Comment réaliser tout ça gratuitement ?

En utilisant un PC Windows 10, 11... et un logiciel analyseur de spectre.

Notre ancien PC portable, un Asus N56V est équipé :

• D'une sortie audio casque stéréo, ce qui est le cas d'à peu près tous les portables

• D'une entrée audio ligne/microphone stéréo (Ce qui n'est pas le cas de tous les portables).

Si votre portable n'a pas d'entrée microphone, vous pourrez utiliser le générateur mais pas l'analyseur ou l'oscilloscope. 

A moins de rajouter une prise microphone extérieure vie une clef USB, mais attention à la qualité : les prises micro casque USB à 1.5 € ne sont pas toujours au top !

En général, ces adaptateurs USB low cost sont équipés d'un circuit intégré CM108 qui ne permet pas de dépasser 16 bits et 48 kHz de fréquence d'échantillonnage ADC et DAC.

 https://www.ebay.fr/itm/USB-To-3-5mm-Mic-Headphone-Jack-Stereo-Headset-3D-Sound-Card-for-PC-Computer-Hot/283047763157?hash=item41e6f61cd5:g:dVAAAOSwt5VbGNTC

Mais les adaptateurs audio USB externe ont une qualité : en cas de fausse manip, c'est l'adaptateur à 1.5 € qui lâche, pas la carte son du précieux portable !

Les PC "tour" ont, en général une carte son qui contient tout.

L'idéal est d'avoir un portable dont la carte son a une entrée (et une sortie) stéréo et peut monter, en entrée et en sortie à 96 kHz, voire 192 kHz ou plus de fréquence d'échantillonnage et 48 kHz de bande passante (voire 92 kHz) (rappelons qu'on ne peut pas dépasser la moitié de la fréquence d'échantillonnage en bande passante).

Il faut installer un logiciel pour PC Windows d'analyse de spectre. Il y en a beaucoup. Des gratuits et des payants. Des bons et des moins bons...

Nous en avons essayé pas mal... 

1. Le meilleur, et de loin, est Virtual Analyser. http://www.sillanumsoft.org/

2. Ensuite, Real time Analyser de Yoshimasa http://www.ymec.com/manual/era/reference_ver3.htm (à priori, la version gratuite est limitée à 30 jours)

La plupart des logiciels sont limités à 16 bits 44 kHz échantillonnage et 20 kHz de bande passante. La plupart des cartes son peuvent faire beaucoup mieux...

Recette de l'analyseur gratuit : (Virtual Analyser) (basé sur la version 64 bits 25.12)

1. 1. Se procurer 2 câbles audio Jack 3.5 stéréo d'un côté et ce que vous voulez de l'autre : 

   2. Jack stéréo

   3. BNC

   4. RCA Cinch...

   5. XLR

   6. Pinces croco :-)

2. Brancher un câble audio sur la sortie stéréo casque Jack 3.5 du PC

3. Brancher l'autre câble audio sur l'entrée ligne/micro Jack 3.5 du PC

4. Télécharger (17 Mo) et installer le logiciel gratuit Visual Analyser http://www.sillanumsoft.org/ (Download a single setup file de préférence)

1. Mettre le volume HP au max

2. Clic droit sur HP, barre des tâches, en bas à droite, Ouvrir les paramètres de son

3. Entrée, Microphone, Propriétés du périphérique

4. Propriétés des périphériques supplémentaires

5. Enregistrement, Microphone, Propriétés

6. Propriétés de microphone,

   1. Niveaux : Microphone : 35, Ampli microphone : 0.0 dB, Appliquer

   2. Améliorations : décocher tous les effets : 

      1. Suppression du bruit

      2. Faisceau de fibres

      3. Annulation de l'écho acoustique
         
         

   3. Statistiques avancées, Format par défaut : Canal 2, 16 bits, 192000 Hz, Appliquer (Bande passante : 192 kHz :-)

Attention : quand Windows fait une mise à jour, en général, il remet les paramètres du microphone par défaut : effet, volume, format...

