Transistor en base commune dans un orgue

[invite2ce7c563]

Bonjour à tous,
J'ai un vieil orgue analogique dont j'aimerai comprendre le fonctionnement. Cet orgue fonctionne sur le principe d'un circuit oscillateur "maitre" qui génère un carré de l'ordre de 2MHz, suivi de diviseurs de fréquences pour générer toutes les notes. Cet orgue est basé sur le principe de la synthèse additive, c'est à dire qu'il y a 9 tirettes harmoniques (potentiomètres linéaires) qui dosent la quantité de chacune des harmonique dans le son final déclenché par une touche du clavier (chaque harmonique étant routée vers un bus).
On a grosso modo 61 fréquences différentes à orienter sur 9 bus différents en fonction de la touche du clavier appuyée et du "dosage" harmonique réglé. Par exemple, si appui sur la touche de Do3 du clavier, un circuit doit orienter la fréquence fondamentale du do3 à 100% (car potentiomètre dosant la fondamentale réglé à 100%) sur un bus (puis les filtres puis vers la sortie), ainsi que la fréquence du do4 à 50% (car potentiomètre de cette harmonique réglé à mi-course) sur un bus différent.
La où je bloque : la "matrice" de commutation des fréquences. Chaque fréquence peut être déclenchée par différentes touches du clavier (car apparaissant tantot comme 2eme harmonique de la touche considérée, puis 3eme d'une autre touche etc...). Bref, j'ai joint 2 images tirées du circuit de cet orgue.
tda04701.jpg
tda04702.jpg
Elles montrent comment est réalisée la commutation/atténuation par touche.
Des circuits spécialisés existaient à une époque pour ce genre d'opération; TDA0470 ou TBA470. A l'intérieur, 12 ou 10 transistors dont les émetteurs émergent séparément du CI, les bases sont reliées en commun, les collecteurs également.

Ce que j'ai compris: ce circuit est utilisé en base commune. L'entrée du signal à transmettre (ou non) se fait sur un émetteur (point F des schémas), ainsi que la touche du clavier (point T). La sortie est sur les collecteurs (point C ou OUT sur les schémas). Ce que je ne comprend pas: chaque tirette harmonique influe sur le potentiel de repos de la base des transistors. J'ai mesuré -4V (par rapport à la masse alim) sur la base pour fermer (aucun son, même si appui sur une touche) le bus harmonique considéré, et -2,5V pour l'ouvrir au max (au point B des schémas). J'ai mesuré également à un point T quelconque un potentiel de +0.7V au repos (aucun appui sur les touches) et -7V si la touche du clavier est enfoncée. En fait c'est assez simple, j'aimerai tout simplement comprendre pas à pas pourquoi ce circuit (en base commune si j'ai bien compris) fonctionne comme ça, "un atténuateur commandé en tension". J'ai une idée derrière la tête, j'aimerai pouvoir adapter ce principe à un oscillateur qui n'aura pas forcément les mêmes niveaux de tension, etc... et ainsi reproduire ce type de circuit.

Merci déjà à ceux qui m'auront lu jusqu'au bout, et merci d'avance à ceux qui peuvent m'aider (si j'ai mis assez d'info pour que ce soit clair et compréhensible).
-----

[DAUDET78]

Bonjour,
Ton schéma est un sommateur de signaux analogiques . Pour moi, les 61 fréquences de base sont toujours là et l'appui sur une touche déclenche la sommation pondérée d'une sélection de fréquence. mais comment ?
1/ Peux tu expliciter le cheminement d'une fréquence, sa pondération, son injection dans ton TDA0470
2/ Le Module P483 peut additionner 13 fréquences ? Pourquoi tu parles de 9 .
3/ Il y a un Module P483 par touche ( et 9 ou 13 réglages)
4/ l'action sur une touche, c'est du tout ou rien ou c'est dosée par rapport à la force d'appui ?

[Qristoff]

Bonjour,
je ne crois pas que le circuit fonctionne en base commune. Je crois plutôt que ce sont des sources de courant harmoniques ! et dans ce cas, c'est plus simple à comprendre.
La sommation des courant est plus simple à réaliser et le montage que tu penses être en base commune est en fait une source de wilson à n sorties. Les bases sont effectivement reliées entre elles mais c'est pour fournir la tension de base de référence aux sources. Ensuite, ce n'est plus qu'un jeux de réseau de résistance R/2R comme sur la figure du module (150K/330K).
Mais peut être que je me trompe...

