Créer des ondes quasi sinusoïdales à partir d'ondes carrées

Introduction

Il y a peu de choses qui donnent davantage de satisfaction que la sortie à onde carrée parfaite de dispositifs comme les temporisateurs 555. Cependant, si cette sortie est un signal audio, on se rend vite compte que ce signal n'est pas adapté à l'oreille humaine. Une solution simple consiste à utiliser une série de condensateurs et de résistances pour convertir l'onde carrée en onde sinusoïdale, ce qui donne un signal audio agréable à la sonorité naturelle.

Exemple

Le Digi-Keyer d'origine a été conçu pour envoyer des caractères et des espaces uniformes en morse à des transmetteurs radioamateurs. Un projet visant à recréer le Digi-Keyer vieux de 50 ans a été étendu pour inclure la sortie audio afin que les utilisateurs puissent écouter les caractères générés. Étant donné que c'est aussi le 50e anniversaire du temporisateur 555, il a été choisi pour générer les tonalités audio. La sortie du temporisateur 555 est une onde carrée. Les différents stades de conversion qui suivent ont été réalisés à l'aide de la fonctionnalité d'oscilloscope d'un outil multiple basé sur PC Analog Discovery II de Digilent.

Sortie du dispositif 555

Le pas de l'onde carrée de sortie d'origine est ajustable grâce à un potentiomètre. La Figure 1 est un schéma du générateur audio 555, qui est activé au niveau de la broche de réinitialisation par des signaux provenant d'autres circuits du Digi-Keyer. Des échantillons d'onde sont prélevés au niveau des points de test TP4 à TP6.

Figure 1 : Circuit du générateur audio 555 avec points de test.

Transformation de la forme d'onde

Une résistance de 750 ohms à la sortie du générateur 555 et un condensateur de 0,22 uf au niveau de TP4 permettent de réaliser la première transformation en convertissant une onde carrée parfaire en onde « en dents de requin » (voir Figure 2). Une autre combinaison résistance/condensateur au niveau de TP5 permet d'obtenir une onde « en dents de scie », suivie par une onde davantage sinusoïdale au niveau de TP6. Le condensateur final de sortie donne à l'onde une forme sinusoïdale plus définie et découple les signaux CC. L'ajout des résistances atténue également la sortie au niveau du casque, ce qui, en plus de la mise en forme de l'onde, crée des tonalités agréables.

Figure 2 : Formes d'onde au niveau des points de test.

Résumé

L'échantillonnage de chaque point de test avec un casque à commande de volume intégrée est un excellent moyen de découvrir la rudesse de l'onde carrée par rapport à la fluidité de l'onde quasi sinusoïdale. Cet exemple utilise des dispositifs passifs simples pour modifier l'onde carrée. Des circuits plus élaborés peuvent être créés à l'aide de compteurs ou d'amplificateurs opérationnels en optant pour la configuration en pont de Wien.

Ressources

Fonctionnement du Digi-Keyer

Actualisation du Digi-Keyer d'origine

Article relatif au fonctionnement des bascules JK

Article relatif aux circuits de temporisation RC

Assemblage du Digi-Keyer

Vous voulez assembler le Digi-Keyer et découvrir comment il fonctionne ? DigiKey Electronics fournit l'ensemble complet de plans, la nomenclature, le code de programmation, les fichiers de circuits imprimés, et plus encore dans ce référentiel :

https://media.digikey.com/pdf/Project%20Repository/Digikeyer.zip