Un répartiteur professionnel vidéo-composite 6 voies

Cette réalisation sera idéale pour piloter plusieurs moniteurs avec un seul signal vidéo-composite. Elle est adaptée pour la vidéo-distribution dans une salle de conférence mais également dans plusieurs pièces d’un même local, appartement, maison ou entreprise. Les excellentes prestations du driver intégré Elantec garantissent une liaison fiable et pratiquement exempte de perturbations sur une distance de l’ordre de 50 mètres.


Lorsque nous voulons voir la retransmission d’une caméra standard directement sur le téléviseur, il suffit de relier sa sortie sur l’entrée vidéo-composite ou sur la prise SCART (péritel). Il en est de même pour regarder une cassette vidéo ou un programme enregistré par un magnétoscope. Mais, si le souhait est de regarder sur 5 ou 10 écrans les images provenant d’une seule source, caméra ou magnétoscope, les choses se compliquent.
Il faut alors avoir recours à un appareil connu sur le marché sous le nom de “buffer vidéo”. C’est une sorte d’amplificateur de courant, qui dispose parfois d’une régulation pour compenser les pertes de tension le long de la ligne de transmission (câble coaxial). Si nous devons envoyer la sortie vidéo-composite à plusieurs entrées reliées en parallèle, le problème le plus évident est la chute de tension provoquée sur l’étage final par la charge excessive produite par l’impédance qui n’est plus de 75 Ω, mais réduite en proportion.
Par exemple, si deux moniteurs ont chacun une impédance d’entrée de 75 Ω, reliés en parallèle, ils présentent une impédance de 37,5 Ω. Une telle charge appliquée à une caméra standard qui a une impédance typique de sortie de 75 Ω, provoque immanquablement une réduction de l’amplitude du signal vidéo. Ce qui, en clair, se traduira par une qualité médiocre des images sur les écrans des deux moniteurs.
Si la caméra doit piloter non plus deux, mais trois, quatre ou six moniteurs vidéo, les choses se compliquent dans la même proportion !
En effet, dans la meilleure des hypothèses, nous aurons une vision très dégradée, peu claire et pas du tout nette.
Dans le pire des cas nous ne verrons plus rien du tout !
En fait, quatre entrées en parallèle donnent une impédance équivalente inférieure à 19 Ω. En considérant que le signal vidéo est de 1 volt crête à crête, nous n’aurons de disponible à l’entrée de chaque moniteur ou téléviseur qu’une amplitude d’à peine 200 millivolts crête à crête !

Caractéristiques techniques du répartiteur

Entrée                     : 1 Vpp/75 Ω
Sorties : 1 Vpp/75 Ω
Compatibilité : CCIR, PAL
Nombre de canaux : 6
Bande passante : 50 MHz
Slew rate : 1 000 V/μs
Alimentation : 220 volts/50 Hz
Consommation (sur secteur) : 8 watts


La vidéo-distribution
Voici pourquoi dans les installations professionnelles de vidéo-distribution, sont utilisés des amplificateurs de ligne adaptés, toujours insérés à la sortie de la source vidéo (mais sur chaque appareil, car sinon on risquerait d’amplifier également les perturbations captées par le câble coaxial) et calculés pour amplifier uniquement en courant plutôt qu’en tension.
En substance, ceux-ci ne sont autres que des buffers, des circuits qui présentent sur leur unique entrée une impédance de 75 Ω et qui ont à leur sortie soit une impédance série très réduite, soit un certain nombre de sorties de 75 Ω chacune.
De cette façon, il est possible de connecter plusieurs moniteurs ou téléviseurs sans avoir un affaiblissement du signal.
Dans cet article, nous voulons vous proposer un produit professionnel, qui permet de réaliser tout ce que nous venons de décrire.
Il s’agit d’un amplificateur pour distributeur vidéo ou mieux d’un amplificateur de ligne vidéo réalisé, entre autres, avec un seul circuit intégré spécialisé.
Le circuit intégré en question est fabriqué par la société Elantec pour une utilisation industrielle et il est capable de traiter les traditionnels signaux vidéo PAL/CCIR de 1 volt crête à crête sous 75 Ω.
Ce circuit est référencé EL2099C, il est livré dans un boîtier TO220 à 5 broches (pentawatt) disposées sur deux lignes en quinconce. Il est prévu pour être fixé sur un dissipateur de chaleur.
Parmi les principales caractéristiques du circuit intégré, notons une bande passante de 50 MHz (à –3 dB), un “slew rate” (pente) très élevé (1 000 V/μs), une erreur de phase négligeable et la possibilité de débiter jusqu’à 800 milliampères sur sa broche de sortie.

