DISCLAIMER
désolé, ça va être un post trés (trop) conséquent, un peu pointu et ce post suppose une connaissance a priori du fonctionnement des phasers. Si vous n'en possédez pas mais que le sujet vous intéresse quand même, vous pouvez vous orienter vers cet article (en anglais), ou vers les différents posts sur le sujet sur TG, comme ici et là.
Pour ceux qui n'aiment pas la lecture, n'ont pas le temps ni la motivations de lire un pavé à ce point indigeste, mais sont néanmoins intéressés par un phaser performant, un schéma complet, "au propre", et des samples/vidéos viendront dans les posts à venir. En espérant aboutir à un PCB et un layout de qualité bien sûr.
Dans ceux que j'avais cités comme "projets" quand je m'étais inscrit, il y avait du tremolo, du delay mais également du un phaser.
Evidemment je cherche quelque chose de profond... ample... varié... coloré.... je ne crois pas faire exception et je pense que tout le monde cherche le même genre de propriété pour son phaser
Allez, un truc que je ne cherche pas forcément, j'admets... la simplicité. Si ça me donne énormément de latitude, ça ne me rebute pas d'avoir 4 ou 5 contrôles face à moi là où la small stone propose un unique potard et un switch. Pas question cependant d'avoir une usine à gaz signée moog avec 40 potards et entrées pour pédale d'expression. Si l'effet rentre dans un boitier BB je suis preneur ! Et puis la moog c'est 12 stages, et de l'avis de quelques-uns de ses utilisateurs, ce mode est inutilisable et le selecteur reste positionné sur "6" la plupart du temps.
J'ai fait pas mal de simu, un peu de breadboard et j'ai regardé pas mal de documentation, pas mal réfléchi etc.... et sans vouloir me la péter je pense être arrivé à quelque chose de plutôt abouti.
Attention, je ne prétend pas tout connaître ni avoir tout lu, d'ailleurs ma solution existe probablement ailleurs mais je n'ai simplement jamais eu la chance de tomber dessus.
Je vais essayer de vous faire suivre mon cheminement, et de vous montrer ce à quoi je suis arrivé.
Commençons par le son du phaser.
Il existe pas mal de solutions : à OTA, à jfet, à couple led/ldr, à PWM (ou MLI), digital...
J'ai écouté pas mal d'options et je trouve (de manière parfaitement subjective) que la solution à OTA est la plus pertinente. Très joli grain, profondeur d'effet importante, aucun réglage ni sélection de composants à effectuer, pas de difficulté d'implémentation comme on peut en trouver avec des solutions à PWM.
J'ai écouté quelques exemples de phaser à jfet, le son est là mais l'amplitude est très limitée (de ce que j'ai entendu, des phasers à 12 stages n'avaient qu'une amplitude d'une octave !!!) et la sélection des fets est fastidieuse.
Concernant le digital, c'est probablement une bonne idée, mais pour avoir essayé la PH-3 de Boss... j'ai trouvé le son extrêmement froid, clinique.... pas intéressant. Ca m'a vraiment pas fait rêver, dommage !
J'adore aussi la solution à led/ldr et surtout la resly tone qui a un son magnifique (du moins, en démo...), mais je la trouve assez peu "puissante" et compliquée à implémenter comparée à la solution à OTA.
C'est pas dit que je ne me ferai pas une resly-tone un jour... mais pour un premier effet dans le genre, celui qui est sensé être un titulaire indiscutable de mon pedal-board, je voulais quelque chose de vraiment souple, puissant et complet, quitte à avoir quelque chose de pas forcément très "typé". Pour toutes ces raisons, j'ai choisi de m'orienter sur une solution à OTA.
Dans cette gamme de phasers à OTA, la small stone reste une référence, ainsi que le "ross phaser", les 2 se ressemblant grandement. Signalons aussi le phaser de.... Moog, qui sonne clairement "OTA" et qui est le plus complet de tous.
Signalons par ailleurs que ces solutions ont l'immense qualité d'être modulaires. Le nombre de cellules est virtuellement infini, on les met en série, connecte chaque cellule sur une entrée "LFO" et c'est tout : pas de ldr supplémentaire à coller autour d'une ampoule, pas de jfet supplémentaire à matcher, pas même de switch électronique. Le générateur de l'effet est connecté directement à une entrée "contôle". Entre un phaser à 4 cellules (small stone) et un à 12 cellules (moog), il n'y a donc aucune différence dans le principe et le schéma général, on empile juste les cellules constituées d'un OTA, de 4 résistances et de 2 condos. Les cellules de phaser allant toujours par 2, il est parfaitement logique d'utiliser les dual OTA super simples à trouver et super cheap que sont les LM13700.
