Réalisation d'un troisième Theremin à lampes



Module BF



Mélangeur : câblage
Mélangeur : essais
Préamplificateur BF : câblage


12. Câblage du module BF : mélangeur

Dans un premier temps, je câble uniquement la partie "mélangeur", c'est-à-dire l'étage autour de la lampe EK90. Mais aussi les alimentations nécessaires aux oscillateurs de PITCH, au chauffage des lampes et à l'étage d'isolation.
L'idée générale étant de reprendre presque tout du N°2, mais en se réservant la possibilité de modifier la commande de timbre.

Les liaisons entre les oscillateurs de pitch et la lampe mélangeuse ne peuvent se faire qu'en alternatif car les niveaux continus ne sont plus compatibles (comme sur le N°2) :


Les entrées des grilles de la EK90 (entourées en bleu) sont reliées au connecteur par 2 condos de 22pF. En jaune, les points de jonction des tensions de polarisation




Les polarisations sont réglées par 2 potards (entourés en jaune). En rouge, le potard de réglage des tensions des oscillateurs

Pour l'instant, les polar sont donc réglables, afin de déterminer si je peux agir sur le timbre de cette manière.
Comme sur le N°1, les tensions d'alim des oscillateurs sont générées par un seul potard monter en balance.


Vue d'ensemble du câblage. Pour l'instant, l'étage BF (à droite) n'est pas câblé (sauf le chauffage)

Evidemment, pour faire les essais, j'ai connecté le module PITCH :


Les vis servent de points de tests, bien pratiques !




Même méthode de connexion de l'antenne que pour le N°2 ...



13. Mélangeur : essais

Allez, on essaie. Le module PITCH a déjà été essayé, il n'y a plus qu'à essayer le mélangeur. Pour me mettre dans de bonnes conditions, j'utilise l'alim du N°2.


Impulsions parasites :

Il y a quelque chose qui ne va pas. Les oscillateurs semblent synchronisés, du moins j'ai l'impression que l'oscillateur variable a du mal à "shifter" ...
Je visualise les sorties S1 et S2 ... voici ce que j'obtiens :


S2 semble affecté d'une instabilité. Je peux la supprimer complètement en touchant l'ampoule de la lampe V2 !!




Le 65V d'alimentation des oscillateurs est pollué par des impulsions régulières à 22kHz environ ...




Si je visualise S2 et l'ondulation sur le +65V, j'observe une synchronisation !

Donc : ces impulsions, présentes sur l'alim, synchronisent l'oscillateur 2 (et aussi l'oscillateur 1 qui a donc du mal à shifter)
Je retrouve ces impulsions partout : le +150V est pollué, le + redressé aussi ... Et j'ai trouvé le fautif : c'est le module 12V de chauffage !
Normal : c'est une alim à découpage secteur, donc ces impulsions correspondent aux commutations. Bref, si je veux être serein, je dois remplacer ce module par un transfo "classique" ...


Ce transfo doit délivrer 12,6V sous 1,5A. La carcasse est imprimée 3D :


La carcasse est formée de 4 pièces identiques qui forment 2 gorges. Une gorge pour le primaire, une gorge pour le secondaire

Je prends les mêmes tôles que pour celui de l'alim HT régulée :


Une fois réalisé, le transfo est monté sur un châssis imprimé





Ce châssis comporte 2 trous qui permettent de le boulonner au châssis de l'alim HT


Ondulation 100Hz parasite :

Nouvel essai : ok, les impulsions ont disparu ... mais il reste une petite ondulation à 100Hz sur le +150V.
Le remède est simple : il faut augmenter C92 de l'alim HT qui était vraiment trop faible :


Dessous de l'alim complète. Entouré, C92 qui est passé a 220nF. En haut le nouveau transfo de chauffage

Voici le schéma de l'alim corrigé :


Nouveau schéma. Entourés en jaune : modifications. La flèche indique C94 que j'avais oublié sur le premier schéma (mais qui était câblé)


Supports des bobines (pitch et volume) :

Continuons les essais ... les alims sont maintenant "propres". J'ai maintenant un pb mécanique, tout bêtement : l'axe de réglage de L12 dépasse vraiment beaucoup. Cela risque d'être gênant pour le montage dans le coffret, puisqu'il faudrait prévoir un trou !
J'ai donc modifié ce support. J'en ai profité aussi pour ajouter une oreille à la base pour pouvoir la fixer sur la planche du coffret; j'ai modifié aussi le support pour la bobine de résonance de volume et elle aussi a une oreille de fixation.
Ainsi, comme les 3 modules sont solidaires, ces 2 points de fixation permettront de bloquer l'ensemble du châssis de l'appareil.
La bobine de glissement est maintenant surélevée de 20 mm par rapport au plan inférieur des modules, comme sur le N°2. Je conserve donc la compatibilité mécanique ...


Les nouveaux supports. Notez les oreilles !