Schéma électrique
Dans la pratique, le circuit intégré EL2099C est utilisé comme un amplificateur opérationnel conventionnel. A partir du schéma de brochage de la figure 5, vous pourrez noter qu’il dispose d’une entrée différentielle dans laquelle la broche 4 est l’entrée non inverseuse et la broche 5 l’entrée inverseuse.
La sortie se trouvant sur la broche 2.
Mais voyons donc notre application de plus près en observant le schéma électrique de la figure 1.
Le EL2099C est câblé comme un classique amplificateur opérationnel en configuration non inverseuse à gain variable.
Pour la précision, la contre-réaction est réalisée par les résistances R4, R5 et par le trimmer R6. C’est réellement ce dernier qui permet le réglage en tension de l’amplificateur et que vous pourrez utiliser, en pratique, pour compenser la perte de signal.
A ce propos, il faut préciser que si on tourne le curseur vers le côté relié à la broche 2 on réduit le niveau de la vidéo composite, dans le sens opposé (en direction de R5), on l’augmente, bien entendu.
Le gain minimum correspond à environ 1,4 fois le signal d’entrée et le gain maximum approche les 2,5 fois.
Le circuit intégré travaille avec une tension symétrique, pour cela il n’est pas nécessaire d’utiliser le traditionnel diviseur de tension comme dans le cas d’une alimentation simple. Les condensateurs de couplage à l’entrée et sur la contre-réaction ne sont pas nécessaires non plus. En fait, vous voyez que la résistance R4 est directement reliée à la masse.
L’entrée du signal se fait sur la prise “IN”. C’est sur cette dernière que l’on relie le connecteur qui arrive de la source vidéo.
La résistance R3 fait office d’adaptateur d’impédance. Elle charge avec 75 Ω la sortie du dispositif pilote (caméra ou magnétoscope). Cette résistance de charge est nécessaire car l’entrée du EL2099C présente une résistance d’entrée beaucoup plus élevée ce qui pourrait entraîner une altération du signal, surtout si le câble coaxial est assez long.
Pour l’alimentation, nous avons recours à un transformateur de 6 à 8 watts, avec un primaire de 220 volts 50 Hz (relié au secteur par l’intermédiaire d’un fusible de protection FUS1) et un secondaire à point milieu de 2 fois 12 volts, connecté directement au pont redresseur PT1. Ce dernier redresse la tension alternative et cette tension est filtrée par les condensateurs électrolytiques C1 et C5.
Nous obtenons ainsi une tension symétrique positive et négative par rapport à la masse, filtrée par C2 et C6, que les deux régulateurs U1 et U2 stabilisent à + et –12 volts.
Notez que U1 est un régulateur positif, il fournit donc un potentiel positif référencé à la masse, le régulateur U2 est complémentaire et fournit une tension négative par rapport à la masse commune.
Les condensateurs C3 et C4 filtrent le +12 volts et les condensateurs C7 et C8 en font de même pour le côté négatif –12 volts.
Pour ce qui concerne la sortie de l’amplificateur vidéo, nous avons dimensionné le circuit pour disposer de 6 canaux indépendants, chacun d’eux comporte en série une résistance de 75 Ω et sur chacun d’eux sera relié un seul moniteur vidéo-composite ou un téléviseur avec une entrée SCART.
Naturellement, il n’est pas obligatoire de relier tous les moniteurs. En fait, l’impédance de sortie du EL2099C est tellement faible qu’elle est négligeable par rapport à celle de toutes les sorties mises ensemble.
C’est pour cette raison que le fait d’en charger une seule, plusieurs ou toutes, n’entraîne pas de grandes variations dans l’amplitude du signal vidéo.
De toute façon, le trimmer R6 est à notre disposition pour compenser les éventuels défauts qui pourraient provoquer la dégradation des images sur l’écran.

