Arduino et potentiomètres à commande numérique

Bonjour à tous,
je souhaite réaliser un préampli audio en remplaçant les potentiomètres rotatifs mécaniques par des potentiomètres à commande numérique. La partie analogique fonctionne très bien avec des potentiomètres classiques. Cela permettrait de ne plus avoir de crachement de rotation et de pouvoir mémoriser des jeux de réglages.
J'en suis à l'état de maquette pour la partie commande (Arduino Mega, encodeur rotatif, afficheur Nextion, et potentiomètres MCP41050). Toute la partie affichage, et commande via un encodeur fonctionnent, mais dès que je mets en service un potentiomètre numérique, j'introduis une grosse distorsion et un bruit de fond très gênant. A noter que le premier potentiomètre testés est dans la contre réaction sur un ampli Op.
Quelqu'un a t'il déjà essayé ce type de montage pour de l'audio? Quels conseils pourriez vous me donner?
Merci d'avance
Bonne soirée

Salut,
Tu peux montrer un schéma (un vrai) et une photo du montage.

D'habitude on ne place pas le potentiomètre dans la contre réaction même si ça fonctionne quand même (le soucis c'est que pendant le réglage du potard la moindre non linéarité peut envoyer l'Aop en saturation).

Il peut aussi y avoir un problème CEM (retour des courants, boucle de masse, découplage etc...)

Sans schéma impossible de répondre

Bonjour Pichar

Problème assez classique, le bruit (électroniques) généré par la partie numérique (L'Arduino et ce qui lui est lié) vient perturber la partie analogique. C'est la CEM dont Vincent parle.

Un bon découplage, les masses analogique et numérique séparées (mais au même potentiel... donc reliées en un seul point proche de l'alimentation), du câblage court et/ou blindé (donc le montage sur plaque d'essais avec des fils de 10cm c'est exclu... Sur plaque d'essai c'est réalisable, mais avec des fils très cours ayant juste la bonne longueurs comme ce kit de 3M et par une séparation stricte des parties numérique et analogique), font partie des règles de bases pour diminuer le bruit.

Ensuite le potentiomètre numérique génère lui aussi du bruit, faible certes, sauf que en préampli on travaille avec des très petits signaux et donc bien plus sensibles. Par contre, je n'arrive pas à me rendre compte de l'impact direct de cela...

Bonne suite néanmoins

Delias

Bonjour,
Merci pour vos retours.
J'ai mis en pièce jointe la partie d'entrée du préampli. C'est le potentiomètre R6 que j'ai remplacé "en volant" par le MCP41050.
j'ai continué à creuser le sujet et je me suis aperçu que le circuit que j'ai utilisé est un MCP41050 qui supporte une tension de 0/+5v. Or, le schéma de préampli utilise des circuits audio alimentés en +-15v. D'ailleurs, lorsque je regarde le signal en sortie de l'ampli Op, on voit clairement que c'est sur l'alternance inférieure que se produit la déformation, donc dans la partie alimentée en négatif.
Il semble qu'à minima, il faut utiliser des potentiomètres MCP41HVX1 qui supportent une tension d'alimentation compatible. J'avais un doute sur le fait d'utiliser un potentiomètre numérique en contre réaction mais j'ai trouvé une note d'application Microchip AN1316 qui montre pourtant une telle utilisation. Par ailleurs, Microchip propose également la AN737 qui traite de filtre actif passe bas du second ordre (Sallen-Key apparemment) et mon préampli en comporte également un.
De très nombreux schémas de préampli de marque pour guitare basse (SWR, Markbass...) utilisent un potentiomètre en contre réaction sur un ampli Op TL072, que ce soit pour régler l'augmentation (Markvass) ou pour l'atténuation (SWR) du signal.
Je vais donc commander des MCP41HVX1 pour tester.
Bien amicalement

Salut,
Ok ! Vu pour R6.

Citation:

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Envoyé par Pichar

j'ai continué à creuser le sujet et je me suis aperçu que le circuit que j'ai utilisé est un MCP41050 qui supporte une tension de 0/+5v. Or, le schéma de préampli utilise des circuits audio alimentés en +-15v.

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Ce n'est pas un problème car c'est la logique de commande (côté Arduino) qui est en 0/+5V. Côté résistance variable, pour remplacer R6, peu importe tant qu'on reste dans les tolérances de la datasheet (1mA ou -1mA au max qui peut traverser le potentiomètre lorsqu'il est câblé en rhéostat, ce qui est ton cas pour R6). Ici c'est ok car tu es dans la contre réaction. Ce composant doit fonctionner.

Citation:

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Envoyé par Pichar

D'ailleurs, lorsque je regarde le signal en sortie de l'ampli Op, on voit clairement que c'est sur l'alternance inférieure que se produit la déformation, donc dans la partie alimentée en négatif.

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Intéressant, tu regardes avec un oscillo ? Je peux voir la tronche du signal ?

Citation:

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Envoyé par Pichar

J'avais un doute sur le fait d'utiliser un potentiomètre numérique en contre réaction mais j'ai trouvé une note d'application Microchip AN1316 qui montre pourtant une telle utilisation. Par ailleurs, Microchip propose également la AN737 qui traite de filtre actif passe bas du second ordre (Sallen-Key apparemment) et mon préampli en comporte également un.

