
Ce petit appareil à placer devant le microphone du combiné téléphonique ou de la station radio, permet de transformer la voix de la personne qui parle, la rendant ainsi méconnaissable. La fonction est obtenue à l’aide d’un circuit CMS, capable de translater la tonalité de la voix d’une octave vers le haut ou vers le bas, le tout commandé à l’aide d’un unique bouton poussoir.
Depuis les premiers modèles à transistors, les truqueurs de voix, n’ont cessé de fasciner, par leur capacité à transformer les mots prononcés par une personne ou enregistrés sur une bande magnétique.
A qui ne plairait-il pas d’entendre sa propre voix avec un timbre métallique (genre martien ou robot) ou bien faire une blague au téléphone, en parlant avec une voix similaire à celle des milles personnages des téléfilms ou des dessins animés ?
Cette caractéristique apparemment banale, est le secret du succès de nombreux systèmes vocaux mis sur le marché ou décrites dans les publications d’électronique appliquée.
Nous proposons aujourd’hui, un projet spécifique, ce n’est donc pas une carte à usage général, mais un truqueur de voix, spécialement étudié pour être utilisé avec le téléphone, qu’il soit d’un modèle fixe ou portable.
Ses dimensions réduites, permettent de l’enfermer dans un petit coffret en plastique, à superposer avant la conversation, sur le microphone du combiné.
Ainsi, lorsque vous parlerez, votre voix pourra être altérée ou déformée, de telle sorte qu’elle ne sera pas reconnaissable par celui qui ce trouve à l’autre bout de la ligne.
Le degré de traitement et de transformation de la voix peut être facilement défini par l’intermédiaire d’un bouton poussoir, à l’aide duquel on peut aisément programmer une séquence de 17 pas.
Le haut-parleur de sortie permet de vérifier à l’oreille, l’altération obtenue, avant de téléphoner.
Nous pouvons déjà anticiper, en disant que le circuit est en mesure de translater d’une octave en plus ou en moins, n’importe quel son qu’il capte avec son microphone.
Ainsi, un appui répété sur le bouton poussoir de contrôle permet un passage de la tonalité normale à une tonalité plus aiguë, jusqu’à une octave (le double de la fréquence originale), pour ensuite sauter à une octave en moins (moitié de la fréquence originale) et remonter, un pas à la fois, à la voix normale.
Comment ça marche ?
En analysant le schéma électrique et les caractéristiques du circuit intégré qui est à la base de ce truqueur de voix, nous pouvons facilement comprendre le fonctionnement du dispositif.
Commençons par dire que le tout est contenu dans un circuit intégré de la société OKI Semiconductor, existant dans le commerce depuis plusieurs années, mais toujours valable et compétitif.
Il s’agit du MSM6322, un composant disponible en version CMS, qui peut transformer n’importe quelle fréquence dans le domaine de la voix (jusqu’à environ 3 kHz) d’une octave en plus ou en moins, permettant à l’utilisateur de choisir un maximum de 8 pas vers le haut et autant vers le bas.
La sélection peut s’effectuer à l’aide de deux poussoirs, un pour rendre la voix plus aiguë, l’autre pour l’atténuer.
Le premier se connecte entre le positif et la patte 1 (UP.C) et l’autre, au même positif et à la patte 2 (DW.C).
Chaque pression sur le premier fait augmenter la fréquence d’un pas vers le haut, une pression sur l’autre poussoir rend la voie reproduite un pas plus grave.
Il est important de noter que la fonction de shift est cyclique, ainsi, une fois le maximum de la fréquence atteint (2 fois la fréquence originale), si on appuie encore une fois sur le même poussoir, on passe à la fréquence la plus basse disponible (moitié de la fréquence originale).
Evidemment, le même argument s’applique au poussoir DW (down = bas).
Cette particularité permet de commander le circuit à l’aide d’un seul bouton poussoir. Par mesure de simplification, nous avons exploité cette possibilité en utilisant uniquement le poussoir qui agit sur l’entrée UP.C.