Figure 1 : Schéma électrique du répartiteur professionnel vidéo-composite 6 voies.

Figure 2 : Schéma d’implantation des composants du répartiteur.

Notre prototype, une fois le montage terminé. Le dispositif utilise un seul circuit intégré spécial, un EL2099C de la société Elantec.

Figure 3 : Dessin du circuit imprimé, côté pistes, échelle 1.

Liste des composants du répartiteur
R1 = 1 kΩ
R2 = 47 Ω
R3 = 68 Ω
R4 = 470 Ω
R5 = 220 Ω
R6 = 470 Ω trimmer
R7 = 68 Ω
R8 = 68 Ω
R9 = 68 Ω
R10 = 68 Ω
R11 = 68 Ω
R12 = 68 Ω
C1 = 100 nF polyester
C2 = 470 μF 25 V électrolytique
C3 = 100 μF 16 V électrolytique
C4 = 100 nF polyester
C5 = 100 nF polyester
C6 = 470 μF 25 V électrolytique
C7 = 100 μF 16 V électrolytique
C8 = 100 nF polyester
C9 = 100 nF polyester
C10 = 100 nF polyester
LD1 = LED verte 5 mm
U1 = Régulateur 7812
U2 = Régulateur 7912
U3 = Intégré EL2099 Elantec
PT1 = Pont redresseur
FUS1 = Fusible rapide 200 mA
TF1 = Transfo. 220 V /2 fois 12 V /10 VA

Divers :
1 Bornier 3 pôles
2 Radiateur pour TO220
7 Prises RCA pour CI
1 Porte-fusible
1 CI réf. S309




Réalisation pratique
S’agissant de signaux vidéo, nous conseillons de réaliser le montage en utilisant un circuit imprimé spécifique comme support pour les composants et de ne pas les câbler sur une plaque prépercée (Veroboard). Pour ce faire, utilisez le dessin du circuit imprimé donné à l’échelle 1/1 dans la figure 3.
Voyons à présent comment construire le répartiteur, en commençant par le circuit imprimé, qui sera réalisé de préférence par la méthode photographique maintes fois décrite au cours des articles précédents.
Après avoir gravé et percé le circuit, vous pouvez monter tous les composants en commençant par les résistances et par le trimmer.
Poursuivez par la mise en place des condensateurs (attention à la polarité des condensateurs électrolytiques) et insérez également la LED LD1. Pour celle-ci, rappelez-vous que la cathode est la patte qui se trouve sous la partie plate de la LED. C’est aussi la patte la plus courte.
Placez les deux régulateurs intégrés U1 et U2, en faisant attention au premier qui a son côté métallique orienté vers U2 et le second avec son côté métallique tourné vers les prises vidéo de sortie.
Pour ce qui est du EL2099C, vous devez le placer avec la partie métallique de son boîtier vers l’extérieur du circuit imprimé de façon à pouvoir le fixer sur un petit dissipateur de chaleur, lequel aura une résistance thermique de 15 à 18 °C/W.
Faites attention lors du montage du pont redresseur, qui doit être mis en place dans un sens bien précis (le négatif doit être dirigé vers U1) à respecter absolument.
Pour les liaisons avec le secondaire du transformateur d’alimentation, vous disposez d’un bornier à vis à trois plots, au pas de 5 millimètres soudé sur le circuit imprimé. Pour l’entrée et les sorties, nous avons prévu 7 prises RCA simples pour circuit imprimé.

Figure 4 : Caractéristiques électriques de l’amplificateur EL2099C pour vidéo-distribution de la société Elantec.

