Modification de la courbe de variation

Un potentiomètre présente une courbe de variation fixée par le fabricant. La plupart du temps, cette courbe est de type linéaire (loi de variation A) ou logarithmique (loi de variation B), et convient dans la majorité des cas. Certaines réalisations peuvent cependant nécessiter l'usage d'un potentiomètre dont la courbe de variation est moins répandue que l'une de ceux-là. C'est le cas par exemple du préampli micro Green qui pour son réglage de gain, nécessite un potentiomètre de type anti-logarithmique (loi de variation C). Vous pouvez aussi un jour avoir d'un potentiomètre de type log alors que vous possédez déjà un potentiomètre de même valeur mais de type lin. Ou l'inverse. Le présent article aborde la modification de la courbe naturelle de variation d'un potentiomètre, par simple ajout d'une ou de deux résistances à ses bornes. Vous apprendrez ainsi comment transformer un potentiomètre linéaire en potentiomètre (presque) logarithmique sans l'ouvrir. Soyez bien conscient cependant que la courbe idéale que vous recherchez ne pourra pas forcement être obtenue facilement, et qu'elle pourra nécessiter quelques calculs ou expérimentations supplémentaires. Cet article n'a pas pour vocation de vous fournir des valeurs clé en main, mais a pour vocation de vous faire réfléchir un peu. Il devrait toutefois rester abordable pour tout débutant en électronique.

La courbe de variation d'un potentiomètre définit la façon dont la valeur ohmique mesurée entre le curseur et l'une des extrémités du potentiomètre, va varier quand le curseur va se déplacer du début à la fin de sa course totale. Pour simplifier la vision de la chose, on peut imaginer une courbe qui représente un pourcentage de la valeur ohmique totale (qui elle est fixe et correspond à la valeur maximale mesurée entre les deux extrémités) en fonction de la position du curseur. Dans ce qui suit, j'appellerai Ra la portion de résistance (de piste) comprise entre le curseur et l'extrémité "haute" (extrémité 2), et Rb la portion de résistance (de piste) comprise entre le curseur et l'extrémité "basse" (extrémité 1).

 

Potentiomètre linéaire

Dans le cas d'un potentiomètre linéaire, la variation est progressive : quand le curseur se trouve au centre de la piste, la résistance ohmique que l'on peut mesurer entre le curseur et une extrémité est la même que celle que l'on peut mesurer entre le curseur et l'autre extrémité : Ra = Rb (si le potentiomètre est un modèle 100K, Ra = Rb = 50K). Quand le curseur est à 80% de sa course (plus vers l'extrémité haute), Ra = 20% de la résistance totale et Rb = 80% de la résistance totale.

Potentiomètre logarithmique (pos-log)

Là, il en va différemment. Quand le curseur se trouve au centre de la piste, la résistance ohmique que l'on peut mesurer entre le curseur et une extrémité n'est pas la même que celle que l'on peut mesurer entre le curseur et l'autre extrémité : Ra <> Rb. Pour donner un ordre de grandeur et pour compléter les trois exemples cités ci-avant, Ra = Rb quand le curseur est à 90% de sa course totale. Vous comprendrez aisément que l'on ne peut pas utiliser un potentiomètre de ce type dans une alimentation secteur pour ajuster finement la tension de sortie. En effet, la variation est lente quand le curseur se déplace vers une extrémité, et est très rapide quand le curseur arrive sur l'autre extrémité.

Potentiomètre anti-logarithmique (neg-log)

Ce type de potentiomètre possède une courbe de variation qui est le reflet miroir de la courbe de variation du potentiomètre logarithmique.

La première modification possible consiste à ajouter une résistance entre le curseur et l'extrémité "basse" du potentiomètre.

  

La courbe de variation que l'on va obtenir ici (celle affichée ici a été obtenue avec le logiciel PotModCurve) va très fortement dépendre de la valeur de la résistance ajoutée R1. Pour être plus précis, elle va dépendre du rapport entre la valeur du potentiomètre et la valeur de la résistance. Plus la valeur de la résistance fixe va s'éloigner (en diminuant) de la valeur de la résistance totale du potentiomètre, et plus la courbe de variation va s'éloigner de la ligne droite caractéristique de la variation linéaire. Si vous prenez un potentiomètre de 100K et une résistance fixe de 10K, la courbe sera quasiment celle d'un potentiomètre logarithmique. Si ainsi vous avez besoin d'un potentiomètre logarithmique de 4K7 pour un réglage de volume, et que vous n'avez sous la main qu'un potentiomètre linéaire de 4K7, il vous suffit de greffer une résistance fixe de 470 ohms entre curseur et extrémité basse !

La seconde modification possible consiste à ajouter une résistance entre le curseur et l'extrémité "haute" du potentiomètre.

  

Mêmes remarque que pour la modification précédente. Seulement là, si on reprend les mêmes valeurs que précédemment (potentiomètre de 100K et résistance fixe de 10K), la courbe résultante s'éloigne de l'autre côté de la courbe linéaire, et on se trouve en présence d'une variation de type anti-logarithmique.