Notez que la fait d’avoir utilisé cette entrée, plutôt que l’autre (DW.C), est purement arbitraire car ce choix n’est dicté par aucun motif particulier.
Ce détail étant éclairci, vous pouvez déjà pressentir comment s’utilise et comment fonctionne le truqueur de voix.
Néanmoins, il nous semble utile d’approfondir la connaissance du MSM6322, en analysant la structure interne, cela rendra plus compréhensible la présence des composants périphériques.
Le brochage de ce circuit est donné en figure 1 et son schéma synoptique en figure 4.
Le MSM6322 de OKI Semiconductor
Le coeur du circuit intégré est une unité de traitement (Data Processing Unit), qui gère un convertisseur analogique/ numérique et un numérique/ analogique, ainsi qu’une RAM de 1 kbit, pour permettre d’effectuer la translation des notes reçues à l’entrée. La figure 2 donne le schéma complet du montage.
L’ensemble est piloté par l’unité de contrôle et de temporisation (Timing Control Circuit) laquelle, à son tour, interface vers l’extérieur avec les pattes de commande.
Il y a ensuite l’oscillateur, qui génère l’horloge avec laquelle sont cadencées toutes les phases de la logique, grâce au quartz connecté entre les pattes 22 et 23.
En ce qui concerne la section audio, notez la présence de deux étages amplificateurs d’entrée et un buffer de sortie, en plus des deux filtres passe-bas.
Les deux amplificateurs d’entrée servent pour élever le niveau du signal, de la quantité nécessaire pour l’envoyer au convertisseur analogique/numérique.
Plusieurs amplificateurs en cascade sont utilisés, (surtout lorsque le son est prélevé d’un microphone), par contre, un seul est suffisant, si la BF arrive déjà avec un niveau assez élevé.
Dans le premier cas, MICIN (16) se connecte à la borne positive du microphone et LOUT (15) est reliée avec LIN (14), à l’aide d’un condensateur de liaison.
Il faut également prévoir une résistance de contre-réaction entre LOUT et MICIN et, si l’étage travaille en configuration inverseuse, une autre en série à MICIN.
Les deux résistances sont calculées pour obtenir un gain déterminé, en tenant compte de la relation : Av = Rf/Ri.
En d’autres termes, l’amplification de l’étage est donnée par le rapport de la résistance de contre-réaction (Rf, celle placée entre l’entrée et la sortie) et celle en série avec MICIN (Ri).
Pour l’étage suivant, c’est la même chose. Il est également configuré en amplificateur inverseur. Il nécessite une résistance connectée entre FIN1 (13) et LIN (14) plus une résistance placée en série avec LIN et cela, indépendamment du fait que l’on utilise ou non le préamplificateur microphonique.
En ce qui concerne l’amplificateur de sortie, il s’agit d’un buffer. Il a donc un gain unitaire et ne nécessite pas de composants externes, si ce n’est un condensateur de liaison, pour supprimer la composante continue.
Le fonctionnement du MSM6322 peut être résumé ainsi : la composante vocale à traiter est appliquée à la patte MICIN (16), si elle est issue d’un microphone, sinon, directement à LIN (14), si elle provient d’une source BF d’un niveau plus élevé.
Après l’étage de préamplification, le signal passe à travers un filtre passe-bas (LPF = Low Pass Filter), qui atténue les fréquences au-dessus de 3 500 Hz.
Le filtre, (un modèle du quatrième ordre, avec une pente d’atténuation égale à 80 dB/décade) est nécessaire car le convertisseur qui suit a une largeur de bande limitée.
Il en est de même pour le convertisseur DAC de sortie, lequel, fournissant l’altération maximale (une octave en plus), serait obligé de convertir un signal de fréquence double par rapport à celle de la BF entrante. C’est ainsi qu’en coupant la fréquence à 3,5 kHz, nous sommes sûrs que le convertisseur D/A ne devra jamais générer des signaux de fréquence supérieure à 7 kHz.
