Ré-création DIY #3 : Thing Modulator

Dans cet article nous allons tester un circuit bien marrant de la liste de circuits de Tim Escobedo [1], le Thing Modulator. C’est une espèce de Ring Modulator, mais plus chaotique, et si vous lisez ce blog depuis un moment vous savez que pour moi ce n’est pas péjoratif, bien au contraire !

Thing Modulator, pourquoi ce nom ?

Ce n’est qu’après avoir monté le circuit que j’ai tilté sur le « Thing », il s’agit de quelque chose semblable à une pédale d’effet du nom de Ring Modulator ! Car dans celle-ci, en gros ce qu’on fait c’est qu’on multiplie deux signaux [2] : celui de la guitare, et celui produit par un oscillateur dans la pédale (dont on pourra en général changer la fréquence par un potentiomètre en façade). Le résultat est souvent atonal, car il consiste en la superposition de signaux qui ne correspondent plus exactement à la note jouée (je ne détaille pas exprès car ce n’est pas le sujet ici).

Dans le cas du Thing Modulator, le circuit intégré utilisé est un décodeur de tonalité qui utilise un PLL (pour Phase Locked Loop). Bon alors je ne vais pas entrer dans les détails, mais ce que fait le décodeur de tonalité c’est détecter si la fréquence du signal qu’on lui envoie est dans la fenêtre en fréquence (bande passante) voulue [3]. Et ce qu’on fait dans le Thing Modulator ce n’est même pas utiliser le PLL comme il se doit, mais utiliser son oscillateur interne contrôlé par la phase de notre signal pour générer des sons similaires à une sonnerie de porte, et autres timbres bizarres…!

En lui rajoutant quelques résistances et condensateurs, on obtient donc un circuit dont le résultat sonore est proche d’un Ring Modulator, mais bien plus « chaotique » à mon goût. Du coup, le montage est vite fait et pas cher. Il vaut vraiment la peine d’être monté, ne serait-ce sur protoboard pour s’amuser avec la palette sonore qu’il nous offre.

Mise en garde…

Après, il y a tout de même un problème. Il y a une oscillation (un biiip), faible, mais perceptible qui vient de la broche d’alimentation. L’auteur du circuit mentionne ce problème et à la fin de l’article nous allons y revenir.

Je dois aussi mentionner qu’ici j’utilise la version plus ancienne du chip, c’est-à-dire un LM567 au lieu d’un LMC567.

Passons sans plus attendre au test, puis près quelques commentaires sur le circuit nous aborderons les modifications/améliorations possibles à faire et le montage.

1 Résultat sonore du Thing Modulator

Commençons par le plus marrant, écoutons comment sonne ce petit circuit dans la vidéo suivante :

2 Circuit du Thing Modulator et modifications

2.1 Circuit original

Le circuit original de la référence [1] est le suivant :

Comme dit plus haut, le circuit intégré dessiné est un LMC567 qui est une version plus moderne du LM567, de technologie CMOS et de moindre consommation. Mais ce sont basiquement les même circuits intégrés avec la même structure interne.

Ici je fais l’expérience avec un LM567, car c’est celui que j’ai dans mes tiroirs et au moment où j’écris, si vous lisez ceci dans un futur plus ou moins lointain, sachez que nous avons été confiné chez nous et que le monde s’est arrêté, les livraisons de composants inclues. 🙁

Après, je fais ça avec la version ancienne aussi pour le fun et parce que à ce que je sache personne ne l’a testé. 🙂

2.2 Quelques précisions…

Il est stipulé dans le datasheet [4] qu’il faut changer les valeurs de résistance et de condensateur pour faire correspondre le LMC567 et le LM567.

J’ai essayé d’autres valeurs pour voir ce qui se passe, mais au final j’utilise les même valeurs que le circuit original. En effet, le Thing Modulator n’utilise pas le LMC567 de manière conventionnelle.

Je m’explique, le LMC567 est un détecteur de phase et de fréquence. En gros, si le signal d’entrée a la fréquence et la phase qui coïncident avec celles de l’oscillateur interne (déterminées par la résistance et le condensateur des broches nº5 et 6), la sortie, la broche nº8 sort un état logique 1. Sinon, elle sort un état logique 0 :

Dit d’une autre manière, les LMC567 et LM567 sont des interrupteurs commandés en tonalité [5].

Cependant, si vous regardez le schéma électrique du Thing Modulator, le signal audio est pris sur la broche nº2, non sur la nº8.

Regardons donc le diagramme intérieur du LMC567 et ce qui se cache derrière la broche nº2 :

On voit que les broches 1 et 2 contiennent toujours quelque chose du signal audio. On a donc toujours un signal alternatif, exploitable en audio, et transformé par le détecteur de phase et le détecteur d’amplitude.

Par conséquent, le Thing Modulator fait une utilisation volontairement erronée mais heureuse de ce circuit intégré.

Au final, j’ai donc gardé les valeurs des composants du circuit original, car je trouve après expérimentation sur protoboard que ça sonne très bien comme ça. Par contre, j’ai introduit des modifications pour palier un petit problème rencontré avec le circuit.

2.3 Problème d’oscillation

Le problème que j’ai rencontré est que le circuit intégré présente une oscillation, un bip constant, qui n’est pas très fort, mais qui se fait sentir à la longue, surtout lorsqu’on joue des silences. Et le silence fait partie de la musique.