L’amplificateur pour la vidéo-distribution EL2099C
L’amplificateur est pratiquement réalisé avec un seul circuit intégré, un produit de la société Elantec, fabricant spécialisé dans les circuits intégrés employés en vidéo grand public et professionnelle. Le circuit intégré EL2099C est résolument un produit de ligne professionnelle destiné à ceux qui travaillent dans le milieu de la vidéo-distribution de signaux issus de caméras ou de magnétoscopes.
Le circuit décrit dans ces pages est idéal pour distribuer vers plusieurs moniteurs ou téléviseurs équipés de prise “scart” des images prélevées sur une seule source. En lui-même, le circuit intégré d’Elantec joue le rôle fondamental d’adaptateur d’impédance et d’amplificateur de courant, garantissant le transfert de chaque composante du signal sans perte de qualité.
En fait il a une largeur de bande passante de l’ordre de 50 MHz (à –3 dB), un “slew rate” très élevé (1 000 V/μs), une erreur de phase négligeable (à peine 0,05 %) et la possibilité de fournir un courant d’environ 800 mA sur sa broche de sortie. Le boîtier est un TO220, prévu pour une fixation facile sur un radiateur, à 5 broches disposées sur deux rangées, en quinconce.
Il peut être alimenté par des tensions symétriques de valeur comprise entre ±5 volts et ±15 volts. En particulier, à une tension de ±15 volts, il délivre une tension de ±11 volts sur une charge d’à peine 25 Ω, garantissant le “slew rate” maximum de 1 000 V/ μs.
Dans notre cas il fonctionne avec une tension de ±12 volts, plus que suffisante pour piloter 6 sorties avec un courant correct.

Figure 5 : Brochage de l’amplificateur de distribution Elantec EL2099C.



Réglage et installation
Le montage terminé, vérifiez votre travail minutieusement afin de déceler une éventuelle mauvaise soudure ou un court-circuit imprévu. Si tout est normal, vous pouvez songer à installer votre montage dans un coffret capable d’abriter la platine ainsi que le transformateur d’alimentation.
Ce dernier doit être installé à une distance d’au moins 5 centimètres du montage. Un écran de protection en métal (fer doux) relié à la masse de manière à constituer un blindage est souhaitable.
Si cela n’était pas fait, il se pourrait que vous constatiez une petite interférence à 50 Hz. Elle serait de toute façon très peu gênante car la majorité des téléviseurs sont en mesure de filtrer cette fréquence. Cette précaution est uniquement prévue pour le cas où le balayage vertical serait entrelacé à 50 Hz.
Le coffret doit être métallique. A ce dernier, sera reliée la masse de l’étage d’alimentation en un seul point. Cela veut dire que par la force des choses, il faut isoler la partie métallique des prises RCA, en prévoyant une face avant en matière plastique ou bien effectuer des trous de passage plus larges afin que la partie métallique des prises ne soit pas en contact avec le coffret. Cette précaution permettra de réduire les perturbations et les signaux parasites.
Sur ce circuit imprimé, vérifiez que les deux fils du secondaire du transformateur sont bien reliés aux points marqués “V” et que la prise centrale (0) soit bien reliée au point marqué par le symbole de masse (T à l’envers).
Le primaire sera câblé à un cordon pourvu d’une fiche secteur.
En série avec l’un des fils du cordon secteur, intercalez un porte-fusible de panneau équipé d’un fusible rapide de 200 mA (FUS1).
Isolez bien les soudures de ce porte-fusible afin d’éviter une secousse désagréable à chaque fois que vous mettrez les mains dans le coffret. Installez le porte-fusible à un endroit du coffret où il n’apporte pas de gène, par exemple sur la partie arrière.
Sur le coffret, prévoyez également un perçage pour faire sortir la LED de témoin d’alimentation et un autre pour permettre le réglage du trimmer R6 à l’aide d’un petit tournevis.
Pour la liaison à la source vidéo, utilisez un câble coaxial terminé par une fiche RCA. Faites de même pour les sorties.
La longueur des câbles qui partent aux moniteurs ou aux téléviseurs, ne doit pas excéder 40 à 50 mètres.

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