La méthode FX Teacher

Ou comment monter un kit qui marche à tous les coups !

la méthode infaillible fx teacher

Depuis 2013, j’ai bien enchainé les proto ! Et je partage cette expérience avec collaborateurs, stagiaires, musiciens… Malheureusement, je vois tout le temps les mêmes erreurs !
La plus répandue chez mes padawan… C’est qu’ils veulent aller beacoup trop vite !
On reçoit le PCB, on est tout excité et on fonce !
2h après on branche, on gratte et… ha ben mince ça marche pas !

le principe

La méthode a 3 objectifs :

• Apprendre le fonctionnement du circuit
• Monter et tester chaque bloc un à un
• Eviter les pannes indécrottables ou du moins les localiser et les anticiper très facilement !

Pour y arriver, notre équipe décrypte les circuits que tu vas monter.
On va ensuite, t’expliquer étape par étape ce que tu dois mesurer et constater.
Si une valeur n’est pas dans les clous, tu sauras localiser le problème.
Ainsi tu peux décrire précisément ton problème à la communauté FX Teacher ou même débugger toi même le problème, tout seul, comme un grand. Pour cela tu analyses le schéma et tu navigues dans les moteurs de recherche en sachant exactement quoi demander.

concrètement

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• Tu vas devoir monter un testeur. Ce testeur va te permettre d’injecter et d’écouter le signal à plusieurs endroits de la carte. Il permet aussi d’alimenter facilement ta carte sans la mettre en boîte.
• Notre équipe te fourni avec ton kit une documentation exhaustive décrivant pour chaque étape, ce qu’il faut souder et ce qu’on doit mesurer.
• Les mesures de tension et de courant vont te donner le point de fonctionnement parfait du circuit. Ainsi, avec le schéma sous les yeux, si une tension n’est pas bonne, tu sais vite si la puce est à l’envers; Si le transistor est mal soudé; Si le fil arraché etc…
• Les mesures audio te permettront d’enregistrer ton signal, bloc après bloc et d’analyser son évolution. Ainsi tu vas apprendre énormément de choses sur l’effet que tu construits. Puis, tu pourras comprendre l’impact de tes réglages de trimpot et de potards. Par exemple, si ton buffer te bouffe des aigus, tu pourras te rendre compte que tu as inversé certaines valeurs de composants à un endroit et ensuite corriger l’erreur.

assemblons le testeur

Stop le blabla ! On commence par assembler le testeur !

Le kit pour le testeur est disponible dans notre shop ici.

Pour assembler ton testeur FX teacher voici les outils dont tu auras besoin :

• Un fer à souder. On te propose ce fer Goot 30W de très bonne qualité et qui sera très efficace.
• De l’étain. Evidemment sans plomb pour l’environnement !
• Une pince coupante. De quoi couper les pattes des fils.
• Une 3ème main. Pour tenir tes jacks quand tu feras tes soudures.
• Un dénudeur de câbles. Sinon tu peux jouer avec un briquet, tirer avec tes dents… Mais on déconseille très fortement !
• Une pince à bec. Pour plier facilement les fils.

Il faudra également que tu prépares tes câbles et tes jacks. Les dénuder et les couder, on a déjà expliqué comment le faire dans cet article.

le jack d’alimentation

à quoi ça sert

Sans alim, y’a pas de son ! On va donc commencer par monter le bloc d’alim dans chacun de nos kits !
Le jack de test que nous sommes en train de monter a donc 2 fonctions. La 1ère est de donner le courant à ton circuit depuis n’importe quelle alim 9V. La 2nd est de pouvoir mesurer facilement ta consommation de courant.
Grâce aux pinces supplémentaires qu’on va également monter il est aussi conçu pour que tu n’aies pas à souder des câbles puis à les dessouder par la suite. Comme ça, ça ne te parles pas. Mais crois moi, ça fait gagner énormément de temps !

comment l’assembler

On va commencer par souder le connecteur jack femelle qui te permet de brancher ton alim. Par convention on va connecter le fil rouge sur le + puis le noir sur le -. Les fils font entre 8 et 10cm.
Nul besoin de trop chauffer, ça se soude facilement et rapidement. En plus l’insert des broches est en plastique, il ne faudrait pas l’endommager.

Par la suite, on va découper 4 petits bouts de gaine thermo rétractable que l’on va laisser du côté jack.

On continue en serrant très fort l’autre extrémité du câble avec les pinces croco.

