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Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique



  1. #1
    Judotrente

    Exclamation Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique


    ------

    Bonjour,
    Je suis en première année de maths sup (filière MPSI) et pour mon TIPE je voudrais construire une pédale d'effet pour guitare du type octaver : le but est de récupérer le signal provenant de la guitare électrique, doubler sa fréquence (ou la diviser par deux) afin d'obtenir une octave supérieure (ou inférieure), et ensuite amplifier ce signal via un ampli pour guitare classique.

    J'aimerais avoir des infos sur comment doubler la fréquence de mon signal grâce à un circuit RLC/AOp le plus simple possible, ou éventuellement avoir une autre solution qui arriverait au même effet.

    De mon coté j'avais pensé à utiliser un convertisseur fréquence/tension, doubler cette tension, puis la reconvertir en fréquence. Cependant je suppose que mon idée est chaotique sachant le peu de connaissance que j'ai sur cette branche de l'électronique. Serait-il possible d'adapter mon idée pour arriver a une solution fonctionnelle?

    Merci d'avance, j'espere avoir été assez précis!

    -----

  2. #2
    bb98

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    bonjour

    cette page :
    http://www2.ac-lyon.fr/enseigne/phys...p2/appli/f.pdf

    donne quelques pistes

    Bon courage

  3. #3
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonsoir,

    En général, dans les circuits qui ont besoin de doubler des fréquences ou bien de multipliser deux signaux, on utlise un composant non linéaire qui va produire un signal de la forme : (développement limité en quelques sorte, ou en série si vous préférez, est le signal d'entrée) et on place à sa sortie un filtre qui permet de selectionner les signaux de fréquences désirées. C'est ce que propose le document posté par bb98.

    Dans le cas d'un mélange (multiplication) de deux signaux, dans l'expression précédente et il faut développer les puissances.

  4. #4
    Judotrente

    Exclamation Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    J'avais déja trouvé le document proposé par bb98, il faudrait que je penche dessus avec mon prof pour essayer de comprendre le gros de ce TP ^^!

    Ensuite pour la réponse d'albanxiii, je suis pas sûr de tous comprendre...

    Dans la formation du signal par le composant non linéaire : que représentent les si(t)?
    Et pour mon signal d'entrée pourquoi le décomposer en deux signaux?
    Pourrais tu me donner un exemple (c'est toujours plus parlant) en prenant un signal d'entrée e(t) de fréquence 440Hz et un signal de sortie s(t) de fréquence 880Hz?

    Ensuite pour le filtre, un passe bande du 2nd ordre conviendrait il?

    Merci à vous deux pour votre aide !

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonsoir,

    Il ne s'agit pas de mais de des coefficients constants.

    Vous n'êtes pes obligé de tenir compte de ce uqe j'ai dit pour les deux signaux en entrée, c'était juste une illustration du fait que les mêmes circuits servent soit à :
    - multiplier deux signaux entre eux
    - doubler la fréquence d'un seul signal

    Comme vous êtes en prépa, j'ai donné le cas général, vous devez pouvoir comprendre ça, ça n'est pas trop compliqué quand même...

    Reprenez mon équation avec et uniquement, avec , faites le calcul, regardez ce qu'il reste après filtrage....
    Dernière modification par albanxiii ; 15/03/2011 à 19h01.

  7. #6
    LPFR

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonjour.
    Doubler la fréquence d'une musique ou d'une conversation n'a strictement rien à voir avec doubler une fréquence unique.
    Si on met plusieurs fréquences dans un composant non-linéaire, vous obtiendrez, certes, les fréquences double des toutes les fréquences présentes et, en plus, le produit de chaque fréquence par toutes les autres. On appelle ça de l'intermodulation.
    Pour doubler la fréquence d'une musique ou d'une conversation il faut faire l'équivalent de l'enregistrer à une certaine vitesse et de le rejouer à une vitesse double.
    Mais ça dure la moitié du temps.
    Si vous voulez le faire en temps réel: fréquence double mais même durée, il faut faire la manip sur des intervalles courts et les répéter.
    Le problème se pose sur le choix des intervalles de répétition. L'intervalle choisi détermine la plus basse fréquence qui se répètera. Mais il y a aussi, le problème du "raccord" entre les morceaux répétés. Et là, je ne connais pas quelles sont les astuces utilisées. Il faut que le raccord soit "en douceur". Pas de discontinuité de dans le signal ni, probablement, dans sa dérivée. Peut-être qu'aux raccords on peut faire des "fondus enchaînés".
    Au revoir.