Le convertisseur A/D échantillonne la voix et l’écrit dans la RAM, d’où, l’unité de traitement prélève un octet à la fois et éventuellement, le modifie en fonction du paramétrage de l’unité de contrôle.
En pratique, s’il n’a été demandé aucune altération du son, l’unité de traitement ne fait rien d’autre que de prendre un octet et l’envoyer au convertisseur D/A, pour obtenir de nouveau le signal analogique original.
Si, par contre, suite à une intervention externe sur les entrées UP.C ou DW.C, pour obtenir une translation de la tonalité, l’unité de traitement modifie les données en conséquence, puis les fait reconvertir par le convertisseur D/A de 9 bits, duquel le signal est prélevé et transféré à l’entrée du filtre passe-bas de sortie (celui-ci est du troisième ordre et atténue de 60 dB/décade…) au travers d’un condensateur de liaison, qui unit DAO et FIN2 (patte 10).
Le rôle du second filtre est d’éliminer les bruits générés par la conversion.
Il est à noter, que la fréquence de coupure est imposée en interne, par la logique de contrôle, en fonction de l’altération demandée par l’utilisateur. En substance, plus on veut rendre une voix aiguë, plus la fréquence de coupure est élevée et avec elle, celle de travail du convertisseur digital/ analogique.
A l’inverse, voulant rendre la tonalité plus grave, la fréquence de coupure du filtre et celle de travail du convertisseur sont proportionnellement abaissées.
Si cela n’était pas le cas, il conviendrait d’imposer un seuil d’atténuation fixe, avec comme conséquence, pour les fréquences les plus basses, d’entendre les bruits de conversion, lorsqu’on atteint la fréquence reproductible maximale et lorsque la voix tend vers l’octave supérieure (fréquences plus élevées), elle atteindrait la sortie du chip avec un niveau trop faible, presque inaudible.
Enfin, le buffer de sortie renforce en courant le signal traité, avant de le présenter à la patte AOUT (11).
Dans l’application que nous proposons, le MSM6322 travaille en utilisant tous les étages, étant donné que la voix à traiter est directement captée par un microphone (MIC), lequel, dans le schéma électrique, est polarisé par la résistance R1.
Le signal capté par le microphone passe à travers le condensateur C4 (nécessaire pour supprimer la composante continue) et atteint le premier amplificateur, qui en relève le niveau d’environ 10 fois.
L’audio préamplifiée est introduite dans le second amplificateur (gain de 2,7 fois) à travers C6 (suppression de la composante continue). Ainsi, son amplitude est portée à la valeur optimale, afin de compenser l’inévitable atténuation due au premier filtre passe-bas et de garantir un traitement correct de la BF de la part du convertisseur A/D.
La voix traitée sort, toujours sous forme d’un signal électrique, de la patte 9 et est introduite directement à la patte 10 (entrée du filtre passe-bas de sortie).
La BF est ainsi disponible sur la patte 11, de laquelle elle parvient au trimmer R8 à travers le condensateur de liaison C8.
Notez, que C6 et R15, forment un ultime filtre passe-bas (externe), utile pour supprimer les résidus de conversion échappés au traitement du LPF de sortie interne au circuit intégré.
U3 est un amplificateur de puissance très connu, il s’agit du LM386N, lequel permet de renforcer le signal de la valeur nécessaire pour piloter un petit haut-parleur.
Cet amplificateur est plus que suffisant, car il peut délivrer une puissance de 1 watt sous 8 ohms (à 12 volts d’alimentation) et, dans notre cas, il suffit qu’il pilote un transducteur de 100 mW.
Plus de puissance n’est pas utile, étant donné qu’en utilisation normale, le transducteur est posé sur le microphone du combiné téléphonique.
De plus, un niveau sonore excessif, aurait pour effet de provoquer une réinjection de la voix dans le microphone du montage, amorçant ainsi un effet Larsen plus que désagréable.
Le trimmer R8 est utilisé pour éviter ce phénomène en permettant le réglage du niveau du signal audio.