1. Sortie, Haut-parleurs, Propriétés du périphérique

2. Propriétés des périphériques supplémentaires

3. Propriétés de Haut-parleurs,

   1. Niveaux : 100

   2. Améliorations : décocher tous les effets : 

   3. Statistiques avancées, Format par défaut : 24 bits, 192000 Hz,

   4. OK, Fermer

1. Cliquer sur On en haut à gauche

2. Oscillo ChA : base de temps : 0.25 ms/div, Zoom 1, trigger, Vpos=0, trigger=0

3. D/A, DC removal

4. Analyseur, Main : Yaxis jusqu'à -120 dB, Log, Xaxis Log

5. Permet aussi d'afficher la tension RMS, la fréquence, la THD, générateur sinus, triangle, carré, bruit blanc...

6. Mesurer bande passante : Spectrum, Main, Wave Gen./Record

7. Spectrum, Main, Hold

8. Waveform Generator, Left A, Main, Wave function, Sweep (Sine), idem Left B

9. Settings, Colors, Skin, Windows (Mais il faut refaire à chaque démarrage de VA...)

10. Settings

    1.  Main

       1. FFT Size samples : 4096

       2. Frequency sample rate : 192000 (si VA ne le propose pas, on peut le taper, ça fonctionnera selon la machine... sinon 96000)

       3. Bit Depth : 24

       4. Function, Voltmeter : On
          
          

    2. Spectrum

       1. Step : 6 dB

       2. Xaxis : Fit Screen

       3. Octave Band Analysis : 1/24

       4. FFT Enabled

       5. Freq Range

          1. Automatic : No

          2. Upper : 100000

          3. Lower : 5

    3. Scope

       1. Save config

    4. Cal

       1. Régler un générateur sinus à 1 kHz, 1 Veff RMS pile et le relier à l'entrée micro

       2. L : Level of know input signal : 1

       3. Unit : Volt, RMS

       4. Clic sur Start measure signal

       5. Clic sur Apply calibration left

       6. Idem pour l'autre canal

       7. Clic sur Save en bas et donner un nom au fichier de calibration : 1 par exemple
          
          

11. Cocher TRMS dans la fenêtre du voltmètre si besoin

12. Le voltmètre doit afficher 1 pile

13. Clic sur Save config et OK pour fermer la fenêtre

14. Clic à droite de la fenêtre Spectrum : Freq Meter

15. Dans la fenêtre du fréquencemètre : Resol : 0.63 Hz : le fréquencemètre doit afficher 1 kHz (il faut refaire ce réglage chaque fois que l'on redémarre VA)

16. Régler la taille du voltmètre et du fréquencemètre et positionner les fenêtres.

17. Settings, Save config, OK
    
    

18. Le système obtenu a une bande passante de 5 Hz à 100 kHz (en réalité, avec notre Asus N56V de 10 Hz à 90 kHz -3 dB), à peu près 100 dB de dynamique et 0.015% de distorsion.

19. On peut aussi mesurer la bande passante avec le générateur de bruit blanc et du moyennage... (Le générateur de bruit blanc est un peu capricieux)

Et voilà !

(En cas de problèmes, voir la rubrique un peu plus loin)

Nous avons testé l'analyseur : avec notre vieux Asus N56V : la bande passante est de 10 Hz à 90 kHz : pas trop mal :

Ici, après calibrage et réglage de l'analyseur et des paramètres son de Windows (16 bits 192kHz), mesure d'un petit générateur BF réglé à 1V RMS et 1kHz :

L'harmonique principale à 1 kHz -6 dB et l'harmonique 2 kHz vers -40 dB, un taux de distorsion de 2.1% : moyen notre petit générateur...

Une dynamique de 100 dB, un peu moins au-dessus de 40 kHz (90 dB).

Les défauts (minimes) du logiciel :

1. Le paramètre de résolution de 0.73 Hz n'est pas enregistré dans le fichier de configuration : il faut le régler à chaque fois : sinon la résolution est d'environ 40Hz...

2. L'échelle Y en volts de l'oscilloscope a une graduation bizarre : pourquoi ne pas indiquer, par exemple : 0.2, 0.4, 0.6...

3. Le voltmètre affiche 10 chiffres mais n'est pas très précis quelques % d'erreurs par rapport à notre multimètre RMS selon la distorsion du signal. Apparemment, on ne peut pas régler le nombre de chiffre du voltmètre

4. Problème de synchro de l'oscilloscope sur certains signaux carrés.
   
   

Mais bon, pour un logiciel gratuit, ce n'est pas si mal...