Ici, on vient chauffer très fort ! La surface est plus grande, donc il ne faut pas hésiter à chauffer et attendre avant de remettre de l’étain. Tu remarqueras, qu’il va d’un seul coup s’étaler sur la pince. C’est le cas une fois qu’il est à la bonne température. D’où l’idée d’utiliser une 3ème main pour ne pas cramer ta table ou tes doigts. On joue tous d’un instrument non ? On y tient accessoirement !

On attend que ça refroidisse. Ensuite, on recouvre les soudures de gaine thermo. Pour finir, il faut chauffer la zone avec la partie inférieure du fer à souder (pas celle avec laquelle tu soudes) ou un briquet. Si tu as un station à air chaud c’est encore mieux !

le testeur de courant

Mais attends, il te reste 2 pinces croco et un fil ! A quoi ça sert ? Ca va nous permettre créer le testeur de courant.

• Soude une des 2 pinces d’un côté.
• Attend que ça refroidisse.
• Dépose 2 morceaux de gaine thermo du côté que tu viens de souder.
• Soude l’autre pince. Attends que ça refroidisse.
• Puis, pour finir rétracte la gaine.

comment l’utiliser

Le bloc d’alimentation est le 1er bloc que l’on assemblera ! Pour cela suis les instructions sur ton tuto pour monter ton bloc d’alim et tu devrais avoir quelque chose de similaire :

Tu peux ensuite souder proprement et définitivement les 2 câbles rouge et noir de ta carte. Ces derniers seront toujours présent sur la carte du début à la fin.

A présent, branche ton alim pour pédales sur le kit. Utilise les pinces pour te connecter sur les fils rouge et noir. Puis connecte rouge sur rouge et noir sur noir, t’as peu de chance de te tromper !

Et ben tu sais quoi ? C’est fini ! Ton circuit est alimenté.
Maintenant tu peux partir dans la section sur le multimètre pour comprendre comment relever les tensions et les courants. Tu pourras ensuite comparer tes résultats avec le tableau fourni dans ton kit.

les jacks audio

à quoi ça sert

L’objectif est de pouvoir facilement écouter avec sa guitare et son ampli le fruit de son travail ! Ca marche aussi très bien avec une carte son et c’est ce qu’on va faire ensemble.
On va donc brancher ces jacks sur chacun des blocs du kit et analyser l’impact de celui-ci.

comment l’assembler

Il faut d’abord souder un fil blanc sur le tip du jack d’entrée. Puis un noir sur sa masse.
On répète l’opération avec un fil vert sur le tip du jack de sortie.

On découpe 2 petits bouts de gaine thermo et on les cale du côté du jack.

Ensuite on soude les pinces croco à l’autre extrémité du câblage. Pour cela il faut d’abord bien serrer la pince croco sur le câble avec la pince plate.

Là il faut très très bien chauffer avant de souder car la surface métallique est importante. De toutes façons tu le remarqueras quand c’est le moment de souder, l’étain va s’étaler facilement sur la pince et devenir bien brillant.

Avec la partie inférieure de ton fer (pas celle avec laquelle tu soudes) ou un briquet, tu viens faire rétracter la gaine sur les 2 soudures.

Maintenant, il faut refaire toutes ces étapes mais avec un fil vert à la place du blanc.

comment le brancher

Comme tu l’as bien remarqué, ce sont des jacks. Tu peux donc facilement brancher un jack male en entrée et en sortie puis, écouter le résultat.

Quand ta carte sera terminée, tu auras un fil blanc, un fil vert, un fil rouge et deux fils noirs. Il suffit de les agripper avec les pinces crocodile et tu pourras écouter simplement le fruit de ton travail. Sans même avoir un boitier !

Pour la méthode FX teacher c’est la même idée. Quand ton premier bloc sera terminé, on te diras exactement où te placer pour injecter le signal de ta guitare et récupérer le traitement du bloc dans ta carte son.

Pour que ce soit pratique et que tu n’abîmes pas ton testeur et ton PCB sur le long terme, on a décidé de souder des fils sur ces points.

comment tester

Une fois que ces fils sont soudés, il n’y a plus qu’à t’y connecter avec l’aide des pinces.

Ensuite pour analyser le signal il va falloir brancher ta carte son ! Rien de plus simple, tu branches le jack de sortie de ta carte son sur le jack d’input de ton PCB. Puis le jack d’output du PCB sur une entrée de ta carte son.

A toi de voir la suite du tuto sur Audacity pour comprendre comment analyser le son.

changement de bench !

Tu peux remballer le fer à souder, maintenant on passe aux mesures !

