Tous ceux qui bricolent des montages de circuits audio dans leur propre atelier de loisirs connaissent le problème : comment alimenter le circuit en signaux ? Et comment trouver les erreurs ? On trouve dans le commerce différents générateurs de fonctions. Mais ces produits sont chers. Dans ce How-To, nous vous montrons comment construire votre propre générateur de fonctions DDS qui répond à toutes les spécifications nécessaires. Tout ce dont vous avez besoin, c’est d’un peu d’expérience en soudure.
Il n’est pas toujours nécessaire d’en faire plus : Les exigences de base d’un générateur de fonctions DDS
Pour alimenter votre circuit audio avec les signaux correspondants, un générateur de fonctions doit répondre à différentes exigences. Avec une certaine affinité pour la technique audio, vous devriez être familiarisé avec les spécifications de base auxquelles votre générateur doit répondre. Il s’agit de valeurs nominales connues :
- Votre générateur doit être capable de reproduire la gamme de fréquences de 10Hz à 20kHz.
- A la fréquence de 1kHz, le taux de distorsion harmonique doit être inférieur à un pour cent.
- Formes de signaux à couvrir : Sinus, rectangle, triangle, dent de scie
- L’impédance de sortie doit être commutable (50 ohms/600 ohms).
- Le générateur de fonctions DDS doit avoir un niveau de sortie de 5V Pk-Pk (Peak to Peak).
Effort
Convient pour : Débutant avec un peu d’expérience en soudure
Coût : environ 35,-€ sans le boîtier
Temps nécessaire :
- Assemblage de la platine : ½ heure
- Fabrication du circuit imprimé : 1 heure
- Installation du logiciel : ¼ d’heure
De quoi a-t-on besoin ?
- Liste des pièces (sans les pièces mécaniques comme les vis)
- Fichiers de projet
- Outils :
- Fer à souder
- Tournevis, pince coupante, pincette CMS pour équiper la platine R2R
- Appareils pour la fabrication des platines (insoleuse, installation de gravure) ou montage sur platine perforée
Comment fonctionne le DDS ?
Avec la DDS ou Direct Digital Synthesis (génération directe de signaux numériques), un signal de sortie n’est pas généré de manière analogique. Au lieu de cela, les informations numériques sont converties en un signal analogique à l’aide d’un convertisseur numérique-analogique (DAC). Cela permet de générer n’importe quelle forme de signal avec un oscillateur. En outre, la précision de la fréquence est meilleure que celle d’un signal de sortie généré de manière analogique – et l’utilisation est beaucoup plus facile.
Les appareils professionnels génèrent les signaux via des circuits intégrés spéciaux (IC spéciaux). Ceux-ci sont toutefois chers et difficiles à obtenir pour un usage privé. De plus, la programmation de l’appareil requiert de l’expérience dans l’utilisation d’un tel circuit intégré.
En revanche, l’utilisation de votre générateur de fonctions DDS fait maison est beaucoup plus simple grâce à l’ATmega 8 et à un simple écran à cristaux liquides. Pour cela, il vous suffit de calculer au préalable les tables correspondantes. Ces tables sont contenues dans le code source du projet et sont incluses dans le pack de téléchargement. Ensuite, le réseau de résistances R/2R intégré fournit aussitôt les signaux souhaités. Le tableau du code source commande le réseau DAC comme un potentiomètre à 256 niveaux. Les valeurs du tableau assurent la tension de sortie correcte pour chaque forme de signal. Pour le réseau, vous pouvez miser sur un réseau de résistances existant ou le construire vous-même à partir de résistances individuelles. Les résistances de précision avec une tolérance d’un pour cent ne posent pas de problème lors de l’autoconstruction – elles nécessitent simplement plus de travail de soudure.
Le logiciel pour l’utilisation du générateur de fonctions et la génération de signaux a été créé avec BASCOM. Le fichier HEX compilé peut être directement flashé dans l’ATmega 8. En raison de la taille du code source, vous ne pouvez pas utiliser la version freeware de BASCOM. Le fichier .HEX et le code source se trouvent tous deux dans le paquet de téléchargement. Si vous souhaitez réaliser vous-même votre circuit imprimé, vous trouverez également un layout préfabriqué au format SprintLayout dans le package de téléchargement. Vous pouvez l’imprimer en un clin d’œil à l’aide d’une visionneuse gratuite.
Structure
Avec ce layout mis à disposition, la construction est rapide. Lors du montage, il est préférable de toujours commencer par le composant le plus bas – dans ce cas, les ponts métalliques. Ensuite, vous montez couche par couche jusqu’à ce que tout soit équipé.