Nous pensons avoir été clair dans notre description théorique, il ne nous reste donc plus qu’à passer à la phase la plus amusante, la réalisation du montage !



Le circuit intégré MSM6322 par le détail

Un des truqueurs de voix mono composant parmi les plus valables, a été et reste encore le MSM6322 de la société OKI Semiconductor. C’est un circuit contenant une unité digitale, capable de translater d’une octave vers le haut ou vers le bas, une note acoustique comprise dans la gamme de fréquence de la voix humaine. L’altération est commandée par l’intermédiaire de deux entrées, qui permettent de sélectionner un maximum de 8 pas en plus ou en moins. La quantité et la qualité des effets attendus sont telles, qu’une utilisation professionnelle du circuit intégré est possible.
Comme le montre le schéma synoptique, à l’intérieur de ce circuit, nous trouvons : deux étages amplificateurs inverseurs dans la ligne d’entrée, un filtre passe-bas qui leur fait suite, un convertisseur analogique digital et un convertisseur digital analogique, un autre filtre passe-bas en sortie et un buffer.
Pour orchestrer le fonctionnement de l’ensemble, nous avons une unité de traitement des données (Data Processing Unit) gérée par l’utilisateur par l’intermédiaire des lignes externes du circuit de contrôle et de temporisation (Timing Control Circuit).
L’horloge qui cadence toutes les phases est produite par un oscillateur qui utilise un quartz externe connecté entre les pattes 22 et 23. Les lignes significatives du MSM6322, sont : UP.C, DW.C, PRST, PD, STB/ ACT, chacune détermine une fonction précise, nous les verrons donc un après l’autre, en les commentant brièvement.
La patte UP.C (11), est l’entrée utilisée pour la commande UP (haut) et est active au niveau logique haut.
Chaque impulsion reçue, force le déplacement d’un pas vers le haut de la note d’entrée. Notons, que s’il y a dépassement des 8 pas permis, le MSM6322 ne s’arrête pas, mais il saute directement de deux octaves en arrière.
En pratique, si partant de la position centrale, nous faisons 8 pas vers le haut (UP) jusqu’à atteindre la tonalité la plus aiguë, une autre impulsion positive sur la patte 1 fait reproduire la voix avec la tonalité la plus grave.
Ainsi, on saute d’une octave en plus par rapport à la voix originale. De nouvelles impulsions sur UP.C font de nouveau monter la tonalité de la voix, toujours d’un pas à la fois, jusqu’à ce que l’on atteigne encore la situation évoquée plus haut.
La patte DW.C (2), sert à faire descendre la tonalité d’un pas à la fois.
Les considérations citées pour la patte 1 sont les mêmes. En particulier, en appuyant huit fois de suite en partant de la voix normale, on obtient une octave de moins : au-delà, on saute à une octave en plus par rapport à la position centrale, donc, à celle plus aiguë.
Continuant à appuyer sur le poussoir, on descend de plus en plus la tonalité, passant de celle originale et descendant ensuite de nouveau, vers la plus grave.
Nous pouvons dire que les entrées UP.C et DW.C servent respectivement pour rendre la voix en entrée plus aiguë ou plus grave et cela vaut dans le sens absolu. Toutefois, leur fonctionnement est cyclique, dans le sens qu’il ne s’arrête pas au terme de 8 pressions après la position centrale, étant donné que la logique du MSM6322 prévoit un fonctionnement en boucle. Sautant de la note la plus aiguë à la plus grave, selon un parcours, qui compte en tout 17 pas (8 en haut, 8 en bas, 1 normal ou central).
La patte PRST (5) permet le rétablissement immédiat du truqueur de voix, il permet d’inhiber le translateur de tonalité et permet que le signal sortant soit identique à celui entrant.
PRST, est également actif au niveau logique 1.
La patte PD (3), sert pour mettre en fonction le circuit intégré. Pour la précision, le composant est activé, uniquement lorsque PD est à un niveau logique bas.
