ont même fréquence.
On obtient donc un Gain de 80 (8.75/0.109).
b) Conclusion :
Le LM741 est un circuit intégrée, formé d’une multitude de composants électroniques
élémentaires : résistances, transistors, ce circuit complexe est connecté à l’extérieur par des
bornes de raccordement : 3 bornes fonctionnelles et 2 bornes d’alimentation, par exemple +12V
et -12V.
On remarque qu’on peux obtenir le gain que l’on désire par le choix des valeurs des
résistances R5, R6, R7, R8 et R9 et par le choix de basculer l’interrupteur I1 en A ou en B.
Ce circuit intégré permet donc d’amplifier le signal provenant de l’Entrée Micro. Ce signal
amplifié sera ensuite injecté sur la broche 1 di circuit intégré, le XR2206qui sera étudier par la
suite.
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IV- Etude du bloc contenant le circuit XR 2206 :
Le XR2206 s’impose actuellement dans les clubs aérospatiaux comme le circuit intégré le
mieux adapté à la réalisation d’un VCO de qualité.
Nous allons voir dans cette étude comment le mettre en œuvre sans difficulté.
1) Le VCO :
Acronyme pour Voltage Controlled Oscillator, c’est un traducteur Tension/Fréquence .
Il produit un signal alternatif (généralement sinusoïdal) de sortie dont la fréquence est
directement proportionnelle à la tension continue du signal d’entrée.
Plusieurs normes prédéfinies existent pour définir la relation entre le signal continu d’entrée et
le signal alternatif de sortie.
Le standard le plus connu est le standard IRIG. Il en existe plusieurs et chacun peut comporter
plusieurs voies. Une voie est défini par :
 4 voies
 excursion en fréquence égale à +/- 20%
Voie Fmin(Hz) Fcentre(Hz) Fmax(Hz)
1
320
400
480
2
1040
1300
1560
3
3200
4000
4800
4
10400
13000
15600
2) Brochage :
Le XR2206 se présente sous la forme d’un circuit intégré dual-in-line 16 broches dont une
description sommaire est faite dans le tableau ci-dessous :
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3) Modulation à partir de la norme IRIG :
Les figures 1 et 2 indique le schéma nécessaire et suffisant pour faire fonctionner correctement
un XR2206 en tant que VCO .
a. R3 permet de régler l’amplitude de sortie. L’amplitude de sortie est égale à 60
mV par KOhms.
b. R et C permettent de fixer la fréquence centrale du signal de sortie : F0 =
1/RC en essayant de garder les marges déterminées dans le tableau ci-dessus.
Figure 1
13
Figure 2
a) Figure 1 :
It = Ib + Ic
Ib = 3/ R
Ic = (3 – Vc)/Rc
It = (Vc – 3)/Rc + 3/R
La broche 7 du XR2206 impose une tension fixe de 3V.
Et la fréquence du signal de sortie est directement liée au courant d’entrée de la patte 7
Ce pont diviseur, permet de faire varier ce courant en fonction de la tension d’entrée (Sweep
Input).
AVc=3V => It =0
AVc=0V => It =3R – 3Rc
AVc=6V => It =3R+3Rc
Donc si l’on souhaite réaliser un VCO IRIG 20% sur la voie 2 (F0=1300Hz), il faut :
Excursion=R/Rc
F0=1/RC
Si on prend C=10nf => R=77Kohms.
b) Figure 2 :
Vcc =12V
 Réglage de la linéarité du signal :
Il faut RA 200ohms dans l’idéal. Cependant, comme il s’agit d’une résistance variable, on peut
la régler de manière optimale.
 Changement de l’offset :
La valeur de RB permet de modifier l’offset de la tension générée.
 Changement de la fréquence :
La fréquence peut être changée en modifiant la valeur du potentiomètre R1, tout en sachant que
la fréquence dépend de R1 et de C et évolue de la manière suivante :
F=1/((R1+1Kohms)C).
Pour être efficace, il faut 4.7nf<C<100nf
Il faut aussi 10Kohms<R<100Kohms
Soit 9 Kohms <R1<99Kohms
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Changement de l’amplitude :
On peut modifier l’amplitude de sortie en modifiant la valeur de R3, sachant que la valeur crête
à crête évolue en fonction de R3 de la façon suivante :
Vcrete =60mV/Kohms de R 9
 Les limites:
Le seul inconvénient du XR2206 est qu’il coute cher, à lui seul prés de 10 euros. De plus, le
XR2206 ne permet qu’une amplitude de 6V en sortie ! Il faudra donc prévoir un dispositif
d’amplitude, avec par exemple un AOP en suiveur avec gain.
Cependant, la différence de prix peut être justifiée par une qualité supérieure de la courbe sinus,
ainsi qu’une possibilité de réglages plus avancés.

15
Conclusion :
Ainsi ce projet du montage électronique nous a permis de mettre en pratique tous le savoir
théorique et pratique acquis tout au long de cette année dans les différents modules et travaux
pratique.
Nous retenons trois choses de ce projet :
1- L’obtention d’une alimentation stabilisée.
L’alimentation est prélevée sur le secteur 220V, en prenant toutes les
précautions pour isoler les parties sous tension. L’association d’un pont
de diode (double redressement de la tension alternative), d’une capacité
C1 (premier filtrage), du transistor BD135(régulateur de tension),de
capacités C2 et C3 et d’une résistance R2(filtrage)Permet d’obtenir une
tension continue de 12V nécessaire à la mise sous tension du circuit
intégré, le LM741.
2- L’amplification du signal quelconque
Le son de la voix, ou le signal provenant du micro est amplifié grâce au
LM741.
3- La déformation de signal amplifié
Le son amplifié est modifié grâce au différent basculement des
interrupteurs I2, I3, I4 et I5, aux différents résistances et surtout au
circuit intégré responsable de la modulation en fréquence le XR2206.
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Annexe1 :liste des composants et leurs utilités :
Désignation /noms
CH31
Transformateur
Support de fusible
fusible
Inverseur à glissière
Boutons de poteniomètre
Support du ci 8pts
Support de ci 16pts
LM741
XR2206
BC547
BD135
Led rouge
BZX85C12V DZ
1N4004D1-D2-D3-D4
1N4148D5
P1
P2
RA1
RA2
R6
R15
R12
R5
R4
R1-R13
R7-R10
R3-R14
R2-R8-R9-R11-R16-R17
C5
C8
C3|-C6-C11-C12
C4-C7-C9-C10
C2
C1
Soudure
fil
Quantité
1
1
1
1
5
2
1
1
1
1
1
1
1
1
4
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
6
1
1
4
4
1
1
1
1
Valeurs
Attributions
Circuit imprimé
Circuit intégré
Circuit intégré
Transistor
Transistor
Diode zener
Diode
Diode
10K/A
potentiomètre
100K/A
Potentiomètre
22K
Résistance ajustable
47K
Résistance ajustable
300R
Résistance
2.2K
Résistance
3.9K
Résistance
4.7K
Résistance
470K
Résistance
470R
Résistance
100K
Résistance
1K
Résistance
470PF
Condensateur
10NF
Condensateur
0.1µF
Cond
2.2µF/25V/RAD
Cond.chim
220µF/25V/RAD Cond.chim
1000µF/25V/RAD Cond.chim
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Annexe 2 : Data book du circuit intégré LM741
18
Annexe 3 : Data book du circuit intégré XR2206
19
Annexe4 : Data book du transistor BC547
20
Annexe5 : Data book du transistor BD135
21
22