Ce problème est généré au niveau de sa broche d’alimentation, et il semble que ceci est dû au fait que ce circuit intégré n’a pas vocation à faire de l’audio.

De plus, la fréquence de l’oscillation, donc la hauteur de la note produite bouge avec la valeur du potentiomètre de la broche nº5. On ne peut donc pas mettre un filtre coupe-bande de fréquence fixe.

Je me suis quand même creusé la tête pour tenter d’améliorer ce problème. Et ce que j’ai trouvé, c’est que :

• mettre un condensateur entre la broche nº2 et la masse envoie cette oscillation à la masse, ce qui est effectif lorsque celle-ci est dans les aigus. En effet, ce condensateur crée un filtre passe bas, il filtre donc les aigus. Cependant, le signal audio est également filtré et sort un peu plus sourd. Mais le son résultant n’est pas mal du tout. Et en filtrant tous ces aigus, pas mal du chaos généré par le chip est filtré ce qui donne un son plus défini. C’est pas mal pour jouer des notes courtes par exemple.
• Changer le condensateur de la broche nº6 à 1 uF envoie l’oscillation dans les très graves et réduit son amplitude. Le son est plus « destroy », il faut chercher pour trouver un son sympa.
• Ajouter un boost en amont : l’idée est d’augmenter le rapport signal/bruit. Ceci permet de baisser le volume général et donc le volume de l’oscillation.

Par conséquent, en jouant sur les différents paramètres (switchs, potentiomètre, boost), on peut réussir à atténuer pas mal le problème.

2.4 Circuit modifié

Voici donc le circuit que j’ai utilisé dans la vidéo :

On voit l’apparition de 2 interrupteurs en plus, et de deux condensateurs. Je n’ai pas dessiné le boost utilisé dans la vidéo, on le fait entrer dans IN tout simplement.

Au niveau de l’alimentation, j’ai enlevé la résistance de 100 kohms sur la broche nº4 qui en principe sert à filtrer l’oscillation. Mais avec le LM567, le circuit ne fonctionne pas avec cette résistance. Je pense que c’est dû au fait que le LMC567 est un circuit basse consommation, et donc il peut fonctionner en consommant moins de courant. En revanche, le LM567 nécessite ses milli-ampères. J’ai également constaté que l’oscillation diminue en amplitude avec un condensateur plus gros, de 220 uF. Mais au delà de 220 uF rien ne change. J’ai également essayé de mettre un condensateur de 100 nF en céramique entre les bornes + et – du chip pour filtrer du bruit mais il n’a eu aucun effet.

3 Liste des composants et montage

3.1 Liste des composants

Voici la liste des composants à vous procurer pour monter le circuit. Je pars sur le LM567. Si vous avez un LMC567, vous pouvez utiliser mon circuit en rajoutant la résistance de 100 kohms sur la broche nº4.

Composant	Unités	Description
LM567	1	Décodeur de tonalité avec PLL
Résistances
10k	1
100k B POT	1	potentiomètre normal
Condensateurs
100n	4
1u	1
220u	1
Connecteurs
Jack	2
Pile 9V	1

3.2 Perfboard

Voici le perfboard que j’ai dessiné pour monter le circuit. J’ai bien entendu fait les différents essais sur plaque de prototypage avant. Si vous ne savez pas comment utiliser un perfboard, vous trouverez des explications dans le tutoriel téléchargeable de ce blog.

Voici la nomenclature utilisée :

• I : Jack d’entrée,
• O : Jack de sortie,
• 9V : vers le + de l’alimentation,
• M : vers le – de l’alimentation et la masse de tous les connecteurs jack,
• S-S : à relier à un interrupteur SPDT, l’un vers la patte du milieu, l’autre vers une des 2 autres pattes,
• Sb1-2-3 : vers un interrupteur SPDT. Sb2 va vers la patte du milieu,
• P-P : vers le potentiomètre de 100 kohms. L’un des P doit aller vers la broche du milieu du potentiomètre.

Expérimentez et amusez vous bien !!

4 Un dernier commentaire

En dernier commentaire, après, cette oscillation on peut aussi jouer avec. En effet, elle nous indique la « tonalité » du circuit. La tonique et la quinte sortent très bien, les tierces sortent très distordues, c’est très intéressant.

Ensuite, l’oscillation peut aussi servir comme note pédale, ou pour faire un drone, du coup ça peut être intéressant de la garder ! Tout ça pour ça… 🙂 Ce n’est pas un effet facile à utiliser, mais il permet de produire des sons percussifs ou des textures très intéressants en cherchant un peu. Comme dit l’auteur du circuit [1], si vous avez ce chip sous la main, ça vaut le coup d’essayer !

Cet article vous a plu ? Vous aussi vous avez monté le circuit ? N’hésitez pas à partager vos trouvailles en commentaire !!

Références
[1] http://www.jiggawoo.eclipse.co.uk/guitarhq/Circuitsnippets/snippets.html
[2] http://experimentalistsanonymous.com/diy/Schematics/Ring%20Modulators%20and%20Frequency%20Shifters/Buffered%20AD633%20Ring%20Mod.gif
[3] https://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_decodeur_tonalite_001.html
[4] http://www.ti.com/lit/ds/snosbq4e/snosbq4e.pdf?ts=1588749266731
[5] http://www.n5dux.com/ham/files/pdf/Tone%20Decoder.pdf