Bon.
C'est gentil tout ça, mais comment améliorer ce type de phaser... C'est-à-dire, comment avoir plus de contrôle sur l'effet, comment le rendre encore plus profond, plus ample.. ou au contraire comment le rendre très léger ? Un peu comme ce qu'on peut faire avec... la moog. Décidément.
On va partir du schéma du "Ross", qui est probablement le meilleur schéma DIY disponible.
http://www.tonepad.com/project.asp?id=25
Déjà, je pense qu'il n'y a pas grand chose à faire de plus sur le principe général et les cellules de déphasage. C'est un schéma ultra standard, on le trouve directement dans les application notes de constructeurs, et il sonne déjà très bien selon moi. Pour le coup, pas la peine d'utiliser les diodes de linéarisation : sans la cellule le son est largement coloré, c'est une qualité.
Maintenant, le LFO.
La partie de schéma qui nous intéresse est ici :
Ce truc complètement chelou fonctionne très bien. Oui, mais après divers essais, c'est délicat de modifer ce LFO. Pas de modification de la profondeur de l'effet, limitations dans les fréquences de fonctionnement (si on est très lent, on peut pas être très rapide sans activer un switch), pas beaucoup de degrés de liberté.
Et puis, il est bizarre ce LFO. Déjà c'est quoi ce schéma, quand qu'habituellement on peut se contenter d'un dual AOP ?
Hosamu Hoshuyama, un des papes du synthé DIY, nous offre la réponse en 1 dessin, ici :
Un hyper-triangle... Logique pour un effet sensé donner un son de l'espace. Bien, mais encore ?
En fait, en lisant les datasheets du lm13700, il apparait que le "all pass filter" à OTA, utilisé dans chaque cellule, a un fonctionnement en V/Hz. Or, notre oreille attend un fonctionnement en octave, et pas en fréquence. L'octave étant une fonction logarithmique de la fréquence, "l'hyper triangle" est une déformation pseudo-logarithmique d'un triangle, afin d'avoir un comportement "fluide" en octave et non pas en fréquence (au fur et à mesure qu'on progresse dans en fréquence, le LFO va plus vite).
Ok, mais précédemment j'ai dit que ce LFO est difficile à améliorer en l'état, y-a-til une alternative ?
Une fois de plus, la solution nous vient des syntheux.
On a vu que l'hyper triangle est une sorte de triangle déformé par une fonction logarithmique.
L'alternative à cet hyper triangle est donc un LFO en triangle suivi par un convertisseur lin-log. Un convertisseur log "simple" et efficace est composé d'un aop double et d'une paire de transistors bipolaires, si possible matchés (pour la dérive en température). Ce type de circuit est quelque chose d'assez classique en synthé (VCO, VCF controlés en V/oct). Une spécificité ici toutefois, qui est celle du contrôle d'OTA, qui impose l'utilisation de transos PNP au lieu des classiques NPN. C'est quelque chose qu'on retrouve dans des schémas bien connus et notamment ceux d'Olivier Gillet de mutable-instruments, dans son dernier VCF, le "SMR-4 mkII". Chez mutable, le principe est le même que ce qu'on cherche à faire, on contrôle des OTA en logarithmique afin de passer dun V/f à un V/oct, dans un régime d'alimentation proche du notre, +-5v. En fait, dans le circuit d'Olivier, la différence principale avec notre problème est juste le type de cellule basée sur des OTA : dans le SMR c'est un "low-pass" alors que dans un phaser il faut un "all-pass".
Pour être plus spécifique, la partie de schéma qui nous intéresse, le convertisseur logarithmique, est la suivante :
Les avantages de ce système, c'est qu'on peut mettre absolument ce qu'on veut en amont de ce bout de circuit : un LFO triangulaire pour avoir quelque chose de classique, mais aussi un potard pour régler la hauteur d'action de notre LFO (la fréquence autour de laquelle le LFO va être centré), ou... n'importe quelle source ! Une pédale d'expression, un générateur de signaux, ou même une source audio.... tout est envisageable !
Bon, on va garder ça pour des mods potentiels, pour l'instant un triangle sera bien assez. On utilisera un circuit classique, avec juste l'astuce des 2 condos polarisés tête bêche pour obtenir une capacité élevée et donc des temps de balayage plutôt grands.
