Signal audio vers ADC

[yoann.b87]

Bonjour,

Je suis en train de réaliser un petit montage permettant de connecter la sortie audio d'un périphérique (ordinateur, baladeur, téléphone...) sur un convertisseur analogique numérique.
J'ai déjà réalisé un petit montage qui fonctionne très bien (voir schéma "montage actuel").

J'aimerai faire deux modificiations sur ce schéma. D'un part je voudrais ajouter une protection pour éviter de faire griller le convertisseur en cas de tensions hors de la plage acceptée. D'autre part je voudrais convertir le signal audio en mono pour n'utiliser qu'un seul canal du convertisseur analogique numérique pour économiser du temps et des ressources.

Pour ce qui est de la conversion stéréo vers mono ce n'est pas vraiment compliqué. La plupart des montages se ressemblent, j'en ai trouvé un un peu différent (fichier attaché "stéréo-vers-mono"). J'ai du mal à voir l'utilité de R3. Sur la plupart des schéma que l'on trouvé cette résistance n'est pas présente.

Pour ce qui est de la protection du convertisseur, après pas mal de recherche j'ai trouvé deux solutions relativement simples à mettre en place.
Il s'agit d'utiliser des diodes Zener. Au départ je pensais placer deux diodes Zener (opposées l'une à l'autre) entre la résistance (1Kohm) et le condensateur et relié à la masse. Le convertisseur analogique numérique fonctionne sur une plage de 0 (GND) à 5V (VCC).
À la sortie du condensateur, j'ai une tension alternative (positive et négative) du signal audio. Une translation de 2.5v est ensuite effectuée. Donc si je ne me trompe pas, la valeur de tension Zenner des diodes devrait être de 2.5V moins la tension de seuil (sens direct) qui doit être d'environ 0.6V. En prenant un peu de marge (tolérance des seuils) il faudrait des diodes Zener avec une tension Zener d'environ 1.8V. J'ai trouvé quelques modèles mais il sont assez cher.
Du coup j'ai pensé mettre la protection juste à l'entrée du convertisseur. Ici il ne s'agit plus que de limiter le courant à 5V et empêcher les valeurs négatives.
Je devrais pouvoir placer entre l'entrée du convertisseur et la masse une diode Zener (anode côté masse) et une diode classique (cathode côté masse). J'ai des diodes 1N4007 dont la tension de seuil semble être de 0.6v (je n'en suis pas sûr). Par conséquent pour limiter à 5V le signal d'entrée il me faut une valeur pour la diode Zener de 5V - 0.6V soit environ 4.3V étant donné les différentes tolérances des composants je partirai sur une diode Zenner BZX55C3V9 qui à une tension nominale de seuil de 3.9V.
Est-ce que cette solution de protection semble correcte ?

Merci par avance.
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[yoann.b87]

Je me rend compte que ma deuxième solution pour limiter la tension à 5V et éviter une tension négative n'est pas bonne du tout. Puisqu'avec ma diode 1N4007 je vais empêcher la tension négative de circuler au lieu de la laisser passer.
Le soucis c'est que donc avec ma diode Zener seule (dont je ne connais pas la tension de seuil dans le sens direct) je n'aurais rien en dessous de la tension de seuil direct. J'aurais donc en entrée de mon convertisseur une tension comprise entre - tension de seuil directe et tension Zener.

Du coup je ne vois pas trop comment faire.

[DAUDET78]

je vais empêcher la tension négative de circuler au lieu de la laisser passer.