• Une carte son. On a tous ça à la maison, pas vrai!?
• Le testeur dédié à cette méthode, à monter soit-même comme un grand !
• Un multimètre, tu en trouveras ici et ici. Il t’en faut un tout simple et qui marche bien.
• Un ordinateur avec Audacity installé dessus. On dénigre souvent ce logiciel mais t’as pas idée de tout ce qu’on a pu faire avec !
• Du jus de cerveau ! Il parait ça aide pas mal les Omega3 !
• Une communauté qui déchire ! Si tu as besoin d’aide, laisse des commentaires sur les articles on y répondra avec plaisir. Un forum dédié à FX teacher est en train de voir le jour !

utiliser un multimètre

Je sens que tu vas pas le lâcher !
Quand on prototype, le multimètre c’est quand même super important…
On va donc voir ensemble comment faire les différentes mesures pour que tu puisses comparer facilement ton circuit au tableau de mesures.

voltmètre

théorie

C’est le plus simple à mesurer, il suffit de se brancher en parallèle !
C’est à dire que le circuit fonctionne normalement et qu’avec le voltmètre tu viens « sniffer » le signal. Tu obtiens donc une mesure en volts, V. C’est en réalité une différence de potentiel. Une différence entre les potentiels présent sur les 2 pins du voltmètre. Ce qui fait que tu dois toujours mesurer un point de test d’un côté et de l’autre te raccorder à la masse pour mesurer la différence entre les 2 !

branchement

ampèremètre

théorie

Comparé aux tensions, les courants se mesurent en série ! En effet, il faut que tu puisses analyser tous les électrons qui rentrent et qui sortent dans ton circuit. Pour cela on prend l’artère principale du circuit, le fil rouge !
Ensuite ton appareil se charge du travail laborieux de compter combien d’electrons passent à la seconde !

branchement

Le fil avec les 2 pinces croco du testeur te seront utils pour se brancher entre ton connecteur alim et la ton PCB. Ainsi tu peux mesurer facilement ton courant.

continuité

Le test de continuité te permettra de débugger pas mal de problèmes ! En fait il s’agit d’une mesure de résistance. Sauf qu’ici, le testeur bip quand cette résistance est égale à 0. Ca veut dire que les potentiels sont au même niveau ! Il n’y a que 2 situations dans lesquelles ces potentiels sont à 0. Le 1er est que le concepteur a tout simplement relier 2 zones du PCB ensemble. C’est donc voulu et permet de faire transiter les signaux dans le shcéma. Ou, le 2nd cas c’est que tu as fait un vilain pont entre 2 soudures !

Donc on se sert souvent de cette méthode pour faire un « tour » de la carte en faisant biper toutes les zones où il ne devrait pas y avoir de contact. Ca nous permet de détecter où la panne.
Comme tu montes ta carte bloc par bloc ça ira super vite de faire le tour !
Cette méthode marche cependant uniquement quand tu sais lire un schéma et un PCB sur Eagle. Tu n’es normalement pas obligé de t’en servir sur nos kits pour debugger mais c’est bien que tu la connaisse.

alim en charge

On nous apprend souvent à l’école qu’une alimentation parfaite nous donne un joli 9V et, basta ! C’est complètement faux. L’alim a toujours une impédance de sortie qui dépend de son design et sa performance. Puis une fois branchée, ça dégringole !

Tu as sûrement entendu parler la loi d’Ohms. U = R * I. Tension = résistance * courant.
Du coup si on tire 1A dans le circuit, avec 0.1Ohms de résistance interne, on va perdre 0.1V.
En l’occurrence rien de bien fou. Mais parfois sur le chemin du signal d’alim il y a d’autres impédances qui s’ajoutent. On se retrouve souvent en bout de chaîne avec une bonne dizaine d’Ohms ! Là par contre, on perd énormément de tension si le courant est important.
Tu as de la chance, on dépasse jamais les 200mA dans une pédale d’effet à base de semiconducteurs. Mais avec 10 Ohms ça représente quand même 2V de perdus !

Du coup, en montant ta carte bloc par bloc, tu vas mesurer au début une alimentation qui délivre du courant à… personne !
On va donc tout monter bloc par bloc pour ensuite revenir tout mesurer une fois en charge.
Tu verras que certaines tensions vont bouger et d’autres non.
Ca te permets de vérifier une 2nd fois que tu n’aies pas par inadvertance arraché un fil ou créer un pont là où il ne faut pas.

les mesures à la carte son

La carte son est un outil fabuleux qui ne sert pas qu’à enregistrer des maquettes ! Découvre tout ce qu’on peut faire avec un logiciel assez simple mais efficace comme Audacity.

fondamentaux de traitement du signal

Avant de rentrer dans les manip, quelques rappels de traitement du signal. Ou, enseignements pour certains. Je t’invite à rechercher d’avantage d’infos si ça te plais car on va aller très vite sur le sujet ! Et je trouve ça vraiment fabuleux surtout quand on est musicien.

amplitude des signaux

Tu as vu précédemment qu’on peut mesurer la tension d’un signal en Volts, grâce à un multimètre. Dans une carte son, ton signal ne peut pas dépasser une valeur max qui dépend de ton modèle. Imaginons 5V.
Si tu rentres avec un signal plus grand que 5V, tu vas clipper et rajouter plein d’harmoniques pas très jolies.