La troisième modification possible consiste à ajouter une résistance entre le curseur et chacune des deux extrémités du potentiomètre.



Dans ce cas, les courbes de variation obtenues peuvent être vraiment curieuses et ne pas correspondre à un véritable besoin. A moins de vouloir faire une blague à votre meilleur ami en trifouillant dans son ampli hifi de salon, vous trouverez peut-être une application particulière et utile à ce type de modification. A expérimenter.

Mêmes types de greffes que pour le potentiomètre linéaire. La première modification possible consiste à ajouter une résistance entre le curseur et l'extrémité "haute" du potentiomètre.



Là aussi, il est intéressant de constater que plus la valeur de la résistance fixe va s'éloigner de la valeur de la résistance totale du potentiomètre, et plus la courbe de variation va s'éloigner de la ligne courbe caractéristique de la variation logarithmique. Si vous prenez un potentiomètre de 100K et une résistance fixe de 10K, la courbe sera quasiment celle d'un potentiomètre linéaire. Amusant, comme constatation, non ?
La deuxième modification possible consiste à ajouter une résistance entre le curseur et l'extrémité "basse" du potentiomètre.



Auriez-vous par hasard pensé obtenir un résultat similaire à celui observé avec le potentiomètre linéaire ? Ca aurait put mais ce n'est pas le cas. Là, la courbe va aussi s'éloigner de la courbe log, mais dans le même sens. Comme si le log devenait "encore plus log". Je pense que cette configuration présente un intérêt moindre que les précédentes, mais ma foi, on ne peut jurer de rien et prétendre que ça ne servira jamais.

La troisième modification possible consiste à ajouter une résistance entre le curseur et chacune des deux extrémités du potentiomètre.



Alors là, on peut obtenir des courbes sacrément tordue. Je ne trouve pas non plus d'applications à cette configuration précise.

Obtenir un potentiomètre logarithmique "plus logarithmique" qu'un potentiomètre logarithmique de nature, par le simple ajout d'une résistance sur un potentiomètre linéaire, pourrait vous donner envie de n'avoir qu'un seul stock de potentiomètres... Mais il faut bien que le système n'ait pas que ses avantages, sinon ce ne serait pas drôle.

Avantages

- Dépannage rapide possible en cas d'urgence, un samedi soir.
- Courbe logarithmique plus régulière et plus reproductible que celle d'un potentiomètre logarithmique "vrai" (moins de risque de déséquilibre droite / gauche en fonction de la position d'un potentiomètre double de volume, par exemple).

Inconvénient

- Impédance vue de la source dépendant de la position de l'axe du potentiomètre, dans un rapport de 1 à 10 environ. Cela impose que la source présente une impédance de sortie faible (si on est le concepteur de l'appareil, pas de problème, on fait ce qu'il faut pour, avec un transistor ou un AOP monté en suiveur).

Il est également possible d'obtenir avec un potentiomètre linéaire, des courbes de transfert non linéaires, logarithmique en particulier, en plaçant une résistance non pas en parallèle sur le potentiomètre, mais en série. Il suffit pour cela de câbler la résistance et le potentiomètre comme deux éléments d'un pont diviseur de tension, avec la résistance comme premier ou comme second élément du pont. Le potentiomètre quant à lui doit être monté en résistance variable, c'est à dire avec son curseur relié à l'une de ses extrémités. 

  

Attention, cette façon de procéder ne simule pas un potentiomètre non linéaire, mais une fonction non linéaire, même si le montage en lui-même est bien de type potentiométrique (diviseur de tension résistif) !

Sur un site espagnol, l'auteur indique que la résistance à placer en verrue sur le potentiomètre doit avoir une valeur cinq fois moindre que la valeur du potentiomètre. Ainsi, pour un potentiomètre linéaire de 25K à "passer" en potentiomètre logarithmique 25K, il préconise le câblage d'une résistance de 5K. Cela fonctionnera aussi bien qu'avec une résistance de valeur dix fois moindre, la courbe sera juste un peut plus "rapprochée" de la courbe linéaire. Vous pouvez faire des essais pratiques pour voir (ou entendre) les différences, mais je pense que vous constaterez comme moi que les différences ne vont pas bien loin. Et si ce n'est pas le cas (on ne sait pas toujours ce qui est connecté avant et après le potentiomètre), choisissez ce qui vous convient le mieux. Après tout, c'est ça, l'expérimentation !

Finalement, on peut retenir qu'un potentiomètre linéaire peut dépanner et être utilisé là où il faudrait normalement un potentiomètre logarithmique, et inversement, un potentiomètre logarithmique peut dépanner et être utilisé là où il faudrait normalement un potentiomètre linéaire. Gardez cependant à l'esprit que la courbe de variation finale peut encore être chahutée par une impédance de charge faible... Mais quand on prend le temps de regarder la véritable courbe de variation de certains potentiomètres grand public (Lin ou Log), on est rassuré. Et on peut se dire qu'une petite courbe approchée ne fera pas forcement plus de mal que ça...