  8. #7
    skeptikos

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonjour
    Est ce que un pont de quatre diodes tel que ceux utilises pour redresser un courant alternatif ne pourrait constituer un doubleur de frequence simplifie ?
    @+
    Excusez moi pour l'absence d'accents.
    Dernière modification par skeptikos ; 16/03/2011 à 11h48.

  9. #8
    Judotrente

    Exclamation Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonjour,

    albanxiii, j'ai developpé le calcul en question : s(t)=s0+s1E0Cos(wt)+s2E02Cos2(wt)+...
    En linéarisant le Cos2 on a alors Cos2(wt)=[1+Cos(2wt)]/2.
    La pulsation de ce terme est doublée, la fréquence egalement : c'est donc lui qu'il faut isoler par filtrage. Exact?
    A ce stade j'ai quelques questions :
    Dois-je choisir un filtre passe bande? Du second ordre? Et comment faire pour qu'il s'adapte a n'importe quelle fréquence doublée?

    Concernant la réponse de LPFR, je ne pense pas qu'elle corresponde à mon problème. En effet, je cherche a doubler la fréquence d'un signal "mono-fréquentiel" (en l'occurrence une note après l'autre). Mais merci quand même! Pour le tuyau, le logiciel Audacity fait ça de manière simplisme il me semble.

    Pour finir je ne suis pas en mesure de répondre à la question de skeptikos...

    Encore merci à tous, bonne fin de journée : )

  10. #9
    albanxiii
    Modérateur

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonsoir,

    Vous avez omis des termes dans le développement des puissances.... vous devriez trouver des termes de fréquences avec variant de 0 à la valeur du terme de plus haut degré dans l'expression de .

    Cela dit, si on ne garde que les termes en ce que vous avez est plus ou moins correct, et puis de toute façon comme le principe est de filtrer toutes les fréquences non désirées, ça ira

    Quel filtre choisir ? Regardez les fréquences présentes et vous devriez voir que si vous voulez ne garder que les fréquences en il va falloir utiliser un passe-bande.

    Le type exact va dépendre de l'espacement fréquentiel entre les signaux que vous voulez garder et ceux que vous voulez éliminer :
    - beaucoup d'écart : pas besoin de prendre un filtre qui coupe "raide", il premier ordre peu suffire... à vérifier de toute façon ;
    - pas beaucoup d'écart et il faudra un filtre très sélectif (dans les système de télécommunications on utilise souvent des filtres à ondes de surface ou fonctionnant sur le même principe).

  11. #10
    LPFR

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonjour.
    Je ne suis pas sur que vous ayez compris ce que vous allez trouver quand vous ne gardez que la pulsation 2w: un sifflement qui s'atténue à la même vitesse que le son originel.
    Mais vous entendrez le même sifflement avec une guitare qu'avec une flute ou un chanteur qui jouent la même note. Vous n'entendrez pas une note de guitare.
    Dans ce cas, pour quoi ne pas utiliser un générateur de fonctions?
    Au revoir.

  12. #11
    arrial

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Chalut breton.


    Si tu redresses du 50 Hz en double alternance, tu obtiens du 100 Hz.
    Ensuite, tu filtres pour ne retenir que la 1ère harmonique et sans la composante continue, et ça le fait.