La patte STB/ACT (4) permet, par contre, de mettre le circuit en attente (stand-by).
Normalement elle est au niveau logique 0, mais si elle est mise au niveau logique 1, le circuit cesse de traiter la voix, parce que l’oscillateur d’horloge est bloqué.
L’alimentation mérite quelques mots, du fait que le MSM6322 dispose de lignes distinctes pour la partie analogique et la partie digitale. Du moins, c’est ce que le constructeur recommande afin d’éviter les perturbations dans l’audio de sortie (patte 11). Il est en outre utile de filtrer avec un condensateur électrolytique et un condensateur de 100 nF céramique, la tension qui rejoint les pattes 24 et 21 (respectivement +5 volts et masse section digitale) et celle destinée aux pattes 12 et 18 (+5 volts et masse section analogique).
La réalisation pratique
Comme à l’accoutumé, la première chose à faire, est de se procurer ou de réaliser le circuit imprimé donné à l’échelle 1 en figure 7.
Le circuit gravé et percé en votre possession, il faut vous procurer l’ensemble des composants nécessaire à la réalisation.
En vous inspirant du schéma d’implantation de la figure 5 et de la photo de la figure 6, le montage doit commencer par la mise en place du MSM6322, qui est le composant le plus critique de l’appareil et qui demande une attention particulière. Ce composant étant disponible uniquement en version CMS, pour le souder, il faut procéder de la façon suivante.
Après avoir placé le circuit intégré sur son emplacement (côté cuivre bien entendu !) et après avoir vérifié que son point de repère de positionnement soit orienté vers R7, soudez rapidement, précisément et légèrement la patte 1 du circuit intégré. Si le circuit n’a pas bougé, soudez normalement la patte 24. Reprenez la patte 1 et effectuez la soudure de toutes les pattes.
Essayez de souder en tenant la panne sur chaque patte le moins longtemps possible (4 à 5 secondes) afin de ne pas surchauffer le précieux composant MSM6322.
Vous devez pouvoir maintenir un doigt dessus sans vous brûler.
La partie la plus critique achevée, soudez les résistances et les condensateurs (attention à la polarité des électrolytiques), la diode D1 (la bague sur son corps indique la cathode) et le trimmer horizontal R8.
L’interrupteur S1 doit être un modèle à glissière à souder sur circuit imprimé au pas de 2,54 mm. Le poussoir P1 (du type pour circuit imprimé au pas de 5 x 5 mm) est inséré dans les trous réservés à cet effet et enfoncé bien à fond, puis soudé.
Ne pas oublier les 3 straps présents sur le circuit, nécessaires pour compléter les connexions entre les différents composants. Une fois le circuit entièrement terminé, il suffit de connecter un petit haut-parleur de 100 mW (d’une impédance de 8 à 16 ohms) aux points HP, sans vous soucier de la polarité (voir figure 8a).
A l’aide de deux petits bouts de fil rigide, connectez le microphone électret, qui doit être d’un modèle préamplifié à 2 fils.
Ce dernier à une polarité précise, qui doit impérativement être respectée, sous peine d’un non fonctionnement (voir figure 8b).
A ce propos, rappelez-vous que l’électrode reliée physiquement à l’enveloppe est le pôle négatif, le positif étant évidemment l’autre.
Pour l’alimentation du montage, vous pouvez souder une prise pour pile 9 volts munie de deux fils à l’emplacement prévu, le fil rouge au point “+ BATT” du circuit imprimé, le fil noir au point “– BATT”.
Le truqueur de voix est donc prêt à l’emploi et il convient de le placer dans un petit coffret en plastique qui puisse contenir également la pile de 9 volts.
Le coffret, un TEKO 10009/B, doit être percé pour permettre l’accès à l’interrupteur S1 et au bouton poussoir.
Un trou doit également être pratiqué en regard du microphone afin de permettre le passage de la voix et pour éviter un effet d’accrochage (Larsen), il est conseillé de placer le haut-parleur sur la face opposée du coffret et de garnir le dessus du haut-parleur d’une petite plaque de mousse.