[DAUDET78]

Ensuite, ce n'est plus qu'un jeux de réseau de résistance R/2R comme sur la figure du module (150K/330K).

On avance ! l'idée du convertisseur Digital-Analogique R/2R, c'est pas idiot du tout. Il faudrait savoir ce qu'il y a de branché sur les 150K/330K, une information numérique provenant de la position de la touche appuyée ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2ce7c563]

Bonjour et merci de vous être penché sur mes questions. Pour répondre à DAUDET78 :

Bonjour,
1/ Peux tu expliciter le cheminement d'une fréquence, sa pondération, son injection dans ton TDA0470

D'après la doc, le signal de note est un carré à 0/+15V, directement issu d'un diviseur de fréquence, précédé d'un "Top octave synthesizer" MK50240 (CI qui génère à partir d'une horloge les 12 fréquence de base de la gamme la plus haute de l'orgue).

Ce signal entre dans le module P483 (cf.images de mon 1er post) par un point F (et donc passe dans la 330K). Il y a autant de modules dans l'orgue qu'il y a d'octaves multiplié par le nombre de "bus" --> 5oct * 9 bus = 45 modules environ ...

2/ Le Module P483 peut additionner 13 fréquences ? Pourquoi tu parles de 9 .

... ce module en particulier contient 13 couples d'entrés "touche/fréquence" car il termine le clavier qui comporte 5octaves + 1 note (61touches). Le 9 concerne les "bus" d'harmonique, mais ce n'est pas important, considérons pour simplifier qu'on en a 2; chaque touche appuyée va produire la fondamentale concernée + la fréquence à l'octave supérieure, et chacun de ces 2 signaux est dosé indépendament de l'autre via des potentiomètres, cela influe directement sur la tension de toutes les bases des modules "TDA470" du bus concerné (je ne sais pas si c'est tellement plus clair).

3/ Il y a un Module P483 par touche ( et 9 ou 13 réglages)

Il y a un module par octave (grosso modo) et par bus, et 9 bus, donc 9 réglages.

4/ l'action sur une touche, c'est du tout ou rien ou c'est dosée par rapport à la force d'appui ?

L'action sur une touche est on (-7V sur un point T) ou off (+0.7V). Pas de vélocité ni d'enveloppe. Le signal d'une note ne varie pas dans le temps quand la touche est enfoncée.

[DAUDET78]

Tout ce qu'on peut dire ... c'est qu'il y a de la sueur de neurone derrière ce truc (je n'avais jamais regardé). Pour pouvoir comprendre, il faudrait le schéma complet, mais ça doit tenir sur du format A2 !

En fait, tu veux refaire un orgue du même genre? réparer un orgue? Parce qu'avec les DSP, on doit faire ça plus facilement maintenant (plus facilement en hard ... pas en soft !)

[invite2ce7c563]

J'ai des infos supplémentaires qui vont peut-être dans votre sens :

On avance ! l'idée du convertisseur Digital-Analogique R/2R, c'est pas idiot du tout. Il faudrait savoir ce qu'il y a de branché sur les 150K/330K, une information numérique provenant de la position de la touche appuyée ?

Sur les 150K, c'est +0.7V si la touche clavier correspondante est au repos, -7V si elle est enfoncée. Evidemment, plusieurs touches peuvent être enfoncée simultanément.
Sur les 330K, c'est un signal carré, d'amplitude 0/+15V (je suis pas sûr du +15) et de fréquence 440Hz par exemple si le couple T-F en entrée d'émetteur correspond au La3.

En fait je me suis évertué à essayer d'observer ce qui se passe en entrée et en sortie de ces modules, avec un oscillo; résultat, j'ai été incapable de voir quoi que ce soit sur les sorties des collecteurs (à partir une polarisation en continu) mais je pensais mal me servir de l'oscillo. Si c'est un courant qui est "modulé" et sommé, je comprend mieux.

