Egaliseur audio 001

Présentation

Le présent égaliseur est un modèle 10 voies facile à construire et qui ne coûte pas très cher (son prix dépend surtout de la qualité des potentiomètres). Il fonctionne avec des AOP classiques de type TL074 (des TL084 et LM324 conviennent aussi mais le LM324 est tout de même moins performant), et nécessite une alimentation simple de +12 V (schéma 001) ou une alimentation double +/-12 V (schéma 001b). Le circuit est mono, ce qui veut dire qu'il faut le réaliser en double exemplaire pour une application stéréo. Une version à cinq bandes est proposée à la page Egaliseur audio 002.

Schéma 001

Pas complexe en soi, dès l'instant où l'on a remarqué que la partie inférieure est une réplique en dix exemplaires d'un même circuit de base.

Circuit d'entrée

Basé sur un AOP (U3:C), il dispose d'une haute impédance d'entrée, qui n'est en fait limitée que par la valeur de la résistance R21 de 100 kO. Cette résistance peut être abaissée sans aucune difficulté jusqu'à 22 kO. La sortie de cet étage d'entrée est reliée - via R22 - à l'entrée non-inverseuse de l'AOP U3:D qui constitue l'étage de sortie.

Circuit de sortie

L'AOP U3:D permet de disposer d'une sortie à basse impédance. Ses entrées non-inverseuse et inverseuse sont reliées sur la bardée de potentiomètres qui permettent l'atténuation ou l'amplification de chaque bande de fréquence.

Entre les deux...

Un groupe de dix filtres identiques en forme, avec pour seule différence la fréquence centrale de chacun, déterminée par les composants qui les composent. Les résistances de ces filtres sont de mêmes valeurs, ce sont les deux condensateurs qui déterminent leur fréquence centrale et leur largeur de bande. Comme l'égaliseur possède dix bandes de fréquence, on travaille à l'octave (un octave d'écart entre chaque bande), ce qui signifie que la valeur de la fréquence centrale d'un filtre est moitié moindre de celle du filtre qui suit directement (c'est en tout cas une caractéristique que l'on pourrait fortement désirer). Le tableau suivant résume la valeur de la fréquence centrale des filtres, en fonction des composants utilisés (formule mathématique un peu plus loin).

Il peut sembler curieux au premier abord de disposer de réglages sur des fréquences centrales extrêmes de 20 Hz et de 22 kHz. On pourrait en effet se demander si l'action sur les potentiomètres qui y sont liés s'entend réellement... Souvenez-vous que la largeur de bande de chaque filtre n'est pas très fine, et que quand on modifie la position du curseur d'un des potentiomètres, on joue aussi au-dessus et en-dessous de cette valeur centrale, avec un effet qui s'atténue au fur et à mesure que l'on s'en éloigne. A titre d'exemple, le fait de mettre à fond le potentiomètre RV10 provoque une amplification proche de +10 dB à 22 kHz, une amplification de +6 dB à 16 kHz et une amplification de +3 dB à 13 kHz. Et il est heureux que les diverses bandes de fréquence se recouvrent un peu, car dans le cas contraire cela ferait des trous difficiles à combler. En même temps, la largeur de bande ne doit pas être trop grande pour que les chevauchements restent modestes. Il faut, vous l'avez compris, trouver le juste milieu, sachant que de toute façon il n'existe pas de recouvrement idéal. Avec un égaliseur à 30 bandes (au tiers d'octave), la largeur de bande des filtres doit être plus étroite, et avec un égaliseur 5 bandes, la largeur de bande des filtres doit au contraire être plus étalée. Autant dire qu'avec ce dernier, et selon toute évidence, la correction apportée ne peut pas être aussi fine qu'avec un système 30 bandes...


Exemple de correction sur 500 Hz (5ème bande) et 10 kHz 9ème bande)

Je sais que cela surprend la première fois qu'on voit ça, mais la sortie des AOP constituant les dix filtres se fait bien comme ça, rien d'autre n'y est raccordé. Un tel montage constitue une sorte de "self virtuelle" (gyrateur), où une self classique est remplacée par un AOP, deux résistances et un condensateur. Ce schéma d'égaliseur pourrait ainsi être (re)transformé en un modèle plus "passif", en remplaçant les groupements [AOP / R1 / R2 / C2] par de vraies selfs (attention, celles nécessaires en bas du spectre ne sont pas du genre miniature).
Sur le schéma, amplification quand curseur en haut et atténuation quand curseur en bas.