Ben non ....
Au repos, la tension DC est de 2,5V. ET ta tension BF évolue de 0 à 5V
Tu mets une Zener de 4,5V entre A4 et le 0V . C'est tout.
L'inconvénient, c'est que la Zener a, de mémoire, une capacité parasite de l'ordre du nanofarad. Il y a d'autres solutions

[jiherve]

Bonsoir,
pour assurer la limitation un pont utilisant deux diodes Schottky assurant un clamp aux alim doit suffire.
Il existe des diodes doubles parfaite pour çà ex BAS70-04 ici http://www.farnell.com/datasheets/1702484.pdf
JR

[A voir en vidéo sur Futura]

[yoann.b87]

Bonjour,

merci pour les précisions.
Pour donner un peu plus de détails, le convertisseur analogique numérique utilisé est celui de l'Arduino Mega 2560. La tension de référence utilisée est la tension interne de 5V. C'est la tension maximale qu'il peut supporter.
Les ponts de résistances (10KOhms) sont alimentés par le rail 5V de l'Arduino.
Les deux résistances du pont étant équivalentes, en effet au repos, la tension en entrée de l'ADC est de 2.5V.
Maintenant si je ne dis pas de bêtises, si ma source audio à une tension qui varie entre -4V et 4V alors la tension en entrée de l'ADC devrait varier entre -1.5V et 6.5V.
Du coup, si je ne me trompe pas, j'ai deux choses à faire :
1) éliminer la partie négative
2) Limiter à +5V

Je ne maîtrise pas vraiment le clamping. Si la diode Zener à effectivement une capacité qui peut parasiter alors je préfère l'éviter.
Pour ce qui est d'utiliser un pont de diode Schottky, si je comprend bien il s'agirait de le connecter au rail +5V et à la masse et de le placer à l'entrée de l'ADC.
Si j'ai bien compris mes différentes lectures, si on considère que la diode Schottky à une tension de seuil de 0.3V, alors ce montage aurait pour effect de limiter la tension entre - 0.3V et 5.3V. C'est pas tout à fait ce qu'il faut.(0V - 5V).
En plus il semblerait que le courant de fuite (plus important que sur une diode classique) puisse être gênant.

[PIXEL]

un arduino est assez rapide pour numériser de l'audio ?

[DAUDET78]

Tu fais vraiment de la masturbation intellectuelle sur ton clamping .....
Arrête de te torturer les méninges. Ton ADC accepte des tensions de -0,6V à +5,6V ( confirme avec la spécification)

Il est bien évident que parler de tension audio de -4 à +4V en entrée est anormal. De -2,5 à +2,5V audio , ton ADC est dans sa gamme (0 à 5V). Au dessus/dessous, il sature. Mais il ne mourru pas grâce aux diodes .

[yoann.b87]

Oui l'Arduino est tout à fait capable de numériser un signal audio. En modifiant le prescale de l'horloge on peut même numériser sur toute la bande de fréquence 20Hz - 20kHz et ce même en stéréo sans perte significative de précision.
C'est d'ailleur ce que j'utilise actuellement, simplement je voudrait économiser des ressources, c'est pourquoi je voudrait transformer le signal stéréo en signal mono et numériser qu'un seul canal.

Pour ce qui est du -4V à 4V pour le signal audio, effectivement c'est tout à fait exagéré c'était juste pour l'exemple. Après on sait jamais quel appareil pourrait être branché dessus et ce qui peut entrer (notamment en cas d'erreur de câblage).
Si effectivement le convertisseur peut tolérer du -0.6V 5.6V alors il n'y a pas de soucis. Je peux utiliser cette solution. Je vais essayer de trouver la Doc pour chercher la tolérance de l'ADC.
Il faut voir la tolérance de l'ADC mais juste pour savoir, pensez vous que le courant de fuite d'une schottky peut vraiment parasiter la mesure ?
À la sortie du convertisseur analogique numérique j'utilise une transformée de Hartley pour obtenir la magnitude sur chaque bande de fréquence. Je vais utiliser une vitesse d’échantillonnage de ~19.7kHz. Je disposerai donc des magnitudes entre 0 et ~ 10kHz.

[jiherve]

Bonjour

(Up to 15kSPS at Maximum Resolution)

Donc conversion de la bande (20Hz 7,5Khz) au mieux avec 10bits
si l'horloge de conversion est plus rapide alors il faudra se contenter de 8 bits .

pensez vous que le courant de fuite d'une Schottky peut vraiment parasiter la mesure ?

Non avec celle dont j'ai donné le lien c'est 100na et 2pf donc rien pu presque
JR