Je remplace le support sur le module PITCH :


Pour freiner la rotation du noyau de L13, j'ai collé un feutre autour après lui avoir faire un trou à l'emporte-pièce




Fixation de L13 par ses cavaliers

Je peux fixer L12 sur le support :


Maintenant, la tige filetée de commande du noyau ne dépasse plus du support

Et voilà le module PITCH avec son nouveau support de bobine :





Filtre BF :

Les notes basses étaient mal reproduites sur le N°2. Il est possible que l'ondulation parasite et les impulsions en étaient la principale cause, mais dans le doute, je préfère vérifier le filtre de sortie.
Je me suis aperçu qu'en supprimant la 47k qui était en parallèle avec la bobine d'anode de la EK90, mais en mettant une 68k en série, j'obtenais un signal bien plus symétrique pour les notes basses (pour les aigües, pas de souci).
Si en plus je fais suivre l'étage d'un filtre RC (33k / 1nF), les résidus HF disparaissent :


Signal obtenu avec le nouveau filtrage. Les flèches indiquent un problème de modulation de fréquence ...

Ce problème était du en fait à ma lampe d'établi ! Et oui, maintenant avec les lampes à LED, on a des alims à découpage partout et il suffit qu'une harmonique du découpage ne soit pas loin des 173 kHz pour agir sur l'antenne. Bref, une fois la lampe éteinte, la modulation parasite disparait.

Lorsqu'on s'écarte de ces valeurs, le signal se déforme. Voilà une solution pour les timbres ....

Voici le schéma du mélangeur à ce stade, avant de passer à la suite :


Schéma de la partie mélangeur




Timbres :

Sur cette nouvelle version, les timbres sont générés par les 2 potentiomètres P3 et P31. P3 permet de modifier les amplitudes relatives des 2 oscillateurs ce qui a pour conséquence de changer la forme du signal BF de cette manière :



Déformation du signal à l'aide de P3

Il y a un réglage "moyen" pour lequel le signal est quasiment sinusoïdal :


Réglage moyen de P3 : sinus

En agissant sur P31, on modifie les polarisations des 2 grilles de la lampe mélangeuse. Ce faisant, le signal se déforme autrement :



Déformation du signal à l'aide de P31

Ces réglages agissent un peu sur l'amplitude du signal; cela veut dire qu'en changeant de timbre, il faudra retoucher le réglage d'amplitude générale sur le châssis alimentation ...



14. Préamplificateur BF : câblage

Atténuateur


Au départ, je comptais ne pas modifier cet étage ... sauf que je me suis souvenu que Romain m'avait dit qu'à bas niveau (la main près de l'antenne de volume) le son était distordu ...
Et cela, je me doute d'où cela vient : c'est l'étage préamplificateur commandé par la tension d'anode; lorsque celle-ci est très faible, la lampe travaille très mal, dans la région non-linéaire.
Il faut donc que je change le principe. La nouvelle idée, c'est d'utiliser une lampe en résistance variable. Cette lampe est en parallèle avec le signal BF.
Ainsi, plus la lampe est conductrice, plus sa résistance est faible, et plus le signal est atténué. La résistance de lampe est simplement commandée en faisant varier la tension de sa grille. Voyons le schéma :


Atténuateur variable

Le signal issu du modulateur, filtré par R33/C35, est transmis en sortie par C4 et R4.
Si la lampe n'existait pas, l'amplitude en sortie serait la même qu'en entrée. Mais la lampe présente une résistance qui forme avec R4 un pont diviseur : le signal en sortie est donc d'autant plus faible que la lampe conduit.
La lampe est alimentée en 150V au travers de R41. La commande de la lampe se fait en faisant varier la tension -D (négative) de 0 à -20V. La résistance R44 permet, lorsque -D=0 de faire conduire un maximum la lampe afin d'annuler le signal en sortie.
Voici d'ailleurs le gain de cet atténuateur en fonction de la tension -D :


Atténuation en fonction de -D

On voit qu'avec -20V, on a une atténuation de 10 (20V en entrée donnent 2V en sortie) et qu'avec 0V, le signal en sortie est très faible.

L'avantage de ce nouveau principe est que le signal n'est pas déformé, même si la commande est proche de 0V. L'inconvénient, c'est que le module volume ne peut plus être le même :
En effet, sur le N°2, la tension de commande variait de 0 à 20V, maintenant elle doit varier de 0 à -20V.
Cependant, on voit que l'intervalle de tension est le même, c'est juste la polarité qu'il faut changer. Et on verra que cela simplifie drôlement le module volume ...


Adaptateur


L'adaptateur d'impédance est en revanche le même que le N°2. Voici donc le schéma complet de la partie BF (atténuateur + adaptateur) :


Etage BF : atténuateur + adaptateur

J'ai essayé à 1000Hz l'étage complet :



Caractérisation de l'étage BF (-D=-17V). En haut en sinusoïdal, en bas en carré
L'intérêt de l'essai en carré est évident : moins le signal est déformé, plus les harmoniques seront bien transmises.


Liaison de sortie


Pour encore mieux transmettre les graves, j'ai fait une petite modif dans la sortie (qui se trouve dans le bloc alim) :


C93 est doublé par C95, de très forte capacité pour améliorer les basses

Pour finir, voici 2 photos du câblage de l'étage BF :



Etage BF câblé

Et une photo de l'ensemble modulateur-étage BF :


Le module BF complet

Pour finir, j'ai réinstallé les boutons et le cadran des commandes de timbre du N°2 :



Vue arrière du module BF




Vue avant du module. Connecteurs : gauche vers module VOLUME, droite vers module PITCH

Et voici le schéma de ce module :





à suivre : module "VOLUME"