C’est ainsi que la notion de dBFS a été introduite pour décibel full scale.
Si tu rentres avec 5V dans cette carte son, tu es à 0dBFs.
Si tu rentres avec 2,5V, tu es à -3dBFS. Quand on divise par 2 une amplitude c’est équivalent à perdre 3dB.

C’est donc intéressant dans un enregistrement de bosser entre -6 et -3dBFS. Par contre quand tu enregistres des OD et que tu pousses leur gain tu peux facilement offrir +9 à +15dB. Ce qui te ferait dépasser du 0dBFS. Et donc saturer. Et on revient au problème de clipping… Le clipping de carte son c’est pas aussi jolie que celui d’une OD !

Par conséquent, on se place souvent à -12dBFS pour optimiser cet écart qui risque d’être analysé. Sinon, on se place à -3dBFS et on commence à enregistrer qu’une fois que le volume de la pédale est bien géré.

snr

Pourquoi on se met pas tout simplement à -20dBFS ?
C’est à cause du SNR ! Signal Noise Ratio.
Le bruit de fond d’un système est souvent entre -60 et -100dBFS selon ce que tu fais. Si ton signal est à -10dBFS, ton SNR est de 100-10 = 90dB dans le meilleur des cas.
Il faut garder un excellent SNR si on veut faire de bonnes mesures. Donc on ne peut pas injecter un signal à -20dBFS si le noise floor est à -60dBFS. Tu risques de perdre beaucoup d’informations utiles sur le plan harmonique !

signal temporel

Dans les schémas précédents tu as donc une représentation temporelle et fréquentielle des signaux.
Le signal en temporel est exactement ce que tu mesurerais avec ton multimètre si il est était assez rapide et précis. Puis, tu noterais point par point son évolution dans le temps. Donc c’est une mesure purement physique.

la fft

A contrario la FFT est un signal que l’on a inventé pour mieux analyser son comportement.
Voici la formule si tu aimes ça :

Ce qui compte c’est que tu retiennes qu’il s’agit d’un signal que l’on calcule depuis le signal temporel. Et cette fois, on ne représente pas l’amplitude du signal en fonction du temps; On représente son amplitude en fonction de sa fréquence !

stimuli fréquents

• Le sinus. C’est le signal le plus simple à utiliser. Une note pure composée d’une seule fréquence. Par exemple, le 50Hz fourni par EDF est un sinus. On utilise souvent le sinus dans un OD pour voir si il se met à saturer. Si c’est le cas, des harmoniques connues d’avance (100, 150, 200Hz…) vont apparaitre.

• Le bruit blanc. Il s’agit d’un signal qui contient toutes les fréquences du spectre audible réparties aléatoirement. C’est ce que tu entends quand ta radio ne capte plus ! On l’utilise souvent pour vérifier l’efficacité d’un filtre.

• Le sweep. On va créer une succession de sinus dont la fréquence va évoluer au cours du temps. Par exemple on va sweeper de 20Hz à 20kHz pour représenter le spectre audible. C’est un des stimuli que j’utilise le plus car il te permets de connaitre à peu près tout avec précision sur ton filtre !

le spectrogramme

Pour faire une FFT tu prends un bout de ton signal temporel et tu calcule son contenu fréquentiel. Imagine maintenant que tu as un filtre qui évolue dans le temps !
Pour l’analyser, on a inventé le spectrogramme !
Le logiciel va faire une FFT sur plein de petits morceaux de ton signal en temps réel, ainsi tu auras une représentation 3D de ton signal.
Le signal évolue dans le temps sur l’axe X, les fréquences sont représentées dans l’axe Y puis la couleur représente sur Z la puissance de ces fréquences.