Carré 1 kHz :

Évidemment, il faut être prudent avant de brancher le PC sur la sortie enceinte ampli...

Exemple de mesure de bande passante sortie son reliée à l'entrée :

Une bande passante de 5 Hz à 100 kHz, un peu plus de 100 dB de dynamique...

Mesure du générateur sinus du logiciel : 0.015 % de distorsion (on peut descendre à 0.007 %)

Mesure du générateur BF 1 kHz d'une petite carte XR2206 : une distorsion (visible à l'œil), de 2.7 % : c'est nettement moins bon !

Ce logiciel, gratuit, offre de nombreuses possibilités : (2 voies d'entrée si le PC le permet)

1. Oscilloscope 2 voies, gain, zéro, inverse, niveau trigger, + ou -, curseur tension, temps, D/A : Digital-Analogue : reconstruction du signal sinus pour les HF (Nyquist), AC-DC, XY

2. Analyseur FFT 2 voies, maximum 24 bits, 192 kHz, 1/24 octave, crête, moyenne jusqu'à 200, A/B, B/A, A+B, A-B, B-A,

3. Mesure de distorsion : THD

4. Mesure de bande passante (Sweep ou White noise)

5. Générateur sinus, triangle, carré, bruit blanc, bruit rose...

6. Voltmètre RMS, crête, crête-crête, moyenne, DC en V mV ou dB (il faut calibrer le logiciel avant de mesurer les tensions)

7. Fréquencemètre, Périodmètre, Compteur

8. Phasemètre, moyenne

9. Enregistreur

10. Filtre, passe bas, passe haut, passe bande, reject, Notch, Fir...

11. Mesure ZRLC (avec une carte supplémentaire) avec la puissante fonction ZRLC et une carte avec quelques ampli op supplémentaires, mesurer des composants ZRLC diode, transistors... sur une prise USB. http://www.sillanumsoft.org/ZRLC.htm.

PDF pour construire la carte ZLRC (en italien) : http://www.sillanumsoft.org/Download/impedUSB.pdf

Le même document traduit (automatiquement) en français : impedUSB.it.fr.pdf

Nous pensons qu'on doit pouvoir construire une telle carte à très bas coût en modifiant un adaptateur audio USB à 1.70 € comme celui-ci :

 https://www.ebay.fr/itm/USB-To-3-5mm-Mic-Headphone-Jack-Stereo-Headset-3D-Sound-Card-for-PC-Computer-Hot/283047763157?hash=item41e6f61cd5:g:dVAAAOSwt5VbGNTC

Voir : https://www.electroschematics.com/usb-sound-card-hack/

Mesure de la bande passante (Sweep) du microphone et haut-parleurs intégrés d'un PC portable ASUS UX501 :

Mesure de la bande passante (Sweep) du microphone du PC portable ASUS UX501 et ampli Denon PMA-320 et enceintes Martin Logan Aerius II :

Visiblement, ce sont les microphones du PC Asus qui ont un "trou" en dessous de 10 kHz mais une bande passante large...

.Mesure de la bande passante (Sweep 60s) d'un ampli Denon PMA-320 et enceintes Martin Logan Aerius II avec un bon microphone electret :

Tiens, tiens, il n'y a plus de trou dans la bande passante. Reste à savoir si l'atténuation vient plutôt du microphone ou des enceintes...

 Les Martin Logan sont annoncées à  40 Hz  - 20 kHz  à 3 dB.

La même mesure de la bande passante d'un ampli Denon PMA-320 et enceintes Martin Logan Aerius II avec un bon microphone electret, mais en bruit blanc :

Le résultat est instantané.

Une mesure en sinus pur, sortie bouclée sur l'entrée : le THD est inférieur à 0.007% : pas si mal :

On utilise maintenant un microphone Electret passé au banc Bruel & Kjaer :

Une bande passante relativement plate de 20 Hz à 20 kHz avec un creux de 4 dB à 30 Hz et un autre creux de 3 dB autour de 15 kHz

Mesure de la bande passante d'un ampli Denon PMA-320 et enceintes Martin Logan Aerius II avec le microphone electret étalonné, en bruit blanc :

Une documentation assez complète (en anglais) de VA : http://www.mcgee-flutes.com/VA-Intro.htm

Calibration du voltmètre :