Modification de la fréquence centrale des filtres

Deux solutions possibles, qui peuvent être combinées :

• modification des composants de chaque filtre, notamment condensateurs :  en diminuant leur valeur, la fréquence de résonnance augmente (on monte dans les aigus). Les valeurs les plus élevées permettent de travailler dans le bas du spectre.
• remplacement des résistances de 100 kO entre entrée non-inverseuse des AOP et masse, par un potentiomètre de 1 MO en série avec une résistance talon de 47 kO à 68 kO. Dans ces conditions, la fréquence de résonnance est la plus élevée quand le potentiomètre est réglé à sa valeur minimale.

Pour ceux que les formules ne font pas fuir, voici celle qu'il vous faut pour vos exercices de style (les références des composants correspondent à la première cellule de filtrage, mais c'est la même chose pour les autres).
Fo = 1 / (2 * Pi * racine[R1 * R2 * C1 * C2]) 
Exemple avec la première cellule basée sur U1:A (2,2 kO / 100 kO / 2,2 uF / 100 nF) :
Fo = 1 / (2 * 3,14 * racine[2200 * 100000 * 0,0000022 * 0,0000001])
Fo = 1 / (2 * 3,14 * 0,00695) = 22,8 Hz
Autre exemple avec la dernière cellule basée sur U3:B (2,2 kO / 100 kO / 2,2 nF / 100 pF):
Fo = 1 / (2 * 3,14 * racine[2200 * 100000 * 0,0000000022 * 0,0000000001])
Fo = 1 / (2 * 3,14 * 0,00000695) = 22,8 kHz

Alimentation simple

Pour pouvoir faire fonctionner ce circuit à base d'AOP avec une alimentation simple, il est nécessaire de recourir à une masse virtuelle qui apporte une tension approximativement égale à la moitié de la tension d'alimentation - cette masse virtuelle est appelée VB sur le schéma. Sa valeur exacte importe peu, mais il faut cependant conserver une bonne marge au dessus et en dessous pour que le signal audio qui ressort ne soit pas distordu par ecrêtage au niveau ligne +12 V ou au niveau 0 V (masse). Elle ne doit donc pas être voisine de +2 V ou de +10 V, une valeur comprise entre +5 V et +7 V convient par contre très bien. Pour obtenir cette tension, on fait appel ici à un régulateur de tension à base de diode zener et transistor ballast, ça nous change de l'AOP avec son pont diviseur par deux... La tension développée aux bornes de la diode zener D1, polarisée par R24 et filtrée par C23, est appliquée à la base du transistor Q1 dont le rôle se résume à fournir la tension régulée sous basse impédance, avec une petite chute de 0,6 V liée à la jonction Base-Emetteur du transistor. Comme la diode zener est un modèle 6,8 V, la tension de la masse virtuelle est voisine de 6,2 V, ce qui est proche de la moitié de la tension d'alimentation principale, ce qui est parfait.

Schéma 001b

Même circuit, légèrement modifié, pour usage avec alimentation symétrique +/-12 V.



Toutes les résistances en bas du schéma (R2, R4, ..., R18, R20) vont maintenant à la masse, au lieu d'aller à un potentiel moitié tension d'alim (anciennement VB). Il en est de même pour la résistance R21 en entrée principale. Bien entendu, la broche 11 des AOP quadruple va désormais à la tension négative de -12 V et non plus à la masse.

Circuit imprimé

Non réalisé de mon côté, mais version gentillement proposée par Cyril, que je remercie.

Typon de Cyril

Réalisé en simple face, sous DesignSpark.



Typon de Cyril - 10/05/2015

Historique

10/05/2015
- Correction erreur typon de Cyril (manquait alim broche 4 du CI central).
03/05/2015
- Ajout typon de Cyril.
10/02/2013
- Ajout infos sur fréquence centrale des filtres.
21/02/2010
- Première mise à disposition