Vous pourrez voir quelques points intéressants concernant l’assemblage, en regardant les photos d’un de nos prototypes.



Liste des composants
R1 = 3,3 kΩ
R2 = 1 kΩ
R3 = 10 kΩ
R4 = 10 kΩ
R5 = 27 kΩ
R6 = 220 kΩ
R7 = 47 kΩ
R8 = 10 kΩ trimmer horiz.
R9 = 10 Ω
C1 = 100 μF 16 V électrolytique
C2 = 100 μF 16 V électrolytique
C3 = 100 nF multicouche
C4 = 220 nF multicouche
C5 = 33 pF céramique
C6 = 220 nF multicouche
C7 = 33 pF céramique
C8 = 330 nF 63 V polyester pas 5 mm
C9 = 100 nF multicouche
C10 = 33 pF céramique
C11 = 33 pF céramique
C12 = 47 μF 16 V électrolytique
C13 = 47 μF 16 V électrolytique
C14 = 4,7 pF céramique
C15 = 1000 pF céramique
C16 = 100 nF multicouche
C17 = 220 μF 16 V électrolytique
C18 = 10 μF 16 V électrolytique
U1 = Régulateur 78L05 Boîtier TO92
U2 = Intégré MSM6322
U3 = Intégré LM386
D1 = Diode 1N4007
Q1 = Quartz 4 MHz low profil
P1 = Poussoir NO carré pour ci
S1 = Inter. à glissière pour ci
MIC = Micro. électret amplifié
HP = Haut-parleur 8 à 16 Ω 100 mW
BATT = Pile 9 V alcaline
Divers :
1 Support 2 x 4 broches
1 Clip pour pile 9 V
1 Boîtier TEKO 10009/B


N’inversez pas les bornes “+” et “–” sous peine de non fonctionnement.


Le réglage et la mise en oeuvre
Après avoir installé le truqueur dans son coffret, avant de refermer le couvercle, vous devez faire un petit réglage du volume d’écoute, réglage qui doit s’effectuer après avoir allumé l’appareil (avec S1) et en tournant le trimmer R8 dans le sens horaire, jusqu’à ce que vous obteniez dans le hautparleur, le sifflement caractéristique de l’effet Larsen, puis en tournant lentement dans le sens opposé pour le faire cesser.
Pour faire un premier essai, allumez le truqueur de voix et appuyez le côté où se trouve le haut-parleur sur le microphone du combiné téléphonique, puis, appelez un ami qui puisse vous consacrer quelques minutes.
Commencez à parler dans le microphone du truqueur, puis, appuyez plusieurs fois sur le poussoir P1, en demandant à votre interlocuteur si la voix paraît modifiée. Si la réponse est affirmative, vous êtes certain que le dispositif fonctionne comme il se doit.
En parlant, vérifiez aussi qu’il ne se produise pas d’accrochage (Larsen) dans un tel cas, il faudrait réduire encore le niveau du volume du hautparleur (tourner lentement dans le sens anti-horaire le curseur de R8) jusqu’à la disparition du phénomène.
En fonctionnement normal, il convient de positionner le degré d’altération de la voix avant de commencer une conversation téléphonique. Pour cela, il suffit d’allumer l’appareil et de tenir ce dernier de façon à avoir d’un côté le microphone et de l’autre le hautparleur.
Tout en parlant dans le premier, il faut chercher à savoir ce qui sort du second ou bien encore, faitesvous aider par quelqu’un.
Rappelez-vous que lors de l’extinction de l’appareil, l’effet est annulé, cela signifie qu’à la mise en marche suivante, la voix sera normale.
En ce qui concerne l’utilisation avec un téléphone fixe, vous pouvez prévoir un élastique ou une ventouse pour faire adhérer au mieux l’appareil sur le combiné.
Autrement, vous devrez le tenir serré contre l’appareil avec une main, une opération peu commode mais que ne ferait-on pas pour une bonne partie de rigolade !