Mais il est également possible de construire le circuit sur une carte à trous. Si vous ne recevez pas de réseau de résistances R/2R prêt à l’emploi, vous pouvez également utiliser des résistances à couche métallique à tolérance étroite. Dans le pack de téléchargement, vous trouverez un petit circuit imprimé qui permet de reproduire le réseau R2R avec des résistances SMD 1206. Vous pouvez les monter à l’emplacement prévu pour le circuit intégré R2R. Vous trouverez la barre d’adaptation correspondante dans le panier. Pour pouvoir les souder, le côté cuivre de la platine simple face doit être orienté vers le haut. La platine est dessinée de telle sorte que le câblage ne convient que si le côté cuivre est en haut. Si vous le souhaitez, vous pouvez également vous rabattre sur le circuit intégré 4816P-R2R-103LF dans le panier. Pour l’installation, vous aurez besoin d’une platine d’adaptation de SO16 à DIL16. Un layout adapté se trouve dans le pack de téléchargement. Ces trois solutions suffisent pour équiper les différents réseaux de résistances R2R avec un layout de platine.
Veillez à ce que toutes les résistances aient les mêmes valeurs. Des écarts importants peuvent influencer la forme de la courbe. Les résistances correspondantes sont comprises dans le panier. Une fois la platine équipée, vous devez l’alimenter soit en courant alternatif 9V, soit en courant continu 12V.
Comme boîtier, vous pouvez utiliser le boîtier à profil latéral qui se trouve dans le panier – la platine peut être montée avec précision. Mais vous avez aussi la possibilité de fabriquer vous-même votre boîtier individuel.
Une fois que vous avez mis en service votre générateur de fonctions DDS, vous devez régler une fois pour toutes le contraste de l’écran LCD avec R4. Pour ce faire, il suffit de régler le curseur de manière à ce que le texte à l’écran soit bien lisible.
Utilisation
Le générateur de fonctions est commandé par quatre éléments de commande :
- un encodeur rotatif pour le niveau correct
- un encodeur rotatif pour le réglage de la fréquence
- un codeur rotatif pour la forme d’onde correspondante
- un commutateur à bascule pour l’impédance de sortie.
Tous les paramètres réglés sont affichés sur l’écran LCD. Les régulateurs sont expliqués plus en détail ci-dessous.
Régulateur de niveau
Ce régulateur se trouve à gauche de l’écran. Il sert à régler le niveau correct du signal. Grâce à sa structure simple, il est possible de régler en continu le niveau peak-to-peak souhaité de 0V à 5V.
Réglage de la fréquence (10Hz à 20kHz)
Le deuxième élément de commande est le codeur rotatif gauche pour le réglage de la fréquence. Avant toute chose : ce codeur ne peut être utilisé que si le générateur de fonctions DDS ne délivre aucun signal. Vous pouvez régler la fréquence souhaitée du signal de sortie en tournant simplement l’encodeur vers la gauche ou vers la droite. Si vous souhaitez régler rapidement des fréquences plus élevées, vous pouvez simplement appuyer sur l’encodeur. La largeur de pas est ainsi adaptée d’un facteur dix. Vous avez le choix entre quatre tailles de pas : Pas d’une unité, de dix unités, de cent unités ou de mille unités.
Forme du signal
Le codeur rotatif droit vous permet de choisir parmi les quatre formes de signal suivantes : Sinus, rectangle, triangle ou dent de scie. Comme pour le réglage de la fréquence, la sortie du signal du générateur doit être arrêtée lors de la sélection d’une forme de signal. Pour s’en assurer, il suffit d’appuyer sur l’encodeur.
Impédance de sortie
Le commutateur à bascule S1 permet de choisir entre les deux impédances de sortie les plus courantes dans le domaine audio : 50 ohms ou 600 ohms. Il suffit de basculer le commutateur pour passer d’une impédance à l’autre.
Signaux de sortie
Une fois que vous avez tout réglé, vous pouvez générer les différents signaux suivants :
Conclusion
Avec un peu d’expérience en soudure et peu d’efforts techniques, vous pouvez bricoler votre propre générateur de fonctions DDS pour un usage privé. Il fournit les signaux de base à vos circuits audio. Vous obtiendrez ainsi des résultats convaincants après moins de deux heures de bricolage, sans avoir à dépenser beaucoup d’argent pour un appareil professionnel.
Images: reichelt