Ensuite, voici une capture du manuel qui indique ce qui suit les fameux collecteurs :

je n'avais pas vraiment fait attention, pensant qu'il s'agissait de filtre passe bas pour filtrer le carré et sortir un sinus. Mais il y a bien avant le filtre un convertisseur courant-tension, non ? Ce circuit recoit en F1 la sortie "out" du module P483 (ainsi que d'autres strictement identiques) précédemment cité.

Ca va dans le sens des remarques de Qristoff non ?
Mais alors pourquoi travailler sur des courants ? (je suis novice)

[invite2ce7c563]

Daudet78, effectivement le schéma complet est assez monstrueux, mais le principe ne doit pas être si difficile que ça... ?
Et oui, je veux (doux rêve) refaire un orgue du même genre, ou en tous cas un petit prototype me comblerait déjà... Je me doute qu'avec un DSP, c'est surement plus facile, mais mon intérêt la dedans est de manipuler de l'electronique analogique, j'aime ça même si je pratique une fois tous les 10ans. J'ai fait des études qui sont censées me donner le titre d'ingénieur en informatique ET en éléctronique. L'informatique ça va à peu près, mais alors l'elec, pendant les études, c'était justement orienté uniquement numérique (logique, µC et DSP justement). J'aimerai savoir me servir d'un transistor, et ça, je ne l'ai jamais appris !

[DAUDET78]

Si la touche est lachée (+0,7V) , le transistor est bloqué
Si la touche est enfoncée (-7V) , le transistor est en mode linéaire
Dans ce cas, la fréquence (0/12V) Bloque/Génére un courant dans le collecteur du transistor
La notion du R/2R de Qristoff n'est plus valable

C'est mes conclusions actuelles
PS: il faudrait regarder avec un oscilloscope le signal sur l'entrée 150K

[Qristoff]

Bonsoir,
je vois que ça a bien discuté aujourd'hui !... sans moi
Je crois que les mesures de tensions sont faites par rapport à la masse et peuvent fausser notre raisonnement.
Le schéma de l'étage de sortie montre bien qu'en final, on travail en courant et non pas en tension.
Pour avoir une meilleure vision de l'architecture (que j'ai un peu de mal à voir jusqu'à présent) pourrais tu nous faire un petit croquis sur le principe des liaisons entre bus harmoniques, clavier, générateur de fondamentaux, étage de sortie... pour être sûr que je ne fasse pas fausse route dans mon raisonnement.
J'ai plutôt l'impression que c'est le clavier (matrice) qui somme les courants provenants des bus harmoniques et des bus fondamentaux dont les courants sont régles par les tensions de bases des différents modules.
Je ne connais pas la fonction du TDA 470 et je n'arrive pas à trouver la datasheet. Mais je parierais bien sur un miroir de courant à n sorties avec réglages par le transistor externe qui doit recevoir le signal modulant à distribuer.
A suivre...

[Qristoff]

Petite question, il y a combien d'octave sur ton clavier ? et il y a combien de module P483 ?

[Tropique]

Mon impression (de façon superficielle, je n'ai que survolé, et pour entrer dans les détails,il faudrait surmonter la migraine):
Fondamentalement, ça a l'air d'être du gating (on/off) en fonction de la touche enfoncée; mais avec une subtilité malgré tout: la fréquence injectée va, grâce à la 150K, générer un courant proportionnel à la différence entre la tension de bases des P483, et le pied des carrés de fréquence (je suppose que cette valeur de pied est assez négative, et définie par le Vee des diviseurs), ce qui permettra, de façon rudimentaire, de définir une amplitude par module.
A confirmer, à tête reposée, en voyant l'ensemble du schéma, parce qu'avec des petits morceaux (même bien) choisis, ce n'est pas évident.
Quoiqu'il en soit, ce serait idiot d'essayer de reproduire ce genre de fonctionnement, chaque fréquence doit être accompagnée de sa valeur moyenne V/2, qui doit faire un gros "pof" dans l'audio de sortie à chaque appui de touche, même si la bande passante est choisie pour l'escamoter. Mieux vaut reprendre le principe général avec des CMOS alimentés en +V/2 et -V/2.... ou faire quelque chose de plus moderne.

[invite2ce7c563]

Petite question, il y a combien d'octave sur ton clavier ? et il y a combien de module P483 ?

Il y a 5 octaves + un Do, et 5 x 9 = 45 modules.