On s’en sert pour voir comment le filtre réagit au fil du temps sur des riffs différents ou pour régler finement un filtre.
C’est souvent ce que tu vois quand les experts du TNS analysent les cordes vocales des chanteurs.

ce que tu dois savoir faire sur Audacity

Allez c’est parti pour faire le tour du logiciel Audacity. Je vais te montrer tout ce que tu dois savoir faire pour suivre nos tutos.

régler les périphériques audio

Avant de démarrer ton projet tu dois vérifier que ta carte son est correctement configurée. Pour cela vérifie qu’en entrée et en sortie c’est bien elle qui est choisie. Et pas, les périphériques internes à ton ordi.

Nul besoin d’aller à 96kHz sur l’échantillonnage. N’importe quelle carte fonctionnant à 44.1kHz, sur 24 bits fera l’affaire. Après si ta carte peut monter au dessus tu peux changer la fréquence avec ce paramètre.

générer des signaux

• Pour un sinus : Vas dans Générer -> Tone. Choisi ensuite ta fréquence selon ce que tu as besoin. L’amplitude on met souvent 0.2, c’est largement suffisant connaissant l’amplitude d’un signal de guitare. Le temps c’est toi qui vois, 1min dans notre cas, ça suffit.

• Pour un bruit blanc : Générer -> Bruit. Choisi simplement bruit blanc, amplitude 0.2 et le temps dont tu as besoin. Il y a différentes couleurs de bruit, tu peux regarder si tu veux.

• Pour un sweep : Générer -> Chirp ou Gazouillis. On sélectionne souvent sinusoïde, amplitude 0.2 au début et à la fin. Fréquence de début 20 et de fin 20000. Interpolation linéaire et temps d’une 1min.

Enregistrer un signal, muter, mode solo

Une fois que ton signal est généré, il va falloir l’injecter dans la carte en même temps que tu enregistres. Donc tu vas demander au logiciel de lire et d’écrire en même temps et ça, ça se règle dans les paramètres.

Une fois que c’est fait, le premier enregistrement c’est tout simple, tu branche tout et t’appuie sur le bouton rouge pour enregistrer. Tout va bien ça enregistre, puis tu stoppe.

Attention que plusieurs pistes vont s’accumuler. Il faut donc penser à appuyer sur le bouton SOLO pour éviter d’envoyer plusieurs signaux en même temps !

régler les niveaux de la carte son et du signal

On va utiliser le vu mètre sur le dessus pour cette étape.
Avant de faire des mesures il faut calibrer ta carte son !
Branche un jack entre la sortie et l’entrée de la carte son pour créer un bypass.
Lance un long sinus à 1kHz, de quelques minutes, d’amplitude -12dBFS et enregistre en même temps.

Ajuste maintenant le potard d’entrée de ta carte son pour que le niveau d’entrée soit exactement le même.

faire une fft

Génère un signal ou prend un enregistrement.
Vas ensuite dans Analyse -> Tracer le spectre.

les questions de fenêtrage

Le fenêtrage impact ton analyse. Il faut avoir une connaissance théorique du sujet pour bien le régler. On sait qu’un sinus c’est une simple raie. On va donc préférer la vue de gauche que celle de droite.
Il va falloir s’adapter car il n’y a pas un fenêtrage qui marche à tous les coups !
En l’occurrence le Blackman-Harris était encore plus stricte mais tellement précis qu’on voit à peine la frange en large sur 997Hz.

La prochaine étape c’est le nombre de points. Plus on a de points plus ça va être défini ! Mais, parfois on préfère que le signal soit « lissé » ça donne plus d’infos.

On a donc beaucoup plus de détails qui ne confirment pas la théorie et qui ne sont pas utiles pour notre étude.

Dernier point très important, l’échelle de l’axe des fréquences. Il peut s’afficher de manière linéaire; C’est à dire que l’écartement entre 100Hz et 200Hz est le même que celui entre 200Hz et 300Hz.
Il peut également s’afficher de manière logarithmique, soit la forme qui représente le fonctionnement de notre oreille. Ici, l’écartement entre entre 100Hz et 200Hz est plus grand qu’entre 200Hz et 300Hz.
Je te passe la formule en log10 pour savoir d’où ça vient. Plus d’infos.

Comme tu peux le remarquer, à droite on aura beaucoup plus d’infos sur ce qui se trame autour du 1kHz et c’est quand même entre 100Hz et 6kHz qu’on va faire le plus gros du travail dans nos filtrages de guitare !
La représentation de gauche n’est donc pas compatible avec notre analyse.

afficher un spectrogramme

Alors là, rien de plus simple, tu vas sur le signal que tu veux analyser. Là en l’occurrence, de base il s’affiche en format temporel. Tu cliques sur la petite flèche en haut à droite, ça t’affiche plein d’options et tu choisis spectrogramme !

erreurs courantes

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