1. Relier l'entrée microphone à un générateur sinus 1khz 1 V RMS, sinon à la sortie écouteur

2. A droite, cocher Voltmeter

3. Cocher TRMS, V

4. En haut à gauche clic : Settings, Cal

5. Clic Start measure signal (L)

6. Level of known input signal (units) : entrez la valeur RMS du signal connu : 1

7. Cocher Apply calibration left channel

8. Même chose du côté droit

9. OK

Attention pour les mesures DC : la plupart des entrées microphone ou ligne ont des condensateurs d'entrée qui ne transmettent pas la composante continue

Attention pour les mesures DC : la plupart des adaptateurs audio USB ont un filtre numérique pour couper la composante continue : avant de supprimer le condensateur d'entrée de la prise microphone, faites un essai, par exemple en reliant l'entrée microphone, après le condensateur, à la masse USB à travers une résistance de 10 kOhms. Si la valeur indiquée par le voltmètre de VA en position DC bouge et revient immédiatement à 0 : l'adaptateur a un filtre coupe bas : il n'y a rien à faire : on ne pourra pas mesurer de tension DC avec cet adaptateur...

En cas de problèmes :

1. L'analyseur ne fonctionne pas : ne pas oublier de cliquer sur On, tout en haut à gauche !

2. Pas de signal en entrée : certains portables ont des connecteurs Jack particuliers avec 3 ou 4 contacts et l'ordre peut changer selon les fabricants. Normalement, brancher le cordon microphone désactive le microphone intégré, sur certains portables, il faut modifier les propriétés des paramètres de son.

3. Le fond noir n'est pas très lisible : Settings, Colors, Skin, Windows, OK.

4. La valeur indiquée par le voltmètre est fantaisiste (32 000V) : avant de faire des mesures de tension, il faut calibrer VA : Settings, Cal, avec une source sinus dont on connaît l'amplitude. Ensuite, il faut noter et ne plus toucher aux niveaux du microphone dans les paramètres de son.

5. La fréquence du fréquencemètre n'est pas très précise : dans la fenêtre du fréquencemètre, il faut modifier la résolution de, par exemple 23.4 Hz à 0.34 Hz (à refaire chaque fois que l'on lance le logiciel)

6. Les raies de l'analyseur de spectre ne sont pas assez fines : Settings, Spectrum, Octave band analysis : 1/24

7. Le bruit blanc ne fonctionne pas : essayer Waveform generator, Setup, Bit depth : 16. Sinon : Waveform Generator, Noise, Standard deviation, 1, Apply.

8. Au lancement du programme une fenêtre "Divide by zéro" s'ouvre : supprimer le fichier va.ini dans le répertoire "C:\Program Files (x86)\Visual Analyser\" (et refaire les réglages...)

Nota : quand le programme est bien réglé, Nous recommandons de copier va.ini en (par exemple) va - Copie.ini pour récupérer la bonne configuration facilement en cas de problèmes...

Nous allons connecter notre PC à un adaptateur de carte son USB (à 3.5 €)

OK, à partir de maintenant, l'analyseur n'est plus gratuit...:-)

https://www.ebay.fr/itm/294099631171?ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT&_trksid=p2060353.m2749.l2649

Raté : contrairement à ce qu'affirment les chinois, il y a 2 entrées micro mono (et pas stéréo) en // et 2 sorties stéréo en // : la même chose que la carte son sauf que la fréquence d'échantillonnage est limitée à 48 kHz.

Le circuit intégré intérieur est dans la résine, donc on ne peut pas connaître le modèle, mais c'est probablement un CM108 ordinaire.

Sans intérêt donc.

Analyseur audio à moins de 80€

Analyseur audio FFT/Générateur 110 dB, 5 Hz à 90 kHz, 0.0007%.

Après 2 années d'utilisation (octobre 2023), nous avons décidé de tester la solution payante (un peu moins de 80 €).