Au programme, donc : un contrôle de "rate" (classique), un contrôle de "depth" (souvent absent) qui affecte l'amplitude du mouvement impulsé par le LFO, et un contrôle "tune" (rare), qui fixe la fréquence autour de laquelle le LFO fera vibrer le phaser. L'utilisation d'un convertisseur log donne tout loisir d'utiliser ce genre d'artifices, puisqu'il prend en entrée pour de vrai des entrées "voltage", et qu'il fait en sorte que les cellules du phaser aient un comportement en "V/oct" plutôt que "V/Hz" comme elles le font originellement.
Une petite note : ce convertisseur logarithmique exige l'utilisation d'une alim symétrique. Pour celà il existe un tas de solutions, de la référence stabilisée à AOP (suivi de transos en ballast ou pas) à la référence par lm386 chère à raz, en passant par le doubleur de tension du style lt1054... C'est un problème restant encore ouvert dont la principale réponse sera fonction de la tension d'alim en entrée, du bruit d'alim et plus particulièrement du souffle généré par la solution choisie.
Bon, ça fait beaucoup de blabla et assez peu de concret.
Le voilà, avec le schéma que j'ai choisi de simuler pour valider tout ça :
(il zappe les buffers d'entrée et de sortie, inutiles dans cette simu)
Le fichier ltspice est ici :
http://dl.dropbox.com/u/21770600/techni ... 20v0.1.asc
(normalement, tous les modèles sont dispos quelque part sur le forum, en cas de besoin vous demandez).
Et surtout, le résultat de la simu, ici une réponse en fréquence.
Ici, j'ai en fait secondé la sortie du LFO par un potard que j'ai nommé "tune". Ce potard est en fait un tout bête générateur de tension. Pour faire court, on va faire comme si à la place du LFO, on avait un potard qu'on tournait de manière hyper régulière (fonction "step param").
Si le comportement de notre phaser est bon, alors en faisant varier régulièrement la tension de contrôle de notre phaser, par étapes, on doit avoir un espacement régulier sur notre graphe des "notches" (notre graphe étant un diagramme de Bode, et donc utilisant une échelle log en fréquences, un espace régulier signifie bien un fonctionnement en octaves). Ici, chaque position du potard correspond à une couleur différente, on voit bien que tous les "notches" sont répartis hyper régulièrement sur le diagramme de Bode : l'échelle de notre phaser est donc bien en "V/oct" et non pas en "V/Hz".
Un autre point : Ce graphe valide bien que notre phaser est extrêmement ample, puisque les notches sortent de l'audio des 2 côtés.... En pratique, l'amplitude sera limitée par ce que peuvent admettre les composants (d'où la nécessité de bien s'arranger pour qu'avec une tension de contrôle "médiane", les notches soient bien situés dans l'audio), et la sensibilité en fonction de l'entrée sera réglée par la résistance de 3.3k en CR du premier aop du convertisseur log. Si le phaser est trop sensible, il faut réduire cette résistance, si le phaser ne l'est pas assez, il faut l'augmenter.
Encore une dernière chose, issue du monde des synthés.
Dans pas mal de phasers, on trouve un contrôle nommé "regen", qui est en fait un feedback. Le principe est qu'en mettant une contre-réaction positive de la sortie du phaser sur lui-même, on creuse les "notches" et on accentue les bosses.
Ce contrôle "régen" existe également dans les filtres de synthés analogiques (principalement des filtres low-pass à 4 poles, parfois aussi en 2 poles), et bien souvent, les concepteurs ont autorisé un réglage d'auto-oscillation, ou une limite extrêmement proche de l'auto-oscillation. Cette caractéristique typique des synthés analogique en a fait pour beaucoup leur marque de fabrique, j'en veux pour exemple le célebrissime filtre de la TB-303 (un exemple typique d'utilisation récent : "i'm sexy and you know it" de LMFAO), mais aussi les "moog ladder filters", le célebrissime filtre du MS-20.... R2-D2 pourra en témoigner.
Au fond, un phaser n'est pas quelque chose de très différent d'un filtre de synthé analo, et lui aussi peut entrer en auto-oscillation... pour notre plus grand bonheur. D'où la (légère) modification du circuit de régen du "Ross phaser", en remplaçant cette résistance de 27k entre le potard "regen" et l'entrée - de la 2ème cellule par une résistance de 22k. Cette modification rend l'engin plus instable mais aussi.... plus marrant
J'ai implémenté le circuit sur breadboard, et j'ai pas mal fait mumuse... Mais là il est trop tard, donc les samples attendront demain.
Je sais pas quoi dire...!
, j'ai préféré embarquer le cab de mon classic 30 démonté et le microbe que le FM15DSP alors que niveau transportabilité le FM15DSP tout seul est largement plus adapté.
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