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Pourquoi faut il éviter de placer un potentiomètre classique dans la contre réaction, comme R6 ?
Car le potard s'use et le symptôme c'est justement qu'il crache puis un jour le potard lâche car à force de tourner on est venu à bout de son système interne. Comme il meurt (très) souvent en circuit ouvert, ça serait équivalent à le retirer de ton schéma mais l'AOP se retrouve en boucle ouvert car plus de contre réaction, il devient un comparateur au lieu d'un amplificateur et son signal de sortie va être à fond, d'un sens (+15V) ou dans l'autre (-15V). Si ce portard était celui du volume et suivant ce que tu as mis comme matos derrière bah.... tu casses quelques choses :aie:

Maintenant, je suis plus confiant pour un potard numérique qui a une valeur plancher, ton MCP41050 va de 35kΩ à 65kΩ, le cas de figure que je décris au dessus ne devrait jamais arriver.

Citation:

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Envoyé par Pichar

De très nombreux schémas de préampli de marque pour guitare basse (SWR, Markbass...) utilisent un potentiomètre en contre réaction sur un ampli Op TL072, que ce soit pour régler l'augmentation (Markvass) ou pour l'atténuation (SWR) du signal.

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C'est en effet un structure que j'ai vu plusieurs fois, elle est avant tout économe pour le fabricant ;)
Pièce jointe 443933

En rouge : le signal d'entrée avec le condensateur de liaison pour supprimer une éventuelle composante continue.
En vert : un amplificateur JFET en polarisation automatique, c'est R4 qui le montre. Le point de fonctionnement statique de cet amplificateur n'est pas très stable avec cette polarisation low cost (la température va être un paramètre influent et d'un transistor à l'autre même de référence identique ça fera une légère différence, ...). C4 a été ajouté pour stabiliser le point de fonctionnement statique lorsque le signal passe dans le transistor. Le point de fonctionnement dynamique (celui image du signal) n'influence plus le point de fonctionnement statique (celui de la polarisation) grace à C4
En bleu : un étage suiveur avec son condensateur de liaison pour supprimer une éventuelle présence de composante continue.
Puis on attaque l'AOP câblé en inverseur avec C9 qui sert à le stabiliser. Si ils ont mit le potard dans la contre réaction au lieu d'à côté de R5 c'est parce que cela aurait fait varier l'impédance d'entrée. L'idéal aurait été de câbler cette AOP en non inverseur pour se passer du transistor bloc en bleu car l'impédance aurait été cette fois ci infinie. Bref.... Sinon c'est un bon montage et un bon compromis, l'AOP est performant.


Je voudrai voir cette fameuse distortion, c'est possible ? Sinon, il faudrait voir une photo et savoir où sont reliées les masses dont celle de Arduino et pour info, il faut quand même faire attention car ton potentiomètre numérique présente une capacité parasite de 11pF (tu peux imaginer un condensateur en parallèle de R6) c'est beaucoup et ça va introduire un retard dans la contre réaction donc distortion, sans compter que C9 n'a plus vraiment la bonne valeur et ne font peut être pas bon ménage.

Bonjour

Non Vincent, un potentiomètre numérique est constitué de MOS (mais à 4 pattes la source n'étant pas liée au substrat), et c'est généralement normale que la tension présente dans le canal drain -source ne peut pas sortir des tensions d'alimentation (plus faible que GND pour le MOS N ou plus grande que VCC pour le MOS P) Sinon les diodes intrinsèques normalement bloquées se mettent en conduction.

Une solution c'est de référencer la masse analogique à 2.5V de la tension numérique, mais dans ce cas le signal de sortie ne pourra pas dépasser les 5.5 Vpp (et même bien moins pour éviter les em...rdes). Mais cette solution n'est pas sans conséquence au niveau bruit, en général plus élevé que en montage à masse commune.

On attend toujours une photo du montage pour identifier les problèmes de câblage

Bonne suite

Delias

Salut Delias,
La doc du MCP41050 ne précisait pas grand chose sur ce point. Ok dans ce cas il faut utiliser un MCP41HVX1 http://ww1.microchip.com/downloads/e.../20005207b.pdf

@Pichar,
Ton problème de distorsion via surement de là.

Bonsoir,
Voilà des développements techniques sérieux, cela fait plaisir!
J'étais arrivé à la conclusion qu'il fallait utiliser des MCP41HVX1 pour arriver à mes fins. Je vais en commander sachant que la mise en oeuvre n'est pas simple : cela n'existe qu'en boitier SSOP et que donc, il faut une précision d'horloger pour les souder (0.65mm entre pattes, ce n'est pas un boulevard, surtout avec des yeux de retraité). J'ai déjà commandé des adaptateurs SSOP/DIP, mais la livraison est prévue entre le 5 Février et début Mars.
Concernant les photos, comme mon oscillo est un viel Hameg 312 des années 70, la prise de photos est compliquée, et en plus la déformation vue n'est pas stable : il y a une espèce de friselis au bas de l'alternance inférieure. Avec un signal triangulaire, c'est aussi la partie basse qui est déformée. Concernant les masses, j'ai vérifié qu'il n'y avait pas de ronflette induite. Et même avec des fils longs, je n'ai pas de souci avec un potentiomètre classique (fils de plus de 20cm, non blindés).
J'avais vu la question d'une polarisation à +2,5 v mais cela implique ensuite que le signal ne pourra jamais dépasser une amplitude de 0/+5v qui est très insuffisante. En général, les préamplis pour guitare basse sont alimentés en +-15v, sauf pour des pédales (+9v) où le signal est peu amplifié.
Noter que le circuit d'entrée ne sera pas celui présenté, mais je vais sans doute me baser sur un schéma Markbass à ampli Op (rien de sorcier, entrée basse sur l'entrée + pour la haute impédance, contre réaction sur la broche-).
D'ici à ce que je puisse reprendre le côté hard analogique, il me reste à traiter la connexion du préampli avec une appli sur PC (VB.net) pour pouvoir configurer et gérer des presets, et le stockage de "presets" sur carte SD.
Merci encore à tous. Je vous tiendrai informés des résultats que je pourrai tester d'autres pots numériques.