Nous avons acquis une carte ADC/DAC 24 bits 192 kHz connectée en USB (pour 77 € port compris)

Chez Ali Express :

Installée dans un profilé aluminium de fenêtre muni de 2 faces avant et arrière en aluminium et 4 pieds caoutchouc :

Pour réaliser un coffret électronique en métal, solide, économique et esthétique :

1. Se procurer une chute de profilé aluminium rectangulaire pour fenêtre ou porte fenêtre (chute chez les menuisiers alu)

2. Le recouper à la longueur du coffret

3. Ajouter 4 pieds autocollants ou vissés

4. Récupérer 8 entretoises (laiton) M4 (L=10 par exemple)

5. Coller à l'époxy 4 entretoises plaquées dans chaque coin intérieur de l'avant et l'arrière du profilé à ras du bord du profilé

6. Découper 2 rectangles de la dimension du profilé dans de la tôle alu e=2 par exemple

7. Percer 4 trous 4.2 dans chaque face alu en face des entretoises

8. Découper 2 rectangles de la dimension du profilé dans du plexi e=2 par exemple

9. A l'aide d'une face alu, percer 4 trous 4.2 dans chaque plexi en face des entretoises

10. Imprimer (Word, Autocad...) les inscriptions à l'échelle sur papier ou film plastique, découper la feuille avant et arrière

11. Percer ou découper la face avant alu, la feuille papier et plexi (en même temps) pour la face avant

12. Idem pour la face arrière

13. Monter le matériel, les connecteurs, boutons dans le coffret, la face avant et arrière

14. Installer les faces avant et arrière avec 8 vis M4x12 (Chc) et 8 rondelles Ø4

On peut évidemment simplifier en supprimant les faces plexi et les feuilles papier.

Pour le prix des entretoises et de la visserie, on obtient un coffret métal solide et esthétique.

ATTENTION : cette solution ne garantit pas la continuité électrique entre coffret et face avant et arrière : prévoir, par exemple, des vis M3 fraisées, rondelles et écrous sur les faces (masquées par la feuille imprimée) et sur le fond du coffret, le tout relié par des cosses à œil et câbles.

😀

Le coffret est équipé d'une face arrière (vide à part les 4 vis M4 de fixation et une vis M3 de mise à la masse) et d'une face avant avec : 

•  4 vis M4 de fixation,

• 1 vis M3 de mise à la masse (les écrous M4 des vis de face avant sont collés époxy sur le profilé et la jonction électrique n'est pas assurée)

• 4 embases BNC : Entrée1, Entrée 2, Sortie 1, Sortie 2

• 1 embase USB-B

• 1 Led Rouge (On)

• 1 Led Verte (USB)

Ces 3 derniers éléments étant ceux de la carte.

A l'arrière de la carte se trouvent les 2 embases Jack 3.5 femelle que nous avons reliées par 2 petits câbles jack 3.5 mâles stéréo à nos embases BNC en face avant.

Avantages de la solution :

• Performances : 192 kHz 24 bits stéréo dans les deux sens, distorsion < 0.002%

• Peut se connecter sur n'importe quel PC portable, tour... en USB (il est de plus en plus difficile de trouver des portables avec 1 sortie ligne stéréo et surtout 1 entrée ligne stéréo...

• En cas de crash électrique, il est probable que c'est la carte qui lâchera et pas le portable...

Le coffret avec sa face avant aluminium (mais sans la face avant en plexi ni la face avant en papier imprimée) :

Sur la photo du haut : un coffret avec des vis M4, sur la photo du bas, un autre coffret avec des vis M3.

(Sur les photos, des films en plastique protègent les faces, Ils seront ôtés après perçage et découpes...).

Ce principe de coffret a été utilisé pour la réalisation de notre double sonde différentielle isolée pour oscilloscope. 

La face avant en aluminium + papier imprimé + plexi avec les 4 embases BNC reliées par 2 à 2 cordons stéréo Jack 3.5 mâles destinés à être connectés sur la carte. Une vis tête fraisée M3 invisible sous la feuille de papier et un fil noir avec une cosse ronde. Le même sur la face arrière, les 2 reliés à une vis M3 fixée au fond du coffret pour la liaison électrique de masse.

Les 2 embases BNC du haut (sorties) sont isolées de la masse du coffret grâce à une découpe un peu plus large dans la face avant alu (mais de taille normale dans la face avant plexi), on glisse une fine rondelle de gaine thermo rétractable sur la partie filetée de la BNC et une feuille plastique translucide visible sur la photo. Ceci pour éviter les boucles de masse.

