Le mélangeur audio

En technique audio, un mélangeur est un circuit à deux ou plusieurs entrées, dont la tension de sortie est la somme pondérée des tensions appliquées à ses entrées. Ce circuit est parfois appelé table de mixage.

Vs = aV1 + bV2 + cV3 …

où Vs est la tension alternative de sortie, V1, V2, V3 … les tensions alternatives appliquées aux entrées 1, 2 , 3 …  ; a, b, c … sont des coefficients constants, qui peuvent être égaux ou différents.

Une façon simple de réaliser un mélangeur audio est d’utiliser un amplificateur opérationnel (AO) en montage inverseur. Les entrées 1, 2, 3 … sont reliées à l’entrée inverseuse (notée – sur le schéma) de l’AO par des résistances R1, R2, R3 … La sortie de l’AO est reliée à l’entrée – par une résistance R. L’entrée non-inverseuse de l’AO est reliée à la masse. Dans ce schéma, a = -R/R1, b = -R/R2 et c = -R/R3.

Mélangeur non-linéaire

En techniques radio, TV etc. on nomme mélangeur un circuit auquel on applique deux tensions d’entrée, V1 et V2. La tension de sortie est le produit des tensions d’entrée.

Si V1 et V2 sont des signaux sinusoïdaux de fréquences F1 et F2, on retrouve dans le signal de sortie des composantes non seulement aux fréquences d’entrée (comme c’est le cas pour un mélangeur audio), mais aussi des composantes à des fréquences F1 + F2 et | F1 – F2 |, dont les amplitudes sont proportionnelles au produit des amplitudes des signaux d’entrée.

Par conséquent, si le signal V1 est un signal modulé, dont le spectre est composé d’une porteuse accompagnée de deux bandes latérales, on retrouve le spectre décalé en fréquence (voir schéma). Le mélangeur sert généralement à décaler vers une fréquence plus basse le spectre du signal d’entrée, de façon à permettre une amplification plus aisée. Les 3 composantes inutiles, aux fréquences F1, F2 et F1 + F2 sont éliminées par filtrage.

Le mélangeur est un élément-clé de la structure de récepteur dit superhétérodyne ; celle-ci est utilisée dans les récepteurs de radiodiffusion, de télévision, de communications satellites (GPS, GSM…), dans les radars etc.

Mélangeur symétrique et équilibré

Les mélangeurs peuvent être réalisés avec différents composants : tubes, transistors JFET ou bipolaires, diodes. Dans tous les cas, c’est la non-linéarité de la caractéristique tension de commande / courant de sortie qui est utilisée pour obtenir l’effet désiré.

Dans de nombreuses applications, le mélangeur est réalisé avec un seul élément actif, et l’on élimine toutes les composantes indésirables à l’aide d’un filtre passe-bande.

Toutefois, le filtrage est difficile dans certaines applications, quand les fréquences sont trop proches.

Le mélangeur symétrique utilise deux éléments actifs (souvent des JFET) attaqués par des signaux déphasés. Il permet d’éliminer une des fréquences d’entrée.

Le mélangeur équilibré utilise 4 éléments actifs (souvent des diodes appariées) et il permet d’éliminer les deux fréquences d’entrée, ne laissant donc que les composantes « somme » et « différence ».

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