[invite2ce7c563]

pourrais tu nous faire un petit croquis sur le principe des liaisons entre bus harmoniques, clavier, générateur de fondamentaux, étage de sortie...

je vais m'y mettre, mais ça risque d'être long. J'ai le manuel complet en pdf, mais j'imagine que c'est pas possible de le poster (pour info l'orgue en question est un Crumar organizer T1, j'avais trouvé le manuel mais impossible de retrouver le lien, je cherche)

Je ne connais pas la fonction du TDA 470 et je n'arrive pas à trouver la datasheet.

D'après ce que j'ai pu trouver c'est presque identique au TBA470 http://www.largonet.net/midiboutique...s/tba470lq.pdf a la différence qu'on a 12 transistors au lieu de 10 et que les bases sont regroupées sur un seul pin.

[Qristoff]

pourquoi x9 ?, normalement (si c'est ce que je pense...) chaque octave doit être combiné aux 7 notes de la gamme avec pour chaque module une division de fréquence par 2.
Quelles sont les fréquences fondamentales des bus ?
il y a quelque chose qui m'échappe....

[Qristoff]

je laisse pas tomber mais je serais en déplacement jusqu'à ce WE...
ça m'intèresse de savoir...
Bonne nuit

[invite2ce7c563]

pourquoi x9 ?, normalement (si c'est ce que je pense...) chaque octave doit être combiné aux 7 notes de la gamme avec pour chaque module une division de fréquence par 2.
Quelles sont les fréquences fondamentales des bus ?
il y a quelque chose qui m'échappe....

Alors x9 parce que c'est de la synthèse sonore additive et que le nb est totalement arbitraire (il pourrait y en avoir 4 ou 12). Ce 9 est le nombre de signaux sinus purs qui vont intervenir dans la composition d'une note. Ex: j'appuie sur un la3. La freq fondamentale est définie à 440Hz. Si je règle toutes les tirettes harmoniques (drawbars en anglais; les 9 potentiomètres d'atténuation des 9 bus) à 0, sauf celle qui correspond à la fondamentale (noté 8" sur les orgues je crois) que je met à fond, en sortie j'aurai uniquement mon sinus à 440Hz. Si maintenant j'ouvre également la "tirette" correspondant à l'octave supérieure notée 4", en sortie j'aurai la somme d'un sinus à 440Hz et un autre à 220Hz (a l'octave quoi), toujours en n'enfonçant que le la3. Si maintenant on ferme le bus 8" et on ouvre le 4" uniquement, on se retrouve avec un clavier transposé à l'octave supérieure.
Je ne sais pas si mes explications sont jusque là très claires, mais je préfère préciser; les signaux carrés (pas encore filtrés) dans le cas de mon orgue entrent dans les modules P483 par les points F. Un module correspond à une octave (ou une octave + 1 touche dans le cas particulier en pièce jointe dans mon 1er post) et il y a donc normalement 12 (ou 13) entrées (12 notes dans la gamme).
Pour répondre à ta dernière question, les bus correspondent à la fondamentale/2, fondamentale,1,5*fond, la 2eme harmonique, 3eme, 4eme, 5eme, 6eme et la 8eme.

[PA5CAL]

Bonjour

Je ne comprend pas bien où est le problème. Il semble que la datasheet du TBA470 (postée plus haut) explique très clairement comment le circuit est utilisé dans un orgue. Que demander de plus ?

[invitef1e8c820]

Bonjour
J'ai suivi votre discussion et il me semble que les réponses que vous cherchez se trouvent dans un ouvrage de René Besson: "Orgues électroniques à transistors et circuits intégrés"
Le bouquin aynt beaucoup servi, je n'ai plus les réf de l'éditeur mais ça devrait pouvoir se trouver.
J'ai moi-même entrepris la construction d'un orgue analogique à 9 rangs et j'utilise ce système de distribution, sans toutefois utiliser le tba 470. J'ai tout fait avec des transistors .

Là où je n'arrive pas à avoir satisfaction, c'est dans les circuits de filtrage, surtout si je me mets à comparer le son à celui d'un orgue de cette époque. J'ai bien envie de faire appel à des inductances pour faire "chanter" un peu tout ça
Je serais très intéressé par les schémas de filtres de l'elka