Les masses des deux embases BNC d'entrées sont, pour l'instant, connectés à la masse du coffret. Nous verrons si nous les isolerons (comme les embases BNC de sortie) lors des essais électriques.

La face avant aluminium + feuille papier imprimée + face avant transparente en plexi :

• Les 4 vis M4 avec leurs rondelles

• Les 2 Embases BNC Gauche, Droite entrée

• Les 2 Embases BNC Gauche, Droite sortie

• Les découpes pour l'embase USB et les 2 Leds ne sont pas encore réalisées

Ce système (face aluminium, feuille papier imprimée, face avant plexi) permet une face avant imprimée propre, résistante et facile à modifier (on peut refaire les inscriptions).

(Le film plastique de protection de la face avant plexi a été partiellement retiré).

2 entrées 24 bits 192 kHz, 2 sorties 24 bits 192 kHz, distorsion <0.002%, dynamique 105 dB...

Nous avons reçu la carte (avec le cordon USB) : elle est reliée aux 4 prises BNC par 2 cordons stéréo Jack 3.5. L'autre câble noir sert à la mise à la masse de la face avant.

Nous avons fixé la plaque en plexiglass de protection fournie avec la carte que nous avons taraudée avec 2 trous M4 et fixée par 2 vis CHC M4 dans le fond du profilé percé par 2 trous M4.

Nous avons découpé et percé la face avant aluminium, la feuille imprimée et la face avant plexi avec une découpe rectangulaire pour l'embase USB et les 2 trous des Leds :

Et nous avons remonté le boîtier : (Vue la hauteur de l'USB et des Leds, il faudra réimprimer la feuille de la face avant).

Essais électriques de la carte : 

 Nous avons connecté les sorties aux entrées et relié l'USB à un PC : Les Leds ON (rouge) et USB (verte) s'allument.

Dès que nous avons connecté l'USB, la carte a été reconnue par Windows. (USB Hifi Audio). Windows 10 :

1. Mettre le volume HP (Interface SPDIF) à 100%

2. Clic droit sur HP, barre des tâches, en bas à droite, Ouvrir les paramètres de son

3. Entrée, Ligne (USB Hifi Audio), Propriétés du périphérique

4. Propriétés des périphériques supplémentaires

   1. Statistiques avancées, Format par défaut : Canal 2, 24 bits, 96000 Hz (Qualité studio), Appliquer (Bande passante : 96 kHz :-)

Attention : quand Windows fait une mise à jour, en général, il remet les paramètres du microphone par défaut : effet, volume, format...

1. Sortie, Haut-parleurs, Propriétés du périphérique

2. Propriétés des périphériques supplémentaires

3. Propriétés de Interface SPDIF,

   1. Statistiques avancées, Format par défaut : Canal 2, 24 bits, 96000 Hz, (Qualité Studio)

   2. OK, Fermer
      
      

Lancer le logiciel Windows VA64 (25.12) :

1. I/O Device, Select Device in/out, input device : Ligne (USB Hifi Audio), Output Device : Interface SPDIF (USB Hifi Audio), OK

2. Settings, Main, FFT : 16384, Frequency sampling : 192000, 24 bit, Hanning

3. Settings, Spectrum, Step : 6dB, Log Y axis, Log X axis, 1/24, 

4. Waveforme generator : Sine, 1 kHz

5. Waveform Generator : ON, haut gauche : On

6. Après réglages des gains, trig, Y axis... Average : 10

Distorsion générateur BF DAC + ADC :

Voie 1 : 0.004% (on peut descendre à 0.0007% en limitant la bande passante à 48 kHz)

Voie 2 : 0.004% (on peut descendre à 0.0006% en limitant la bande passante à 48 kHz)

(On voit nettement les harmoniques 3 et 5, 100 dB en dessous de la fondamentale à 1 kHz, surtout en réglant Average sur, par exemple, 10)

Dynamique : environ 120 dB

Bande passante : 96 kHz

Pas si mal !

Il faut calibrer le générateur et le voltmètre...

Bande passante des deux voies : sorties connectées aux entrées :

 Un analyseur de spectre audio de précision, oscilloscope 2 voies (limité à 100 kHz), voltmètre AC RMS large bande, fréquencemètre, distorsiomètre de précision, générateur BF très faible distorsion pour moins de 80€...

That's All, folks !

Créé en 2021

A jour le 02/01/2025