    Si tu utilise un NE 555 en monostable, ça peut le faire aussi, en diviseur ou multiplicateur. Tu génères un signal rectangulaire dont tu ne retiens que la 1ère harmonique …

    C'est le principe des onduleurs de puissance, au passage, et l'élimination des harmoniques se fait naturellement du fait de la nature des composants impliqués …


    Mais si c'est pour faire de la zique , il y a sûrement mieux …


    [souffler dans un bi-gnou, par exemple]



    @+
    « le pire n'est jamais acquis … la dérision est une culture »

  13. #12
    skeptikos

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonsoir.
    Merci Arrial de confirmer mon hypothèse pour une solution par un circuit ultra simple.
    @+

  14. #13
    Judotrente

    Exclamation Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonjour,

    En effet j'aimerais bien récupérer un son de guitare (ou tout autre instrument) à la sortie, il faudrait donc que je garde les harmoniques supérieures en plus de la fréquence fondamentale. Si j'ai bien compris ca semble compromit avec la technique d'albanxiii... Serait-ce possible d'adapter cette technique (peut etre au niveau de l'utilisation du filtre) pour réussir a garder les harmoniques elles aussi doublée et ainsi garder le timbre de l'instrument?

    Par contre je n'ai pas compris grand chose à la réponse d'arrial, et je ne vois pas ce que pourrait être le générateur de fonction proposé par LPFR ^^. Des explications seraient elles possibles svp?

  15. #14
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Bonjour

    En fait il existe 2 types d'octaver différents pour guitare; certains analysent la note en temps réelle et délivrent un signal que l'on peut paramétrer au choix (octave, quinte etc). Ces effets sont numériques.
    On peut également filtrer la fondamentale et accentuer les harmoniques, pour ceci il suffit de faire de simples filtres passe bande à AO avec un étage amplificateur.

  16. #15
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Citation Envoyé par skeptikos Voir le message
    Bonsoir.
    Merci Arrial de confirmer mon hypothèse pour une solution par un circuit ultra simple.
    @+
    Oui ça marche, mais pour une guitare le son serait désastreux.

  17. #16
    LPFR

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Citation Envoyé par Judotrente Voir le message
    ...
    Par contre je n'ai pas compris grand chose à la réponse d'arrial, et je ne vois pas ce que pourrait être le générateur de fonction proposé par LPFR ^^. Des explications seraient elles possibles svp?
    Bonjour.
    Non.
    J'ai dit "un générateur de fonction" pour fabriquer un sifflement (qui avait l'air de vous convenir). Pas un son d'instrument.
    Si vous voulez entendre une guitare il faut revenir à mon premier post.
    Ou utiliser Audacity, qui le fait très bien.
    Il faut faire des numérisations et des calculs. À moins qu'un Data Signal Processor dédié existe (je ne le crois pas), vous ne ferez pas ça avec une paire des diodes et des filtres.
    Au revoir.

  18. #17
    Judotrente

    Exclamation Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Re-bonjour,

    En fait je voudrais rester en analogique car mes connaissances sur le numérique sont proches du néant, et au termes de mes deux ans de prépa elles ne vont guère évoluer je pense.

    Citation Envoyé par Dudulle Voir le message
    On peut également filtrer la fondamentale et accentuer les harmoniques, pour ceci il suffit de faire de simples filtres passe bande à AO avec un étage amplificateur.
    Je ne vois pas comment amplifier les harmoniques après filtrage puisque qu'elle n'existe plus dans le signal. A moins que le filtre les laisse légèrement passer et que tu les amplifies après? C'est là que tu voulais en venir?

    Un n-ième merci à vous tous !

  19. #18
    invite2313209787891133
    Invité

    Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Je ne vois pas comment amplifier les harmoniques après filtrage puisque qu'elle n'existe plus dans le signal. A moins que le filtre les laisse légèrement passer et que tu les amplifies après? C'est là que tu voulais en venir?
    Par définition une harmonique a une fréquence différente de la fondamentale, et un passe bande laisse passer certaines bandes.

  20. #19
    Judotrente

    Exclamation Re : Circuit pour doubler la fréquence d'un signal electrique

    Ok, cela nécessite donc un filtre de bande passante assez large. Si j'ai bien compris, l'amplification des harmoniques intervient après la modification du signal d'entrée par le composant non linéaire et le filtrage du signal qui en résulte, comment amplifier ensuite les bonnes harmoniques sans amplifier la fondamentale?

    Merci du coup de pouce !

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